张虎岗‖苏东坡之问?看完了你也能回答。

苏东坡是唐宋八大家之一,不仅诗文写得好,还爱好韵律,喜欢听琴。

有一年,有人送了他一张古琴,他非常高兴,还给人家写信表示感谢。

在这封信中,他写了一首充满禅机的诗:

若言琴上有琴声,

放在匣中何不鸣?

若言声在指头上,

何不于君指上听?

这首诗写得是他在听到优美的琴声后产生的疑问:琴声到底是手指发出的?还是琴弦发出的?如果是由琴弦发出的,为什么把它放在琴匣中听不到琴声呢?

我们不知道送琴的人收到信后是否给了苏东坡一个满意的答案,不过在今天我们将揭开这个谜底。

这还要从一个小男孩说起……

01
几粒米泄漏了天机

1630年,在法国有一个7岁的小男孩。

有一天,他在厨房外面玩耍,听到厨房里盘子弄得叮叮哨哨响。

为什么盘子会响呢?他好奇地跑进厨房里一看,原来厨师的刀碰到了盘子。但奇怪的是,刀离开了盘子,响声也没有立即消失。

这个爱思考问题的小男孩也拿起刀敲起了盘子,他边敲边思考,无意中手指碰到盘子边上,手竟然有点发麻的感觉。这个感觉深深地留在他的脑海中,他长在后成了一名著名的物理学家。还从小时候玩盘子得到启发,提出声音产生的原因。

这个小男孩就是帕斯卡。

现在让我们重复一下帕斯卡的实验:

取一个平底盘子平放在桌子上,然后用叉子轻轻敲打,在听到声音时,说说你看到了什么?

什么也没有看到?

现在往盘子散上一些米粒,在轻轻敲动盘子,现在再说说你在听到声音的同时,看到到了什么?

哇!米粒动了起来。如果敲打的力稍大一些,米粒还会上下跳动。

为什么静止的米粒会动起来呢?

米粒放在盘子中,米粒跳动说明盘子肯定“动”了起来。

盘子发声时在“振动”。

同样的事例还有很多:

弹琴时,琴弦发声,琴弦在振动!

拨动尺子,尺子发声,尺子在振动!

风吹树叶,树叶沙沙响,树叶在振动!

人说话时,声带在振动!

蟋蟀“唱歌”时,翅膀摩擦振动!

----原来,发声的秘密就是“振动”。

02
我是阿凡达,不是阿凡提

在上面的小实验中,盘子发声的秘密竟然是由几粒米泄漏的。我们用米粒的跳动认识到盘子发声时在振动,把发声体微小的振动变得直观可见了。

这就像在电影《阿凡达》中由于人类为了在潘多拉星球上和当地的纳威人直接交流,利用克隆技术将人类DNA和纳威人的DNA结合在一起制造了克隆纳威人,利用克隆纳威人可以让人类的意识进驻其中,成为人类在这个星球上自由活动的“化身”(阿凡达)一样。米粒成了展示盘子振动的“化身”。

那么,声音振动的“化身”还有多少呢?

(注:音叉1711年由英国人约翰·朔尔发明的,大多由钢制成,末端有一柄,两端分叉,型如字母“U’”,如图所示。在实验室中,演示声音的产生时,常用橡皮锤敲击音叉,使其振动发声。)

在上面例子中,我们用触觉、水花四溅、烛焰的摆动说明了发声体的正在振动,这种把不容易直接观察到的现象变成容易观察的现象的研究方法叫做转换法。

想一想,还有哪些方法可以说明声音是由振动发出的?

03
你从哪来,我的朋友

盘子、音叉 扬声器的喇叭都能振动发出声音,这些发声体都是固体。

其实发声体也可以是液体或气体。

对于不同的乐器,其发声部位可能不同。如钢琴、小提琴等弦乐器是靠琴弦振动发声的;鼓、锣等打击乐器是靠鼓面(锣面)振动发声的;笛、箫等管乐器则是靠管内的空气柱振动发声的。

同样,对于生物来说,其发声部位也是大相径庭的,如蝉的叫声是腹部的鸣膜振动产生的,蟋蟀的叫声提通过翅膀与后腿的摩擦产生的,包括人在内的哺乳动物是靠声带振动发声的,而鸟类是靠鸣膜振动发声的。

04
是谁送你来到我身边

“是谁送你来到我身边,是那圆圆的明月,是那潺潺的山泉……”

看过六小龄童主演的经典电视剧《西游记》,你一定会想起这首优美的歌曲。

正如玉兔精问是谁把唐僧哥哥送到她身边一样,我们也要问一声,是谁把声音送到我们的耳边。

难道是声音自己跑过来的?

下面我们不妨做个小实验:

找一个口径较大的空玻璃瓶,瓶盖上用细线悬挂一个音乐芯片。使音乐芯片发声,盖紧瓶盖,听音乐声的大小;再打开瓶盖,点燃一团蘸酒精的棉花,投入瓶中,在火焰快熄灭时盖紧瓶盖,稍等一会儿,比较听到的音乐声与原来有什么变化?

这个实验中,棉花燃烧,瓶中空气温度变高,体积膨胀,一部分热空气进入空气中;过一会儿,火焰熄灭后,瓶中空气温度降低,变稀薄;同时,听到的音乐声变小,这说明空气的传声效果与空气的稀疏有关。即空气越小,传声效果越差。由此进一步推理可知,假如瓶中没有空气,则一点儿音乐声也听不到了,即:

真空不能传声。声音的传播需要媒介,固体、液体和气体都可以做为声音传播的媒介,它们叫做声音的介质。

据记载,大音乐家贝多芬耳朵失聪后,用牙齿咬着一根木棒,木棒的一头抵在钢琴上,这是利用了固体能够传声了。岸上的人说话、走动可以惊走水的鱼,这说明液体能够传声。

虽然固体、液体和气体都能传声,但声音在它们中的传播速度却是不同的。一般来说,声音在固体中传播的最快,在液体中次之,在气体中最慢。

古代行军宿营,士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上,以便及时听到夜袭敌人的马蹄声,就是利用了声音在固体中比在气体中传播的快.

(0)

相关推荐