登陆注册
5298100000012

第12章 有趣的声学(3)

在一般房间内谈话时,人们的声波会反弹到墙壁上200次到300次,反射到墙壁上的声波会促使墙壁发生肉眼感触不到的振动。在这个过程中,声波会损失一部分能量。这部分能量被墙壁吸收后,使墙壁的温度逐渐提升,当然,升高的温度很不明显,否则,如果我们说了很多的话,房间恐怕会成为大蒸笼的。

诺尔顿教授在他的著作《物理学》中写道:“上万个人竭尽全力地拼命大喊,所得到的能量才可能微微地点亮一盏灯。这么多人的声音能够持续多长时间,这点光亮也才能维持多久。”如果想用制造声音的方法来传递1焦耳的热量,就需要歌唱家昼夜不停地唱一整天。可见这点热量有多么微乎其微。

因此,在这个世界上,只要有任何事物发出声波,声波都不会消失,例如在室内说话,说话的声音转化为空气分子的热运动和墙壁的振动。其实,所有的音符都是永恒的,如果房间内的空气分子没有内部摩擦,墙壁也有足够的弹性的话,那么,房间内的声音会永不停歇。

【物理碰碰车】 慈禧的戏台声音为什么特别大

慈禧太后看戏的时候,戏台是个半圆的阶梯型看台,观众高高地凌驾于场地中心舞台之上。在观众席上,连几十米远的舞台上撕纸片这种轻微的声音都可以清晰地听到。这是因为建筑师正确地利用了声学的反射与折射及声波聚焦,他们创造了真正的声学奇迹,令后人感到敬佩。

厨房能开音乐会

去音乐厅听音乐总是给人一种美的享受,其实自己动手演奏也别用一番风味哦!什么?没有乐器,去厨房找找,那里的乐器数都数不过来。

小英是个勤劳的孩子,打水、洗碗等家务活全会干。一天,她打水时,无意中用耳朵听了

听暖瓶的声音,发现暖水瓶里有声音,她非常疑惑。她打了很长一段时间的水,灌暖水瓶的时候,热气腾腾,很难看清水是否灌满,但是几乎都听得出来,水是不是灌满了。

刚一开始水瓶是空的,水撞击瓶底发出低沉的咚咚声,随着水位的升高,声音变得尖细起来。因此,小英通过听声音的变化,就可以准确地知道暖水瓶是不是灌满了。

但这是为什么呢?为了寻求本源,小英找到了自己的物理老师,恰巧他们下周就要上声学课

了,老师说:“下周做实验课,我给你解谜吧!”时间很快就到了做实验课了,老师开课前就和同学们说:“让我们先寻找一下这个声音是怎么发出来的。用一支铅笔轻轻地敲一下玻璃瓶胆,瓶胆发出的声音和灌水时听到的完全不一样。看来,那声音不是玻璃瓶胆发出来的。”

同学们都议论纷纷,小英体会最为深刻,她可想得知这瓶胆里还有什么?空气和水?似乎也不像流水发出的哗啦哗啦的声音,“嫌疑犯”就是瓶子里的空气吗?老师说:“别看空气看不见摸不着,但空气是我们这世界中声音的主要发生和传播者。”

老师接着又说:“小英,你现在可以利用这个知识解释灌暖水瓶时听到的声音了。”小英说:“水灌进暖瓶里,扰动了空气,使空气振动,随着水位的增加,上方的空气柱变短,所以音调变高。”

老师说:“现在,我们进一步把这个道理推广开来,便可知道,这也是许多管乐器发声的原理。“其实,笛子是用一根竹管做成的,在侧面开了许多孔。吹笛子的时候,用手指堵住不同的侧孔,就能改变音调。堵住侧孔的作用,就是在控制笛子内空气柱的长度。笛子管内空气柱的长度是从吹口处到第一个被打开的侧孔计算的。如果用手指把侧孔全部堵上,空气柱最长,音调最低,把最靠吹口的一个侧孔打开,空气柱最短,这时候音调最高。你再想想,单簧管、双簧管等管乐器,不也是用这个道理吗!原始的号也是一样,这种乐器很长,西藏喇嘛寺举行庆典的时候,吹的法号有十几米长,发出的声音很低沉。如今把号管卷起来,这也是一个聪明的发明。”一节课之后,小英和她的同学都增长了不少知识。

