声音在我们的日常生活中很常见,例如雨风等环境声音,音乐和警笛声,但很难想象声音是如何产生的。巴托什·切恰诺夫斯基(Bartosz Ciechanowski),他创建了一个关于“声音”网页 ,允许您在用鼠标移动波形并播放声音时学习”声音“产生的机制。
Sound – Bartosz Ciechanowski
https://ciechanow.ski/sound/
大多数人都知道声音以波的形式在空气和水中传播。在这里首先解释了空气中粒子的运动。空气由大量粒子组成,每个粒子都能自由移动,但由于粒子相互碰撞,粒子很难在很短的时间内移动很远。通过演示“随机移动立方体中的蓝色粒子并在粒子碰撞时变为红色”来显示粒子之间的频繁碰撞。
还可以观看仅提取单个粒子运动的演示。播放演示,了解粒子在重复碰撞后如何保持彼此接近。
如上所述,空气中的颗粒在短时间内彼此保持接近。因此,可以在下图中将一组空气捕获为类似磁盘的形状。在 Sound 网站的演示中,您可以看到一个磁盘的移动如何通过移动滑块逐渐传输到另一个磁盘。
下面是从侧面演示上述运动。左右移动滑块以移动最左侧的磁盘会在空气中产生正压(红色)和负压(蓝色)。当这种压力到达耳朵时,它可以被感知为声音。
您可以通过单击下图底部显示的键盘或按“W”,“E”和“R”键来移动图上侧的磁盘。当您实际移动磁盘时,您可以看到当按键向下并且磁盘水平移动时,以及当释放键并且光盘返回到其原始位置时,会听到声音。此外,虽然每个键的磁盘移动距离不同,但您也可以看到,移动距离越长,声音越大。
从理论上讲,如果你非常快地按下上面演示中的键,你可以发出高音调的声音,但是人类能击中的速度是有限的。因此,在下面的演示中,可以通过左右移动蓝色滑块来决定“每秒移动磁盘的次数”。您还可以使用橙色滑块调节音量。此时,“磁盘每秒移动的次数”称为频率,它以单位“赫兹(Hz)”表示。当您移动滑块时,您可以在低频下听到“砰砰”声,但在30Hz左右时它开始听起来像“轰隆”声,您可以看到随着频率的提高,声音会变高。
Sound 网站还有许多关于声音如何工作的演示。例如,当波重叠时,会发生“干扰”和“放大”等现象,但是当相反方向的波完全重叠时,波会相互抵消。在下面的演示中,当您同时按下“W”键和“R”键时,您可以看到声波相互抵消并变得无声的现象。
许多人应该意识到,当救护车接近时,警笛声或交通信号灯的声音会发生变化。这种现象称为“多普勒效应”,它是由声源移动时波长的变化引起的。
上面的演示只是 Sound 网站附带的一些演示,当您访问 Sound 网站时,您可以获得大量演示并了解声音的工作原理。如果您有兴趣,去看看吧。
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