把饮料喝完了无聊的时候,你一定玩过吹瓶子的游戏吧。塑料瓶被吹了以后会发出呜呜的声音,但是杯子被吹了以后却不会发出声音。2个都是容器,为什么一个有声音,另一个没有,这不是很奇怪吗?实际上,每个塑料瓶都有自己独特的“心跳声”,杯子也有,只不过你听不见罢了。
★材料和操作
几个不同大小和形状的塑料瓶,纸杯一个、烟雾(比如火柴熄灭后的)
★实验步骤
1、对着塑料瓶吹气,注意不是向瓶子里面吹,而是和瓶口平行,听一听你听到的声音,比较一下不同瓶子的音高。
如果你的手机或者电脑上有分析声音频率的软件或APP,也可以拿来对比一下不同瓶子的声音。
测定声音频率的免费APP:
苹果手机可以下载SpectrumView
安卓手机可以下载SoundFre-quencyAnalyzer
2、再对着纸杯的杯口吹一吹,听听它发出声音了吗?
3、把火柴熄灭后丢到塑料瓶里,制造烟雾。然后对着瓶口吹,观察一下烟雾的动态。
如果你的操作正确,你会看到像心跳一样一丢一丢的烟雾形态。
★实验原理
为什么不同大小和形状的塑料瓶发出的声音不一样?为什么烟雾会像心跳一样一丢一丢地出现呢?
这是因为,塑料瓶里的声音发生了共振。实际上,塑料瓶是一种亥姆霍兹共振器(Helmholtzresonator)。
亥姆霍兹共振器是一种有一个比较细长的开口的容器,在瓶口附近的气体会振动,因为容器里的空气具有“弹性”(springiness)。
当你在吹瓶口的时候,内部的气体受到挤压,它会试图弹回原来的体积,这就导致容器里面的气体就发生了振动,产生了声音。
想象一下瓶口有一团灰色的气体。当你对着瓶口吹气的时候(不是向瓶子里面吹,而是和瓶口平行),这团气体被挤压到了更深的地方,使瓶子内部的气压变大。
瓶子里更大的气压会把这团气体逼出瓶口一点,使瓶子内部的部分气体涌出。这么一来瓶子里面的气压又变小了,外面的空气又会被吸入一些。因此瓶口的气体就像一个弹簧一样反复上下抖动,而瓶子里的气体也随之规律地振动,正是这种振动发出了你听到的嗡嗡声。而且,和你的预感一样,这个频率和瓶子的口径还有大小相关。