其实,厨房里的锅碗瓢盆放入不同高度的水,完全可以演奏非常美妙的乐曲,你可以自己尝试一下。

【物理碰碰车】空气柱统一度量衡

空气柱不仅能够演奏乐曲,还能作为标准统一度量衡呢!这事发生在古代的中国。那些学者曾经利用空气柱的长度和体积来统一全国的度量衡。他们选择十二个音律管中的第一根,即黄钟律管,作为度量衡的标准。把它的长度定为九寸,用它作为全国度量衡的基准。各地方都保存着由中央统一翻造的黄钟律管,好随时对照。

寻找最响的声音

世界历史之最,也许你知道很多,比如世界最高的山峰是珠穆朗玛峰,世界国土面积最大的国家是俄罗斯等。但你知道世界有史以来的最大声响是发生在哪里吗?

如果要得到答案,那可就要追溯到1883年的印度尼西亚的一次火山爆发了。在苏门答腊岛和爪哇岛之间的巽他海峡上,有一座叫喀拉喀托的小火山岛。这座小岛的大火山在此前也大规模爆发过,这一次在沉寂了200多年之后再度爆发,它的这次爆发异常猛烈。大约有200亿立方米的岩石被炸成碎片抛洒到空中,火山灰覆盖了印度尼西亚一半的国土面积,弥漫到了相距160千米的雅加达,造成印度尼西亚及邻近国家连续几个月处在浓雾当中。

火山爆发同时引发了巨大的海啸,海浪高达35米,造成苏门答腊岛和爪哇岛两岸5万多居民死亡,财产损失之大难以统计,海啸的余威波及印度洋乃至西欧,改变了海底地形,水深变浅,海底崎岖不平,使得20万吨以上巨型轮船难以顺利通过。

这次火山爆发不仅释放出的前所未有的巨大能量,也产生了世界历史以来的最大声响。它产生的声响令居住在5000千米以外的居民都能耳闻。不仅如此,全世界的地震仪都测量到了这次爆炸,可见它的范围波及之广。经过测试,这次火山爆发产生的声波绕地球转了好几圈,历时108小时之后才逐渐消失,足见这次声响有多么巨大。

【物理碰碰车】蝙蝠、海豚的发声频率

蝙蝠能够发出超声波,频率范围在10000~120000赫兹,雷达的发明就是蝙蝠给人类带来的启发;海豚也能发出超声波,范围在7000~120000赫兹,海底的声纳就是仿照海豚的发生结构制造的。

被风摧毁的大桥

你能相信,一座长1500多米的大桥被风摧毁了吗?这听起来是绝对不可能的,但它确实发生了!

1940年11月的一天,俄罗斯人科茨沃斯正准备驾车通过塔科马海峡大桥。忽然,大桥剧烈晃动起来,并开始倾斜。很快,他就听到混凝土撕裂的声音,大桥要塌了!他飞快从车里爬出来,拼命向安全地带爬去……

后来,当劫后余生的科茨沃斯得知大桥坍塌的原因时,不禁哑然失笑。原来,大桥竟是被风吹倒的。由于桥的特殊设计,风可以从桥面上下两端穿过,当风的振动频率和大桥的振动频率一致时,会产生共振,进而就会引起大桥坍塌。

共振是什么,怎么这么厉害?简单讲,共振是两个振动频率相同的物体,当一个发生振动时,引起另一个物体振动的现象。当桥内部的机械频率跟风的频率相同时,就会产生共振。虽然,这种频率相同的概率很小,但后果非常严重。

在爬雪山的时候也不允许大声说话,甚至打喷嚏也是及其危险的,这也与共振有关。因为大声说话或打喷嚏可能会引起雪层共振,进而出现大雪崩。所以,不要以为不可能发生的事就不会发生,在物理世界中,疯狂的事情随时都可能出现!

【物理碰碰车】部队过桥为什么便步走

解放军列队过桥的时候,即使之前是正步走或者齐步走,在上桥之后也会变成便步走。这也是因为共振。如果队伍走路的步伐一致的话,也会产生一定的频率,很可能和大桥产生共振,引起坍塌。当然,部队去地震的灾区抢险救灾的时候也要避免齐步走,虽然齐步走看起来很有气势,但是如果频率刚好与当地的土地产生共振,就可能会引起余震。

共振让和尚生了病

共振真是个奇怪的东西,不仅能够毁灭一座大桥,人竟然也会被共振吓病,这是怎么回事呢?

