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每日一問110:請問物體只要在空氣中振動就一定能發出聲波嗎?

2021-10-19由 wm清風隨意 發表于 家居

一定能,但是一方面我們不一定能聽到,另一方面不一定是在空氣中。首先需要解釋什麼是聲波:處在介質中的物體發生振動時,由於與介質之間存在相互作用(比如碰撞),將能量傳遞給介質。這部分能量會在介質中以波的形式傳播,這便是聲波,本質是機械波或者說力學波。這裡的介質不一定是空氣,還可以是液體(比如聲吶利用水中的聲波工作)或者固體(比如在一端敲打鋼管另一端可以聽到)。

聲波是一種疏密波,因為聲源物質與介質作用的同時也在影響周圍介質的密度,介質的密度有疏有密,且疏密的分佈隨著時間在介質中向前傳遞。正是由於振動方向與聲波傳播方向的一致,聲波屬於縱波。

每日一問110:請問物體只要在空氣中振動就一定能發出聲波嗎?

疏密波示意 | 圖源自參考資料[1]

從上面的描述,顯然無論是招手還是走動都應該可以產生聲波,但為什麼我們聽不到呢?這要從頻率以及能量兩個角度來理解。說頻率,因為我們的耳朵不能聽到任意頻率的聲波,一般只能分辨20Hz(赫茲)至20kHz之間的聲波。低於20Hz的聲波叫做次聲波,超過20kHz的叫做超聲波。這就是為什麼自己招手似乎不出聲,卻能在半夜聽到來自蚊子的問候。(蚊子扇動翅膀的頻率約為500-600Hz)

每日一問110:請問物體只要在空氣中振動就一定能發出聲波嗎?

最後就是能量的角度,既然聲波的傳遞伴隨著能量的傳遞,那麼能量在傳播過程中也會逐漸消耗。此外,當聲波向非單一方向傳播時,由於單位時間傳出的能量一定,而聲波的包絡面隨著傳播變大,單位面積的能量降低。

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能量由於擴散削弱示意

綜合上述兩個因素,聲波在距離聲源較遠處會變得微弱,以至於耳朵無法分辨,這就是為什麼蚊子不在耳邊時聽不到它的問候。(“嗡~還沒睡呢?”)自然,當聲源傳出的能量很微弱,能傳播的距離也會很近。

回答:雲開葉落

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