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喷水鱼洗中的共振原理

“洗”,在古代是一种供人娱乐的玩器,形状跟洗脸盆类似。

按材质分有铜洗、木洗、陶洗。

盆底刻鱼是鱼洗,盆底刻龙是龙洗。

能喷水的铜制鱼洗称为“喷水鱼洗”,最早在唐代宫廷出现。

根据宋代《挥尘前录》记载,“唐明皇令道士叶法静治化金药 ,成 ,点磁盆试之者 .鱼盆则一木素盆也, 方圆二尺 , 中有木纹 ,成二鱼状,鳞鬣毕俱,长五寸许.若贮水用 ,则双鲤隐然涌起,顷之, 遂成真鱼 ;覆水 ,则宛然木纹之鱼也。

喷水鱼洗

喷水鱼洗利用了共振原理

假设一个质量为M的小球系在弹簧上,弹簧的另一端固定在一硬平面上,这就构成了一个振动的系统。处于静止状态的系统受到一外力垂直方向拉伸(或推),则小球开始在平衡位置作往返运动,即发生了振动。

自由振动

当质点作自由振动时,系统的固有质量M和弹簧的弹性系数K决定了振动的频率,这个频率就是系统的固有频率

当系统受到与其固有频率相同的受迫振动时,该系统受到了激励,进而激励波形成共振

鱼洗喷水(图片来源网络,侵删)

铜盆里盛水后,双手摩擦铜耳时,铜盆发生了受迫震动,水面传播的振动波与铜盆振动的固有频率叠加,形成驻波,水面水珠四溅,同时产生嗡嗡的共鸣声。

有学者对喷水鱼洗进行了实验再现,发现除了通过双手摩擦铜耳可以激励铜盆发生共振,通过振动器激励铜盆,也同样发生喷水现象。