為什麼風速越大,聲音(響度)越大?

為什麼風速越大響度越大,而不是音調越高?


首先,題主的問題可能有點不全面:如果說在空氣中傳遞的聲音的話,則上風與下風方向聽到的聲音的頻率與強度均不同與無風時期的。上風聽到的聲音的頻率和強度均會降低,而下風則會升高。也就是說:只有位於下風時,聽到的聲音才會變大,才會出現風速越大聲音越大的現象;

其次,下風處能聽到更大的聲音是因為風速的存在,使從聲音發出到聽到的過程的時間變短,風速越大,時間變越短,相當於無風時聽到聲音的位置變近。這樣自然就會出現風速越大,聲音也越大的現象了。但同時,聲音的頻率也會上升。也就是音調越高了。

有興趣進一步參與討論的朋友,可參與本人以下文章的討論

&-->

&-->

&-->

&-->


2019-12-06

聲音的強弱程度稱為「響度」(loudness),響度由聲音的能量(振幅)決定,振幅愈大,所表現的響度便愈大。發音體的振幅越大,對空氣擾動所形成的疏密波的空氣壓力變化就越大,進入耳膜所引起的振動就愈強烈,因此聽起來就愈大聲,單位是分貝(dB)。

&-->
流速快慢影響壓力。

再者,通常我們所聽到的聲音,幾乎都是以空氣為傳聲介質,在空氣中傳播的聲速,與空氣的溫度、濕度以及當時的風速都有關係。這裡要提到「動壓」這個名詞,動壓實際上是伯努利方程式(Bernoullis equation)的一項,而伯努利方程式從本質上講是運動流體的能量守恆方程,動壓等於駐點壓力與靜壓力之差。根據動壓公式:

[公式]

其中,q=動壓(pa)、ρ=空氣比重(kg/m3)、v=風速(m/s

所以,動壓與風速平方成正比。

我們重新整理上述說法,風速越大則動壓越大,而動壓等於駐點壓力與靜壓力之差,又前面提到~振幅越大,對空氣擾動所形成的疏密波的空氣壓力變化就越大,所以動壓越大則振幅越大。再加上振幅越大,所表現的響度越大,所以,風速越大則響度越大。


聲音三個主要屬性,響度、音調、音色。響度就是聲音大小,聲音是頻率的高低並受響度影響。

你說的問題,需要放在一個具體的物理環境中進行分析,放在不同環境,得出的結論會不一樣。就我所知,風速越快,響度越大,音調越高,並不會音調不變。

比如將一個話筒綁在燈塔上,當颱風路過,從慢風到最強風時,吹過話筒的風速越來越快,聲音也會越來越大,同時,越來越尖銳。

這個過程中,聽到的聲音是空氣摩擦話筒的聲音,氣體分子撞擊力度越來越大,聲音響度越來越大。撞擊頻率越來越高,音調也越來越高。

希望你給出具體的符合你所說的「風速增加時響度增加而音調不變」物理場景以進行分析。


風速越大,單位空間能量越強,則分貝越高,聲音越大。


風速越大,湍流越強,渦破碎及其之間的相互作用也越強烈,引起的壓力波動也更強,聲音也就越大


推薦閱讀:

TAG:自然科學 | 物理學 | 聲學 | 聲波 | 風速 |