核心概念
物理學
聲波
振動
聽力
引言
你有沒有試過用一根長繩子和兩個鐵罐製作“對講機”？如果你試過，你就會知道它們的效果出奇地好——在較遠的距離上，你透過罐子和繩子聽到的聲音比透過空氣聽到的聲音更好！
在這個活動中，我們將使用相同的概念來製作一個個人鈴鐺，一個發出只有你才能聽到的聲音的鈴鐺！
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背景知識
如果你曾經靠近一個低音很響的揚聲器（或聽到一輛開著收音機的汽車經過），你可能已經體驗到大聲噪音引起的身體“嗡嗡”的感覺。這不是你的想象；我們聽到的聲音實際上是透過空氣傳播的振動——或者透過其他材料傳播的振動，正如我們在這個活動中將觀察到的那樣。
我們聽到的大部分聲音都是透過空氣傳播到我們的耳朵的。當你的朋友叫你的名字時，你朋友的聲帶會在空氣中引起振動，這些振動作為聲波在空氣中傳播併到達你的耳朵。然而，聲波也可以透過其他材料傳播，事實上，許多材料在傳播聲音方面比空氣好得多！你可以透過輕輕地用金屬叉子或勺子敲擊檯面，並聆聽聲音來親自體驗這一點。接下來，將你的耳朵貼在臺面上，再次用叉子或勺子敲擊檯面。聲音應該會大得多，因為檯面在傳播敲擊引起的聲波振動方面比空氣更好！
一種材料傳播聲音的能力差異取決於材料的密度，或者構成該材料的分子彼此之間的緊密程度。想象一下一排多米諾骨牌。如果多米諾骨牌相距很遠，其中一兩個可能會倒下，但其餘的會保持站立。如果多米諾骨牌彼此靠近，一個多米諾骨牌倒下會碰到下一個多米諾骨牌，而下一個多米諾骨牌又會碰到下一個，並且多米諾骨牌會以行波的形式倒下。這類似於聲波的傳播方式；如果分子彼此靠近，它們會更頻繁地相互碰撞，並且振動會更有效地透過它們傳播。諸如金屬桌子甚至繩子之類的固體物體中的分子比空氣中的分子排列得緊密得多。
材料
繩子
一個未上漆的金屬衣架
剪刀
金屬叉子或勺子
一位成人助手
準備
在成人的幫助下，剪下兩段繩子，每段約兩英尺長。
將每根繩子的一端系在金屬衣架底座的不同角落。當你用繩子提起衣架時，鉤子部分應該指向地面。
步驟
用一隻手抓住衣架的鉤子，用另一隻手用金屬叉子或勺子敲擊衣架。注意它發出的聲音。聲音持續多久？你會把它描述為“尖銳”還是“沉悶”？你還會用哪些其他詞來描述聲音？
輕輕地將衣架的一個角（你係了一根繩子的地方）放在你耳朵前方的一小塊皮膚上，封閉耳道。（你不需要用力按！）
用沒有抓住衣架的手（或請一位成人幫助你），再次輕輕地用金屬叉子或勺子敲擊衣架。注意它發出的聲音。當衣架壓在你的耳朵上時，與你在第一步中拿著它時相比，聲音是否不同？它持續多久？你會用哪些詞來描述這種聲音？
在成人的幫助下，拿起系在衣架上的一根繩子，在你的食指上纏繞幾圈。將另一根繩子纏繞在另一隻手的食指上。
當你用兩根繩子把衣架從你的身體上拿開時，讓你的成人助手用金屬勺子或叉子輕輕敲擊衣架。注意它發出的聲音。與之前的步驟相比，聲音是否不同？它持續多久？你會如何描述它？
將你的食指（連著衣架元件）小心地壓在你耳朵前方的小塊皮膚上，輕輕地封閉耳道，但不要將手指放入耳朵。讓衣架元件從你手指的前方自由擺動，鉤子指向地面。不要讓衣架或繩子接觸任何東西（除了繩子系在你手指上的地方）。
讓你的成人助手用金屬叉子或勺子輕輕敲擊衣架。（只敲一次。）注意它發出的聲音。當衣架懸在空中時，與你在前兩步中用手拿著它時相比，聲音是否不同？它持續多久？你會用哪些詞來描述聲音？
輕輕地擺動衣架，使其輕輕撞擊堅硬的東西，例如櫃檯或桌子的邊緣。注意它發出的聲音。當衣架壓在你的耳朵上時，與你在第一步中拿著它時相比，聲音是否不同？它持續多久？你會用哪些詞來描述這種聲音？你是否注意到撞擊後繩子有任何變化？它們在移動嗎？是什麼型別的運動？
保持你的食指壓在耳朵上，用你的其他手指抓住手中的繩子。重複上一步，將衣架擺向堅硬的東西。注意它發出的聲音。當你用手拿著繩子時，與它懸在你的手指上時相比，聲音是否不同？
額外嘗試：在你的食指仍然壓在耳朵上的情況下，試著把衣架撞擊堅硬的東西，然後在聲音正中央抓住繩子。抓住繩子會如何改變你聽到的聲音？
額外嘗試：使用其他金屬家用物品重複此活動，例如冷卻架、金屬沙拉鉗或黃油刀。不同的物品如何改變聲音？
觀察和結果
當衣架自由地懸掛在你的手指上時，你是否注意到敲擊它產生的聲音具有更多的共鳴（一種深沉、飽滿、振動的聲音質量）？與你拿著它或把它壓在耳朵上並敲擊它相比，當它懸掛在繩子上時，它聽起來更像鈴鐺或鑼。
為什麼你聽到了不同的聲音？正如我們在背景知識中討論的那樣，聲音振動透過某些材料傳播比透過其他材料傳播更容易。當衣架元件自由地懸掛在你身體前方時，敲擊衣架會導致它振動。這些振動沿著繩子向上，進入你的手指，然後透過它們進入你的頭部。當你把衣架從你身上拿開並敲擊它時，振動透過空氣傳播到你的耳朵。從這個活動中，你可以看出繩子和你的手指比你周圍的空氣好得多的聲音傳播器！
當你用手把衣架貼在耳朵上時，衣架不能振動那麼多（因為你把它握在手中）。因此，聲音被減弱了，因為產生的振動較少。當你擺動衣架時用手握住繩子也會有類似的效果。繩子不能振動那麼多，因此聲波不能有效地傳遞到你的耳朵。
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