名古屋市科学館にある2本のパイプの前で、「ヤッ・ホー」と叫ぶと「ヤッ・ホー」と答える「こだま」を体感しよう!

名古屋市科学館は、ギネス世界記録に認定された世界最大の直径35mのドームに設置されたプラネタリウムを始め放電ラボや極寒ラボなどの大型展示が目を引きますが、その他の展示物も200点以上もあります。

名古屋市科学館の理工館2階は、「不思議のひろば」という展示テーマで展示品が配置されています。この展示室では、「みる・きく・さわる・うごかす」といった体験を通して、科学の不思議さや楽しさを知ることができます。

理工館2階の「音のふしぎ」ゾーンには、「こだまパイプ」という大型の展示品があり、2本のパイプの前で「ヤッ・ホー」と叫ぶと、「ヤッ・ホー」と答える「こだま」が2回返ってきます。

山に登った時に、向かいの山に「ヤッ・ホー」と叫ぶと「ヤッ・ホー」と返ってくる「こだま」を体験することができますが、名古屋市科学館では山に登らなくても「こだまパイプ」という展示品で「こだま」を体験することができます。

山岳では、隣の山との距離が数キロあるので「ヤッ・ホー」と叫んだ数秒後に「ヤッ・ホー」という「こだま」が聞こえますが、名古屋市科学館の「こだまパイプ」は長さが数十メートルと短いので、「ヤッ・ホー」と叫んでもすぐに「ヤッ・ホー」という「こだま」返ってきて、「ヤッ」「ヤッ(こだま)」・「ホー」「ホー(こだま)」というふうに聞こえます。

理工館2階の「音のふしぎ」ゾーンにある「こだまパイプ」という大型の展示品

理工館2階の「音のふしぎ」ゾーンにある「こだまパイプ」という大型の展示品には、長さの異なる2本のパイプがあります。長さの異なる2本のパイプ前で手をたたいたり声を出したりしてみましょう。この2本のパイプは長さが違うだけで直径や材料は同じですが、ひびきの違いがわかりますか?

この2本のパイプは長さは、17mと34mなので、音速を340m/秒とすると、パイプの前で出した音はパイプの反対側で反射し、それぞれ0.1秒後と0.2秒後にパイプの前に戻ってきます。
長さの異なる2本のパイプ前で手をたたいたり声を出したりすると、左右のパイプで響きが異なるのはこのためです。

パイプの前で出た音は、パイプを通って反対側の端に当たります。このとき、音の伝わる速度つまり音速は、おおよそ1秒間に340メートルです。2本のパイプは、短い方が長さ17メートル、長い方はその倍の34メートルになっています。短い方のパイプの場合、音が往復する距離は34メートルですから、かかる時間は0.1秒。一方、長い方ではその倍の0.2秒ということになります。最初に出た音が0.1秒または0.2秒後に戻ってきますので、2本のパイプでは音のひびきが違ってくるのです。
山登りをしたときなど、隣の山に向かって「ヤッホー」と大声で呼びかけると数秒後に「ヤッホー」と聞こえてきたりします。これは、最初に呼びかけた「ヤッホー」という声(音)が、隣の山まで伝わって反射し、戻ってきたものです。これを「こだま」と呼んでいます。
野外で大きな音というと、雷がその一つに挙げられるでしょう。雷がゴロゴロ鳴るとき、音と同時に稲光が出ることがあります。光は一秒間に、30万キロメートルも進むことができ、これは地球を7周半するのと同じです。それに対して音速は一秒間に340メートルですから、光に比べればとても遅くしか伝わりません。このことから、稲光を見てからゴロゴロと音が聞こえ出すまでの時間をはかることで、自分がいる場所と雷までの距離がわかるのです。たとえば、ピカっと光ったのを見てから10秒後にゴロゴロと聞こえてきたとすれば、340×10=3400メートル離れている、ということになります。
なお、空気中の音速は気温によって変わり、気温が摂氏t度のとき331.5+0.6tメートル毎秒です。つまり、摂氏0度なら331.5メートル毎秒、摂氏30度なら349メートル毎秒ということになります。
(名古屋市科学館公式ホームページの展示品解説より)