音の波形グラフ

質問

音が波の形をしたグラフを見ますが、
どうして波の形になるのか、わかりやすく説明していただけないでしょうか。
インターネットで調べてみましたが、ちょっと難しくてあまりピンときません。
よろしくお願いします。

回答No.2

noname#223065 · ベストアンサー

音が何かというと、空気の振動です。しかし、どう振動しているかは目に見えませんし、ちょっと分かりにくくもなっています。

　まず空気の振動ということが何かです。これは空気が圧力の高い部分と低い部分に分かれて、その圧力の高い部分と低い部分が空気中を移動していくものになっています（空気自体はほぼその場に留まって揺れているだけで、風として伝わるのではない）。

　このため、「疎密波」とも呼ばれます。「疎」は薄い、「密」は濃いということで、空気が薄い、濃いという意味を表しているわけです。もう少し正確に説明してみます。空気は普通は1気圧ですね。1気圧より低い場所（疎）と1気圧より高い場所（密）に分かれて、それが伝わっていくのが音という波です。

　しかし、空気の圧力が異なるというのが、どうして波なのかがまだ分かりにくいですよね。圧力が違うだけで、たとえ空気が目に見えたとしても、波の形なんかは出てきません。
（※ 例えば、細かい粒を空気中に多数置いて、音が目に見えるようにできたりするけど、粒子が多いところと少ないところに分かれるだけで、波の形にはなっていない。）

　しかし、圧力の高さをグラフにしてみると、波の形が見えてきます。よくある、縦軸と横軸のグラフに描くと、1気圧を中心として気圧が上がったり下がったりするわけですね。そのグラフは水面の波のように上下しながら変化していきます。見てすぐに波と分かるようなものになります。

　ですので、音が波だと言っているのは、目に見えない圧力の高低をなんとか視覚化して、波だと言っているのです。見えないものを基準にしているので、直感的には分かりにくいのは事実です。しかし、物理学では波は方程式として扱いやすくなるので、音は波（波動と呼ぶことが多い）だとして扱っています。

P.S.

　このような事情で波と言っているわけですので、物理学で考える必要がなければ、波としなくてもいいのではないかと思います。波の一種だとするのは、物理学（と物理学の応用分野）での都合に過ぎません。例えば、空気の揺らぎ、でもいいように思います。

お礼

丁寧に説明していただき、ありがとうございます。

回答No.8

DCI4

どうして波の形になるのか、

★回答　ざっくり解説

物理現象は　通常人間の感覚では　理解しにくい　定量的に見れないからだ
波の形で表す手法を人間が考えたからです

数式でを物理現象を表記すると言うことです
長さだったら　見ただけではわからんので　メジャーで計り　ｘｘ　ｃｍ　などと書くのと同じ

音（空気の振動）　電波　固体振動　その他みな同じ

これらを数式表現したら　横軸時間　縦軸変位（長さの変化）のグラフにできただけのこと

それを数学的にフーリエと言う学者が　サイン波（sin波）の合成で全部表示できると発見した
すべて波の形のグラフの合成で表記できると言うことになりました
その数学をフーリエ変換と言う

★その方法の一つとは
以下のように考えるとわかる

☆物理現象を定量的に計測すること
ようするにわかりやすい　量→長さなどの数値で表現して　表す数式表現です

(1)紙に　縦軸Y　横軸X　のグラフを書くことである

(2)縦軸Yに　変位（長さ）

(3)横軸に時間　が多い

(4)以上の手法でグラフを書くと
その形は　波（正弦波）（サイン波）の合成であると言うことになりました
気がついたのは　フーリエという学者
正弦波　サイン波　SIN　←　ざっくりりいえば　波の形の原型よ

