關(guān)于聲音的物理故事
關(guān)于聲音的物理故事
物理是非常貼近生活的一門(mén)學(xué)科,因而古今中外有很多的趣聞和故事往往就蘊(yùn)含著相當(dāng)豐富的物理知識(shí)。那么你知道哪些關(guān)于聲音的物理故事呢?接下來(lái)學(xué)習(xí)啦小編為你整理了關(guān)于聲音的物理故事，一起來(lái)看看吧。
關(guān)于聲音的物理故事：用聲音的速度走路
用聲音的速度走路
假如你用聲音的速度離開(kāi)一個(gè)正在演奏音樂(lè)的大廳，你會(huì)聽(tīng)到些什么呢?
坐著郵政火車(chē)從甲地出發(fā)的人，在沿路所有車(chē)站上，會(huì)看到賣(mài)報(bào)人手里拿著的甲地報(bào)紙都是同一天的——也就正是他出發(fā)那天出版的報(bào)紙。這是可以理解的，因?yàn)檫@一天的報(bào)紙是同旅客一起出發(fā)的，至于后來(lái)新出的報(bào)紙卻要乘后來(lái)的火車(chē)出發(fā)。拿這作根據(jù)也許就可以推論到：用聲音的速度離開(kāi)音樂(lè)廳的時(shí)候，我們會(huì)在全部時(shí)間里聽(tīng)到同一個(gè)音，也就是我們出發(fā)時(shí)候在音樂(lè)廳上聽(tīng)到的那個(gè)音。
可是這個(gè)推論是不正確的。如果你用聲音的速度離開(kāi)，那末聲波對(duì)你來(lái)說(shuō)是不動(dòng)的，它根本不能振動(dòng)你的耳膜，因此你也就不能聽(tīng)到任何聲音。你會(huì)認(rèn)為音樂(lè)廳已經(jīng)停止演奏了。那末同報(bào)紙來(lái)比較，為什么會(huì)使我們得到不同的答案呢?那只是因?yàn)槲覀冊(cè)谶@件事里用錯(cuò)了類(lèi)比法。到處遇到同一天報(bào)紙的旅客，如果忘記了自己是在前進(jìn)的話，那他就一定會(huì)認(rèn)為，甲地的報(bào)紙從他出發(fā)那一天起，已經(jīng)?？?。對(duì)于他，報(bào)紙好像是已經(jīng)停了刊，正像對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的聽(tīng)者，音樂(lè)已經(jīng)停奏了一樣。有趣的是，這個(gè)問(wèn)題雖然并不太復(fù)雜，可是有時(shí)候連科學(xué)家也要被它弄糊涂。在我還是一個(gè)中學(xué)生的時(shí)候，我曾經(jīng)同一位天文學(xué)家(他現(xiàn)在已經(jīng)去世了)發(fā)生過(guò)爭(zhēng)論。當(dāng)時(shí)他就不同意上面這個(gè)結(jié)論，卻硬說(shuō)我們用聲音的速度離開(kāi)的時(shí)候，我們應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)聽(tīng)到同一個(gè)音。他在信里寫(xiě)著自己的理由，下面是從他的信里摘下來(lái)的一段：
設(shè)想有一個(gè)某一定高度的音在響著。它過(guò)去是用這個(gè)音在響著，將來(lái)這個(gè)音也要無(wú)窮盡地響下去。排列在空間里的許多觀察者一定能順序地聽(tīng)到這聲音，并且假定這聲音并不減弱，那末如果我們用聲音的速度或者甚至用思想的速度，來(lái)到任何一位這種觀察者的地方，為什么就不能聽(tīng)到它呢?
