竹蟬與鋁棒的原理及演示步驟

1、竹蟬與鋁棒的原理及演示步驟竹蟬方面：竹蟬：當(dāng)我們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)竹蟬時(shí)，棒子與線相互摩擦產(chǎn)生振動(dòng)，藉由繩子傳到鼓皮（竹蟬），因而發(fā)出聲音。由於我們判定聲音由竹蟬部分發(fā)生，我們假定鼓皮的種類、管子的長(zhǎng)度、管口的大小和發(fā)出的聲音有關(guān)係：1。長(zhǎng)度基本上和頻率負(fù)相關(guān)；即當(dāng)長(zhǎng)度越長(zhǎng)則頻率會(huì)越低，而聲響的部份則是正相關(guān)，為長(zhǎng)度越長(zhǎng)則聲響越大(因?yàn)殚L(zhǎng)度的關(guān)係儲(chǔ)存更多能量)。2。管口以往的觀念來(lái)說(shuō)並不影響頻率，是因?yàn)槲覀冎豢紤]縱向的聲波，但實(shí)際上不僅有縱向波，尚有橫向的波存在，因此造成管口越大則頻率越低而聲音越低沉。3。另外鼓膜的材質(zhì)也會(huì)影響聲音，尤其是響度的部份，而其我們主要考慮因素為二;材質(zhì)的軟硬程度以及彈性。當(dāng)該

2、材質(zhì)越軟，通常呈現(xiàn)出的聲音較大聲，而另一彈性因素則是彈性越好則越小聲，當(dāng)軟硬程度不能解釋時(shí)我們便嘗試用彈性的觀點(diǎn)，然而這僅適用某一些情況ex：鐵和厚紙片以及薄塑膠膜的比較。所以在考慮鼓膜時(shí)，需要二方面去比較，不能只考慮單一層面。訊號(hào)產(chǎn)生器：當(dāng)頻率不同時(shí)，比較共鳴箱發(fā)出的聲音有何不同，以及比較固定頻率下，不同共鳴箱發(fā)出的聲音有何不同。訊號(hào)放大器：頭殼是共鳴箱。利用頭殼耳機(jī)跟來(lái)參觀的人，展示頭殼也是很好的共鳴箱。比較人的耳朵跟頭殼聲音聽(tīng)起來(lái)有何不同步驟：1. 改變鼓膜的種類，其餘皆相同。轉(zhuǎn)動(dòng)並觀察其聲音有何不同。2. 改變管子的長(zhǎng)度，其餘皆相同。轉(zhuǎn)動(dòng)並觀察其聲音有何不同。3. 改變管口的大小，其餘

3、皆相同。轉(zhuǎn)動(dòng)並觀察其聲音有何不同。4. 改變頻率，共鳴箱相同。觀察其聲音有何不同。5. 改變共鳴箱，頻率相同。觀察其聲音有何不同。6. 改變頭殼耳機(jī)擺放位置，比較人耳跟頭殼耳機(jī)聲音聽(tīng)起來(lái)有何不同。鋁棒方面：鋁棒：當(dāng)金屬鋁棒震動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生出許多的震盪波，而這些震盪波會(huì)在金屬鋁棒內(nèi)部產(chǎn)生許多不同頻率的震盪波形，如下圖二所示。而這些震盪波在金屬鋁棒內(nèi)震動(dòng)時(shí)，最後會(huì)只剩下兩開(kāi)口端為波峰，中間為節(jié)點(diǎn)的波形會(huì)在金屬鋁棒內(nèi)產(chǎn)生”駐波”，除了此駐波的能量之外，其餘頻率之波形皆會(huì)被抵銷掉，如圖三，而在經(jīng)由不斷的摩擦震動(dòng)會(huì)不斷的加強(qiáng)駐波的能量，因此我們能聽(tīng)到駐波的聲響。圖二：為起初摩擦金屬鋁棒時(shí)，金屬鋁棒內(nèi)部所產(chǎn)

4、生不同頻率震動(dòng)之波形。圖三：金屬鋁棒震動(dòng)時(shí)，起初內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很多雜亂的波形，這些因?yàn)槠涔?jié)點(diǎn)不定，所以能量不足已發(fā)出讓我們聽(tīng)到的聲音。而因?yàn)槲覀儔鹤≌醒耄允沟弥醒霟o(wú)法震動(dòng)，形成節(jié)點(diǎn)圖中紅色三角形處。而以中間為節(jié)點(diǎn)的最低頻率波，恰好是兩端為波峰的波形，所以除了此波行外，其餘不穩(wěn)定的波便會(huì)被抵銷掉。步驟：1. 在用手指摩擦金屬鋁棒前，首先要先在手指頭上抹上松香粉以增加摩擦力。2. 而要開(kāi)始拉金屬鋁棒時(shí)，其支撐金屬鋁棒之手指頭要捏在金屬鋁棒之中點(diǎn)，因?yàn)榇它c(diǎn)為金屬鋁棒內(nèi)部駐波之中點(diǎn)，壓住便會(huì)成為節(jié)點(diǎn)。但是力道不能太大，這樣才不會(huì)使得駐波的能量被支撐的手指頭給抵銷掉。3. 負(fù)責(zé)摩擦的那個(gè)手指，在摩擦?xí)r不用太用力，並且在拉至鋁棒的末端時(shí)，手指要稍微鬆開(kāi)，以免壓掉了產(chǎn)生的振動(dòng)。4. 而在摩擦出聲音之後，隨著速度的快慢，可以調(diào)整聲音之大小。鋁棒奏鳴曲：鋁棒的發(fā)聲原理其實(shí)與吉他並無(wú)太大差異，所以當(dāng)我們知道聲音在鋁棒中的傳遞速度，便可以藉由改變波長(zhǎng)，來(lái)控制我們所想要的頻率及音階。聲音在鋁棒中傳遞的速率為5000 (m/s)，而如果要產(chǎn)生高三個(gè)八度的時(shí)，我們就必須產(chǎn)生262 × 8=2096赫茲的頻率。將上列的數(shù)字帶入V = f × 的公式中，我們就可以得知，波長(zhǎng)必須要達(dá)