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人体の不思議!どうして音が聞こえるの?(自由研究におすすめ)

大川

突然ですが、どうして音が聞こえるのでしょう?

当たり前じゃないか!
耳があるからだ!
こんなこと犬でもわかるぞ!!

でこちゃん

大川

ちょっと待ってください。
でも、もしも宇宙に行ったとしましょう。
宇宙空間で手をたたいて音を出したら、近くにいる相手に聞こえるでしょうか?
ああ・・・確かに、宇宙じゃ聞こえないな。

でこちゃん

大川

そうなんです。
わたしたちは、音が伝わることは当たり前のように思っています。
宇宙空間では耳があろうがなかろうが、空気がない宇宙空間では音は聞こえないのです。
どうして音が聞こえるのか?
詳しく知りたくなってきたぞ。
教えてくれ!

でこちゃん

音を伝える3つの要素

音を出すものが震え、その「振動」が空気を伝わり、耳に届いて、初めて音として聞こえるのです。

  • 音を出すもの(太鼓)
  • 音を伝えるもの(空気)
  • 音を聞き取る器官(耳)

この3つがないと音を感じ取れないのです。
そのため、宇宙空間では、音を伝えるものがないため、手をたたいても聞こえないのです。

なるほど!
確かに、どれか一つでも欠けたら聞こえないな。

でこちゃん

音を出すもの~太鼓を例に考える~

音を出すものから考えてみましょう。
太鼓を叩いたあと、太鼓の皮に手を当ててみると、皮が震えているのを想像できますか?
これが、音が出ている「振動」として伝わっているのです。

 

反対に、皮が揺れないように抑えてみましょう。
音が止まってしまいますよね。
さらに、皮に手を当てて震えないように太鼓を叩くと、音は出なくなります。

 

この音の出るような揺れを振動と言います。
音が出ているものは、全て震えているということなのです。 
つまり、音を出す物体は震えることによって音が出るのです。

音を伝えるもの~空気など~

音を伝えるのは、空気だけではありません。
紙コップ電話をやったことはありますか?
糸でも音を伝えることができるのです。

 

さらに、音は伝えるものによってその「速さ」が変わります。
一般に硬いものの方が音を早く良く伝えます。

糸は柔らかいじゃない?

でこちゃん

大川

柔らかい糸のようなものでも、ピンと張ると硬くなりうまく音を伝えてくれます。
しかし、糸をゆるめると、柔らかいままとなり音はうまく伝わらなくなります。

糸をゆるめた状態と、ピンと張った状態で実験してみると分かりやすいと思います。
また、空気をたくさん含んでやわらかいもの・・・。
例えば、クッションや枕のようなものも音を吸収するので音は伝わりにくくなります。

 

水中でも、空気の代わりに水が振動を伝えることができるんですよ!!
そのため、水中でも音が聞こえます。
さらに空気より水中の方が速く音を伝えますので、船の中で取り残されたときは諦めずに音を出すことをおすすめします。

 

MEMO
音が伝わりやすい順は
固体>液体>気体
の順になります。

 

具体的に言うと、音速は水の中ではおよそ秒速1500m
空気中では温度によって変化しますが、気温15℃で秒速340mです。

真空状態である宇宙空間でだれかと話したいときはどうすればよいでしょう?

もちろん音を伝える空気や液体はありませんよね?
宇宙飛行士たちは、ヘルメットとヘルメットをくっつけます。
そうすることでヘルメットから振動が伝わって、相手に声が聞こえ会話しているんです。

つまり、耳があるだけでは音は聞こえません。
音を伝えるものも非常に大切なのです。

音を聞き取る器官~耳の構造~

耳の内部は、非常に複雑なしくみになっています。
そして耳は、音を感じるだけでなく、体のバランスを感じる働きもします。
ですが、この記事では音を感じる機能を紹介していきたいと思います。
体のバランスを感じる働きの紹介も他の記事で書いています。
良かったら、読んでみてください。

理学療法士が教える実験!片足立ちの不思議で遊んでみよう。(人体の不思議)

理学療法士が教える『原因・酔わない方法と酔った時の対処法』人体の不思議

耳は、音を感じる器官です。
外から見ると、顔の両側に穴があいているだけのように見えますね。
しかし、構造は非常に複雑です。

 

その耳を割って見てみましょう。
その形と働きから、外耳・中耳・内耳の3つの部分に分けられます。

外耳について

鼓膜から外側の部分を外耳といいます。
ここには、外耳道があります。
外耳道は、耳の穴のことです。
鼓膜はこの外耳道のつきあたりにあります。

 

鼓膜は、まるい形をした薄い膜です。
鼓膜は、空気の振動が、鼓膜に届くと、太鼓のように細かく震えます。

中耳について

中耳は、鼓膜の内側にある部屋で、過牛までのことをいいます。
鼓膜が音により震えると、「耳小骨」がさらに音を奥のほうへ伝えるのです。
これらの骨には、細い筋肉がついていて大きい音を伝えるとき、調節する役目をしています。

MEMO
鼓室の中の空気の圧力と外の圧力が釣り合うようになっています。
中耳は、鼻とつながっており、この管を「耳管」といいます。
高速道路でトンネルの中に入ると耳が「ツーン」としますよね。

これは耳の圧力のバランスが崩れているためなのです。
私たちが、つばを飲み込んだり、あくびをしたりすると開き、空気が出入りします。
詳しく知りたい方はこちらをぜひ読んでみてくださいね。

人体の不思議:トンネルを通ると耳がツーンと詰まった感じ【原因と対策があった!!】

内耳について

中耳から奥のほうは、内耳とよばれます。
内耳は、複雑な構造をしており込み入っているので、迷路ともいわれます。

 

音波が鼓膜を震わせ、「耳小骨」と伝わって、内耳に伝わります。
そこで音が、蝸牛から蝸牛神経を通り、脳へ伝わっていくのです。
こうして音が感じられていたのです。


耳の機能のおさらいですが、
人間の耳が音をとらえるときは、空気の振動が耳の中の「鼓膜」という膜をふるわせます。
鼓膜の奥には、三つの骨がつながった「耳小骨」があり、鼓膜の振動は耳小骨を伝わって、蝸牛に届きます。
さらに、蝸牛の中にある細胞が、伝わってきた音の振動を受け取って、その情報を神経から脳に送っています。


大川

いかがだったでしょうか。
音は耳だけでは伝わらないってことを理解していただけたでしょうか?
分かりやすかったぞ。
3つの要素が必要だったのか。
楽しかった!!

でこちゃん

まとめ

  • 音を聞くには3つの要素が必要。
  • 音を出すもの(太鼓)・音を伝えるもの(空気)・音を聞き取るもの(耳)である。
  • 音を伝えるもので遊ぶと楽しいよ。

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