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音はなぜ聞こえるの?音の波について知ろう!

私たちにとって、「音」はとても身近なものですが、その存在について詳しく理解している人は多くないでしょう。そこで今回は、「音の波(=音波)」についてクローズアップしてみたいと思います。

音はどうやって伝わるの?
音の伝わり方

まずは、音が人の耳に伝わる仕組みをご紹介します。音の元となるのは、物体の振動によって発生する「波」です。この波は、空気中のような気体の中はもちろんのこと、液体や固体の中も伝わるものです。ただし、真空中だとこの波は伝わりません。そして、この波が人の耳にある鼓膜を振動させ、その振動によって発生した信号を大脳がいわゆる「音」に変換することで、人は音を認識するのです。

音の波(音波)の仕組みを知ろう!

それでは、音の波(音波)ができる仕組みについてご紹介します。まずは、空気中を例にとってみましょう。ある物体が振動すると、その振動によって空気が押され、押された部分の空気は密度が濃くなります。そして、この空気密度の濃い部分が近くの空気をさらに押していきます。この動きが次々と移動していくことで、空気密度の濃い部分と薄い部分が発生します。これが、「音の波」が生じている状態です。このように空気密度が濃い部分と薄い部分が交互にできることで生じる波を「疎密波」と言います。

 

また、2種類の波によって振動を伝える固体中のほうが、気体中や液体中よりも振動を伝える速度が速いと言われています。また、波の変遷は密度の濃いほうが速く伝わるので、疎密波だけで振動を伝える気体中と比較すると、流体の密度が濃い液体中のほうが音の伝わりが速くなるとされています。

人が聞き取れる音ってどれくらい?

人が聞き取れる周波数には限界があり、その数値としては約20~20,000Hz(20kHz)だとされています。人によって個人差はありますが、ピアノの鍵盤の一番高い音から一番低い音よりもよりも高すぎる音や低すぎる音は、聞き取れない場合が多いようです。なお、加齢と共にこの範囲は狭くなっていくとも言われています。

 

また、人が音の大きさを感知するにあたっては、「音波」だけでなく「音圧」という、音を伝える上で発生する音圧変化の量も影響を与えます。ここでは、音圧の単位を用いて、人が聞き取れる音量についても見てみましょう。音圧の国際単位は、パスカル(Pa)になります。

 

人が聞き取れる音圧の範囲は、20μpa(=20×10-6)と言われています。通常の空気圧(1気圧)が約100,000paですから、人は空気圧の100億分の2の圧力を感知できるというわけです。

 

音の波について、おわかりいただけたでしょうか? 「音の波」の理解した上で音を聞いたり、奏でたりしてみると、また違った味わいを感じることができるかもしれませんね。

人が聞き取れる音

 

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