【自由研究】音の形を見る実験。おうちで簡単「クラドニ図形」

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突然ですが、音とは一体なんでしょうか?

音は目に見えませんね。

でも僕たちは、「おはよう」とか「ありがとう」とか、当たり前のように声という音を出します。

そこで、自分の声と簡単な道具を使って、音の正体を確かめてみます。

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音の形を見る実験をしてみた

当たり前ですが、音は目に見えません。

今回は見えないものを、見える状態にする実験をしていきます。

そいや
そいや

見えないものを見ようとして〜♪

実験道具を調達してみる

必要なものはスーパーやドラッグストアでも調達可能です。

用意するもの

・塩
・ボウル
・黒いビニール袋
・ビニールテープ
・敷物(あると便利)
・力強い声

ボウルと敷物はキッチンから拝借し、力強い声は標準装備です。

のど飴があると安心して声を出せます。

調達したもので実験道具を組み立てていく

それでは、組み立てていきます。

まずは、ボウルに黒いビニール袋を張り付けます。

ビニール袋が破れない程度にしっかりと張るのが重要です。

ピンピンに張ります。

裏は汚いけど、こんな感じ。

ピンと張ったビニール袋の上に塩をまく!

ピンピンにビニール袋を張ったら、できるだけ偏らない様に塩をまきます。

そいや
そいや

もこみちを意識して高い位置から塩を振りかけたら、めっちゃ跳ね返って失敗したよ。

黒い袋の上に白い塩は目立って良い感じですね。

これで準備完了です!

実験開始!声を高く、大きく、一定に!

それでは実験開始です!

ボウルの真上から声を当てていきます。

「あぁぁぁぁーーーーーーーーー!!!!!!!!」

って感じで思い切りいっちゃいましょう!

できるだけ声を高く、大きく、一定にするのがポイントです。

塩が震えながら動いていくのが見られます。

そいや
そいや

息継ぎや鼻息で塩が吹き飛ぶので要注意!

模様が出現!実験成功!

模様が出現してきました!

世界初公開!これが僕の声の形です。

クラドニ図形

真ん中を起点とした波紋のように見えます。

花のようにも見えます。

興味深いですね!

では、この意味について考えてみます。

考察

今回の実験で現れた図形には名前が付いています。

その名も「クラドニ図形」

ドイツの物理学者・天文学者であるエルンスト・クラドニさんにちなんだ名前です。

さて、音の正体についてですが、音の正体は波なのです。

波を絵に描くとこのようイメージになります。

波

波は振動します。

海やお風呂を思い浮かべるとわかりやすいですね。

振動するとこんな感じになります。

波 腹と節

腹(はら)節(ふし)と呼ばれる部分が存在します。

腹は振動して、節は動きません。

今回の実験に当てはめると、振動する腹は塩が移動し、動かない節に塩が溜まっていきます。

つまり、

塩の薄い場所が腹

塩の濃い場所が節

として現れています。

節と腹

このように、自分の声を使って、自宅で簡単に波の性質である、節と腹を観測することができました。

面白いですね!

実験のコツ・注意点

・ビニール袋をしっかり張ること

たるんでしまうと、塩が移動しにくくなります。

出来るだけピンとするようにビニール袋を張りましょう。

・声は高めに、大きめに、長く

声は出来るだけ高く、大きく、そして一定をキープするようにしましょう。

声が低かったり、小さすぎると上手く塩が移動せず、呼吸が苦しくなってしまいます。

・息継ぎや鼻息に注意

声を出し続けるので、息継ぎや鼻息が出てしまいます。

しかし、ボウルに向かったまま呼吸してしまうと、このようにうまく模様が出てきません。

実験失敗

・近隣住民に考慮して早朝や夜は避けること

まぁまぁの声量が必要となるので、近隣住民への配慮が必要です。

常識的な時間に実験するようにしましょう。

・撒き散らした塩を掃除すること

実はこれが1番大事です。

実際にやってみるとわかりますが、周辺に塩が撒き散らかされます。

不可避です。

歩くと足がチクチクするので、怒られる前に掃除しましょう。

そい嫁
そい嫁

掃除機は思っている倍の時間でヨ・ロ・シ・ク

まとめ

今回は自宅で簡単に音の形を観測できる実験をしてみました。

簡単に用意できる物で、とても興味深い模様が見られました。

音が波であることも分かりました。

塩が動く様子も面白くて、自由研究にもピッタリです。

皆さんもぜひ試してみてください!

【おまけ】おすすめ最強物理参考書「物理のエッセンス」について

10年以上前の話ですが、僕は高校時代に物理がそれなりに得意でした。

当時から重宝していた参考書が「物理のエッセンス」です。

物理では、どんな事象が起きているのか理解することが非常に大切です。

というか、それが全てです。

僕は物理のエッセンス」で勉強して、某S台模試で偏差値70近くを取ることができました。

この良さを当時から誰かに伝えたかった。

シンプルに超おすすめ参考書です。

もちろん本記事の波についても分かりやすく書かれています。

学生でなくとも、物理に興味がある方は読んで損無しです!

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