他又用同樣的理由證明，一個(gè)用光的速度離開(kāi)閃電的觀察者，會(huì)在全部時(shí)間里不斷地看見(jiàn)這個(gè)閃電。他寫(xiě)給我的信里說(shuō)：
設(shè)想在空間連續(xù)地排列著許多眼睛。每一只眼睛都要接著前面的一只眼睛收到光的印象。再設(shè)想你能理想地并且順序地來(lái)到每一個(gè)這種眼睛所在的地方。那就很顯然，你在全部時(shí)間里，都會(huì)看見(jiàn)閃電。當(dāng)然，他的這兩種說(shuō)法都是不對(duì)的：在上面說(shuō)的條件下，我們是聽(tīng)不到聲音也看不見(jiàn)閃電的。
關(guān)于聲音的物理故事：聽(tīng)不見(jiàn)的聲音
有些人聽(tīng)不見(jiàn)像蟋蟀的鳴聲或蝙蝠的吱吱聲那樣尖銳的聲音。這些人的耳朵并不聾——他們的聽(tīng)覺(jué)器官很好，可是他們竟聽(tīng)不見(jiàn)非常高的音調(diào)。丁擇爾肯定說(shuō)，有些人甚至連麻雀的叫聲都聽(tīng)不見(jiàn)。
一般說(shuō)來(lái)，在我們附近發(fā)生的振動(dòng)，我們的耳朵覺(jué)察不到的多得很。如果一個(gè)物體1秒鐘振動(dòng)的次數(shù)不到16次，這聲音我們就聽(tīng)不見(jiàn)。如果1秒鐘高到振動(dòng)15000到22000次以上，我們也聽(tīng)不到它。各人能夠察覺(jué)的音調(diào)的最高界限是各不相同的。老年人的這種最高界限可以低到每秒鐘振動(dòng)6000次。因此有時(shí)候會(huì)發(fā)生這樣的怪現(xiàn)象：有些人能聽(tīng)到刺耳的高音，有些人卻不能聽(tīng)到。
有許多種昆蟲(chóng)(像蚊子和蟋蟀)發(fā)出的聲音，振動(dòng)次數(shù)是每秒鐘20000次。這些音調(diào)當(dāng)然是有些人聽(tīng)得見(jiàn)，有些人聽(tīng)不見(jiàn)。有些不能覺(jué)察高音的人，往往在別人覺(jué)得雜亂以及有非常刺耳的聲音的地方，感到十分安靜。丁擇爾曾經(jīng)談到有一次他和一位朋友在瑞士游玩的時(shí)候遇到的一件跟這類(lèi)似的偶然事情，他說(shuō)道：“大路兩旁的草地里到處都是昆蟲(chóng)。在我們聽(tīng)來(lái)，這里的空中充滿著尖銳的蟲(chóng)鳴聲，可是我的朋友卻什么也聽(tīng)不見(jiàn)：昆蟲(chóng)的音樂(lè)超出了他的聽(tīng)覺(jué)范圍。”
蝙蝠的吱吱聲比昆蟲(chóng)的刺耳的鳴聲要低一個(gè)8度音，那就是說(shuō)，在這種情況下空氣振動(dòng)的次數(shù)還要慢一半?？墒且灿腥艘?yàn)樗麄兊囊粽{(diào)覺(jué)察力的最高界限還要低，所以蝙蝠對(duì)于他們說(shuō)來(lái)也是一種不會(huì)發(fā)聲的動(dòng)物。
相反地，正像巴甫洛夫的實(shí)驗(yàn)室里所證明的那樣，狗卻能夠察覺(jué)振動(dòng)次數(shù)高到38000次每秒的音調(diào)，但這已經(jīng)是“超聲”振動(dòng)的領(lǐng)域了。
關(guān)于聲音的物理故事：聲波和無(wú)線電波
聲音的傳播速度大約只有光速的百萬(wàn)分之一。無(wú)線電波的速度和光波的傳播速度相同，所以聲音的傳播速度也只有無(wú)線電訊號(hào)的百萬(wàn)分之一。因?yàn)檫@個(gè)緣故就產(chǎn)生了一種有趣的后果，這種后果的實(shí)質(zhì)可以用下面的問(wèn)題來(lái)說(shuō)明：是誰(shuí)先聽(tīng)到鋼琴的聲音，是那坐在音樂(lè)廳里離鋼琴10米遠(yuǎn)的聽(tīng)眾，還是那離大廳100公里用無(wú)線電收聽(tīng)這音樂(lè)的聽(tīng)眾?
說(shuō)也奇怪，雖然無(wú)線電聽(tīng)眾比音樂(lè)廳里的聽(tīng)眾離鋼琴的距離要大10000倍，可是先聽(tīng)到琴音的還是那無(wú)線電聽(tīng)眾，因?yàn)闊o(wú)線電波傳過(guò)100公里的距離所需要的時(shí)間是100/300000=1/3000秒而聲音傳過(guò)10米距離所需要的時(shí)間是10/340=1/34秒
由此可見(jiàn)，無(wú)線電傳播聲音所需要的時(shí)間，大約只有空氣傳播聲音所需要的時(shí)間的1/100。
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