在古代,洛阳有个和尚买了一个磬,形状类似于钟,是一种能发出声音的乐器。这磬造型精美,和尚很是喜欢,于是把它摆在放在房间里。

可是很快就出现了奇怪的事情。这个磬放在房间以后,总是无缘无故地发出“嗡嗡”声。和尚以为是老鼠碰到了磬,就没在意。但是一连好多天这声音都没有消散,这“老鼠”赶也赶不走,找也找不到。这件怪事在庙里渐渐传开,寺里的和尚都认为这是鬼在作怪。于是他们又想了很多办法想要把这“鬼”驱走,但也都没有成功。

最终,买磬的和尚被吓出了病。有一天,他的一位乐师朋友来探望他。乐师听说了这件怪事,就拿起磬来敲了敲,左看看,右看看,折腾了好长时间也没搞清楚是什么原因,他也准备无奈地起身告辞了。恰在此时,寺里的大钟响了,那个磬也跟着“嗡嗡”地响起来,和尚听到这个声音,求救般地看了乐师一眼。

乐师看了一眼和尚,又看了看磬,紧皱的眉头舒展开了。他笑着说:“你不用担心,明天我来把‘鬼’赶走。”

第二天,乐师果真来了,他从怀中拿出一把锉刀,在磬的不同地方狠狠锉了几下。这乐师还真神,自从锉过以后,那个磬再也没有发出“嗡嗡”的声音。

寺里的和尚都来向乐师询问缘由,乐师告诉他们说,謦总是自己发出声音的原因是寺里大钟的频率与磬的频率一样,产生了共振。把磬锉了以后,它与大钟的振动频率就不同了,所以也就不会随便地响了。

【物理碰碰车】

让桌子唱歌的共振音响

我们经常见到的音响都是带喇叭的,它是通过喇叭水平震荡空气达到传递音效的效果,只能向着一个方向传递,但是共振音响可以360°传播音乐,因为共振音响可以将音乐转化为介质的振动,使介质产生共振,从而让物体播放出悠扬的音乐。

如果把共振音响放在桌子上,桌子就会通过共振放送悦耳的音乐,在桌子四周的人都可以清楚地欣赏到音乐;如果把共振音响放在门上,那么门两边的人都可以获得相同的音乐效果。

看不见的凶手

有这样一个杀手,人们看不到摸不着,甚至连它的声音都听不到,但是它却能在一瞬间置人于死地。千万不要以为它是什

么阴险毒辣的武林高手,其实它只是物理学中非常常见的一种现象——次声波。

20世纪50年代,曾经在马来半岛的马六甲海峡上发生了一件举世震惊的奇案。一艘名叫“乌兰·米达号”的荷兰货船经过这里的时候,船上的全体船员以及携带的一条狗全部死亡。调查发现,他们没有外伤,也没中毒的现象,倒像是心脏病突然发作而死亡的。

几十年都过去了,这件案子的侦破工作仍然没有丝毫的进展。直到最近,这个案子才被物理学家侦破。

这个杀手到底是谁呢?

它就是看不见、听不着的“次声波”。次声波也属于一种声波,它比我们能够听到的声音振动得慢一些,每秒钟仅仅振动不到20次。它振动得太慢,所以人的耳朵就听不到它了。虽然我们的耳朵听不到,但是它的振动所产生的能量对人体的危害却非常大。

科学家曾经做过专门的实验来研究次声波,结果告诉人们,用强烈的次声波照射人体可能会引起感觉失常,人会感到举步维艰,似乎有一个强大的力量在强迫人体旋转,这时候眼球也会不由自主地转动。在次声波强度很高时——超过100分贝的“响度”,所有这些现象都被观察到了。

“乌兰·米达”号驶过马六甲海峡时,海面发生了强大的风暴,风暴带动空气的振动产生了次声波。外界不断产生次声波,心脏因此吸收了大量次声波的能量并强烈地颤动起来,此时心脏狂跳、血管破裂,最后船员因心脏麻痹、血液停止流动而死亡。

【物理碰碰车】

千里寻呼机——次声波

次声波会产生危害,但是也可以被我们利用。因为次声波波长很长,容易绕过障碍物而继续传播,所以它能传播得很远。即使“旅行”千里,它的强度也不会减弱很多。人们可以利用这一特点来利用次声波传递信息。

以台风信息的传递为例,台风中心的巨大海浪可以产生8~13赫兹的次声波。它以比台风快得多的速度向海岸传来。这样,接收次声波的仪器就可以指出台风的袭击方向和强度,让台风可能经过的地方早作准备。

