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隔音知识之声音产生与传播的原理

一切声音都是由于物体的振动而产生的。也就是说,振动的物体就会产生声音。但是并不是任何的声音都是能被人耳听到。因为声音的频率范围比较大。大多数人能听到的范围大约是每秒20次至20000次。而有些动物的听觉比人的要高级。如狗能听的范围:每秒15次至50000次,猫能听的范围:每秒60次至65000次。还有的能听更高的频率或更低的频率。就是人的发声也是声带的振动而产生的。

空气中的各种声音,不管它们具有何种形式,都是由于物体的振动所引起的:敲鼓时听到了鼓声,同时能摸到鼓面的振动;人能讲话是由于喉咙声带的振动;汽笛声、喷气飞机的轰鸣声,是因为排气时气体振动而产生的。总之,物体的振动是产生声音的根源,发出声音的物体称为声源。声源发出的声音必须通过中间媒质才能传播出去,人们最熟悉的传声媒质就是空气,除了气体外,液体和固体也都能传播声音。振动在媒质中传播的速度叫声速,在任一种媒质中的声速取决于该媒质的弹性和密度,因此,声音在不同媒质中传播的速度是不同的:在液体和固体中的传播速度一般要比在空气中快得多,例如在水中声速为1450m/s ,而在铜中则为 5000m/s 。声音在空气中的传播速度还随空气温度的升高而增加。

向前推进着的空气振动称为声波,有声波传播的空间叫声场。当声振动在空气中传播时空气质点并不被带走,它只是在原来位置附近来回振动,所以声音的传播是指振动的传递。如果物体振动的幅度随时间的变化如正弦曲线那样,那么这种振动称为简谐振动,物体作简谐振动时周围的空气质点也作简揩振动。物体离开静止位置的距离称位移χ,最大的位移叫振幅α,简谐振动位移与时间的关系表示为χ=αsin(2πft+φ),其中f为频率,(2πft+φ) 叫简谐振动的位相角,它是决定物体运动状态的重要物理量,振幅α的大小决定了声音的强弱。

物体在每秒内振动的次数称为频率,单位为赫兹 (Hz)。每秒钟振动的次数愈多,其频率愈高,人耳听到的声音就愈尖或者说音调愈高。人耳并不是对所有频率的振动都能感受到的。一般说来,人耳只能听到频率为20~20000Hz的声音,通常把这一频率范围的声音叫音频声。低于 20Hz 的声音叫次声,高于 20000Hz的声音叫超声。次声和超声人耳都不能听到,但有一些动物却能听到,例如老鼠能听到次声,蝙蝠能感受到超声。

声波中两个相邻的压缩区或膨胀区之间的距离称为波长λ,单位为米(m)。波长是声音在一个周期的时间中所行进的距离。波长和频率成反比,频率愈高、波长愈短;频率愈低,波长愈长。

生活小体验

1、说话或唱歌时,手轻按喉头周围,感觉声带中振动。类似的经验如音乐 播放时,手轻摸音箱,感觉振动。或打响一面鼓,再用手接住鼓面会得 到发麻的感觉。当感觉消失时,是否还有声响?

2、翻修马路,气钻机开动时,除了巨大声响外,四周邻近门窗是否也受震作响。

3、打开水龙头,水滴入水面时,发出声音,也看见水波。