正文 第17章 從振動說起(1 / 1)

磬發出了響聲,說明它在振動,所以,要揭開聲音的傳播之謎,還要從振動說起。

找一個皮筋和一把鎖,把鎖拴在皮筋上吊起來(比如,掛在門框上),不要讓鎖頭和其他物體相碰。用手拉一下鎖頭,看!它上下振動起來了。如果你有秒表,可以測出它的頻率。你會發現,不管你測多少次,它的頻率總是那麼多,原來每秒鍾振幾次,後來還是每秒鍾振幾次。

換上另一把鎖或者改用另一根皮筋,它的振動頻率就會發生變化。

如果使物體振動起來以後,不再對它施加外力,任其自然,這種振動就叫自由振動,也叫固有振動。皮筋拉著鎖上下的振動就是一種自由振動;對皮筋鎖振動頻率的測定說明,物體在自由振動時,它的頻率是一定的,這個頻率就叫這個物體的固有頻率。聲源的振動也是如此。用筷子敲一下玻璃杯,玻璃杯發生了自由振動,我們聽到了響聲,敲一下鍾,打一下磬,都會引起它們的自由振動,鍾聲和磬聲都是由自由振動發出來的。

聲音的傳播與利用縫紉機縫針的上下振動找一個玻璃杯,用筷子敲幾下。聽!它每次的聲調都是一樣的。給玻璃杯裏裝上水,再敲的時候,聲調變了。

這說明,物體自由振動時的固有頻率是由它本身的各種條件決定的。皮筋的彈性、小鎖的質量決定了皮筋鎖的固有頻率。玻璃杯裏邊有沒有水,決定著玻璃杯的固有頻率。固有頻率不受外力影響,不管作用於它的外力是小是大,它的振動頻率總是一定的。

還有一種跟自由振動不同的振動。

用腳踏動縫紉機的踏板,使縫紉機轉動。看!上邊的縫針上下振動了,與此同時發出了咯嗒咯嗒的聲響。慢些蹬,縫針振動得就慢;快些蹬,縫針振動得就快。它的振動頻率完全由你腳的動作來決定。

這跟自由振動不一樣,它的振動是被迫的,因此叫受迫振動。你蹬縫紉機時用的力叫周期性外力,也叫策動力——一會兒向下,一會兒向上,有規律地變化著。這個策動力也有個頻率,受迫振動的頻率是和策動力的頻率一致的,所以你蹬得快,針頭上下穿梭得也就快了。

機器開動時引起的機座振動,小同學在架空的木板上跳動時引起的振動,都是受迫振動。你還能舉出一些受迫振動的例子嗎?

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