听到路障的“蝙蝠侠”

夜深人静,林子里忽然发出一阵怪叫,一群吸血蝙蝠像恶魔般冲进了人类的村庄,随后,惨叫声不绝于耳……

吸血蝙蝠!它可是恐怖故事常见的主角。可你知道吗,蝙蝠其实是个“睁眼瞎”,基本看不到东西。那它是怎样看路并抓捕猎物的呢?答案就是——超声波。

跟次声波相反,超声波是频率高于20000赫兹的声波。由于频率很高,超声波的声强比一般声波大很多,带有很大的振动性。知道眼镜店怎样洗眼镜吗?把超声波摄入载满水的容器中,再把眼镜放入水中,超声波带动的水的振动就可以洗掉眼镜上的尘垢。很厉害是不是?这还是小菜一碟呢!如果将高能的超声波聚焦起来,它甚至可以震碎石块,医院就常用超声波来击碎人体内的结石。

当然,人耳是听不到超声波的,但很多动物却可以,蝙蝠就是其一。研究发现,飞行中的蝙蝠会不断发出超声波脉冲,然后根据超声波反射回的回声来“认路”。

同类推荐
  • 学校水上运动的组织编排(下)(学校体育运动会组织管理实用方法)

    学校水上运动的组织编排(下)(学校体育运动会组织管理实用方法)

    本书是学校体育运动会组织管理实用方法系列之一,为了加强学校体育运动会的管理,我们特地编辑了这套“学校体育运动会组织管理实用方法”丛书,包括学校体育运动会各个单项的组织与编排知识等内容,具有很强的系统性、实用性、实践性和指导性。
  • 史前生物与失落文明

    史前生物与失落文明

    《史前生物与失落文明》分上下两篇分别介绍了一些史前生物和消失的文明。主要内容包括:遥远的太古代;元古代的生命;生命蓬勃发展的古生代;承前启后的中生代等。
  • 大师的作文课

    大师的作文课

    全书分为总论篇,运思篇,文体篇,练习篇四大部分,选取20世纪中国最优秀的作文大师与教育大家有关写作的精粹文章结集而成,将作文写作的每一个细部一一拆解,一一阐述,内容通俗易懂,大师们的文笔优美,讲解深入浅出,生动形象。选文都是有关作文的经典之作,无论是对于当下作文的教学,还是指导中学生的具体写作,都具有极大的现实意义。
  • 编织人际交往纽带(培养学生心灵成长的经典故事)

    编织人际交往纽带(培养学生心灵成长的经典故事)

    在这套丛书里,我们针对青少年的心理特点,专门选择了一些特殊的故事,分别对他们在这一时期将会遭遇的情感问题、生活问题、学习问题、交友问题以及各种心理健康问题,从心理学的角度进行剖析和讲解,并提出了解决问题的方法和措施,以供同学们参考借鉴。
  • 校园实用经典趣味谚语(实用一生的语言精华丛书)

    校园实用经典趣味谚语(实用一生的语言精华丛书)

    《实用一生的语言精华丛书:校园实用经典趣味谚语》是一本科普类读物。歇后语、座右铭、格言等无疑都是一种浓缩的语言精华,可能经过千百年来人们的不断提炼和传承,才得以流传至今。《实用一生的语言精华丛书:校园实用经典趣味谚语》主要内容包括趣味谚语类型的语言精华。集趣味性和知识性于一身,可以作为广大青少年朋友修身养性、努力学习的一个指路明灯。
热门推荐
  • 绝对甜宠:天才宝贝呆萌妻

    绝对甜宠:天才宝贝呆萌妻

    第一次见面,司徒夏安刺杀任务失败,被某男留在身边暖被窝;几次逃跑不成,居然还身心不保,甚至多了个“小意外”;可是在他许下承诺后,凭什么转身就要娶别的女人;忍无可忍,不想再忍,三十六计,跑了再说;多年后,某女带了个小萌宝出现:嗨,娃儿他爹,别来无恙=。=
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 德川家康(新版)9:关原合战

