|想学唱歌?你先把这个玻璃杯震碎


某个结束打工的晚上 , 小编用着5G网快乐地冲浪时 , 忽然看到这样一条热搜
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作为一个脑补能力满分选手 , 小编的脑海中立马就有了画面
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啊抱歉放错了 , 应该是这张(注:危险操作 , 请勿模仿)
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惊叹一番后 , 小编望着手里的玻璃杯 , 陷入了沉思:想要震碎这个玻璃杯 , 是应该实现音量足够大、还是要做到音调足够高呢?或者说二者都是必要条件?声音除了能够震碎玻璃 , 能不能造成更大的破坏呢?为了不被楼下大哥提刀找上门来 , 小编被迫放弃了用实验证实猜想的计划 , 决定继续冲浪寻找答案 。
什么是声音
在物理学上 , 声音被定义为以声波的形式通过诸如气体、液体或固体之类的传输介质传播的振动[1] 。 声音的产生需要声源 , 例如扬声器的振动膜片;声源在周围介质中产生振动 , 振动会以声速从声源传播开 , 从而形成声波 。 声波作为机械波 , 可以通过诸如空气、水和固体之类的介质以纵波形式传播 , 在固体中也可以以横波形式传播 。 声波的传播实质上是能量在介质中的传递 。
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声波可以被分解成不同频率的正弦波 , 所以可以用一些物理参数——例如振幅(声音的强度)、频率(声音的音调)、速度(声音传播的速度)等——来描述 。 声音的频率通常以赫兹(Hz)表示 , 一个赫兹等于每秒一个波 , 人们普通谈话的声波频率在200-800Hz之间 。 根据声波频率的不同 , 可以分为以下几类:
声波的分类
音量的大小通常以分贝(dB)为单位来衡量 。 人耳刚能听见的声音强度是0dB , 普通谈话的声强是60-70dB , 而使人耳产生疼痛感觉的声强是120dB 。 [2]
共振频率
【|想学唱歌?你先把这个玻璃杯震碎】所有物质都有一个固有频率 , 或者说共振频率 , 它们在数值上是相同的 , 但概念略有区别 。
在无阻尼的情况下 , 物体在受到外界激励做自由振动时 , 其位移随时间按正弦或余弦规律变化 , 振动的频率与初始条件无关 , 仅与系统的固有特性有关(如质量、形状、材质等) , 这个频率称为固有频率 , 其对应的周期称为固有周期 。 不论是否有外界激励 , 物体的固有频率都是客观存在的 。
当我们给物体施加一个周期性的外界激励时 , 如果外界驱动的频率和物体的无阻尼固有频率相同 , 物体振动的增幅最大 , 这时我们称物体发生共振 , 外界激励的频率称为共振频率 。
举一个简单的例子:荡秋千 。
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假如你有一个女朋友 , 秋高气爽 , 黄叶铺地 , 你们一起去公园玩耍 , 她坐在秋千上 , 你在后面推动、让它前后摆动 。 只推一下显然是不行的 , 因为摩擦和阻力 , 它只会来回摆动几次 , 然后停下来 。 为了保持秋千运动 , 并且高高荡起 , 必须在秋千的每一个摆动周期都施加一次外力驱动 , 使得驱动频率与秋千本征频率接近 , 产生共振;也就是当秋千荡到最高点时 , 顺着秋千继续摆动的方向施加一个外力 , 这样就能将秋千推得更高 。 但是如果你玩心大起 , 在秋千正朝着你运动的时候给秋千施加了一个反向的力 , 使得秋千的运动受到一个阻碍作用……也不是不可以 , 毕竟以后一个人也可以荡秋千嘛 , 挺快乐的 。


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