#005 物理学における音

■１■物理学における｢音｣とは、物体を通して縦波として伝わる力学的エネルギーの変動のことだ。波動としての特徴(周波数･波長･周期･振幅･速度など)を持つ<音波>として表せる。音波は圧力変動の波動として伝わり、ある点での密度の変動を引き起こす。この音波を伝えるのに不可欠な物質を｢媒質｣という。

■２■媒質中の粒子はこの波により位置を変え振動する。｢音速｣は物質によって異なり、しばしば物質の基本的な特性として示される。音速は媒質の弾性率と密度との比の平方根に比例する。大気などの気体中の音速は温度に依存する。大気中の音速はおよそ344 m/s、水中では1500 m/s、鋼鉄の棒では5000 m/s。

■３■｢音圧｣は音波によって引き起こされる周囲からの圧力のずれである。国際単位系での音圧の単位はパスカル(記号:Pa)だ。音を波として記述した時音圧と対になる変数は<粒子速度>だ。 振幅が小さい時音圧と粒子速度は線形の関係にあり、両者の比が比音響インピーダンス(交流電源に対する抵抗)である。

■４■音響インピーダンスは波の特徴と媒質の両方に依存する。ある瞬間の局所的な音の強さは音圧と粒子速度の積であるためベクトル量である。人間は非常に幅広い強度の音を感知できるため、音圧は常用対数を用いたデシベルで表されることが多い。音圧レベル(sound pressure level,SPL)はLpと記される。

出典：騒音・振動技術の基礎と測定　講習会資料より引用「日本騒音制御工学会（H17.6.1）

■５■音圧は音として認識できる大気圧の圧力変化を生む力学的エネルギーの物理量で、単位はデシベル(dB)を用いる。人間の耳の感度は周波数によって異なり、同じ音圧の音でも周波数が異なると大きさが違って感じられる。この人間の感覚的な音の大きさをラウドネスと言う。図は等ラウドネス曲線である。

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(※)等ラウドネス曲線とは物理量に対して人間の聴覚が等しい感度を持つレベルを表わした、聴覚の等感曲線のことである。

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