楽器のしくみ

楽器には、打楽器、弦楽器、管楽器などの種類がありますが、それぞれどのようなしくみで音（特に一定の振動数の音）を出すのかは違います。

弦楽器の場合、名前の通り弦の振動で音を出しています。つまり、出す音の振動数は弦の振動数で決まります。弦の振動数は（1）弦の張力（強く張った弦は、弾かれた時に速く元に戻ろうとする力が強いので、それだけ速く振動します）（2）弦の長さ:（弦が短いと、そこに生まれる振動の波長が短くなり、結果として振動数が大きくなります）（3）弦の長さあたりの質量（軽い弦は同じ力で弾かれても速く振動できます）の３つの要素から決まります。

ギターの場合、まず張られている弦の太さで振動数の差を出します。弦の端についているつまみで張力を調整して音の振動数を合わせます。また、演奏する時には左手で弦を押さえることで弦の長さを短くしてより振動数の大きい（高い）音を出します。

弦を振動させると左の図のような振動が起きます。実際に起る振動はこれらの重なったもので、基本振動の音が一番大きいのが普通で、それに「倍音」とも呼ばれる二倍振動、三倍振動の音が重なります。

同じ「ド」でも、楽器によって音が違って聞こえますが、その理由の一つは、この倍音の混じり具合いの違いです。倍音が混じることによって、音はその山や谷の形が変わります。下の図は、基本振動に、40％の二倍振動と20％の三倍振動が混ざった音の波形です。

 

管楽器の場合、基本的には管の長さで音の高さが決まります。管の中の空気の振動が、弦の振動と同じように、基本振動や倍振動を作り出します。