氣泡中的科學之空泡砰砰響

掃街

生活中，我們可能都有過這樣的經歷，將一個空瓶放入水中，一串串氣泡便不斷的從瓶口溢出，并發出“砰砰”的響聲。這在生活中是非常司空見慣的現象。為什么空泡的產生會伴隨著“砰砰”的聲響呢？借助高速攝影技術，我們對其中的物理機制有了更深刻的認識。

0 o6 q9 ^( B; L) L; n/ P當空泡即將脫離瓶口的時候，空泡與瓶口的連接處會形成一個類似于喉部的區域
+ |9 G. c5 Y+ z. M
% I  L  D2 V8 V* z# t  o
! H! T8 a- w3 O1 P# O+ `' p; \
中間部位隨著時間逐漸變細，直到最后完全分離。由于分離的一瞬間的速度非常快，會產生一個朝向空泡的射流
) v) G( g  p, H) M; Q1 B( d2 M# _


同時發出聲響。這個聲響便是我們平時聽到的“砰砰”的聲音。

* J' E3 S/ ]% f9 M5 n  ^" v! ]7 N

  w1 p! Z/ e6 s) ]/ [" f5 X4 T0 i/ ^8 O
# \( Q1 {) U! {( U此后，空泡會迅速的升起至水面，隨后破裂并消失。在這個過程中，空泡與瓶口破裂的一瞬間的強大的作用力使空泡進入震蕩狀態（即體積隨著時間不斷震蕩），空泡振動過程中也會伴隨著聲響。空泡的振動頻率和空泡大小有關，大空泡的震蕩頻率較低而小空泡的震蕩頻率較高。其實，我們有時候聽到的腸胃里面咕嚕咕嚕的聲音也是其中氣泡破裂時產生的。
空泡的這些現象不僅僅只存在于我們日常生活中，在海洋，醫學和聲學等研究領域的空泡均有類似的性質。
4 G4 l! M+ _$ H# O: p% H
6 W  d7 J& _7 N2 L' r( [2 A
# M3 x1 {+ I8 p9 X小實驗
采用不同粗細的瓶口（一定程度上控制產生空泡的大小），聽一下空泡的聲音有何不同。可以在一個小水缸里做此實驗，并且采用醫院常用的聽診器來放大聲音，使其更為容易分辨。
1 h( Y  B# ?: t

把頭

學習

zerowing

恩，樓主順便解釋下為什么高粘度的液體中，這種現象和水中的區別。
$ ?& O- j+ {1 }0 R/ ]另外，個人認為上述原理解釋的是那個“咕嚕”的聲音，而不是“砰砰”聲。前者是氣泡在水中行進時發出的。后者是出水后破裂發出的。
' q9 p+ R9 l1 X' R" b: N3 }! W# H
0 r; ]) C5 p9 B

天天工作室

有意思啊。

trilemma

zerowing 發表于 2013-4-15 15:48
恩，樓主順便解釋下為什么高粘度的液體中，這種現象和水中的區別。
7 u) J) B0 o8 D* k' ^5 l8 g另外，個人認為上述原理解釋的是那個“ ...

有道理，試想類似瓶裝七喜之類的飲料，擰開蓋后壓降導致氣泡析出，就沒有掃街大俠說的振蕩過程，然而仍能聽到很明顯的"沙沙"聲，應該是浮上水面后爆破的聲音。