親父のトホホなつぶやき

夫婦に子供二人というごくありふれた我が家の日々の出来事を、父親が情けなくつぶやきます。

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音って何?

外でボーっとしていたら目の前をピーポーピーポーと救急車がとおり過ぎていきました。(←本当)
あ~ドップラー効果だね~なんて考えたんです。
ドップラー効果っつうのはわざわざ解説するまでもないんですが、同じ音を出し続ける音源が近づいてくる時と遠ざかっていく時では音の高さが違うというあれですね。
例を挙げると目の前を救急車が通り過ぎたあとにはサイレンの音の高さが下がるというやつ。
まあ、そういうことを考えとったらふと疑問に思ったわけです。
時速80kmで走ってくる救急車のサイレンの音ってプラス時速80kmなんだろうか、と。
ちょっと具体的に書いていきましょう。
時速80kmで走っている車に乗って進行方向に時速100kmでボールを投げると、地上で観測している人にはボールは車から時速180kmで投げられたように見えます。
さて、音の速さというのは秒速で約340mです。
時速80kmというと秒速では約22m。
ということは秒速22mで近づいてくる救急車のサイレンの音は秒速22m+340m=362mなのか?
答えを書く前に音とは何かを考えてみましょう。
音っつうのは空気の振動だということはよくご存知だと思います。
空気っていうのは実はじっとしているんではなくいろんな分子(酸素やら窒素やら二酸化炭素やら)があちこち飛び回っています。
で、何かが音が発生させるとその何かの音の振動が一番近い分子に伝わりその分子がそのまた隣の分子に伝わりということを繰り返して耳の鼓膜に届いて人は音として認識するわけですね。
で、この空気中の分子というのは気温と気圧によって動く速度は決まっています。
気温が高くなれば早く動くし低くなればゆっくり動くという感じです。
(空気を温めると体積が増えるのは空気内の分子がより速く動くからですね。)
ですからどんなにがんばって大声を出しても通常の場合、音は秒速340mでしか伝わらないわけです。
ということでさっきの答えです。
救急車のサイレンの音は、救急車が時速500km(≒秒速139m)で近づいてきても秒速340mでしか伝わってこないというのが正解です。
だって音を伝える空気中の分子自体が秒速340mでしか動けないわけですからね。
な~んてことを頭の中で考えとったわけです。
ちょっとお断り
今回もいろんなサイトを見て検証しましたが中には「音源が近づいてくることで音の速度が上がり...」なんて書いているところもありました。
しかし上で書いたように気温とか気圧とかが一定ならば音速は変わりませんから間違えて覚えないようにしてください。
(音を専門にしている人でさえちゃんと理解していないことが分かりますね。)
ただし音を伝える空気が動くと(つまり風が吹くと)音の速度も変わります。
お断りここまで
どうして音の速度のことなんかここで書いたか疑問に思われるでしょう。
実は私が本当に書きたいのはここからなんですね。
以前も書きましたが中学生くらいの時にコスモスという宇宙のことをテーマにした番組がありました。
そしてその前後くらいにNHKでも宇宙をと言うかアインシュタインのことをテーマにした番組が放送されました。
これで私は相対性理論に興味をもったんです。
で、いろんな解説書を読んだんですがどうしても理解できないことがありました。
どんなに速いロケットから光を出してもそれはどの方向にも秒速30万kmでしか進まないというものです。
さっきの音の例に当てはめると秒速10万kmで進むロケットから前方に光を出したら本来の光の速度秒速30万km+10万kmになりそうだが実際には光は秒速30万kmでしか進まない。
逆に進行方向とは反対向に光を出しても光の速度は秒速30万km-10万kmとはならない。
(これを光速度不変の原理といいます。)
これが分からんかった。
どの本読んでもそんなものなんだくらいしか書いていないわけです。
もっといえば、世の中ってそんな理不尽な事だらけなんだから少し大人になりなさいとまで言われているような気がしました。
分からないままそんなものなんだと自分を納得させるしかなかったんですけど救急車が通ったことで初めて私の中で音の速度と光速度が結びつきました。
光には波のような性質があるということは高校の時の実験で分かっています。
音も音波というくらいですから波です。
つまり光も音と同じような性質があると考えると光の速度が一定だということが納得できるのです。
ようやく謎が氷解しました。
ここまで30年弱、一体日本の理科(科学)教育ってなんなんだろう。
オイラの疑問を解いたのは頭のいい専門家達が書いた本ではなく目の前を通り過ぎた救急車です。
素人にも分かるように説明するのが専門家の仕事だと思うんだけどね~。
若者達の理科離れを嘆く前に自分達の説明ベタをどうにかしたほうがええんちゃう?
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テーマ:日記 - ジャンル:結婚・家庭生活

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