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为什么沙子会排列成美丽的图案?

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为什么沙子会排列成美丽的图案?

为什么沙子会排列成美丽的图案?

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    2018-04-13 04:17:27
  •   
    被称为经典声学之父的德国科学家克拉尼,一度醉心于研究弦乐器的发音原理。为了揭示提琴琴板的振动规律,他从最简单的正方形平板做起,进行了一系列有趣的实验。
    克拉尼取一块正方形平板,将板的中心固定,板上均匀地撒上一层细沙,用手指夹住板某一边的一点或两点,另一只手用抹上松香的琴弓自上而下地用力摩擦相邻的一边,使板振动。
      每次摩擦后,立即使琴弓脱离平板,并继续摩擦板的同一部位,直到平板发出鸣响,然后减轻摩擦的力度以维持平板的响声。这时,就可以观察到平板上的沙粒翻滚跳跃,逐渐聚集,并形成美丽的花纹,称为克拉尼图案。手指夹住平板的部 位和点数不同,沙 子形成的图案也不同。
      而且每种图案都与一种特定的音调相联系。用圆形、三角形、五边形的平板做实验,也可得到类似的结果。 克拉尼图案实际上是驻波的形象图。平板上的沙粒总是聚集在不振动的波节处^这些波节是由许多节点连成的,称为节线,也就是克拉尼图案中的波纹线。对于正方形或圆形平板,这些波纹线的形状和位置可以用数学方法准确计算。
      但提琴琴板、锣、钹、钟等乐器,已不是简单的二维平板,它们的音乐特性不仅取决于形状大小,而且与材料、加工工艺等多种因素有关,只能通过实验来测定。可见,制作一把高品质的提琴需要高超的技巧。 古往今来,人们用耳朵听声音,如今声音可借助沙粒显示出来,真是奇妙无比。
      难怪当克拉尼在金属平板上展示丰富多彩的克拉尼图案时,拿破仑高兴地说:“我‘看到’了克拉尼的声音。”。

    j***

    2018-04-13 04:17:27

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