聲音振動(dòng)的傳播與聲波的傳播有什么關(guān)系

1、青島大學(xué)物理寒假作業(yè)論文聲音振動(dòng)的傳播與聲波的關(guān)系作者:徐興連專業(yè)名稱：微電子2013年4月8日聲音振動(dòng)的傳播與聲波的傳播有什么關(guān)系？作者：徐興連一、摘要與猜想由于住在火車道旁邊，經(jīng)常對(duì)呼嘯而過(guò)的火車充滿了好奇，尤其是在夜深 人靜之時(shí)，身體經(jīng)常會(huì)感到火車帶來(lái)的振動(dòng)波，而且總是在線感到振動(dòng)才聽到 聲音，出于好奇而簡(jiǎn)單研究。猜想振動(dòng)的傳播速度大于聲波的傳播速度。二、目的通過(guò)研究聲音振動(dòng)的傳播與聲波的傳播關(guān)系；認(rèn)識(shí)并解釋一些自然現(xiàn)象， 并能對(duì)一些現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)；從而應(yīng)用于實(shí)際生活。三、器材停表全球定位系統(tǒng)終端錄音筆鞭炮碗若干四、步驟（1）三人為一組，在學(xué)校操場(chǎng)或公路上選擇400米左右的平直地段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

2、。 兩人在起點(diǎn)，其中一人用鞭炮發(fā)送信號(hào)，另一人在發(fā)令時(shí)跟著啟動(dòng)手中的停表。 還有一人位于終點(diǎn)，當(dāng)聽到鞭炮聲時(shí)立即啟動(dòng)手中的停表。然后把兩只走動(dòng)的停表交給發(fā)令者，由他同時(shí)按停停表，兩表計(jì)時(shí)的讀數(shù)差即為鞭炮聲的傳播時(shí) 間。三人輪換擔(dān)任發(fā)令者，分別測(cè)出時(shí)間三次。（2）用全球定位系統(tǒng)測(cè)定量測(cè)量點(diǎn)之間的距離，選擇地域空曠、信號(hào)良好 的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并多次測(cè)量取平均值以減少誤差。表格1聲音速度的測(cè)量次數(shù)時(shí)間間隔（S）距離100m200m300m400m123平均（3）每人把測(cè)出的數(shù)據(jù)分別填入上表1,并用速度公式算出聲速。然后，根 據(jù)三次測(cè)得的時(shí)間和距離的數(shù)據(jù)，分別求出這兩個(gè)量的平均值，再算一次聲速，作為

3、小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（4）同樣三人為一組，在學(xué)校操場(chǎng)或公路上選擇400米左右的平直地段進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)。兩人在起點(diǎn)，其中一人用鞭炮發(fā)送信號(hào)，另一人在發(fā)令時(shí)跟著啟動(dòng)手中 的停表。還有一人位于終點(diǎn)，在終點(diǎn)處懸浮若干個(gè)碗，當(dāng)碗因振動(dòng)而倒下時(shí)立 即啟動(dòng)手中的停表。然后把兩只走動(dòng)的停表交給發(fā)令者，由他同時(shí)按停停表，兩表計(jì)時(shí)的讀數(shù)差即為鞭炮振動(dòng)的傳播時(shí)間。三人輪換擔(dān)任發(fā)令者，分別測(cè)出 時(shí)間三次。表格2鞭炮振動(dòng)傳播的速度次數(shù)時(shí)間間隔（S）距離100m200m300m400m123平均（5）每人把測(cè)出的數(shù)據(jù)分別填入上表 2,并用公式算出速度。然后，根據(jù) 三次測(cè)得的時(shí)間和距離的數(shù)據(jù)，分別求出這兩個(gè)量的平均值，再算一次速度

4、， 作為小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表格1次數(shù)時(shí)間間隔（S）距離100m200m300m400m10.270.590.861.1620.290.560.901.1730.310.620.881.18平均0.290.590.881.17速度：340 m/s表格2次數(shù)時(shí)間間隔（s） 距離100m200m300m400m10.270.590.861.1620.290.560.901.1730.310.620.881.18平均0.290.590.881.17速度：342m/s六、得出結(jié)論聲音的傳播與振動(dòng)傳播速度相同七、問(wèn)題反思由于試驗(yàn)結(jié)果與猜想不同，特意在網(wǎng)上查詢了二者的關(guān)系。聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生，正

