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​音の実験① いろいろストロー笛

物体が振動していると、その振動によって音が発生します。今回はストローを使い、空気を振動させて音を出すものを​いろいろ紹介します。

実験1:単純なストロー笛 材料:ストロー、ハサミ

ストローを端から5㎝程、平らにつぶしてから、図のように切ります。後は、口でくわえて強く吹きます。切った部分が振動するリードの役割をしますから振動しやすいように工夫して切って下さい。また、下の写真のように長さを変えると違う音程が出ます。

細いストローでは音を出しにくくなります。初めは直径6~8㎜のやや太めのストローを使うとよいです。慣れると、給食で使う牛乳パック用のストローでも鳴らすことができます。

​音程ですが以下のようになります。両端が開いている状態で音を鳴らしますから、下の図のように定常波ができます。

​←    10㎝   →

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​リコーダーの音のなる原理と同じです。

ストローの長さが図のように10㎝とすると、この音の波長は20㎝(0.2m)になります。この値を音の速さC=f振動数×λ (波長)に入れ音速を340m/sで振動数fを計算するとf=340÷0.2=1700Hzになります。

長さを変えれば音が変化します。生徒の目の前で、吹きながらハサミでストローを切るとだんだん音が高くなります。生徒は大喜びです。

実験2:音階のあるストロー笛 材料:ストロー、ハサミ

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​ストローの片方を塞ぎ、割りばしなどで固定します。ストローの長さを音階に合わせて調節します。下の表の長さの割合で切ってください。ドを10㎝にした場合です。

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この笛の場合、片方が塞がっていますので、定常波は図のようになります。波長は10㎝の4倍40㎝(0.4m)なります。音速を340m/sとして、音の速さC=f(振動数)Xλ(波長)に入れると
​  f= 3400 Hz になります。ドの音としてはちょっと高いですね

実験3:うぐいす笛1     
材料:ストロー20㎝程度のもの、ハサミ、ビニールテープ

​ストローの上から6㎝と12㎝の所に印をつけます。6㎝をぎりぎりまで、ハサミで切ります。一番下を2回折り曲げてテープでしっかり止めます。水を12㎝の印まで入れて完成です。

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鳴らし方ですが、コツがいります。

  ア)12cmの線より、少し押し上げた状態で、息を吐く        「ホーー」 

  イ)アの状態のまま、短く区切って吹く               「ホッ」

  ウ)吹きながら、強くにぎり水すばやく押し上げ手をゆるめる     「ケキョ」

実験4:うぐいす笛2     
材料:太いストロー10㎝、細めのストロー6㎝、ハサミ、セロテープ

​太めのストローの中央に穴を開けます。細めのストローの先を平らにつぶして穴に息を吹き込めるように付けます。これだけです。

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​太めのストローの中央に穴を開けます。細めのストローの先を平らにつぶして穴に息を吹き込めるように付けます。これだけです。

吹き方

 ア)親指と人差し指で緑のストローの両端をふさいで長く息を吐く   「ホー」

 イ)アと同じ状態で短く吹く                    「ホッ」

 ウ)人差し指だけ離して短く吹く                  「ケッ」

 エ)人差し指をもどして短く吹く                  「キョ」

  これを滑らかにつなげて下さい。

ウの所は他にも親指だけを離す、親指と人差し指を離すなどの別バージョンもあります

​周波数は実験1の10㎝のものと同じです。
​これ以外にもタピオカストローで作るトロンボーン、フィルムケースで作る虫笛などもあります。したのPDFからご覧ください

実験5:虫笛を作ろう

​材料:フィルムケース(小さめのペットボトル)、タコ糸、カッター、厚紙
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フィルムケースに5㎜×3㎝の穴を開けます。厚紙で2×3㎝の羽をつけて回転を安定させます。ひもをつけて回せば、虫笛の完成。小さめのペットボトルなどでもできます。音の発生ですが、どうやら2つの音が組み合わさっているようです。
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​一つは開口部から入った空気がケース内を回転して作る定常波によるもの、もう一つはケースが空気中を移動することによって後ろにできる空気の渦による振動(カルマン渦といいます。)の2つからです。

関連ページ:振動を見せる実験5連発:音の伝わり方を調べよう

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