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音の速さの計算問題をくわしく解説

音の速さの計算問題

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!

ねこ吉

計算は苦手で…。

多くの人はそうだよね。

このページを読めば8分でバッチリだよ!

がんばろう☆

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者5万の教育YouTuberでもあります。

2022年10月には学習参考書も出版しました。

それでは音の速さの学習スタート!

タップできる目次

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☆

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

ねこ吉

1秒間で340m!?めちゃくちゃ早い!

うん!音が進むスピードはとても速いんだ。

空気中の音の速さは340m毎秒

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。

ねこ吉

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☆

ねこ吉

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。

ねこ吉

なるほど。覚えずにすんでよかった★

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。

ねこ吉

え、そうなの?

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!

ねこ吉

空気中より速いじゃん!!

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!

水中のほうが音の速さは大きい

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☆

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!

ねこ吉

めっちゃ早い!

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!

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。

ねこ吉

その公式忘れちゃった…。

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!

速さの公式1

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。

速さの公式

この形(図形?)を覚えておくと、

速さ

距離

時間

どれでも求めることができるから、便利なんだよ。

ねこ吉

先生、便利な公式って、どうやって使うの?

よし。では②速さを求める便利な公式を使って、

速さ

距離

時間

を求めてみよう!

例1 速さを求める場合

速さを求める

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。

100mを10秒の速さで進む

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、

速さを求める式

このようになるね。

「上÷下」つまり

100÷1010

よって速さは10m/秒だね!

例2 時間を求める場合

時間を求める

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。

500mを5m毎秒の速さで進む

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、

時間を求める式

このようになるね。

「上÷下」つまり

500÷100

よって時間は100秒だね!

例3 距離を求める場合

距離を求める

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、

距離を求める式

このようになるね。

「左×右」つまり

×200600

よって距離は600mだね!

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。

やまびこ
ねこ吉

人類はなぜ山に「ヤッホーと叫ぶの?」

いや、そこはどうでもいいよ。

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。

距離を求める

音の速さは340m/秒

音が返ってくるまでの時間は10秒だね。

距離を求める式2

340×103400

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!

往復3400m

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!

片道1700m

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。

船から出す音

例1と同じように、距離を知りたいから距離を隠そう

距離を求める

音の速さは1500m/秒

音が返ってくるまでの時間は8秒だね。

距離を求める式3

1500×812000

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!

往復12000m

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!

片道6000m

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!

ねこ吉

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。

ねこ吉

え?音は1秒で340m進むくらい早いのに?

うん光は1秒で300000km(30万km)進むからね!

ねこ吉

えー!早すぎ―!!!

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!

ねこ吉

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☆

ねこ吉

いやー。音の勉強は面白いな☆

このページはこれでおしまい!

それでは理科の授業も勉強も、楽しんでねー!

ねこ吉

みんなまたねー!

このサイトでは、

さわにいは、登録者5万人のYouTuberです。

中学の成績を上げたい人は、ぜひYouTubeも見てみてね!

また、2022年10月に学習参考書も出版しました。よろしくお願いします。

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また、続けて音の単元を学習したければ、

下のリンクを使ってね!

ねこ吉

またねー

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この記事を書いた人

東京を拠点に活動する教育フリーランス  専門は理科教育学  所持教員免許は中学と高校の理科  

理科の教材や学習法を研究中!
さまざまな出版社の理科教材や解説を作成してます。

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