音の世界観です。
理科に詳しい父親の話を参考にしています。
人間が耳で聞くことのできる「音」は、空気を伝わる振動である。
音は、空気を伝って振動する「波」である。これを「音波」という。
音波のような波が振動する回数を「周波数」という。一秒間に何回振動するかの単位をヘルツ(Hz)という。
人間の聞こえる音は、低ければ30ヘルツ、高ければ2万ヘルツ程度。ただし、これは音に原因があるのではなく、人間という生物の耳が聞こえるのはこれくらいの周波数という意味。なので、犬や猫のようなほかの動物は、獲物を察知するためにより高い音(獲物が草や葉と擦り切れるような高い音)を聞くことができる。
また、コウモリなどは超音波をレーダーのように使って獲物の場所を知ることができる。超音波をまっすぐに出し、跳ね返ってきた超音波を聞くことで、獲物がどこにいるのかを探る。この場合の超音波も、周波数が高いだけで音波と同じもの。また、音は水の中でも伝わるため、イルカのような海の生き物も超音波を出すことができる。
人間が口笛で音を出す時も、口をすぼめたり舌の位置を変えて口の大きさを変えたりすることで、高い音や低い音を自在に出すことができる。これを活用しているのがフルートやトランペットのような楽器で、フレットを押して空気の流れる空間の大きさを変えることで高い音や低い音を自在に出すことができる。
音は一秒間に約340メートル進む。これを時速にすると約1,225km/h。通常の飛行機には音速で飛べる飛行機はあまりないが、戦闘機などでは音速を超える戦闘機も多く作られている(超音速機)。音速と同じ速さのことを「マッハ1」という。
2024.04.02
物理学的に物体や音などの速さを考える上では、ある物体の速度を別の物体から観測した、物体や音源と観測者の相対的な速さ(相対速度)が重要です。
物体や音源とともに観測者が移動している時、物体や音の観測者から見た速度は、観測者の速度によって相対的に変わります。
まず、物体が観測者と同じ方向に移動している時は、物体の速度から観測者の速度を引いたものが物体の相対速度となります。
あるいは、物体が観測者と反対方向に移動している時は、物体の速度と観測者の速度のそれぞれの絶対値を足し合わせた速度が相対速度となります。
たとえば、二つの物体が同じ速さで同じ方向に向かっていく時には、相対速度は0(静止状態)です。もし、前の物体のほうが50km/h、後ろの物体のほうが30km/hで、同じ方向に移動している場合、前の物体の速度は後ろの物体から見て、20km/hの相対速度となります。
あるいは、西の方角に30km/h、東の方角に40km/hで進んでいる二つの物体の相対速度は、70km/hとなります。
音の速度において、音のような波で移動するものについては、音源と観測者が近づいていく時には音は高くなり、離れていく時には音が低くなります。これをドップラー効果といいます。
自動車で移動している時、自動車の窓を全部閉じてしまったとしたら、自動車は移動しているのか分からなくなり、静止状態と変わらなくなります。なぜ、静止状態と変わらなくなると言えるのか、それは動いているのは自動車のほうではなく、世界のほうであると考えられるからです。
2025.08.02-03
磁気テープも参照のこと。