第５６回愛媛県児童生徒理科研究作品特別賞＜愛媛県教育委員会教育長賞＞

いろいろメガホン大実験！
〜最強の形はどれ？？〜
松山市立桑原小学校

第４学年
指導教諭

１

網古江 そよ風川 智 徳きっかけ
私は、よくお兄ちゃんの陸上競技大会の応援に行くが、メガホンを使って応援している人がいる。メガホンを使っている人の声は競技中の選手によく届いているようだ。高校野球の応援でも、メガホンを使っているのをテレビで見る。きっとグランドの選手によく声が届いていると思う。でも、どうしてメガホンを使うと声がよく届くのか不思議に思った。
遠くに声を届けることができるメガホンはどんな形なんだろう？大きなメガホンがよいのか？小さなメガホンがよいのか？いろいろな形のメガホンで試してみたいと思ったので、この研究テーマにした。

２

準備物
手作りのメガホン（円すい型１６個、筒型８個）、メジャー、パソコン、スピーカー、スマホ

３

実験の準備（メガホン作り）
円すい型
どうやったら売られているようなメガホンの形になるのか分からなかったので、インターネットで調べた。そうすると、おうぎ形から作ることが分かった。でも、私が持っているコンパスでは大きなおうぎ形は書けなかったので、画用紙にものさしで点を打っておうぎ形を作って、それからメガホンの形にした。
メガホンは音が出ていくところの大きさ（口と呼ぶことにする。
）を直径１０㎝、２０㎝、３０㎝、４０㎝、長さは１０㎝、２０㎝、３０㎝、４０㎝にした。声を吹き込む穴は、すべて直径２㎝にした。１６個のメガホンを作った。
筒形
円すい型とちがって簡単にできた。画用紙を長方形に切って丸めた。口の大きさは直径２㎝、１０㎝、長さは１０㎝、２０㎝、３０㎝、４０㎝にした。８個のメガホンを作った。
合計２４個のメガホンを作った。並べてみると、いろんな形のものがあると思った。
このメガホンたちで実験を始めようと思う。

４実験
自作のメガホンで音が聞こえる距離を調べる。
①方法

メガホン（円すい型１６種類）を使って、声が何ｍ先まで届くのかを調べた。

家の近所の周囲に建物がない場所で、私がメガホンを使って「おーい」と言って、それをお父さんが聞き取れる距離を測った。そのための基準として、お父さんにメガホンから３０ｍの距離のところに立ってもらって、メガホンを使わずにぎりぎり聞き取れ−３２−

る「おーい」という私の声の大きさを最初に決めてからメガホンを使った。そのあと、私とお父さんの役割を入れ替えて、同じ実験をした。
②予想

③結果
ア

口が小さくて長い方が遠くまで音が聞こえると思う。

お父さんが私の「おーい」を聞き取れた距離

口の大きさ１０㎝

口の大きさ２０㎝

口の大きさ３０㎝

口の大きさ４０㎝

イ

私がお父さんの「おーい」を聞き取れた距離

口の大きさ１０㎝

口の大きさ２０cm

口の大きさ３０㎝

口の大きさ４０㎝※◎はまだ十分に聞こえるけど、メジャーと場所の都合で測るのをやめた。
④考察

メガホンを使うと、とても遠くに声が届くことに驚いた。もともと３０ｍしか聞こえない声なのに、その３倍以上の距離に声が届くことを不思議に思った。実験の結果から、口が大きくて長い方が遠くに音が届いているように思う。その理由は、まだ分からないが、形が大事なんだろうと思う。そこで、メガホンを反対に使ったり（メガホンの口に向かって「おーい」と言う）、メガホンの口が広がらずに、ただの筒だったりしたらどうなるのか調べてみようと思う。
メガホンの使い方を①

方法と反対にして、音が聞こえる距離を調べる。

メガホン（円すい型１６種類）を実験と反対に使って（メガホンの口に向かって声を出す）、声が何ｍ先まで届くのかを調べた。
②

予想

音が出ていく部分の直径は全部２㎝だから、どれもあまり遠くに声が届かないし、その距離もあまり変わらないと思う。
③

結果

ア お父さんが私の「おーい」を聞き取れた距離
口の大きさ１０㎝
口の大きさ２０㎝−３３−

口の大きさ３０㎝

イ

口の大きさ４０㎝

私がお父さんの「おーい」を聞き取れた距離

口の大きさ１０㎝

口の大きさ２０㎝

口の大きさ３０㎝

口の大きさ４０㎝

④

考察

実験

ほど遠くに声は届かなかった。しかし、メガホンを使わないときよりも声が遠くには届いていた。そして、メガホンが長い方が遠くに声が届いているように思う。
筒型のメガホンで音が聞こえる距離を調べる。
①