5、在發(fā)聲的物體叫聲源。聲音以聲波的形式傳播。聲音只是聲波通 過(guò)固體或液體、氣體傳播形成的運(yùn)動(dòng)。聲波振動(dòng)內(nèi)耳的聽小骨，這些振動(dòng)被轉(zhuǎn) 化為微小的電子腦波，它就是我們覺(jué)察到的聲音。內(nèi)耳采用的原理與麥克風(fēng)捕 獲聲波或與揚(yáng)聲器的發(fā)音一樣，它是移動(dòng)的機(jī)械部分與氣壓波之間的關(guān)系。自 然，在聲波音調(diào)低、移動(dòng)緩慢并足夠大時(shí)，我們實(shí)際上可以“感覺(jué)”到氣壓波 振動(dòng)身體。因此我們用混合的身體部分覺(jué)察到聲音。聲音的高低（高音、低音），由“頻率” （frequency ）決定，頻率越高音調(diào)越高 （頻率單位Hz（ hertz ），赫茲/url ，人耳聽覺(jué)范圍2020000Hz= 20Hz以下稱為次聲波波，20000Hz以上稱

6、為超聲波）例如，低音端的聲音或更高的聲音，如 細(xì)弦聲。因?yàn)榛疖囆羞M(jìn)過(guò)程中會(huì)振動(dòng)產(chǎn)生聲音，壓縮空氣傳播屬于縱波，并且損失 較聲波少，會(huì)傳播到很遠(yuǎn)的地方，但是聲音的強(qiáng)度會(huì)隨著距離的增強(qiáng)而減弱， 所以身體會(huì)先有震蕩的感覺(jué)，然后才聽到聲音。八、知識(shí)補(bǔ)充:縱波 Iongitudinal wave（ P 波）縱波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向平行的波。如敲鑼時(shí)，鑼的振動(dòng)方向與 波的傳播方向就是平行的，聲波是縱波。定義：一個(gè)可以穿過(guò)整個(gè)地球的主要的（壓縮的）地震波。之所以這樣命 名是因?yàn)樗窃诘卣鹌陂g到達(dá)地震儀駐地的第一波。波長(zhǎng)的定義-波長(zhǎng)：沿著 波 的傳播方向，在波的圖形中相對(duì)平衡位臵的位移時(shí)刻相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)

7、之間的距離。橫波與縱波的波長(zhǎng)-在橫波中波長(zhǎng)通常是指相鄰兩個(gè)波峰 或 波谷 之間的距離。在縱波中波長(zhǎng)是指相鄰兩個(gè)密部或疏部之間的距離。縱波就是縱振動(dòng)的傳播。縱振動(dòng)的方向與傳播方向一致，縱波傳播速度約 5,6公里/秒。在震中區(qū)，人們對(duì)縱波的感覺(jué)是上下顛動(dòng)。橫波就是橫振動(dòng)的傳 播。橫振動(dòng)的方向與傳播方向垂直。橫波的傳播速度約為3 一 5公里/秒。在震中區(qū)，人們對(duì)橫波的感覺(jué)是前后左右晃動(dòng)。因橫波速度比縱波速度小，故橫 波跟在縱波后面。聲音與振動(dòng)在本質(zhì)上是通過(guò)不同的介質(zhì)傳播的。如同振動(dòng)可以發(fā)出聲音， 聲波在空氣中傳播時(shí)也會(huì)引起固體物質(zhì)的振動(dòng)。因?yàn)樵诶碚搶用嫔?，兩者之間 是相互聯(lián)系的，所以測(cè)量聲音與振動(dòng)在

8、從本質(zhì)來(lái)看也是相似的。您可認(rèn)為聲音與振動(dòng)都是振蕩，最簡(jiǎn)單的振蕩就是正弦波形，其表達(dá)式是 以時(shí)間作為參數(shù)的公式（） - 5（巧 3，其中角頻率和相位差©為固定 值。角頻率的單位是弧度每秒（弧度 /秒），同頻率？（赫茲或者秒相關(guān)， 兩者關(guān)系式為：3 = 2 n ?。角頻率是通常和相位差©同提起。相位差©是對(duì) 應(yīng)起始時(shí)間t°的波形位移，常用度（°）或者弧度（rad ）表示。聲音振動(dòng)測(cè)量分析在實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)測(cè)的電壓信號(hào)是包括多重頻率成分的復(fù)雜波形。聲音振 動(dòng)分析一般包括確認(rèn)和檢查這些頻率成分。為了實(shí)現(xiàn)這步，您必須通過(guò)拉普拉 斯、z形或傅立葉變換等數(shù)學(xué)方

