可以奏乐的不止有高脚杯,还有易拉罐

作者: 荔枝 & 荷塘 & 婷子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-02-13 12:54:42

本文介绍了如何通过改变易拉罐的开口和数量来改变其发出的声音,探讨了声音产生的原因和影响因素。

大家拿着见底的易拉罐走动时,可能都听到过风吹过罐口的声音。不知道大家有没有疑惑过,这种声音都是一样的吗?今天我们就来看看能不能玩出什么新花样。

实验器材包括所标杯、剪刀、竹签、胶带、塑料绳、空易拉罐。实验过程首先将绳子系在易拉罐的拉环上,转动绳子,易拉罐会发出声音。使用不同规格的易拉罐,发出声音的音调也有不同。不过这样发出的声音响度有限,这其中有两种声音:绳子与罐体刮动空气发出的声音,以及易拉罐内部空气振动发出的声音。

我们可以试着让罐内的声音变得响一些,比如在罐侧或罐底开几个小口。大家试试看,是不是声音大了许多?易拉罐发出的声音是不是改变了一些?注意这个开口若是过大,则反而会让声音响度降低,并且,开口位置的不同,也会改变易拉罐发出声音的音调。

除了改良单个易拉罐,我们也可以增加易拉罐的数量。如果我们尝试增加绑着易拉罐的线的数量,多个绳子会缠在一起,甚至打结,会影响易拉罐的发声性能。所以我们选择固定易拉罐。大家可以设计一下自己的易拉罐组合,例如“领奖台”型或“雪车型”。

当然也不要忘了我们有两只手。原理解说:两周前的雷声桶用的是类似于弦乐的发生结构,今天的易拉罐就更像管乐一些。

在易拉罐的运动中,风从易拉罐的罐口吹过,由于流速不同压强不同产生罐口空气的扰动,并最终引起罐内空气柱振动发出声音。而引起空气柱振动的难易程度和开口的形状与大小都有关系。当开口较小时,开口越大、形状越饱满则开口处扰动的空气量越多,发出的声音会变大;但是当开口过于大时开口处空气的扰动填充不了整个开口,振动在开口处耗散,就难以传递至罐内。

当我们在罐体上开更多小口时,增加了能提供罐内空气柱振动的开口,但也改变了罐内空气柱的等效长度,所以发出声音的音调也会改变。

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