音速の測定

高校物理の超簡単な実験シリーズ。音の速さを測定してみましょう。

まめしば

いい加減な実験だけど、試してみよう

準備物は音源とスマホくらいですが、必要なら50m程度のメジャーを用意します。音源は100m程度離れていても聞こえ、かつ100m離れたところから動画撮影して見えるものを想定しています。火の用心カンカンってする「拍子木」とか。

2人で広い平地にいきましょう。河川敷とかグラウンドとか。100m離れて、一人(A)は拍子木を持ち、もう一人(B)はスマホを持ちます。BはAを動画撮影します。Aが大きく手を動かして頭上で拍子木を鳴らします。Bは音が聞こえたら撮影を終了します。

動画を確認し、Aが叩いた瞬間から音が聞こえるまでにかかる時間を調べましょう。距離÷時間によって音速が求まります。

結果は非常に悪いものになるかと思います。100m/s～1000m/sあたりまでのブレはあり得るかと。いい方法はないかな？

かのガリレオは離れた2地点でランプを使い、光速を測定しようとしたが、光が速すぎて失敗しました[1]。音はそれに比べるととても遅いですが、やはりある程度の工夫が必要です。今回は最も単純な実験を紹介しましたが、なるべくこの単純さを保ったまま精度を上げられたらと感じます。

あと、もちろん結果はきれいなほうがいいのですが、精度が悪いからといって実施する価値が低いとはいえないというのが私の持論です。正確に測ることがいかに難しいか、どのように工夫すれば改善するか等を考えるきっかけになるからです。また、結果が悪くても実験は楽しいではありませんか？

追記：メトロノームを使った実践が紹介されています[2]。面白そう。