9、法將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域上。特別是傅立葉分析，因?yàn)槠渖婕暗椒重悾╠B）幅度，并且同信號(hào)中每個(gè)頻率成分的相位差©（度 或弧度）都有關(guān)聯(lián)。聽得見與聽不見的聲音正常人能夠聽見20Hz到20000Hz的聲音，而老年人的高頻聲音減少到10000Hz （或可以低到6000Hz）左右。人們把頻率高于20000Hz的聲音稱為超聲 波，低于20Hz的稱為次聲波。超聲波（高于20000HZ和正常聲波（20Hz- 20000Hz） 遇到障礙物后會(huì)向原傳播方向的反方向傳播，而部分次聲波（低于 20Hz）可以 穿透障礙物，俄羅斯在北冰洋進(jìn)行的核試驗(yàn)產(chǎn)生的次聲波曾經(jīng)環(huán)繞地球6圈。超低頻率次聲波比其他聲波（10H

10、z以上的聲波）更具對(duì)人的破壞力，一部分可 引起人體血管破裂導(dǎo)致死亡，但是這類聲波的產(chǎn)生條件極為苛刻，能讓人遇上 的幾率很低。人的發(fā)聲頻率在100Hz （男低音）至U 10000Hz （女高音）范圍內(nèi)。 蝙蝠就能夠聽見頻率高達(dá)120000赫茲的超聲波，它發(fā)出的聲波頻率也可達(dá)到120000赫茲。蝙蝠發(fā)出的聲音，頻率通常在 45000赫茲到90000赫范圍內(nèi)。狗 能夠聽見高達(dá)50000赫茲的超聲波，貓能夠聽見高達(dá) 60000赫茲以上的超聲波， 但是狗和貓發(fā)出的聲音，都在幾十到幾千赫茲的范圍內(nèi)。九、應(yīng)用次、超聲波也是聲音的一種，聲音的用處有很多次聲波的應(yīng)用1 通過(guò)研究自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生

11、的機(jī)理，更深入地研究 和認(rèn)識(shí)這些自然現(xiàn)象的特征與規(guī)律。例如，利用極光所產(chǎn)生的次聲波，可以研 究極光活動(dòng)的規(guī)律。2 禾I用所接收到的被測(cè)聲源產(chǎn)生的次聲波，可以探測(cè)聲源的位臵、大小和 研究其他特性。例如，通過(guò)接收核爆炸、火箭發(fā)射或者臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的次聲波，來(lái) 探測(cè)出這些次聲源的有關(guān)參量。3預(yù)測(cè)自然災(zāi)害性事件。許多災(zāi)害性的自然現(xiàn)象，如火山爆發(fā)、龍卷風(fēng)、 雷暴、臺(tái)風(fēng)等，在發(fā)生之前可能會(huì)輻射出次聲波，人們就有可能利用這些前兆 現(xiàn)象來(lái)預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)這些災(zāi)害性自然事件的發(fā)生。4 次聲波在大氣層中傳播時(shí)，很容易受到大氣介質(zhì)的影響，它與大氣層中 的風(fēng)和溫度分布等因素有著密切的聯(lián)系。因此，可以通過(guò)測(cè)定自然或人工產(chǎn)生 的次聲波在大氣中的傳播特性，探測(cè)出某些大規(guī)模氣象的性質(zhì)和規(guī)律。這種方 法的優(yōu)點(diǎn)在于可以對(duì)大范圍大氣進(jìn)行連續(xù)不斷的探測(cè)和監(jiān)視。5 通過(guò)測(cè)定次聲波與大氣中其他波動(dòng)的相互作用的結(jié)果，探測(cè)這些活動(dòng)特 性。例如，在電離層中次聲波的作用使電波傳播受到行進(jìn)性干擾，可以通過(guò)測(cè) 定次聲波的特性，進(jìn)一步揭示電離層擾動(dòng)的規(guī)律。6 人和其他生物不僅能夠?qū)Υ温暡óa(chǎn)生某些反應(yīng)，而且他（或它）們的某 些器官也會(huì)發(fā)出微弱的次聲波。因此，可以利用測(cè)定這些次聲波的特性來(lái)了解 人體或其他生物相應(yīng)器官的活動(dòng)情況。超聲波的應(yīng)用1.利用超聲波的巨大能量還可以把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎.2 清理金屬零件、