生活中的物理――声学STS篇

《生活中的物理》之声学ＳＴＳ篇买房需关注生活中的那些噪音人生充满声音和噪声干扰，如轿车鸣喇叭、汪汪狗叫、吵邻打鼾、警报器、大喊大叫。如若居住在城市中心，则更加能够体会到，片刻的宁静是多么难得和稀缺。白噪音助你好梦我们生活中所碰到的噪音，一般是白色噪音，而这种白噪音对人体是一把双刃剑，分贝高了，如汽车鸣叫，商店叫卖等都能够影响我们的休息，对我们的身体也有害。而同时，也有研究表明，低分贝稳定、平和、单调的白噪音，却可过滤和分散噪音，帮助减轻噪音分心，这也正是为什么有的研究所用它来帮助人们放松、睡眠。在生活中，有益的白噪音可以被认为是鸟叫、虫鸣、风吹树叶、雨滴声等等。这种自然静谧的声音对于我们的休息是有一定的帮助的。例如位于北滨路鸿恩寺片区的华润中央公园，北碚的龙湖紫云台，以及北部新区及两江新区核心地带的约克郡，有山有水，宏观的生态环境造就了自然的白噪声，这对于人体的休息和睡眠助力很大。其中，位于主城中心的华润中央公园背靠着重庆主城最大的氧吧—鸿恩寺森林公园，同时还临近嘉陵江流水潺潺，在这种和谐、宁静的大环境下，中央公园显得静谧丛生。中央公园利用得天独厚的半山台地风貌，因势而成‘一轴、两肺、三台地’式曲折蜿蜒的布局。园区内摘中了各种珍惜树植，花草丛生。秋风一扫，树叶莎莎作响，自然的声音就住进了小区。而区内更有无边际泳池，潺潺流水，下雨时，雨滴打落水中，更显幽静。而这些同嘉陵江、鸿恩寺森林公园则构成了一副美轮美奂的风景画，交相辉映，和谐共生。同时，还给我们带来健康的助力，白噪声住进了我们的生活，给休息和睡眠营造了一个良好的环境。高标准选材阻碍噪音污染除却得天独厚的环境造就的生态白噪音，对于生活中一些扰人的噪音很多高端的房地产也要求做到最好。在选材细节中，华润选取了low-e中空玻璃来安装中央公园的居所。low-e中空玻璃比其他普通的中空玻璃在隔音、降噪方面的品质更好，同时其还具有防紫外线、隔热、节能和隐私性等功能。安装之后，室内几乎听不到室外的声音，同时，玻璃门上的镀膜也能很好的保护我们的隐私，提高住户的安全性。城市中心不可多得城市中心的生态楼盘不多，华润中央公园更是位于鸿恩寺与北滨路的交界板块，位于北滨经济带三大板块(商务服务区、都市休闲区、生态居住区)之一的生态居住区。除却如此中心的位置，几乎全城覆盖的交通网络、全新升级的商业配套与其背山面水的自然资源和品质的用料细节也使其比起其他的别墅、洋房类在性价比上更加的突出。物理小常识：声在日常生活中的利用声音是人类获取信息的主要途径之一，声音传递给我们的不仅仅是语言信息，下面所介绍的是声在其它方面的一些应用及其原理。1辩析熟悉的来人现象：和您朝夕相处的人在室外说话时，我们通过听声音就知道是哪位在说话。原理：不同的人发出的声音音调、响度都有可能相同，但音色绝不会相同，因为不同的发声体发出的声音的音色一般不相同，由于非常熟悉，我们通过辩别音色就能分辩出哪位在说话。2听长短现象：向暖水瓶中倒水时，听声音就能了解水是不是满了。原理：不同长度的空气柱，振动发声时发声频率不同，空气柱越长，发出的音调越低;暖水瓶中水越多，空气柱就越短，发出的声音频率越高，音调也就越高，特别是水刚好倒满瞬间，音调会陡然升高，通过听声音的高低，我们就能判断出水已经倒满了。3挑选商品现象：我们去商店买碗、瓷器时，我们用手或其它物品轻敲瓷器，通过声音就能判断瓷器的好环。原理：有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还用辩别音调，观察形态等方法，但主要还是通过音色来辨别的。4测量距离现象：前面如果有一建筑物或高山，对着高山大喊一声，用表测量发出声音到听到声音的时间，利用声速就可以测出我们与高山或高大建筑物的距离。原理：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就产生了回声。5看病现象一：听诊器原理：人的体内有些器官发出的声音，如：心肺、气管、胃等发生病变时，器官发出的声音在某些特征上有所变化，医生通过听诊器能听出来，依此来诊断病情。现象二：B超检查原理原理：频率高于20000赫兹的声音称为超声波，超声波有一定的穿透性，医生用某些信号器产生超声波，向病人体内发射，同时接受内脏器官的反射波，通过仪器把反射波的频率、强度检测出来，并在电视屏幕上形成图像，为了判断病情提供了重要的依据，B超利用的是回声原理。