音の速さは秒速約340mと習う理由

音が空気中を伝わるとき、音の速さ(秒速)は、気温をtとすると、331.5+0.6tm/秒)の公式で表わされます。

気温が0度のときの音の速さは331.5m/秒であり、温度が1度上昇するごとに秒速0.6mずつ速くなるという意味です。(気温が高いほど、空気の分子の運動が活発になり、空気の振動として伝わる音の速さは速くなります。)

この公式に、平均的な気温である15度を代入してみましょう。331.5+0.6×15=331.5+9=340.5(m/秒)になります。
理科の問題集で、「音の速さは約340m/秒である」と書かれているのはそういう意味です。

331.5+0.6tの公式は、中学校の理科ではほとんど出てきませんが、理科で大切な、『なぜか』を押さえるためにも、知っておいたほうがよいと思います。

音の空気中を伝わる速さを約340m/秒だとします。これを知った上で、音の速さに関する問題を考えてみましょう。


よく出る基本的な問題

1、光の速さは秒速約30万km(地球の周囲の7周半の長さ)で、光源から出た光はほとんど時間差なしに目に届きます。雷が光ってから2秒後に雷の音が聞こえました。雷が落ちた地点は何m離れていますか。

解き方:音の秒速は340m/秒、1秒間に音が進む距離は340だから、340×2=680m

2、音が水中を伝わる速さは空気中より速く、約1500m/秒です(水の分子は空気の分子より緊密なため、振動が速く伝わります)。船から出した音が海底で反射して、0.5秒で再び船で聞くことができました。海底の深さは何mですか。

解き方:1500×0.5=750m。ところがこの場合、船から海底に伝わり、それが、海底から船まで、もどってきたわけだから、この750mは船と海底との距離の2倍である。したがって、海底の深さは750÷2=375m。

3、上空に打ち上げられた花火が開くのが見えてから2秒後に花火のドンという音が聞こえた。花火が開いた地点までの距離が700mだったとすると、音の伝わる速さは何m/秒か。

解き方:音の速さは約340m/秒と習いますが、その数値を知らないものとして、音の速さを実験や計算で求めさせる問題も出ます。

この場合、数学の速さを求める公式、速さ=距離÷時間を理科でも使います。
理科の本には、音の速さ=音源までの距離÷音が伝わる時間と、新しい公式のように書かれていますが、速さ=距離÷時間の式をしっかり覚えて使えたら大丈夫です。また、理科では単位が非常に重要ですが、この場合の単位はmを秒でわるのでm/秒です。

700÷2=350m/秒

覚えた340m/秒に近い数値が出たので、多分合っているだろうと見当がつけられます。


やや複雑な問題

音











(1)A先生がスタート用ピストルを撃ち、B君がその煙を見てから0.25秒に号砲の音が聞こえた。このときの音の速さは何m/秒か。

(2)Cさんは、煙を見た後0.6秒後に号砲を聞いた。B君とCさんは何m離れているか。

(3)B君が最初に号砲の音を聞き、さらに校舎にはね返って反射したきた号砲の音を聞くまでに何秒かかったか。

解き方:

(1)A先生とB君の距離は85mだから、速さ=距離÷時間より、85÷0.25=340m/秒

(2)A先生からCさんまでの距離は、340×0.6=204m。これからA先生とB君の距離をひいて、204-85=119m

または、B君とCさんの時間差は0.6-0.25=0.35秒。340×0.35=119m

(3)B君が2度目に校舎に反射した音を聞くまでに音の進む距離は、170+170+85=425m。
425m音が進むのにかかる時間は、425÷340=1.25秒。
この1.25秒から、最初の音が聞こえるまでの0.25秒をひいて、1.25-0.25=1秒


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