2018年度　雙葉中学過去問【理科】大問１解説

問題ＰＤＦ
教会やコンサートホールにあるパイプオルガンはどのように音が出るのでしょうか。
たくさんの金属のパイプが印象的ですが、ひとつの鍵盤を弾くと、その鍵盤に対応した１本のパイプに空気が送られ、音が出ます。１本のパイプではひとつの音しか出すことができないため、音の数だけパイプが必要で、規模の大きいものでは何千本ものパイプがあります。パイプの長さによって音の高さが、パイプの形状や素材を工夫することで音色が決まり、たとえばフルートの音色の「ド」の音を出すことができます。
ストローを使ってパイプの長さと音の高さの関係を調べました。ストローに口をつけずにそっと息をふきこむと音がします。このときの音を音の高さが分かる機械を使って測定し記録しました。ストローの長さを20ｃｍ、10ｃｍ、5ｃｍとすると、どれもラの音がしましたが、高さが異なりました。ストローの長さと音の高さの関係は表１のようになりました。音の高さは振動数で表しています。振動数とは１秒間に空気が振動する回数を表し、１秒間で１回振動するときを１Ｈｚと書きます。また、振動数で音階（ドレミ）を表すと、表２のようになります。表２の「」は「ラ」より１オクターブ高い音を表し、図１のような関係にあります。
次に、20ｃｍのストローの真ん中に穴をあけて同じように息をふきこむと3520Ｈｚの高さの音がしました。また、10ｃｍのストローの片側を手でふさいで息をふきこむと1760Ｈｚの高さの音がしました。

問１
25ｃｍのストローに息をふきこむと、何Ｈｚの音が聞こえますか。
また、その音は20ｃｍのストローに息をふきこんだときの音と比べて、
音の高さはどうなりますか。「高くなる」「低くなる」「変わらない」から選びなさい。

問２
440Ｈｚのラの音をこのストローで出すためには、何ｃｍのストローが必要ですか。

問３
10ｃｍのストローの真ん中に穴をあけて同じように息をふきこむと、何Ｈｚの音が出ますか。

問４
30ｃｍのストロー１本を使って、880Ｈｚのの音を出すためにはどのようにすればいいですか。
ただし、ストローは切ってもよいものとします。

問５
ストロー15本をドから順に２オクターブ高いまで、それぞれの音が鳴る長さに切って並べるとどれになりますか。

＠解説＠
ストローを用いて音の高さを調べる。
問１：1480Ｈｚ、低くなる

一方を２倍すると、他方が半分になる→反比例
7040×5/25＝1480Ｈｚ
振動数が小さくなると、音は低くなる。

問２：80ｃｍ
（１）と同じ。反比例で求める。
5×7040/440＝80ｃｍ

問３：7040Ｈｚ
リード文の最後から２文目。
20ｃｍの真ん中に穴をあけると、10ｃｍのときと同じ振動数になる。
10ｃｍの真ん中に穴をあけると、5ｃｍのときと同じ振動数→7040Ｈｚ

問４：20ｃｍの長さに切り、片側を手でふさいで息をふきこむ。
880Ｈｚの音を出すには、
5×7040/880＝４0ｃｍの長さにする。
30ｃｍのストローを40ｃｍ分にする方法を考える。
リード文の最後。
10ｃｍのストローの片側を手でふさぐと20ｃｍ分の高さの音がでた。
ここから、30ｃｍのストローを20ｃｍに切り、片側を手でふさげば、
往復で40ｃｍ分の音の高さになる。

問５：エ
長さが長いと低い音になる。
左に低い音、右に高い音を出すのでエ・オ・カ。
反比例なので、反比例のグラフに近いエが正答になる。
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