重要な概念
音
波
聴覚

全米科学教育基準から：エネルギーの伝達

はじめに
遠く離れた場所で、お互いの声が聞こえないほど会話をしようとしたことがありますか？怒鳴らずに、長い間会話するのは難しいです。距離。そのため、最近では、電話を使用して、100ヤード離れていても100マイル離れていても、誰かと話すことができるのは素晴らしいことです。

携帯電話やコードレス電話が登場する前は、すべての電話がありました。人の声の音を（電気信号を介して）伝えるのに役立つワイヤーに接続されていました。また、同じコンセプトを使用して、カップとストリングだけを使用して独自の電話を作成できます。文字列でどのようなメッセージを共有しますか？

背景
話すとき、声帯が空気中の分子を振動させます。 （話している間、手を喉に当てると振動を感じることができます。）これらの振動する空気分子は、周囲の他の空気分子を振動させるなど、音が空気中を伝わる方法です。 （音の高さが異なると、波の間隔が異なる、つまり「周波数」が移動します。）ギター、バイオリン、ピアノの弦などの他の音源は、振動がどのように音を生成するかを示す良い例です。

私たちの耳の中には小さな敏感な毛があります。彼らは振動を拾い上げ、その情報を私たちの脳に伝え、脳はそれを音として解釈します。脳は、波の周波数または間隔に基づいて、音を異なるピッチまたはトーンを持っていると解釈します。

しかし、空気中の粒子は、液体または固体中の粒子よりも互いに広がっています。 。そのため、音の振動は、遠くまで伝わる前に弱まる傾向があります。綿のひもなど、空気よりも密度が高い、または特定のスペースに分子の数が多い柔らかい結合材料を使用すると、音波が長距離を移動するのに役立ちます。

材料
•2つの大きなペーパーカップ（使い捨てのプラスチックカップも使用できます）
•2つのペーパークリップまたはつまようじ
•綿のひもまたは釣り糸の長さ約10〜30フィート
•静かなエリア

準備
•各カップの底の中央に小さな穴を開けます（プラスチック製のカップの場合、釘やその他の鋭利な道具が必要になる場合があるため、この手順を完了するときは注意してください）。
•スレッドストリングの一方の端を各カップの底に通します。
•ペーパークリップまたはつまようじを各カップの底に置き、ストリングの緩い端をその周りに結びます（クリップまたはピックはストリングが滑らないようにするためにここにあります）カップの底から）。

手順
•会話相手にカップを1つ渡し、自分で持ちます。
•紐がつながるまでゆっくりと離れます。カップはまっすぐでタイトです。
•カップを耳に当てて、パートナーにカップに話しかけてもらいます（お互いに近くに立っている場合は、会話を比較的静かに保ちますが、必ず大声で話します。ささやきます。
•パートナーが話しているのが聞こえますか？
•今、あなたは自分のカップに話しかけてみて、パートナーに自分のカップに耳を傾けてもらいます。彼または彼女はあなたの声を聞くことができますか？
•弦をたるませてみてください。カップとストリングの電話はまだ効果的ですか？
•今、あなたの声を同じレベルに保ち、同じ距離を保ちながら、カップを使わずにお互いに話しかけてみてください。聞こえますか？
•エクストラ：十分なスペースがある場合は、カップアンドストリング電話を機能させるためにどれだけ離れているかを確認してください。
•エクストラ：周りに第三者がいる場合は、弦の中心を手で持ってもらいます。音はまだ伝わりますか？なぜまたはなぜそうではないのですか？
•エクストラ：他の素材（糸、釣り糸、ナイロンストリングなど）が手元にある場合は、それらを試してみてください。さまざまな素材が音の質や音の伝わり方をどのように変えますか？

観察、結果、その他のリソースを読んでください。

観察と結果
空気中で同じ音量で話している場合よりも、カップとタイトな弦を使用している方が、パートナーの声がよく聞こえますか？

このアクティビティでは、あなたの声がカップ内の空気を振動させました。次に、カップの底を振動させました。これらの振動は弦に伝わり、次にパートナーのカップの底に伝わり、カップ内の空気が振動して検出可能な音になります。弦が緩むと、振動はより簡単に消散し、一緒に失われます。 （陸線の電話は同じ考えで動作しますが、音波を電気信号に転送します。電気信号は有線でさらに遠くまで伝わる可能性があり、陸線をぴんと張る必要はありません。）

人間の発話などの音は、信じられないほど小さな波で伝わります。信じられないほど速い（毎秒約1,126フィート）ため、カップや弦を横切って伝わる間、音を確認したり、遅延を検出したりすることはできませんでした。

水中で物事がどのように異なるかに気づいたことがありますか？水の分子は空気中の分子よりも密集しているため、音波は水中でより速く、より遠くに移動します。水中で音を使って通信するクジラやその他の海洋動物は、この事実を利用しています。科学者はクジラができると考えています。ストリング電話がなくても、数百マイル（場合によっては数千マイル）離れた場所からお互いの声を聞くことができます！

ストリング電話の観測と結果を共有してください！下にコメントを残すか、ScientificAmericanに関する写真とフィードバックを共有してください。」 ■Facebookページ。

クリーンアップ
ペーパークリップまたはつまみからひもをほどくか切り取ります。可能な限りの材料をリサイクルまたは再利用します。

さらに詳しく
ScientificAmericanの「EarCellsActively Amplify Sound」
「（しないでください）音量を上げてください：Sound Waves SilenceWhales」 ScientificAmericanの「Song」
NASASciFilesの「Sound」アクティビティ
Connexionsの「Frequency、WavelengthandPitch」の概要
Sounds All Around by Wendy Pfeffer、4〜8歳
JaniceVanCleave ” ■すべての子供のための物理学：ジャニス・ヴァンクリーブによる、動き、熱、光、機械、音の101の簡単な実験、9〜12歳

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必要なもの
•パン屋の酵母の新鮮なパケット（有効期限を確認してください）
•砂糖の大さじ
•小さな開口部（水など）のある透明なプラスチックボトルボトル）
•漏斗
•小さな風船
•温水