瓶の形や注ぎ方を変えたとき
音の高さや大きさに変化があるのか
愛知県刈谷市立富士松中学校 科学部トクトク班3年/2年/1年 星 昌利 他11名
研究の動機
夏休みのある日、部活動の帰りに、仲間の一人がお茶を求めてきた。コップを渡して注いであげると「トクトク」と音を自らの声に出して、おいしそうにお茶を飲んでいた。本当にトクトクという音が鳴るのか疑問に思った。家に帰って試してみると音が鳴った。科学部の仲間たちと一緒に「瓶の形による音の違い」を解明しようと考えた。
研究の方法・結果・考察
予備実験
瓶の首と肩がつくる角度によって11種類に分け、音がはっきりと聞こえる瓶を選んだ。瓶を傾ける角度を固定するためにトクトクくん1号を作製した。
追究1．
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トクトクくん1号の角度を0合わせした。 |
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瓶をセットした。 |
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瓶の口から3㎝上にイヤホンをセットした。 |
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パソコンで音の波を録音した。 |
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振幅の1番大きな場所を探し、最大値と最小値の絶対値を足した。 |
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きれいな波形の部分を選び、1秒間の振動回数を計算した。次に、0度のときに大きな音であった3本で角度を1度～10度に変化させて実験した。 |
追究3． 瓶自体の振動によって音が伝わるか、瓶の底にできる空間で空気が振動しているかを調べた。
追究4． 瓶の側面にあけた穴に透明なゴムチューブを取り付け、それよりも高い位置に液体を入れたビーカーを置き、瓶の中の気圧を調べる実験装置（トクトクくん2号）を作製した。
結果・考察
1）瓶の首の部分で音が鳴るとき、液体が瓶の首に打ち付けられて波がつくられる。この波によって空気が振動させられる。この波は、瓶の首が短いほど波長が短く細かい振動が生まれる。
2）瓶から液体を注ぐとき、瓶の底の気圧は低くなった後、一定の気圧に戻る。この気圧の変化が大きいほど大きな音がする。
3）注ぐ角度を大きくしたときにも、瓶の底の気圧変化が大きくなるので、大きな音がする。
 トクトクくん2号による瓶の底の気圧の測定 |