关于注射筒笛发声原理的探究MicrosoftWord文档.doc

关于注射筒笛发声原理的探究 摘要：在研究发声原理和驻波原理的基础上，根据驻波形成的条件和波腹波节的特点来，从改变空气柱的长短以及吹奏力度、方向各个方面来研究注射筒笛，从而得出注射筒笛发声所遵循的规律。 关键词：发声原理；驻波；共振；空气柱； 正文： 发声原理 声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫生源。当声源振动时，它将带动邻近媒质的质点发生振动，而这些质点又会牵动它们周围的质点，于是声源的振动就被扩散开来并传播出去。 演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时，“声源” 在空气中振动时会引起介质—空气分子有节奏的震动，一会儿压缩空气，使其变得“稠密”；一会儿空气膨胀，变得“稀疏”， 使周围的空气产生疏密变化形成一系列疏、密变化的波即声波，将振动能量传送出去。声音是声波通过固体或液体、气体传播形成的运动。声音的三个特征是： （1）、响度：人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅决定，振幅越大响度越大 （2）、音调：声音的高低（高音、低音），由“频率” 决定，频率越高音调越高 （3）、音色：声音的特性，由发声物体本身材料、结构决定。又称音品。 驻波 两列频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波称为驻波。波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波。例如，如图所示，一弦线的一端与音叉一臂相连，另一端经支点O并跨过滑轮后与一重物相连。 音叉振动后在弦线上产生一自左向右传 播 的行波，传到支点 O 后发生反射，弦线中产生一自右向左传播的反射波，当弦长接近1／2波长的整数倍时。两列波叠加后弦线上各点的位移为（设音叉振动规律为u＝Acoswt） u（x，t）＝2Asin（x）sin（wt）＝A（x）sin（wt），弦线上每个固定的点均作简 谐运动，但不同点的振 幅不同，由x值决定。振幅为零的点称为波节，振幅最大处称为波腹。波节两侧的振动相位相反。相邻两波节或波腹间的距离都是半个波长。在行波中能量随波的传播而不断向前传递，其平均能流密度不为零；但驻波的平均能流密度等于零，能量只能在波节与波腹间来回运行。 形成驻波条件： 管长为声波1/4波长的奇数倍 L= (2n-1) (?/4) 形成的共振频率为： ?=（2n-1）v/4L 驻波的频率也称为共振频率，一固定长度的闭管所能发出的共振频率是其基频（最低频率）的奇数倍，即各共振频率的比值为1：3：5：…….频率较基音高者成为高次谐音或泛音。基音和泛音称谐音。n=1，即基音，也成为第一谐音；n=2所对应得驻波模式成为第一泛音；n=3为第二泛音，其余类推。在闭管内所产生的驻波频率，仅有第一、第三、第五、……等奇数谐音，而无偶数谐音。 空气柱 往瓶里倒水时，水占据了空气的空间，就会使里面的空气振动 。继续倒水，水流又使得气流向下， 于是形成了气流的振动。 所以，水越倒越多时，瓶里所剩空间就越来越少 ，即瓶里的空气柱越来越短。用各种材料制成的中空的圆柱体，称为管。一切弹性体在受到外力策动时，都能产生振动，管中的空气柱也不例外。当管中的空气柱受到激发后，会产生纵方向上（与 管长方向一致）的振动和横向的（与管长垂直）的振动。长笛、箫等乐器，包含一段空气柱，吹奏时空气柱振动发声。 一端开口一端闭塞的管叫闭管。闭管空气柱振动时，其开口端是波腹。闭端的空气是不振动的，对于空气柱振动来说，这里永远是波节。对于闭管空气柱来说，它的振动波需要往返两次，才能使反射波与再次发生的波相重合。空气柱振动特点是，管子越短、越细（直径越小），则频率越高，反之亦然。因此，改变管的长度和宽度就可以改变空气柱振动的频率。频率越大，音调越高；振幅越大，响度越大；发声体材料不同，应声不同。 实验设置 买一个全新的注射筒，去掉针头，用小刀在注射筒的低端挖出一个小洞，注射筒笛也就完成了，剩下的全是吹凑的技巧功夫。根据发声原理和驻波原理，当我们的嘴唇贴着注射筒笛的小口吹气时，进入和通过“吹孔”的空气回撞击管子中的一些部位，并通过这更、根管子的长度，来输送空气的震动从而发出声音。往小空吹气时，往不同的方向吹，响度不同，改变方向，会发现有一个响度最大的方向。越大力吹声音越大。当我从地下开始慢慢地往上推注射器的活塞，改变空气柱的长度时，发出的音调越来越高，也越来越难吹响，空气柱的长度不同，要发出最大响声的吹气角度也不同，因此要随着空气柱的改变而改变吹气的角度和力度。往注射器里加5毫米水，会改变声音的音色，更加清脆。 参考文献： （1）《乐器的科学》 （2）《物之理》 （3）《空气柱振动发声的理论探析》 （4） HYPERLINK /f?kz=783338754 /f?kz=783338754 （5） HYPERLINK /blog_view_307690.html