气泡中的科学之空泡砰砰响

扫街

生活中，我们可能都有过这样的经历，将一个空瓶放入水中，一串串气泡便不断的从瓶口溢出，并发出“砰砰”的响声。这在生活中是非常司空见惯的现象。为什么空泡的产生会伴随着“砰砰”的声响呢？借助高速摄影技术，我们对其中的物理机制有了更深刻的认识。

% J# F6 }( H  }  Q6 \. O( \+ @当空泡即将脱离瓶口的时候，空泡与瓶口的连接处会形成一个类似于喉部的区域



, m; c7 @4 m% Q4 \8 S7 a9 J中间部位随着时间逐渐变细，直到最后完全分离。由于分离的一瞬间的速度非常快，会产生一个朝向空泡的射流
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8 ?& b: N7 |5 E* e% c( {同时发出声响。这个声响便是我们平时听到的“砰砰”的声音。
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$ `2 w! ^+ e. K, ^) h1 a此后，空泡会迅速的升起至水面，随后破裂并消失。在这个过程中，空泡与瓶口破裂的一瞬间的强大的作用力使空泡进入震荡状态（即体积随着时间不断震荡），空泡振动过程中也会伴随着声响。空泡的振动频率和空泡大小有关，大空泡的震荡频率较低而小空泡的震荡频率较高。其实，我们有时候听到的肠胃里面咕噜咕噜的声音也是其中气泡破裂时产生的。
空泡的这些现象不仅仅只存在于我们日常生活中，在海洋，医学和声学等研究领域的空泡均有类似的性质。
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: O; n0 K* G+ @1 H# ?# c小实验
: p$ o" N/ b4 N  B0 t% z7 [采用不同粗细的瓶口（一定程度上控制产生空泡的大小），听一下空泡的声音有何不同。可以在一个小水缸里做此实验，并且采用医院常用的听诊器来放大声音，使其更为容易分辨。

trilemma

zerowing 发表于 2013-4-15 15:48
恩，楼主顺便解释下为什么高粘度的液体中，这种现象和水中的区别。
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有道理，试想类似瓶装七喜之类的饮料，拧开盖后压降导致气泡析出，就没有扫街大侠说的振荡过程，然而仍能听到很明显的"沙沙"声，应该是浮上水面后爆破的声音。

天天工作室

有意思啊。

zerowing

恩，楼主顺便解释下为什么高粘度的液体中，这种现象和水中的区别。
$ d' V: L4 Q1 }7 d0 S另外，个人认为上述原理解释的是那个“咕噜”的声音，而不是“砰砰”声。前者是气泡在水中行进时发出的。后者是出水后破裂发出的。

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