声音产生振动物体

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介绍

人类能够发出声音，声音的产生始于喉部，喉部位于颈部，称为声带盒。声带中有一些小的膜状结构穿过喉部。一个人可以听到由不同物体振动产生的声音。例如，通过拨动“吉他弦”，周围的空气分子会振动，然后产生声音传入耳朵。在其他情况下，当绷紧的带子被拉伸时，产生的声音振动也会发出声音。声音的频率对于确定声音的尖锐程度非常重要。

物体振动会产生哪些类型的声音？

图 1：振动物体产生的声音

在物体振动中，会产生不同类型的声音，其中一些声音超出了人类的听力范围。人耳只能听到频率在 20 到 20000 赫兹之间的声波。声音的产生依赖于波长、振幅以及时间周期（Bilbao 等人，2019）。声音的波长通过声波中压缩和稀疏之间的距离来测量。频率以及速度也对声音的产生有很大的影响。

声音的特征

图 2：声波的产生

声音的特征包括响度和音调。物体产生的声音也以音质和强度为特征。声音的响度是由振幅产生的（Raghu，2018）。例如，当振幅变低时，会产生柔和的声音，如果振幅加倍，则声音的响度会增加到原来的四倍。声音的另一个重要类别是音调，它主要取决于频率。例如，女性的声音音调高于男性的声音。声音的音质与声音的特性有关。此外，声音强度还取决于声音的介质，如固体、液体和气体（Sterling 等人，2018）。声音的密度通过质量/单位体积来衡量，是声速的主要决定因素。声音的强度也受大气温度和湿度的影响。

物体振动的特性

由不同物体（如吉他、鼓等）振动产生的声音特性分为不同的类别：次声波和超声波。次声波的频率与 20 赫兹相同或低于 20 赫兹，超出了人类的听力范围（Sterling 等人，2018）。超声波是由物体振动产生的，频率超过 20000 赫兹，也超出了人类的听力范围。

物体振动产生的声音示例

声波的特征包括振幅、频率和波长。物体的振动会影响其周围的粒子，这些粒子充当声音的介质。声音的传播在通过物体的振动产生声音方面也起着重要作用。

图 3：声波的重要组成部分

振动产生的声音的一个重要例子是音叉。音叉使用来回运动来产生声音。在产生声音时，用橡胶敲击音叉。还有许多乐器也使用振动来产生声音。在吉他中，琴弦被拨动并振动，从而发出声音。自行车铃也是利用振动来产生响声（Liu & Manocha，2020）。在一些其他乐器（如西塔琴、维纳琴和米里丹甘）中，使用拉紧的琴弦进行振动并产生美妙的声音。在响铃的自行车上，会安装一个来回摇动的部件，从而产生声波。声波具有一些重要的特征，其中振幅、速度、波长、频率和时间周期是最重要的。在塔布拉琴和小提琴中，也使用拉紧的琴弦来产生声音。空气柱充当诸如长笛和口琴等乐器中的振动部分（Secic & Kuzle，2018）。乐器的每个振动部分都会扰动周围的空气粒子，这有助于通过乐器听到音乐。

结论

振幅被认为是垂直方向上的最大位移。这种位移发生在相对于平均位置的垂直角度上。由于振动，还会产生声波的波长。波长是特定波的两个连续波峰之间的距离。特定振动的时间速率称为频率。赫兹是用来表示频率的单位。空气中存在的分子通过振动撞击其相邻的分子。发生了一系列碰撞。因此，一个人也可以从远处听到声音。

常见问题

问 1. 振动任何物体都会产生什么？

振动物体会产生声波。物体的运动会产生压力并撞击周围的分子，从而产生声音。

问 2. 振动物体的声音如何到达耳朵？

在受到任何振动撞击后，空气中的粒子会移动并撞击其周围的粒子。产生的声波是这种作用的结果。在这个过程中，产生的声音撞击其相邻的粒子并到达耳朵。

问 3. 哪些类型的介质适合声音传播？

声波可以通过液体和固体介质传播。需要其中任何一种介质，因为真空环境无法产生声音。

问 4. 振荡频率是什么？

振荡频率被认为是每秒钟的总振荡次数。赫兹用于表示频率的值。

参考文献

期刊

Bilbao, S.，Desvages, C.，Ducceschi, M.，Hamilton, B.，Harrison-Harsley, R.，Torin, A. 和 Webb, C.（2019）。物理建模、算法和声音合成：NESS 项目。计算机音乐杂志，43（2-3），15-30。检索自：https://direct.mit.edu/comj/article-pdf/43/2-3/15/1962990/comj_a_00516.pdf

Liu, S. 和 Manocha, D.（2020）。声音合成、传播和渲染：综述。arXiv 预印本 arXiv:2011.05538。检索自：https://arxiv.org/pdf/2011.05538

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Secic, A. 和 Kuzle, I.（2018 年 11 月）。基于音频的带载调压器诊断：声音和振动指纹的相关性。在 2018 年国际工业电子研讨会 (INDEL)（第 1-6 页）。IEEE。检索自：https://www.bib.irb.hr/972411/download/972411.INDEL_2018_paper_13.pdf

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网站

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