魚洗的發聲原理和可產生不同的水面花紋的摩擦“魚洗”科學小實驗
下面的視頻和照片是四波節的水面花紋:
視頻:四波節的水面花紋
您知道爲什麼能產生四波節的水面花紋嗎?水花飛濺又是怎樣形成的呢?趕快開動腦筋,思考一下吧!
下面的視頻和照片是六波節的水面花紋:
視頻:六波節的水面花紋
您知道爲什麼能產生六波節的水面花紋嗎?趕快開動腦筋,思考一下吧!
下面的照片是八波節的水面花紋:
視頻:八波節的水面花紋
爲什麼能產生八波節的水面花紋?除此之外,還能摩擦出哪些水紋呢?
您或許已經看出不同的摩擦方法能產生不同的水面花紋,如有條件可以自己試試!
魚洗的發聲原理:
(1)簡介
古代盥洗用具,金屬製。形似現在的臉盆。盆底裝飾有魚紋的,稱“魚洗”;盆底裝飾兩龍紋的,稱“龍洗”。這種器物在先秦時期已被普遍使用,而能噴水的銅質魚洗大約出現在唐代。它的大小像一個洗臉盆,底是扁平的,盆沿左右各有一個把柄,稱爲雙耳;盆底刻有四條鯉魚,魚與魚之間刻有四條河圖拋物線。魚洗奇妙的地方是,用手緩慢有節奏地摩擦盆邊兩耳,盆會像受擊撞一樣振動起來,盆內水波盪漾。摩擦得法,可噴出水柱。
(2)演示現象
當盆內注入一定量清水,用潮溼雙手來回摩擦銅耳時,可觀察到伴隨着魚洗髮出的嗡鳴聲中有如噴泉般的水珠從四條魚嘴中噴射而出,水柱高達幾十釐米。
(3)原理
從振動與波的角度來分析是由於雙手來回摩擦銅耳時,形成銅盆的受迫振動,這種振動在水面上傳播,並與盆壁反射回來的反射波疊加形成二維駐波。理論分析和實驗都表明這種二維駐波的波形與盆底大小、盆口的喇叭形狀等邊界條件有關。我國漢代已有魚洗,並把魚嘴設計在水柱噴涌處,說明我國古代對振動與波動的知識已有相當的掌握。根據經書記載,倒入半盆水,雙手用力往復摩擦盆的雙耳,未久,發生共振,盆裏的水居然分成四股水箭向上激射出兩尺多高,併發出震卦爻時的古音,而與黃鐘之聲一致。傳說此物曾於古代作爲退兵之器,因共振波發出轟鳴聲,衆多魚洗匯成千軍萬馬之勢,傳數十里,敵兵聞聲卻步。魚洗反映了我國古代科學制器技術,已達到高超的水平。現在仿古製做的震盆盆內刻有龍形,故亦稱龍洗。
(文字:周勇詹慧中;攝像、圖片:任文俊)
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