高校生時代にこんな説明を受けていたら物理に興味が持てたかもしれないと感じた。
岸根順一郎。佐藤仁美。大橋理枝。第2回に音とは波と。詳しく。波というのはどういうもの？物理を高校で学び始めると躓くところ。進んでいるようで場所が違ったり時間が違ったり。時間と空間がこんがらがる。音の波は目で見えない。見えるものから。水の波。揺れているところを見るのも難しいが。スタンドの応援団。ウェーブを作る。その時に100人が並ぶ。その100人が同じ時間に屈伸運動を。キレイに揃って体操を。波とは言わない。1番の人が屈伸運動を。2番の人は2秒遅れて。これを繰り返す。遠くから見ていると波に見える。この遅れというのが波の本質。個々の人の動きだけなら屈伸運動を。振動運動とも呼ぶ。バネに物体を。振動が少しずつ遅れて伝搬する。そうすると波になる。振動運動が伝わってくるのが波動。伝言ゲーム。同じ動き。位相の運動が伝搬する。フェーズが。2人が全くおんなじ調子で屈伸運動を。位相が揃っている。同位相。上がっていたり下がっていたり。逆位相。逆な場合。波はその中間。少しずつズレている。振動のパターンをKeepするのがコツ。空気を音が伝わる。空気は上下に伝わることが？応援団に頭をヨコに動かさせる。左右にずらす。上下に屈伸するのではなく。振動の向きは上下だが。直行している。横波という。光は横波の典型例。音波は縦波。応援団員が左右に揺れる。寄っては離れを伝える。振動は左右で伝わるのも左右。平行。これが縦波。空気の分子がギッシリと。あたかもところてんのように歪が伝わる。人をギッシリと。満員電車のimage。空気の中を音が伝わる。空気の中で縦波が発生。音を作るということは縦波を立てるということ。何処かを押す。声も声帯が振動して空気を押し出す。振動のパターンが伝わるのが音波。声の声色の違い。波形の違い。波のパターンの違い。一番キレイな正弦波。単振動。円周を同じスピードで。それを真横から。上下に振動しているように見える。それをた単振動と。調和振動。正弦波に。三角関数。サインやコサイン。もっと複雑な波を。形が大きく変わる。音色が色々あることに。横波の話。上下に振動。運動を始める前から上がって下がる。基準面から。振幅。波の大きさや強さを表す。応援団員が上がって戻って下がって戻って。ワンラウンド終わる。それまでの時間を周期と呼ぶ。1秒間に何回振動するか。周期の逆数に。周期が1秒だと振動数は1。2秒だと0.5ヘルツ。高いヘルツは激しく振動するので声が高い。耳の鼓膜を頻繁に。振幅と振動数。もう一つは波長。応援団員がウェーブを。スナップショットを。うねりが出来ている。うねりはゼッケン番号の頭の位置。つないだ模様。全員並べた時にスナップショット。1回うねったのを波長と。上がって下がって戻る。1うねりの長さを波長と呼ぶ。振動が激しいことと波長が長い短い。大雑把に言うと、振動数が激しいと波長は短い、波が細かく。大縄を揺する。激しく振動させる場合とゆっくりと。激しいと振動数が高い。細かい波に。縄全体ではスナップショットを。波長のために。振動数。振動数と波長が密接に。波を特徴づける。振幅と振動数と波長。波ならではの本性は、組み合わさってできる位相を。振動のパターン。全くバラバラだときれいな波にならない。きれいな波はスーッと左から右に。キレイに波が動く。時々刻々波が移動。てんでバラバラだと無理。振動のパターン。その情報を位相、フェーズと呼ぶ。内容を探ると両方が組み込まれる。位相を持つことが波動の本質。うなり。音楽の世界では位相を意図的にずらして効果的な音を。エレキギター。フェーザー。音を操作するデバイス。効果音を作る。位相をずらす。普通の音から意図的に位相のパターンをずらして重ねる。音を重ねる。波は重なると形が変わる。位相をずらした波を。波の重ね合わせ。波が位相という性質を持っているから。1番が司令を。2番の人は1秒遅れて、これを繰り返すと波が動いているように見える。逆の端の人も司令を。右端と左端から別々の司令が。何処かで衝突する。波の現象がどのようになる。そのまま足す。右からの司令。50センチ。左からは10センチ。差し引いて40センチ。変位。変位を単純に足し算することが出来る。波全体のプロファイルが書ける。グシャグシャだと新たなパターンは作り出せない。音になるとどうなるか？音にするには横波に。応援団の頭を空気の分子に。縦波から。創造力を無理やり働かせると目に見えない世界は理解できない。重なると重なった位置での空気の変位。右からの音源と左側からの音源。右からの音も左からの音もきれいな位相の場合、新たな形の位相の波が。うなり。振動数がほんの少し違う場合。440ヘルツと443ヘルツの音を重ねる。ワンワンワンと。心地の良い音ではない。波というのはきちんとした波を重ねた場合には新しい波が。どういう波と？正弦波を基本に。ある振動数の正弦波が。2倍の正弦波。440ヘルツに対し880ヘルツ。3倍4倍など。沢山重ねる。重ね方を色々変える。少し弱めたり。ありとあらゆる音を作ることが出来る。どんな音でも正弦波に。フーリエ分解。人間の耳には心地よく響く。ピタゴラス。整数倍の振動数の。ピタゴラス音階。ハーモニーや合唱に適する。振動数は2倍に。音を12分に。バッハの平均律。音楽としてどう違う？グレゴリオ聖歌。ピタゴラス音階を。ある基本的な音に対し2対3だったりの整数の比で。物理の立場からいうと整数比で重ね合って。ハーモニクスと。バッハは1オクターブを12分割に。ピアノの鍵盤。隣り合う音は整数比で書けない。何処から始めてもドレミが書ける。今の曲はハープシコードで。同じ曲でも音色が違うが。音色を物理学的に。重ね合わせて。応援団のスナップショットを。波の形にいろいろな在り方を。のこぎり型など色んな。音の世界に戻って、波の形が音色。ピアノの音色やバイオリンの音色。波の形が違う。しかし規則正しく周期的に繰り返されるのは共通。空気の音の振動はぐちゃぐちゃ。バイオリン。複雑だが周期的に繰り返される。位相の情報をKeep。音の音色。波には振幅が。強い音と弱い音。音の強さ大きさ。音の高さ。音色、波形。音の3要素。音楽というものは周期的な波の重なりで新たな波を。同じパターンが繰り返される。複数の楽器が同時に鳴る場合。色んな音があちこちから。干渉し合う結果を音楽として受け取っている。全貌はとても複雑。フーリエ分解。興味深いのはどちらが数学的か。ピタゴラス音階。3対4でなら？数に拘ったピタゴラス的な。バッハは1オクターブを12分割。2倍を12分の1に。2の12分の1乗。きれいな整数の比ではない。音楽で言う半音ずつ上がる。バッハも数学的。違った音楽を聞くのは興味深い。音楽は物理学的に言うと周期的波の重なり合い。音の伝わる速さ。最初に出してみせたのはニュートン。プリンキピア。音速を出したが間違っていた。約1,2倍の差。ラプラスが正す。ニュートンが、空気が圧縮されたりしても温度は違わないと。本当は断熱変化。温度は変わらないという条件を入れる必要がある。物理のコアな話に。物理学は日常のアプローチとは違う形で因果関係を。2500年以上かけて音の認識が。楽しみながら。物理としての音を。音は波であるとのテーマ。物理の入り口を。本格的ルールの一端を。音とは本質的なもの。
