令和5年長野県公立高校入試問題 理科問4解説
【問4】音の問題
大村さんは、水迫の蛇口から水筒に水を注いでいるとき、水筒から聞こえる音の高さが次第に変化することに興味をもち、次のような実験を行った。
ただし、表1、2は、水を注ぎ始めたときの音の波形を模式的に表したものてあり．縦軸と横軸の目盛りのとり方はすぺて等しく、縦軸は振動のはばを、横軸は時間を表し、横軸の1目盛りは0.0004秒である。
実験
① 3本のペットボトルを、長さが同じになるように上部を切り、図1のように、100ｍLの水を入れたものをA、150ｍLの水を入れたものをB、200ｍLの水を入れたものをCとした。
② 図2のように、水を注いだとき、A～Cから発生した音を、マイクロホンを通してそれぞれパソコンに記録し、波形で表したものを表1にまとめた。
（1）実験1で、水を注いで発生した音の振動は、何の振動によってマイクロホンに伝えられたか、書きなさい。
（2）表1をもとに、音の大きさや高さについて考えた。
ⅰ 音の大きさに関係がある、振動の中心からのはばを何というか書きなさい。
ⅱ 表1のA～Cのうち、音の高さが最も高いものはどれか、記号を書きなさい。また、そのように判断した理由を簡潔に書きなさい。
ⅲ Aから発生した音の振動数は約何Hzか、最も適切なものを、次のア～エから1つ選び、記号を書きなさい。
【 ア：約420Hz イ：約625Hz ウ：約835Hz エ：約1250Hz 】
（1)水を注いで発生した音の振動は、何の振動によってマイクロホンに伝えられたか？
音は、空気中で伝わる性質があります。空気がない真空中では音は伝わらない性質があります。
水を注いでいるときに発生する音は、空気の振動によってマイクロホンに伝えられたと言えます。
答え：空気の振動によって
（2）ⅰ 音の大きさに関係がある、振動の中心からのはばを何というか？
＊縦軸は振幅の高さを表し、横軸は時間を表します。
振動の中心からの高さの幅を振幅と言います。
振幅は、音の大きさに関与していて、音が大きくなると振幅の高さが高くなります。
上記の例でいくと、上の波形は下の波形よりも振幅が2倍大きいので、音の大きさが2倍になります。
答え：振幅
（2）ⅱ A~Cのうち、音の高さが最も高いのはどれか？その理由も答えなさい。
音の高さは、振動数が関与しています。
一定時間内にたくさん振動しているほど、音の高さが高くなります。
振動数の回数は1往復で1回と考えます。
図の場合、音の高さは、上の場合に比べ、音の高さは2倍になります。
問題文のA~Cの波形グラフの中で、一定時間内に最も多く振動しているグラフはCとなるので
答え：C 理由：振動数を比べるとCが最も多いから
（2）ⅲ Aから発生した音の振動数は約何Hzか？
振動数(Hz)=1秒間に何回振動したかを表します。
Aのグラフより、4目盛り分で1回振動しています。
横軸1目盛りが0.0004秒ですので、0.0004秒×4=0.0016秒で1回振動しています。
よって1秒間に換算すると、比例式を使って、0.0016秒：1回＝1秒：x回として、
振動数＝1÷0.0016=625回振動しています。
答え：イ 約625Hz