6治病(传递能量)现象：体外碎石原理：人体的有些器官发生结石，如肾、胆等，最好的治疗措施就是用体外碎石机把体内结石击碎，变成粉未排出体外。体外碎石机利用的就是超声波，用超声波穿透人体引起的结石英钟激烈震荡，使之碎化。这主要利用了声波能传递能量的性质。7传递信息(监测灾情)现象：通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。原理：次声波是频率低于20赫兹的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生;次声波在传播过程中减速很小，所以能传播的很远，通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。为什么声音在晚上可以传得较远当夜幕降临，你一定会发现远处的人声也可以听得很清楚。你可能会想，这是因为晚上本來就较白天宁静，所以很容易便可以听见远处的声音。但这只是部分的原因而已，原来声音传得较远也与声波的折射有关！首先，声音是空气的振动，是波动的一种。声波在热空气中传播得较快，在冷空气中较慢，因此不同温度的空气有不同的折射率，就好像许多光学密度不同的介质。当声波在温度随高度改变的空气中传播时，便会发生折射现象，声波会向着温度较低的地方走。在日间，地面被太阳照射，靠近地面的空气较上层热，声波会被折射向上空。相反在夜间时分，接近地面的空气教冷，声波便会被折射向地面。音乐厅中运用了什么声学原理主要是混响和回声音乐厅是乐队演出的主要场所，除了专门为乐队服务的音乐厅外，歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后，声音并不马上消失，而是伴有余音的，即分贝数渐渐下降，这种现象称为混响，声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的，室外是没有混响的。混响时间和以下因素有关：(1)房间的体积：通常体积越大，混响时间越长；(2)房间内壁的材质：如果内壁是粗糙柔软的吸声材质，那么混响时间会短些，如果内壁是坚硬光滑的反射材质，那么混响时间会长些，房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板，以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物，特别是坐椅，增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间；(3)声音的频率：由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差，所以高频声音的混响时间比低频声音短。混响时间太短会使声音变得干涩，太长则会使音乐失去清晰的线条，两者都不利于音乐的欣赏。实践表明，适合乐队演奏的音乐厅，混响时间应在1.5到2秒之间，当然，最佳的混响时间并不是唯一的，它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐队的规模等诸多因素。例如，重视音响效果的听众希望混响时间长些，重视音乐细节(旋律、节奏等)的欣赏者希望混响时间短些；演奏交响乐时可以采用混响时间较长的音乐厅，而歌剧院的混响时间必须控制在2秒以内，否则歌手就无法听清自己的声音；小规模的乐队希望在混响时间长的音乐厅中演出，以增加音响，而过长的混响时间对于大规模的乐队(四管制，由两个交响乐团组合而成的乐队)有时反而不利。和混响类似的一种现象称为回声，语言和音乐都会在回声的作用下变得模糊不清，因此回声是音乐厅中必须避免的。产生回声的主要原因在于声音的反射体，如果很平滑，那么声音会作镜面反射，同一束声线(几何光学中“光线”的概念沿用在声学中)很有可能同时到达某个地方，由此产生回声，如果凹凸不平，那么声音会作漫反射，同一束声线被反射到不同的方向，然后以不同的时间到达某个地方，形成混响。音乐厅的天花板通常有避免回声的装饰，例如很多形状不规则的吊顶。