阿瑋的鴨子窩

聲音動力瓶

振聲音可以推動瓶子，您相信嗎？

※器材：寶特瓶、喇叭、細木棍、縫衣線

※操作步驟與現象

聲音是空氣振動的現象，本實驗能夠將聲音當成動力來源，推動瓶子運動喔！操作過程如下： 1.以「頻率測量」為關鍵字搜尋並下載APP免費軟體到手機，以用來測量聲音的頻率。 2.取空的寶特瓶，對著瓶口吹氣，可以吹出固定頻率的聲音。用下載的軟體測量聲音的頻率。以圖一為例，測得頻率為187Hz，這是瓶子的自然頻率（natural frequency）。 3.將完全相同的二個寶特瓶，以熱熔膠固定在細木棍兩端，再用縫衣線懸吊著，如圖二。保持平衡後，將二個喇叭放置在寶特瓶的下方。請注意：二個寶特瓶要保持水平與平衡，不可以傾斜。 4.喇叭連接電腦的聲音輸出，設定發出187Hz的聲音。發出特定頻率的應用軟體可用「頻率產生器」搜尋，有不少的免費軟體可以下載與安裝。 當喇叭發出和瓶子的自然頻率一樣的聲音之後，瓶子開始運動囉！如圖三，瓶口有如引擎的噴氣口，會推動瓶子一直旋轉。 以煙霧機將瓶子灌滿煙霧，觀察瓶口的氣流，可以發現瓶口會噴出煙霧，如圖四。由圖四可以看出噴出的煙霧不是連續的，而是一陣一陣的氣流，有點類似煙圈的形狀。    實驗影片觀賞 (24.9M，請打開喇叭)

※原理

對著空瓶的瓶口吹氣，能夠使瓶內的空氣產生振動而發出聲音。每個瓶子吹出的聲音都有固定的頻率，稱為自然頻率（natural frequency）。此頻率的高低和瓶子的瓶口面積、瓶頸長度以及瓶子體積都有關係，其關係式如圖五所示。由圖五的公式可知，瓶口的面積越大，頻率會越高；而瓶身的體積越大或是瓶頸越長，頻率就會越低。 當我們在瓶子旁邊發出和自然頻率一樣的聲音時，瓶子會隨之「共振（resonance）」。較著名的研究是1980年代德國的物理學家亥姆霍玆（Helmholtz）所設計的共振瓶，後來相關的現象就稱為「亥姆霍兹共振（Helmholtz resonance）」。例如一個中空的海螺，也是一種亥姆霍茲共振器，只要貼在耳朵附近，就能聽到「海的聲音」。 本實驗的瓶子會運動，也是由於亥姆霍兹共振。當喇叭發生特定頻率的聲音之後，會引起寶特瓶瓶內的空氣產生共振。當瓶子內的空氣開始振動，空氣會反覆的壓縮與舒張。在壓縮時，如圖六左，瓶口會由周圍吸入空氣。而舒張時，如圖六右，噴出的氣流較為集中，瓶口因為這股噴射氣流，藉由反作用力推動瓶子前進。

資料來源:http://scigame.ntcu.edu.tw/voice/voice-023.html