利用Phyphox描绘天之蓝酒瓶内气团的共鸣曲线

图1 实验场景

新冠疫情防控期间，微主在小区的垃圾箱外面捡到一个漂亮的瓶子，瓶子色彩淡雅，姿态婀娜，惹人喜爱。

鉴于微主近期正在研究一个题为“Phyphox在物理创新实验教学的应用研究”课题，就把这个瓶子带回了焦作十一中创客空间，用小刀艰难地清除掉瓶口的塑料封套，洗净沥干，以备研究。

图2 实验细节

如图1-2所示，将手机小心地夹持专用的手机支架上，仔细调节手机麦克风和扬声器的高度，让麦克风和扬声器略高于酒瓶口。

图3 数据采集

如图3所示，在Phyphox中，让手机扬声器输出一个频率逐渐增大的音频扫描信号，在音频扫描信号的驱动下，酒瓶内部的气团发生受迫振动；让手机麦克风在瓶口监听酒瓶内部气团振动发声的强度；以音频扫描信号频率为横轴，以酒瓶内部气团发声强度为纵轴，绘制酒瓶的共鸣曲线。

图4 图像放大

将酒瓶共鸣曲线放大至满屏，点按“选取数据”按钮，点按共振峰最高处的数据点，获得共振峰对应的频率，该频率即为酒瓶内气团的固有频率。

实测发现，共振峰对应的频率为190.47Hz。

图5 傅里叶变换

随后，用嘴向瓶口吹气，使酒瓶发出明亮的共鸣音，然后如图5-6所示，运行PHyphox内置的“声音频谱”实验，将酒瓶发出的共鸣音进行傅里叶变换，测量其峰值频率。

实测发现，共振峰对应的频率为187.50Hz。

图6 傅里叶变换

比较两种方法测量的酒瓶内气团的固有频率值，可以发现两者非常接近，相对误差仅为1.57%。

| 创客焦作 | 

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