中1物理【音の速さの計算】

このページでは「音の速さについての計算問題」について解説しています。

音の大きさ・高さや波形に関しては→【音の性質】←を参考に。

1．音の速さ

音は、進む物質で速さは大きく異なるので注意。

気体よりも液体、液体よりも固体の方が進む速さは大きくなります。

※ほかにも気温によって音の速さは変化します。気温が高ければ高いほど音の速さははやくなり、低いほど音の速さはおそくなります。(後述)

2．音の速さに関する計算問題

例題1

(答)

雷が光って、その光が届くまでの時間は無視しましょう。

光の速さは30万km/秒と非常に速いので、光が届くまでの時間は一瞬です。

ということで340m/秒の雷の音が観測者に伝わるまでの時間が5秒間ということです。

結局、速さの計算です。

速さは次の関係がありますよね。

よって

340m/秒×5秒＝1700m

となり、1700mが正解となります。

このように、雷や花火では「光るのが見える→その音が聞こえる」という順番です。

これは光の速さは音の速さより速いためです。

例題2

(答)

音は光と同じく、反射や屈折が起こります。

この場合は山に向かって音がつたわったのち、(↓の図)

山にはね返って(反射)聞こえます。(↓の図)

よって「ヤッホー」の音が進んだ距離は

1650m×2＝3300m

になります。

「ヤッホー」の音が進んだ時間は10秒なので

3300m÷10秒＝330m/秒

よって正解は330m/秒となります。

音の速さは約340m/秒ですが、問題によっては少しずれることがあります。

しかし空気中での速さは340m/秒前後です。

もし340から大きくずれていれば間違っている可能性がありますよ！

例題3

海上に浮かんでいる船から1125mの深さの海底に向かって音を出した。

すると1.5秒後に海底ではね返った音が聞こえた。

このとき海水中に進む音の速さは何m/秒か。

(答)

先ほどのやまびこの問題と同じです。

海底に向かって出した音が、海底で反射し、船にもどってきたということです。(↓の図)

つまり船が出した音の進んだ距離は

1125m×2＝2250m

になります。

船が出した音が進んだ時間は1.5秒かかっているので

2250m÷1.5秒＝1500m/秒

よって正解は1500m/秒になります。

水中での音の速さは空気中よりもはやいです。

一般的に密度の高い物質(固体の金属やガラス)を伝わる方が音ははやいです。

（しかし固体でもゴムなど音を伝えにくい物質もあります。）

*やや発展的な内容です。

*3．気温による音の速さの変化

音の速さ(m/秒)＝331.5＋0.61×気温(℃)

の関係があります。

つまり気温が1℃上がれば音の速さは0.61m/秒はやくなります。

気温が高いほど音の速さは大きく、気温が低いほど音の速さは小さくなります。

音の大きさ・高さや波形に関しては→【音の性質】←を参考に。