音の速さの計算問題を中学生に向けて詳しく解説します。
①音の速さはどのくらい？
②音の計算で必要な公式
③音の計算問題の求め方
④音の速さの練習問題
について解説していくよ！
このページを読めば８分でバッチリだよ！
がんばろう☆
みなさんこんにちは！
このサイトを運営する「さわにい」といいます。
それでは音の速さの学習スタート！
1. 音の速さはどのくらい？
まずは音の速さがどのくらいなのか説明するね！
音の速さは、
①空気中
②水中
③その他
などでずいぶん違うんだよ！
まずは「空気中の音の速さ」から学習しよう☆
①空気中での音の速さ
空気中の音の速さは、
「１秒間で約340m進む」速さなんだ
うん！音が進むスピードはとても速いんだ。
この速さを表すには、下の
① 340m/秒
② 340m/s
のどちらかを使うよ！
「〇ｍ/秒」と「〇m/s」はどちらも同じ意味で「1秒で〇何ｍ進む」という意味を表すんだよ。
なるほど！だから340m/秒は「1秒で340m進む」となるんだね！
そういうこと！
「ｍ/秒」や「m/s」のように、数字の後につけるものを「単位」といったね！
速さを表す単位は他にもあって
「〇cm/秒」→「1秒で〇cm進む」速さ
「〇km/秒」→「1秒で〇km進む」速さ
「〇km/時」→「1時間で〇km進む」速さ
という感じだよ☆
先生！音が空気中を進む速さが約「３４０ｍ/秒」っていうのは、覚えないといけないの？
もちろん覚えたほうがいいけど、
「テスト問題に書いてあるから覚えないで大丈夫」だよ！
音の速さは、気温などによって少し変化するから、
「音の速さは340m/秒とする」って書いてあるんだよ。
②水中での音の速さ
さて、音の速さが340m/秒というのは「空気中」での話だよね！
水中では音の速さが変わるんだよ。
うん。人間だって、空気中(陸上)と水中だと進む速さが違うもんね。
音は水中だと、１秒で約１５００ｍ進むんだよ！
うん。音は普通固いものや密度が大きいもののほうが速く伝わるからね！
これも1500m/秒という数字は覚えないで大丈夫だけど、
「音は空気中よりも水中のほうが速い！」
というのは覚えておいてもいいかもね☆
③その他の物質中で伝わる音の速さ
おまけでその他の物質中を音がどのくらいの速さで伝わるか書いておくね。
氷 → 約３０００ｍ/秒
ガラス → 約４０００ｍ/秒
銅 → 約５０００ｍ/秒
鉄 → 約６０００ｍ/秒
という感じかな！
ほんとだね！
もちろん覚えないでいいけど、固体（密度が大きいもの）は音が伝わりやすいんだね！
2.音の計算で必要な公式
音の計算で必要な公式の解説だよ。
まず、「音の速さの計算」に特別な公式は必要ないんだ。
小学校から使っている、速さの公式を使えばOK。
じゃあ確認しよう。今必ず覚えようね☆
公式は覚え方が２つあるよ。（②のほうがオススメ！）
①速さを求める普通の公式
速さを求めるには、距離÷時間。つまり↓のようになるね！
この公式を覚えてもOKだけど、もう一つの公式のほうがオススメかな？
②速さを求める便利な公式
もう一つ、速さを求める公式には、便利な覚え方があるんだ。
それが↓のようなものだよ。
この形（図形？）を覚えておくと、
① 速さ
② 距離
③ 時間
どれでも求めることができるから、便利なんだよ。
よし。では②速さを求める便利な公式を使って、
例１ 速さを求める場合
この公式は「知りたいものを隠す」ようにして使うんだ。
この場合は速さを知りたいから、速さを隠そう。
そうすると、距離、時間が縦に並んで残るね。縦に残った場合は「上÷下」つまり
距離÷時間をすると速さがわかるんだ。
例１ １００ｍの距離を、10秒で進むときの速さを求めよ。
距離は 「100m」
時間は 「10秒」
速さが 「？m/秒」 だね。
これを便利な公式に当てはめると、
このようになるね。
「上÷下」つまり
100÷10＝10
よって速さは10m/秒だね！
例２ 時間を求める場合
時間を知りたければ、時間を隠そう。
そうすると距離、速さが縦に並んで残るね。縦に残った場合は「上÷下」つまり
距離÷速さをすると時間がわかるんだ。
例２ ５００ｍの距離を、５m/秒で進むときの時間を求めよ。
距離は 「500m」
時間は 「？秒」
速さが 「５ｍ/秒」 だね。
これを便利な公式に当てはめると、
このようになるね。
「上÷下」つまり
500÷５＝100
よって時間は100秒だね！
例３ 距離を求める場合
距離を知りたければ距離を隠そう。
そうすると速さ、時間が横に並んで残るね。横に残った場合は「左×右」つまり
速さ÷時間をすると距離がわかるんだ。
例３ ３m/秒の速さで、200秒走った時の距離を求めよ。
距離は 「？m」
時間は 「200秒」
速さが 「３ｍ/秒」 だね。
これを便利な公式に当てはめると、
このようになるね。
「左×右」つまり
３×200＝600
よって距離は600mだね！
3.音の速さの練習問題
最後に音の速さの練習問題をして終わりにしよう。
よくある例題を解説するね！
例１ やまびこ
問 山に向かって「ヤッホー！」と叫んだら、10秒後に「ヤッホー！」と返ってきた。山までの距離はいくらか。
ただし、音の速さを３４０ｍ/秒とする。
いや、そこはどうでもいい！！
山までの距離を調べてみよう。
距離を知りたいから距離を隠すね。
音の速さは340m/秒
音が返ってくるまでの時間は10秒だね。
340×10＝3400
3400ｍ とでるね。
ただしここで注意！
音が返ってくるまでに10秒。ってことは
音が山まで行って帰ってくるのに10秒だね。
ということは、音が山まで行って、返ってくる距離が3400mなんだね！
だけどこの問題は「山までの距離」だから、
答えは3400mの半分。つまり1700mだね！
答え １７００ｍ
例２ 潜水艦から出す音
船から海の底に音を出したら、8秒で音が返ってきた。
海の底までの距離はいくらか。
水中での音の速さを1500m/秒とする。
例１と同じように、距離を知りたいから距離を隠そう
音の速さは1500m/秒
音が返ってくるまでの時間は8秒だね。
1500×8＝12000
12000ｍ とでるね。
ここで例１と同じように注意！
音が返ってくるまでに8秒。ってことは
音が海の底まで行って帰ってくるのに8秒だね。
ということは、音が海の底まで行って、返ってくる距離が12000mなんだね！
だけどこの問題は「海の底まで距離」だから、
答えは12000mの半分。つまり6000mだね！
答え ６０００ｍ
例３ 音と光の速さの違いの問題
音と光の速さの違いの問題は2つのパターンがあるよ
① 花火が見えてから音が遅れて聞こえる理由を答えよ
② 雷が見えてから音が遅れて聞こえる理由を答えよ
この２つがよくある問題だね！
そういえば花火や雷は見えてから音が遅れて聞こえるね。なぜだろう？
答えを先に言うと、
音よりも光のスピードが速いから
なんだ。
うん光は1秒で300000km(30万km)進むからね！
そうでしょ。だから
花火や雷のときは光が先に届いて、音が遅れて聞こえるんだ。
下の動画を再生してみてね！
なるほど。たしかに光の後に音が遅れて届いているね。
うん。光と音の出発は同じだけどね。
「音よりも光のスピードが速いから」
このような結果になるんだね☆
このページはこれでおしまい！
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