- 趣味物理實(shí)驗(yàn)(原名《趣味物理思考題》)
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 1448字
- 2021-10-29 17:58:07
16.聲音的神奇?zhèn)鞑?/h2>
你親自觀察過(guò)砍樹的人嗎?或者觀察過(guò)在遠(yuǎn)處砸釘子的木匠嗎?通過(guò)觀察你會(huì)有重大發(fā)現(xiàn),當(dāng)斧頭砍進(jìn)樹或者錘子砸釘子的那一刻,產(chǎn)生的聲音并不會(huì)立刻傳過(guò)來(lái),而是稍晚些。此時(shí)斧頭和錘子已經(jīng)被再次舉起或拿起了。
你不妨再觀察一下,你需要后退或是前進(jìn)一點(diǎn),經(jīng)過(guò)數(shù)次測(cè)試后,你就能夠找到一個(gè)最佳的位置,在這個(gè)位置上你看到的斧頭砍樹或是錘子砸釘子和你所聽到的聲音是保持同步的。但是如果你重新回到之前的位置,你會(huì)發(fā)現(xiàn)聲音又不同步了。
通過(guò)反復(fù)的測(cè)試之后,你或許可以揭開產(chǎn)生這種現(xiàn)象的謎底了。毋庸置疑,光一瞬間就能跑完這段距離,而聲音從發(fā)生地傳到你的耳朵里需要一定的時(shí)間。所以當(dāng)聲音在空氣中移動(dòng),朝你的耳朵里傳播的時(shí)候,斧頭或錘子已經(jīng)將下一個(gè)動(dòng)作完成了。我們此時(shí)是在用雙眼觀察耳朵聽到的事情。這個(gè)時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn),砍樹的聲音和動(dòng)作是不一致的,反而當(dāng)你把工具上舉的時(shí)候,可以聽到聲音。但如果你前進(jìn)或后退到斧頭一次砍擊時(shí)間內(nèi)聲音所經(jīng)過(guò)的路程,那么當(dāng)聲音傳到你的耳朵的那一刻前,斧頭剛好重新下落。此時(shí),你聽到的看到的保持一致,只是它們是不同的砍擊,你所看到的是最近的一次砍擊,然而你聽到的砍擊是上一次甚至是更早的一次砍擊。
那我們就留下了一個(gè)疑惑,在1秒鐘的時(shí)間內(nèi),聲音究竟能在空氣里移動(dòng)多遠(yuǎn)的距離呢?其實(shí),這個(gè)距離已經(jīng)被科學(xué)家們精確測(cè)量過(guò)了??茖W(xué)家們計(jì)算出了聲音走1千米的距離約需要3秒鐘的時(shí)間。如果我們做一些推論,假設(shè)砍樹的人1秒鐘揮動(dòng)斧頭兩次,你走到距離砍樹人160米的位置,此時(shí),就可以讓砍樹的聲音和他的舉起動(dòng)作同步了。而光在空氣里每秒的傳播速度是聲音的將近100萬(wàn)倍。這回你就可以明白一些事情了,我們幾乎可以用光速來(lái)測(cè)地球上所有的距離。
對(duì)于聲音的傳播方式,或許我們可以了解到,不但空氣可以成為聲音傳播的介質(zhì),其他氣體、液體和固體都可以成為聲音的傳播介質(zhì)。但是有些科學(xué)理論是我們必須要了解的,那就是聲音在水里的傳播速度比在空氣里約快4倍,因此當(dāng)我們潛水的時(shí)候就能夠聽清各種各樣的聲音了。工人在水下沉箱里工作的時(shí)候可以非常清楚地聽見岸邊的聲音。同樣的道理,一些有經(jīng)驗(yàn)的漁夫知道怎樣不讓魚跑開,也是因?yàn)檫@個(gè)原因。
有些硬的固體材料也有很好的聲音傳播性能,例如生鐵、木頭、骨頭這些材料傳播聲音的質(zhì)量非常好,而且速度也會(huì)更快些。你可以親自做一些實(shí)驗(yàn),比如把耳朵貼著一塊長(zhǎng)方形木塊,然后讓你的同伴在另一頭用一根小木棍敲打,這個(gè)時(shí)候你將會(huì)聽見通過(guò)長(zhǎng)木傳過(guò)來(lái)的敲打聲。如果你們?cè)谝粋€(gè)密閉的環(huán)境中做實(shí)驗(yàn),沒有其他聲音干擾,你可以把一個(gè)鐘表放到另外一頭,這時(shí)令人驚奇的是,你在木條的這一頭甚至可以聽見鐘表的嘀嗒聲。并不是只有我們說(shuō)的這些東西才可以傳播聲音,事實(shí)上,在生活中,鐵軌、方木、鑄鐵管甚至土壤都能較好地傳播聲音。也就是說(shuō),生活中的很多的東西都可以傳播聲音的,例如把耳朵貼在地上,你可以聽見汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音,而如果聲音是靠空氣傳播的,你會(huì)發(fā)現(xiàn)要很久才能夠傳過(guò)來(lái)。在戰(zhàn)爭(zhēng)年代,很遠(yuǎn)的大炮發(fā)射炮彈的聲音靠空氣完全傳不過(guò)來(lái),如果你想要知道敵人的動(dòng)態(tài),你就需要將耳朵靠著地面,從而用更短的時(shí)間聽到聲音。
當(dāng)然也并不是所有的固體都可以很好地傳播聲音,如果你細(xì)心地觀察生活中的一些東西你就會(huì)發(fā)現(xiàn),柔軟的織物、酥松無(wú)彈性的材料非常不利于傳播聲音,相反,它們是吸收聲音的。在有些家庭里面,如果不想讓聲音傳到隔壁房間的話,有些人會(huì)在門上掛厚簾子,而有些家具是很利于聲音傳播的,那么在家里鋪上地毯就是一個(gè)隔音的好辦法?,F(xiàn)在相信你會(huì)更加了解聲音的傳播方式了吧。
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