快要过春节了,好像还是有点噼里啪啦的响声比较热闹。为了安全环保,小伙伴们一起来做一个没有火光的鞭炮吧!实验器材:所徽、薯片盒、钻孔器材(如锤子、螺丝刀)、各类弹簧、活页扣环。大家平时吃盒装薯片时有没有听过盒子的声音呢?大家可以用指甲敲敲薯片盒的底部,或是用坚硬的物体敲击底部边缘的位置,听听有什么声音?不仅能听到清脆而有层次的声音,握在手里时也能感受到盒壁的震动。
不过利用盒壁的震动产生的声音有些尖锐,我们可以尝试用盒内的空气进行共振:首先我们来给盒子底部钻一个洞。找一个软而长的弹簧或者相似的物体,在家的小编发现身边最容易获取的是活页笔记本的扣环,那我们将他插入其中并且加以固定。这个固定要稍微结实些,让弹簧/扣环和盒底有足够大的牢固的接触面。然后,开摇!
这个时候除了听到弹簧偶尔打到盒壁的清脆声,以及弹簧自己发出的咯吱咯吱的噪音之外,去听一下频率较低的隆隆声,以及用手感受盒壁不同于直接敲击带来的共振感。我们也可以把盒顶部的塑料盖打开,再去摇动它听听看。如果声音不明显,可以尝试改变弹簧伸出盒外的长度、换一种其他的弹簧,以及检查一下弹簧与薯片盒的连接点。如果我们再换一个更紧的弹簧呢?
当我们摇动它时,会发现它的晃动频率有着特定的倾向性,并且难以发出之前那样的声音,所以要选择相对软一些的弹簧。有了我们的机械爆竹,就可以安全地驱赶年兽了。在我们摇动弹簧时,弹簧的振动通过结实的连接处传递到了薯片盒底部,盒底的振动拍击盒内的空气,形成的声波在盒内发生共振,谐振峰附近频率对应的声音就会在共振中变得越来越响。
之所以要用软一些的弹簧,是因为软的弹簧各处发生了不同频率的振动,所以传递至盒底时,就更有可能携有共振频率附近的振动。这个从弹簧至盒底在到盒内的发声过程其实与弦乐非常相似:带有松香的弓弦在与琴弦摩擦时会产生各种频率的振动,而琴弦谐振频率附近的振动使琴弦共振发声,而琴弦的振动又会使共鸣腔内的空气振动,形成洪亮的声音。这个弹簧-薯片盒的模型也被一些厂家制成了特效乐器或者玩具——雷声筒。
大家可以试试看,确实这种轰隆隆的声音很像雷声。