    德川家康(新版)9:关原合战

    日本版的《三国演义》,史书、权书、商书“三书合一”,政企商业领袖必读图书!一部日本首相要求内阁成员必须熟读的书,一部经营之神松下幸之助要求松下干部必须研读的书,一部美国驻日大使认为,要了解日本、超越日本,必先阅读的书,一部韩国媒体评为“影响韩国CEO最有价值古典图书。”美国前驻日大使赖世和说:“每一个日本人都是一个德川家康,要了解日本、超越日本,必须先了解德川家康。”德川家康究竟是何许人?德川家康结束了日本百余年的战乱,开创三百年太平盛世,建立了完整意义上的日本国。《德川家康》将日本战国中后期织田信长、武田信玄、丰臣秀吉、德川家康等群雄并起的历史苍劲地铺展开来。
  • 我是一个寂寞的夜行人:戴望舒诗文精选

    我是一个寂寞的夜行人:戴望舒诗文精选

    这是一本戴望舒的作品精选集。他的诗歌既浸染着中国古典文化的情愫,又受到外来诗潮尤其是法国象征诗派的影响。在其短暂的一生中,除了创作大量脍炙人口的诗歌,翻译了众多外国作品,同时还创作了大量散文,内容包括生活感悟、旅行游记、外国作家评传,甚至有中国古代小说和戏曲研究论文。而本书精选了戴望舒的代表性诗作、译作及部分散文、书信、小说等,基本涵盖了戴望舒作品的精华,不但有助于了解戴望舒的作品与写作特点,还有助于对国外的多位著名诗人的作品形成全面系统的认识,从中感受到诗与文的魅力。
  • 持斋念佛忏悔礼文

    持斋念佛忏悔礼文

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 我的爱情日志

    我的爱情日志

    清雨,一个普通的大学生,从自己的小世界不断走向外面的世界,不断经历打击,却又不断收获成长,遇见了不同类型的人,尝试着爱情的酸甜与苦涩…
  • 迷失地下铁

    迷失地下铁

    一场诡异的车祸后,人们坠入了从未见识过更无从想象的地下世界。几队幸存者带着寻求出口的希望,在诡秘莫测、怪事迭出的地下世界中艰险地探索,与各种怪异的生物以及自己的同类斗智斗勇,比拼耐性。当迷失在一个陌生空间之中,人性的弱点暴露无遗,贪婪、暴戾、自私与正直、善良、坚守,试看人们如何抉择,最后能否回到充满阳光和爱的世界。
  • 追寻你的影子

    追寻你的影子

    一个从墓地爬出的女孩,什么都不记得,不光多了个姐姐,还多了个未婚夫。据说这个未婚夫是个了不得的大人物……见了他之后,经常梦见在樱花树下,一抹黑色身影……
  • 热搜又被我承包了

    热搜又被我承包了

    【美食+娱乐圈+爽文】坐拥万千迷妹的星际厨神,安颜穿越到地球的第一天就差点被气死!不仅黑科技产业没了,做好事还被无缘无故泼了一身狗血。#网红女主播安颜人设崩塌!##安颜请给受害者一个解释!##安颜滚出娱乐圈!#然而几个月后,热搜的画风突然变了…#卧槽!颜宝真好看!##惊,颜宝做饭味道一流,真香。##啊啊啊万人跪求颜宝直播!#此刻,某别墅内。男人看着微博一阵冷笑。自己媳妇见个面都费半天劲,好不容易给哄回家了,还给那些粉丝直播?做梦!【推荐新文《我继承亿万财产之后》】
  • 师尊总想棒打鸳鸯

    师尊总想棒打鸳鸯

    迟灵从生下来就被全族人寄予厚望,因为她拥有返祖技能——时间迟缓术。衣来伸手饭来张口,图灵团宠小公主无疑了。然而十岁这年,族长爷爷旧伤复发,生命垂危,强烈的危机意识迫使小公主迅速成长,自请前往天下第一宗求学。磕磕绊绊进了天下第一宗,图灵血脉让她引来了宗门大能们的高度关注——宗门掌门:小姑娘,你若是拜入我的门下,我保你五十年内功法大成!药仙长老:小可爱,你看到这些极品丹药了吗?只要你拜我为师,这些全都给你!炼器大师:小女娃,老夫这一生炼器无数,灵器、仙器挥手而就,神器尚可一搏,若你拜老夫为师,行遍大陆无人能取你性命!然而迟灵谁也不要,小裙子一撂就往阑越跟前跪,死也要拜阑越为师,宗门众大能心碎一地。鸡贼的掌门一拍大腿,反手就把自己的首徒推了出去,放话:不把那小姑娘骗回来,你也不要回来了!【甜宠1V1】