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水响不开,水开不响? | No.40

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2017-01-13 11:27

正文

考试周马上就要结束了,

或许已经有同学坐上回家的火车了~

终于要放假了!

怎么有种高考结束的感觉······

过年各种红包肯定不能不抢,

想吃好久的那家馆子终于可以去吃了!

想看好久的电影不能再错过了,

或许某些爱好终于可以发展一下了~

天呐,想做的事好多······

寒假要怎样度过呢?

欢迎跟我们聊聊~

我们一起让寒假变得更有趣!



1

Q

俗话说:“水响不开,水开不响。”这句话有什么物理依据吗?

By 问题少年


A

1 、水壶盛水前,壶壁上吸附着一层空气,添水后,这层空气就变成了无数微小的气泡.因吸附力大于气泡受到的浮力,故水并不能使它们脱离壶壁。
2、当水温升高时,气泡周围的水在气泡内蒸发,使汽泡体积增大,当温度达到七八十摄氏度时,变大的气泡受到的浮力超过了吸附力,它们就要离开壶壁纷纷上升,同时在壶壁上仍遗留下一部分空气,这部分空气会以更快的速度增加体积而上升。
3、上升的气泡遇到周围的凉水,气泡里的水蒸气就要液化,使气泡迅速变小或破裂.由于无数气泡在壶底急剧膨胀,又在上升中迅速变小,壶里的水就处于激烈的振动状态,进而又引起了空气的振动,形成了水声。
4、由于气泡体积大小交替变化非常快,使水的 振动频率 高,水声的音调也就高。
5、后来,由于壶里各处的水温相差越来越小,气泡体积大小交替变化也越来越慢,进而引起的水声的音调就要逐渐变低.沸腾时,气泡在水面上破裂,引起了水面大幅度的翻腾,由此而引起的空气 振动频率 远不如前者的高,水声的音调也就低了。



2

Q

打火机的火焰颜色下部是蓝色的,根据色温图像,难道火焰下部温度比上部高,而且是8000k左右,这到底是怎么回事?

By 麦田拾穗

A

色温图像是根据黑体辐射谱的颜色制定的,而火焰并不能视为黑体(不能吸收照射到上面的全波段的光)。火焰的颜色是分子的激发态向基态跃迁发光的颜色,其本质并不是热辐射,也不能按照黑体辐射谱来标定它的温度。只有可以看做黑体的物体才能用色温来直接测定温度,比如太阳的表面温度(参见问答24期,Question7)



3

Q

在电梯手机为什么没信号啊?

By 。

A

因为电梯把电磁信号屏蔽了。大家学过中学物理中的静电屏蔽效应,即导体空腔内外的电荷分布不会互相影响,因为导体中的自由电荷会随着导体内外的电荷产生的电场而做出“调整”,达到“屏蔽”的效果。电梯中的信号问题与这有些类似,电梯可看做一个封闭的导体空腔,由于自由电荷的影响,电磁波想要在导体中穿过比较困难。在手机收发的信号的频率波段下的电磁波在导体中的穿透距离很小,强度衰减得很快。故手机发出的信号很难传到电梯外,电梯外的电磁信号也难以传到手机上。



4

Q

大家都知道音调、响度有确定的物理量去分析,那么如何定量分析“音色”?

By 000


A

音色的类型是由振源的特性和共振峰的形状共同决定的。首先要了解不同乐器的音色为什么不同,需要了解“泛音”是什么。乐器演奏出的声音并不是由单一成分的频率构成的,而是由一组满足倍数关系的频率构成的。所有的乐器的发声原理都是靠驻波来实现。驻波产生的原理是,对于一根琴弦,由于琴弦的两端被固定,所以琴弦振动部分的长度必须是半波长的整数倍,我们知道频率等于波速除以波长。当我们拨动琴弦时,也许有80%的能量被转换为整个琴弦的振动,产生了基音;但同时也会有10%的能量被转换为 2倍频的振动,5%的能量被转换为3倍频,但是2倍频的成分从某种意义上来讲也可以是基音,又可以转换4倍,8倍的成分...每种乐器的能量分配比例都不同,于是导致每一个乐器都是独一无二的存在,拥有他们独一无二的音色。



5

Q






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