此外，管弦乐和合唱表演必须使用乐队罩，也就是乐队背后的音板，这样，向上和向后传播的声音就会尽可能多地被音板反射回来，使得乐队罩起到聚光灯后凹面镜的作用，反之，把音板换成绒布，那么音量将减轻很多。“雪花落水也有声”中的声学知识阅读理解型试题是近年来开发出的好题型．这种题型取材广泛，涉及的知识面较宽，所举事例贴近生活，所运用的知识较为基本．为了向同学们介绍这种新题型，笔者专门编辑了一道声学科普题，不妨感受一下．一般的常识告诉我们，雪花落水静悄悄，毫无声响.不过，雪花落水真的发生声波.首先要说明的是，雪花落水发出的声波频率在50千赫到200千赫之间，海里的鲸鱼就能听到雪花落水所产生的声响，并且这些声响令鲸鱼异常烦躁.然而，请不要想当然，这些声音不是雪花与水面撞击发出的，而是……还是让我们先读一段故事吧.事情发生在冷战时期，当时美国海军要监视前苏联潜水艇的活动，他们发现，在下雨的时候，水下声纳工作效果不好，常有噪声干扰，甚至干脆无法监听.他们把这个问题交给华盛顿大学声学物理实验室的克拉姆教授，克拉姆又找到普罗斯佩勒提教授，后者在声学界颇有名望，是个奇才.普罗斯佩勒提猜想，这些声音不该是雨滴撞击水面发出，而应是含在雨滴中的气泡振动发出的.他们把这个想法告诉其他科学家，大多数人都摇头．然而克拉姆有这些摇头科学家没有的一个设备：一个每秒可拍摄1000张照片的高速水下摄影机.利用这台摄影机，他确实在下雨时发现水中产生气泡，这些气泡还在不断地收缩、膨胀、振动.他还发现，大气泡振动产生低频声波，小气泡振动产生高频声波.有些人还告诉他们，渔民也常抱怨，在下雪时他们的声纳也常常侦听不到鱼群.一开始，他们也不信，因为雪花中含有90％以上的水，空气不多.但是，他们不是简单否认，而是要用实验来验证.在一个风雪的夜晚，他们在一个汽车旅馆的游泳池找到了证据，雪花落水时也产生气泡，同样，这些气泡也振动，从而发出声波.其实，无论是人们打水漂时所听到的细微声响，还是瀑布的隆隆震响，都不是（或主要不是）来自石块及岩石与水的碰撞，而是由于气泡.阅读短文后，回答下面的问题：（1）声是由于____________产生的，雪花落水确实发声，它是___________产生的.（2）人正常听到的声音频率在_______到________Hz之间；而雪花落水发出的声波频率在________到____________Hz之间,因而它属于_________（选填“超声波”、“次声波”）.（3）声纳装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的是哪种生物？（4）雪花落水发出的声音对人来讲不是噪音，若站在鲸鱼的角度看是否属于噪音?为什么？（5）科学家们发现，不论是雪花落水，还是雨滴落水发出的声音都能被鱼听到，说明___________能传播声音.（6）大气泡每秒振动的次数_________小气泡每秒振动的次数.（选填高于、等于或低于）（7）科学家们在探究雨滴落水产生声音的过程中，经历了下列的过程，请你把它们按正确的顺序排列起来：遇到问题、______、_______、______、______，最终解决问题．（填序号即可）a．归纳分析b．进行实验c．提出假设d．得出结论08奥运会与声学试题2008年将在北京举办的第29届奥运会，以“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的举办理念，普及奥林匹克精神，弘扬中华民族优秀文化，加深各国人民之间的了解、信任与友谊。与奥运盛事同步，一类与奥运会相联系的中考题目已走进物理中考。1.（2007年重庆）2008年的北京奥运会倡导“绿色奥运”。“绿色”的含义包括“绿化城市、绿色生活、绿色消费、人与自然和谐发展”等内容，“绿色奥运”需要从我做起，从身边的小事做起。下列做法中符合“绿色”理念的是【】A．随意将矿泉水瓶扔弃在林区B．选用优质电池，不乱扔废旧电池C．驾车时经常在居民居住区大声鸣笛D．电视、空调等电器不使用时仍让指示灯亮着处于待机状态２.（2007年包头）2008年的北京奥运会倡导“绿色奥运”，下列做法不符合绿色理念的是【】A．废旧电池随意丢弃B．吸烟时由于“烟雾分子”会扩散到周围空间，所以公共场所禁止吸烟C．尽量减少一次性木筷、餐巾纸、塑料袋等物品的使用D．积极参加植树造林活动，