みなさんは、「音」がどんなふうに伝わっているのか、楽器のドレミファソラシドがどうやって決まっているのか、疑問に思ったことはありませんか？

今回の授業は、普段の生活で何気なく聞いている「音」の世界について、実験と工作をして、学んでみようというものでした。

教室は、京都カラスマ大学ではおなじみとなった、モコモコカフェで行われました。先生を囲んで座って、実験を見たり、道具を触ったり、工作をしたり。先生からも、生徒さんからも、たくさんの質問が飛び交って、雰囲気は、現代の「寺子屋」といったかんじでした。

先生は飯田洋治さんと前直弘さんのお二人。飯田先生は、物理の「面白さ」を生徒に伝えたいと、４０年間悪戦苦闘されている「科学教育研究者」です。前先生は自然界のつながりを見出す物理の世界観に魅力を感じ、研究をされている「物理学者」です。

授業ではエコーのかかるカラオケマイク、歯車楽器、手作り三線（さんしん）、筒などたくさんの道具が登場しました。これらを使って先生は「音」がどのようなものなのか、楽器やマイクはどのような原理で音を出しているのかを、わかりやすく説明されました。そして、その説明を聞いた後で、「カラオケエコーマイク」と「輪ゴムギター」の工作に挑戦しました。

○ カラオケエコーマイク（メガホン）はどうやってできているのか？

最初に先生が取り出されたのは、カラオケエコーマイク（メガホンみたいなもの）。
電池は入っていないのに、なぜかエコーがかかります。
「いったいどんなふうにできているんだろう？」と生徒のみなさんは不思議な様子でした。
のぞいてみる。すると、コップのようなものが入っている！！
振ってみる。叩いてみる。すると、バネのような音がする！！
飯田先生はこのマイクがどんな仕組みで出来ているのか、「プラスチックカップ」と「バネ」で作製されたものを取り出して、説明されました。
「声を出すと、カップに振動が伝わり、続いてバネに振動が伝わる。このカップとバネとの間で振動が短い間に何度も行き来することで、増幅されてエコーになる。糸電話の原理と同じ。」
どうやら音は物体を「振動」しながら伝わっていく「波」らしいです。

○ マイクってどんな仕組みでできているのか？

次に、先生が取り出されたのは20回巻かれたコイルのついたカップと、磁石のついたカップ。コイルの導線はアンプにつながっている。
コイルのついているコップだけだと音はでないけど、磁石のついたコップと重ねて声を出すと、アンプから音が聞こえてくるマイクになります。
「なんでだろう？」とこれまた疑問に思いました・
「コイルに磁石を近づけると「電磁誘導」という現象で電流が走る。コップの振動で磁石のつくる磁場がゆれて、コイルに電流が流れることで、アンプから大きな音が出る。ただし、このとき、電流はずっと流れてるのではなくて、オン・オフ、オン・オフとなっている。」
マイクの音が出る仕組みは、音の振動を、電気の「オン・オフ、オン・オフ」の振動に変えていることらしいです。

実はこの「オン・オフ、オン・オフ」の振動を使った仕組みは、カセットテープやCD（CDの場合は光の反射のオン・オフ）などの音声記録装置をはじめ、リモコンや電車の切符、コンピューターなどわたしたちの身近なところでたくさん使用されているものらしいのです。これには生徒のみなさんも「へ～」っといった印象を持たれていました。物理の単純な原理や仕組みは案外普段お世話になっているものに活用されているんですね。

○ ドレミファソラシド歯車楽器！？

歯車楽器と名づけられた、歯の数が異なる複数の歯車がモーターで回転する装置に、先生は名刺を近づけられた。すると、びっくり。ドレミファソラシドの音階が聞こえてきます。
「音階ができるのは、一定時間に名刺と歯があたる回数が異なるから。これを振動数といって、実はある一定の比の振動数になるような歯車の組み合わせになっている。」
どうやら音階は一定時間にできる音の波の数によって生まれ、その数のちがいはある一定の比になっているらしいです。弦楽器の場合は振動する弦の長さによってその数が変わるし、管楽器の場合は押さえるところによって空気の波の数が変わっているらしい。なんだか難しいけど、実際に先生が手作りされた三線の音は押さえる弦の場所で、ドレミが変わるし、そうみたいです。

○ 「カラオケエコーマイク」と「輪ゴムギター」をつくってみる

説明を聞いたけど、「なんとなく分かったようで、でも分からない」といった感じなので、実際に手を動かしながら、考えてみようということで、「カラオケエコーマイク」と「輪ゴムギター」を作ってみました。

カラオケエコーマイクの材料はプラスチックカップ４個とバネ。
途中、プラスチックカップを切るときに、切る位置がよくない生徒さんが続出し、一時は工作失敗か！！という感じでしたが、工夫を重ねてなんとか全員完成品をつくることができました。
実際に自分の声を吹きかけると、カップとバネがたえず振動していることが分かりました。

輪ゴムギターの材料は、牛乳パックと輪ゴム、そして音階を生み出すための比の書かれた紙。
こちらのほうは簡単に完成品をつくることができました。
きれいな音階を奏でるのにコツがいるものの、１本の輪ゴムから、その弦の長さを変えることで、ドレミファソラシドを奏でることができることを確認できました。

今回の授業は「物理」と聞いて、なんとなく難しいそうだなと思っていましたが、実験を見て、工作をして、あまり詳しくは知らなかった「音」の世界について楽しく学ぶことができました。
「物理」は身近でふっと沸く「なんでだろう？」「どうなってるんだろう？」という疑問に、答えてくれる学問なのかもしれないと感じました。
数式の書かれた難しい教科書は無理かもしれないけど、簡単な物理の入門書を手にとって読んでみようかなって思いました。

（ボランティアスタッフ　ライス）

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