音速の測定 【目的】 空気中の音速を測定すると同時に,センサーとしてのマイクや波形の意味を考えさせる。 【教科・単元】 物理T 【原理】 二つのスピーカーから出たパルス波を録音し,パルスが到達する時間差とスピーカー間の距離から音速を求める。 【工夫した点】 ・ 二つのスピーカーから出た正弦波を録音してもやはり正弦波である。そこで,パルス波を発生するwaveファイルを作製した。 ・ 自動的に録音し,波形を表示する。距離を入力し,表示された波形の2か所をマウスでクリックすれば音速を表示するようにした。 【準備】 OSがWindows95・98・2000・me・xpのパーソナルコンピュータ。必要に応じてプロジェクターとスクリーン。 外付けスピーカー(2個),マイク(パソコン内蔵マイクがあればそれでもよい),巻尺。 【実験・操作】 1 パソコンにスピーカーを接続し,下図のように配置する。 ![]() 2 「理科シミュレーションと計測」をインストール後,メニュー画面から「音速測定」を起動する。下図の画面が表示される。(onsoku.exe) ![]() @ 「録音」ボタンをクリックすれば,二つのスピーカーから同位相で1秒おきにパルス波を出し,録音する。 A 2秒後,自動的に停止し,録音した波形を表示する。録音終了後,波形が表示されたら,任意の位置をクリックし拡大表示する。 ![]() B 拡大表示された部分の2か所をクリックすれば,音速を表示する。 ![]() 【留意点】 ・ サウンドカードの設定が正しくなされていないと,録音されない場合がある。 そのような場合,「スタート」→「コントロールパネル」から「サウンドとマルチメディア」,「オーディオ」を選択し,「録音」の「優先するデバイス」を確認する。 ![]() ![]() ・ 録音のサンプリングは22.05KHz(22050回/秒)である。理論上,22050分の1秒まで測定可能である。 |