方法

メガホン（筒型８種類）を使って、実験②

予想

円すい型のメガホンと違い、どれもあまり遠くに声が届かないし、その距離と同じ実験を行った。

もあまり変わらないと思う。
③
ア

結果
お父さんが私の「おーい」を聞き取れた距離

口の大きさ２㎝

イ

口の大きさ１０㎝

私がお父さんの「おーい」を聞き取れた距離

口の大きさ２㎝④

考察

口の大きさ１０㎝

筒型だと口の直径や長さが変わっても、声が届く距離が変わらなかった。このことから円すい型であることが声を遠くに届けるためには大切だと分かった。同じ大きさの声でも、形によって届く距離が違うし、円すい型のメガホンの声を近くで聞くと、小さい声でもとてもうるさい。メガホンを使うと、どれくらい声が大きくなっているのかと思った。具体的に調べてみたいので、次の実験 でやってみようと思う。
円すい型のメガホンの音の大きさを調べる。
①方法

メガホン（円すい型１６種類）を使って、音の大きさがどれくらい変化するかを調べてみた。今までの実験は、私やお父さんがどれくらい聞こえるかということを−３４−

調べたが、人によって聞こえる距離が少し違うと思うので、もっと誰でも分かりやすい方法がないか考えた。１年生のときから自由研究をしてきたが、実験をして、数字やグラフで表すと、とても分かりやすいと思う。そこで、音の大きさも数字で表す方法をやってみようと思う。でも、どうやって音の大きさを調べたらいいのか分からなかったので、インターネットで調べると、スマホのアプリで「騒音測定器」というものがあると分かったので、お父さんのスマホにダウンロードして使うことにした。音の大きさを「（デシベル）」という単位で表すことを知った。次にメガホンに向けて出す音である。声だとなかなか同じ大きさで出し続けるのは難しい。だから、同じ大きさの音を出す方法もインターネットで調べると、「初音（はつね）」というソフトが見つかった。家のパソコンにダウンロードして、スピーカーにつないで音を出すことにした。この「初音」というソフトは音の高さも自由に変えることができる。音の高さは「 （ヘルツ）」という単位で表すことも知った。メガホンから３ｍ離れた場所に「騒音測定器」を持って立ち、「メガホンなし」のときの音の大きさと「メガホンあり」のときの音の大きさを調べた。インターネットで調べてみると、オーケストラの音合わせは４４０ （「ラ」の高さ）だそうである。だから、この実験も４４０ を基準に４０ まで１００ ごとでやってみた。
して、１４０ から９②予想③

結果

今までの実験から、口が大きくて長い方が音が大きくなると思う。

口の大きさ１０㎝

口の大きさ２０㎝

口の大きさ３０㎝

口の大きさ４０㎝④考察

メガホンを使うと大きな音がしてびっくりするものもあった。口の大きさごとに、周波数と音の大きさの変化をグラフにしてみた。
口の大きさ１０㎝（dB）

口の大きさ２０㎝（dB）−３５−口の大きさ３０㎝

口の大きさ４０㎝（dB）（dB）

グラフにしてみると、口が大きくても音の大きさの変化があまりないときもあるんだと思った。また、長さも長いほど音の大きさの変化がたくさんあるようには思えない。長くても、音の大きさの変化があまりないものもあった。これらのことから、周波数によって、音が大きくなりやすい口の大きさと長さがあるのかと思う。それと、ここまでの実験はメガホンの正面だけを調べてきたが、メガホンから届く音は正面以外にもあるから、それも調べてみようと思う。
円すい型のメガホンの正面以外の音の大きさを調べる。
①方法実験

では，メガホンの正面で３ｍ離れた場所だけの音の大きさを調べたが、それ以外の場所の音も調べてみた。メガホンの正面はメガホンからの距離が０ｍから３ｍまで１ｍごとに調べ、それ以外の場所はメガホンの正面から左右に２ｍまで１ｍごとに「騒音測定器」を使って２０か所の音の大きさを調べた。メガホンは、長さが４０㎝で口の大きさが１０㎝、２０㎝、３０㎝、４０㎝のものを使った。また、周波数は７４０ にした。このメガホンを使った理由は、実験で口の大きさが３０㎝のときはあまり音が０㎝、大きくならなかったが、口の大きさが１２０㎝、４０㎝のときは音が大きくなったからである。
②

