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。

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1.音の速さ

■空気中での音の速さ

空気を進む音の速さはおよそ340m/秒(秒速340m)

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)

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2.音の速さに関する計算問題

例題1

ある観測者が雷を観測している。

雷が見えて5秒後にその音が聞こえた。

観測者から雷の光った場所までの距離は何mか。

ただし音の速さは340m/秒とする。

(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。

速さ=距離÷時間

距離=速さ×時間


時間=距離÷速さ

 

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。

 

POINT!!

雷や花火の光が見えてから、遅れて音が聞こえるのは・・・

光の速さは音の速さより速いため

 

 

例題2

山のふもとにいる人が1650mはなれた山に向かって「ヤッホー」とさけんだ。

さけんでから10秒後にやまびこが聞こえた。

音の速さは何m/秒か。

(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。

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*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。

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小中高生に数・理を教えている関西の現役塾講師です。
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