★よって多くの物理現象は　波の形となっている　グラフが多い

※べつにその他の表現もある　　　複素数回転ベクトル表記など

検索キーワード；正弦波　サイン波　SIN　　　　フーリエ←学者の名前

正弦波　サイン波　SIN　←　ざっくりりいえば　波の形の原型よ

フーリエ変換　←ざっくりいえば　波の形の積分であると言う意味

フーリエ級数　←ざっくりいえば　波の形の総和である　sin波形の　たし算で表されるよと言う意味

積分は　足算を細かく　無限に細かくやるだけ　積　集めただけのこと

お礼

詳しい説明ありがとうございました

回答No.7

tetsumyi

音を見える形で表わすと、掃除機や道路工事でポンプの蛇腹ホースが何か吸い上げた時に横に振れるのではなく縮んだ部分が移動しているような状態が次々に続くような状態でしょう。
どう見ても波には見えないで空気の振動と言うべきでしょう。
これを物理的に数式で表すと波と同じ形になります。
正しくは音は進む方向と空気が動く方向が同じなので、これは縦波と言います。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/onnpa/onnpa.html

お礼

ありがとうございます。

回答No.6

tetsumyi

縄跳びの縄を一方を柱に縛ってもう一方を手で持って縦に振ると波の形が手前から向こうに伝わるのを見ることができます。
これは縄がつながっていて一方を振ると縄が引っ張られていることから、次々に手の動きが伝わることからこんな形ができます。
空気の場合は、引っ張られているのではなく空気の圧力（大気圧）で押されていているので上下の振動は前方向には伝わらず前後に振られる振動が次々に伝わります。
空気は見えませんし横に伝わる音は上下の振動はありませんから、波の形を見ることはできません。
それで空気の位置が前後に動くのを見える形で表わすために、空気が振動する位置の変化を上下にグラフとしているだけです。
音が波の形をしていると言うのは嘘です。
実際には測定器が時間経過と空気のわずかな移動を波の形として表わしているだけです。

お礼

ありがとうございます。

回答No.5

ufon

空気中の音波が耳に入り鼓膜を振動させ、これが聴神経信号となり、大脳の聴覚域に伝わり音の感覚が得られます。つまり音は音波にとって得られる感覚です。
音波は空気の微弱な圧力変化の波(縦波)ですので、音も波の形になります。

お礼

ありがとうございます

回答No.4

fjnobu

音は空気の粗密波です。音をマイクで拾ったときに電圧に変換されます。波の形はその電圧を表しています。蜜の時は電圧をY軸にして上に、粗の時は電圧を下に書き、X軸は時間の流れを表し、右から左に表記します。

お礼

お答えいただき、ありがとうございます。

回答No.3

chiha2525_

音は空気の振動ですが、音源が複数あるのが普通です。
ところが私たちが音を聞く耳（片方）は、鼓膜という膜が一枚あるだけで、その膜の振動を音と認識しています。これが音を一本の線で表現できる（大元の）意味です。

音の波形は、私たちが認識しやすいように上下の波として表現（表記）されていますが、実際は前後にゆれる粗密波（横波）です。

お礼

なるほど、ちょっとわかったような気がします。

回答No.1

Higurashi777

音叉（おんさ）がありますよね。音叉を叩くと音が出ますが、音叉をよく見ると振動しているのがわかります。
もっと手近なものだと、輪ゴムをぴんと張ってはじくと「びよーん」と音が出ますよね。
音が出ているときには輪ゴムが振動しているはずです。
すなわち、「音」は「振動」なのです。

輪ゴムをならすときで考えましょう。
輪ゴムを横に張ります。で、その一点（真ん中辺）に印をつけて輪ゴムを鳴らすと、その点が上下に振動しますよね。その振動を縦軸に、時間を横軸にすると波の形になります。
イメージでいうと、縄跳びの縄を一直線に伸ばした状態で床に置き、端を「よいしょ」と振るとその振った運動が波のようにずーっと縄の反対側の先の方まで伝わりますよね。
これが「時間とともに波が伝わるようす」を一番簡単に観察できる方法になります。

以上、ご参考まで。

お礼

丁寧な説明、ありがとうございます。