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。关键概念亥姆霍兹共振器。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）。操作很简单。
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 Sound Frequency Analyzer。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，你会看到这样像心跳一样一丢一丢的烟雾形态。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（Helmholtz resonator）。什么意思呢？
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。具体的过程是这样的。比如，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。每个瓶子固定的“心跳频率”写成公式是这样的：f 就是瓶子发出的声音的频率；c 是声速；S 是瓶口的表面积；V 是瓶子内气体的体积；L 是瓶口的长度。用这个公式你就知道，为什么杯子不能发出我们能听见的嗡嗡声了吧，因为它的杯口相对体积太大了，所以频率非常高，我们听不见。
所以你知道了吧，你听到的瓶子的“心跳声”，其实是你发出的声音的所有频率成分中的特定一种，而这个频率和瓶子本身的性质有关。利用这个挑频率放大的原理，科学家们设计出了亥姆霍兹共振器，它们可以在各种杂音中过滤出特定频率的声音。能够从各种声音过滤和放大特定频率的亥姆霍兹共振器，不同大小对应不同的频率。长得很像乐器埙。其实，我们常见的口哨中，有一些也是应用了亥姆霍兹共振的原理。
许多乐器，像是吉他，还有我国传统乐器埙，以及海螺里听到的“海声”，实际上也是亥姆霍兹共振放大了某种特定频率的原因。一些汽车和摩托车还利用亥姆霍兹共振设计排气管，从而减少噪音。其实，你还可以利用这个原理制作声波马达哦。制作方法很简单，只要把2个塑料瓶平行地吊在一个音响上面，打开音响，它们就会转动啦——推动声波马达转动的，就是瓶子里发生的亥姆霍兹共振。亲爱的小伙伴们，你有没有尝试“塑料瓶的心跳”？
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把科学带回家ID：steamforkids给孩子最好的科学教育转载请联系 kids@huanqiukexue.com长按二维码关注我们图片来源和参考资料：wikipedia, https://people.seas.harvard.edu/~jones/cscie129/nu_lectures/lecture3%20/ho_helmholtz/ho_helmholtz.htmlhttps://rimstar.org/science_electronics_projects/moving_things_with_sound_helmholtz_resonance.htm