予想

口の大きさが大きいほど音が広がって正面以外の場所も大きく聞こえると思う。
③

結果

口の大きさ１０㎝

口の大きさ２０㎝

口の大きさ３０㎝

口の大きさ４０㎝−３６−④

考察「メガホンなし」と「メガホンあり」で１
０ 以上ちがう場所は赤で、そうでない場所は黒で図に書いてみた。四つの図を比べてみると、口の大きさが大きいほど、赤で書いた数字が横の方は少なくなっている。長さが同じ四つのメガホンを使ったので、四つのメガホンの違いは口の大きさだけである。口が大きい方が音が横にたくさん広がっていくと思っていたので、びっくりした。スピーカーから出る音の大きさは同じだから、口が大きい方が正面に近い方に伝わりやすいことが分かった。

口が大きいと音が横に広がりにくい予想と大きく違って、びっくりした。
最強のメガホンを作ってみたい！
①

方法

この研究では、画用紙で作ったメガホンを使ってきた。今までの実験から、もっと長くて口の大きなものを作ればもっと大きな音が出せるのかと思うが、画用紙で作っているので、大きすぎると折れ曲がってしまいそうだし、持ちにくそうである。
ある程度、持ちやすくて、今まで作ったメガホンより音が大きくなるものが作れないのかと考えた。いろいろ考えていたときに思い出したのが、学校の先生が使っている拡声器である。この拡声器の真ん中のものは何だろう？何のためにあるの？と思った。
いらないわけではないだろうし・・・と悩んだが、今までの実験では、口の大きさが同じなら長い方が音が大きくなっているように思う。だから、拡声器の真ん中のものは拡声器を「長くする」ための工夫なのかと思う。そこで、今まで作ったメガホンを改良してみようと思う。

−３７−②作り方
ア

直径４㎝、長さ３４㎝の筒型のメガホンを作り、穴を開け（音を筒から出すため）、その両側に２㎝ずつ、たくさんの切り込みを入れる。

イ

これを口の大きさ１０㎝、長さ２０㎝の円すい型のメガホンに差し込んで切り込みを折ってセロハンテープで固定する。

ウ

円すい型のメガホンの声を吹き込む穴を画用紙でふさぐ（これで、音が筒に開けた穴から出ていく）。

エ

これを口の大きさ４０㎝、長さ４０㎝の円すい型のメガホンに差し込んで、切り込みを折ってセロハンテープで固定したら完成である。

最強のメガホンの完成です③結果

実験の結果と並べてみました。

最強メガホン
メガホン
周波数
（ ）
なし あり
１４０４０４４２４０５２５８３４０６０６３４
４０４８５６５
４０５４６２
６４０５３６１７４０４４６１８
４
０
４
３
６０
８４
０
４
５６０

差（ ）
＋４＋６＋３＋８＋８＋８＋１
７＋１
７＋１
５

実験
メガホン
なし あり
４０４
１４４
４
５
４
６４
６４
２４
８４
２４
４
４
６
５
２４
３
５
９４５５４
４
７
５
２−３８−

差（ ）
＋１＋１
０＋６＋２＋６＋１６＋９＋５④考察

実験の結果と合わせて、周波数と音の大きさの変化をグラフにしてみた。実験のときに比べて音が大きくなっている。実験成功である！画用紙で音の大きなメガホンを作ることができた
５まとめいろいろなメガホンを作って、音の大きさの変化を調べて、次の からのことが分かった。
円すい型のメガホンを使うとかなり遠くまで（１００ｍは簡単にこえる）音が届く。
筒型のメガホンではあまり遠くまで声が届かない。
メガホンの口の大きさが大きく、長いと大きな音が出るけど、周波数によってはあまり大きくならないときもある。
口が大きいと音が前に向かってたくさん届く。
メガホンを長くする工夫（音の通り道を長くする）をすると音が大きくなる。
この研究で、少しメガホンのことが分かった。でも、③のように周波数によって音が大きくなったり小さくなったりしたら楽器は大丈夫なのかと思った。トランペットやホルンのような楽器は困るんじゃないのかと思った。そこで、トランペットやホルンを観察してみた。すると、音が出ていく部分は、私が作ったような円すい型になっていない。曲線になっている。

ひょっとすると、この曲線が周波数によって音が大きくなったり小さくなったりしない仕組みなのかと思ったりした。また、どちらの楽器も管がくるくる巻いていて管の長さが長くなる工夫がされているように思う。今まで何気なく見ていた楽器の形も、いろいろな部分に意味があるんだと思った。
６

感想
私はこの研究でメガホンについていろんなことを知った。最初は疑問や不思議に思ったことがたくさんあった。でも、実験をしてみると、その疑問や不思議に思ったことが分かってきた。特に実験で、メガホンの口が大きいと音が横に広がりにくいことにはびっくりした。それと、画用紙で作ったメガホンでも工夫すれば大きな音が出せることが分かった。理由はまだよく分からないが、楽器の形には、音を大きくしたり音を出しやすくしたりする工夫があるんだろう。これも、いつか調べてみたいと思う。

−３９−