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为何阿基米德说他能撬动地球?古希腊物理学家阿基米德最早发现了杠杆原理。杠杆是一种围绕着某个固定点自由转动的硬棒。使用杠杆,可以用较小的力撬动非常重的东西。阿基米德曾自信地对国王说:“假如给我一个支点,我就能撬动地球!”当然,这样的支点和杠杆是找不到的,但这个结论在原理上是讲得通的。当时,国王让人造了一艘大船,因为船太大太重,所以一直无法推它下水,国王为此非常烦恼。阿基米德得知此事后,特意设计了一套杠杆滑轮系统,最后让国王自己拉动绳子,便将大船拉下了水。奇迹发生后,阿基米德的名字传遍各地,他那句自信的名言也一直流传至今。
声音的传播速度与介质的性质有密切关系,它与介质的弹性模量即反抗本领成正比,而与介质的密度成反比。固体和液体的密度比气体的要大得多,从这个角度出发,声音在这类介质中的传播速度本应小于在空气中的传播速度。但是固体和液体的弹性模量一般要远远大于气体的弹性模量,也就是说,声音在传播过程中,介质分子依次在自己的平衡位置附近振动,某个分子偏离平衡位置时,周围其他分子就要把它拉回平衡位置上来,即介质分子具有一种反抗偏离位置的本领。不同的介质分子,反抗本领不同,即弹性模量不同。反抗本领大的介质,传递振动的本领也大。它对于声音的影响程度远远超过了密度的影响,因此,传递声音的速度就快。固体和液体的弹性模量大于气体的弹性模量,所以声音在空气中的传播速度最慢。
为何每个人的声音都不一样?我们知道,每个人的声音都不相同。有时,我们可以根据某人说话的声音来辨别他是谁。为什么人说话的声音都不一样呢?原来声音具有音量、音调和音色三大要素,它们决定了声音的不同。音量是指声音的大小。音调是指声音的高低。音色是声音的每个人的声带特征不同特色,与声音的振动形态有关,也是区别不同声音的主要因素。人的声音是由喉部的肌肉收缩引起声带的振动,再经过口腔、鼻腔的共鸣后发出的。每个人的声带特征都不一样,振动时发出的音量、音调和音色也各不相同,所以每个人说话的声音也就不一样了。
为何自己的录音听起来很陌生?当我们用录音机录下自己的声音,再放出来听时,通常会感觉很陌生,好像那不是自己的声音似的。这是因为当我们讲话时,自己的声音主要是通过声带的振动传到颅骨,再由颅骨传给听觉神经。而录音机里放出的自己的声音,是由耳朵感受的,那声音通过空气的振动传到耳膜,再由耳膜振动传给听觉神经。两者的传播方式不一样,所以听起来的感觉也就不同了。不过,如果听习惯了,就能确定录音机里放出的声音同样是自己的声音。
从贝壳中能听到大海的声音吗?当我们从海边拾起一个完整的贝壳,把它放在耳边,就会听到大海的波浪声,这是怎么回事呢?其实,那并不是海浪的声音,而是空气在贝壳内振动后又被放大产生的声音。这是一种共振现象,当外在的风声或海浪声传进贝壳里,贝壳里的空气会以贝壳的共振频率进行振动,发出共振声音,这种共振产生的声音要比普通振动产生的声音大得多。由于这种共振的声音碰巧和海浪声相似,所以每当把贝壳放在耳边,我们便以为听到的是海浪声。
为何在浴室唱歌声音较洪亮?如果在浴室里洗澡时唱歌,你会感觉自己的声音要比平时洪亮得多,而且也好听得多。这是因为每当我们说诺时,声波被发送出去,并在碰到障碍物后被反射回来,反射回来的声波一般会变得比较微弱,所以在较大的空间说话,自己的声音听起来会比较小。而在浴室中唱歌,因为浴室中东西较少,可以减少声波反射的机会;同时浴室空间小,声音会很集中,所以听起来会觉得很洪亮。同时,洗澡时身心放松,发声比较顺畅,也使得声音更加好听。
为什么山谷里有回声?我们在山谷中喊话,经常会听到回声。回声又叫回音,当声波碰到一个障碍物(如悬崖)时,它会被弹回来,我们会再听到这个声音,这种反射回来的声音被称为回声。其实任何声音都会产生回声,但原本的声音和回声要相隔在0.1秒以上,人耳才能辨识,否则回声会和原声重合。在户外空旷的地方,回声比较模糊,因为声音的震动会向四处散开,能量会散失。而在山谷里,山谷就像一个半密闭的空间,发出的声音被对面较远的山崖弹射回来,又不易散失,所以就很容易听到回声了。
今天讲的大家都了解到了吗?