“滴答”“滴答”，学问很大

张涛

下雨时，水滴落到装满雨水的水缸或水桶时发出的声音，想必大家再熟悉不过了。为什么水滴落入水中时的声音如此响亮，而滴落到地面时却几乎听不到？其实早在1908年，科学家就开始了研究，但一直没有令人满意的研究结果。幸运的是，2018年，研究人员有了更精良的装备来解答这一问题。

这套装备包括每秒能拍摄75000张图像的超高速相机（一部高性能的智能手机每秒仅能拍摄不到1000张照片），以及一个高灵敏度的音频设备。研究人员将这一套高科技设备固定在一个再简单不过的实验装置——一个装满水的水槽周围，水槽上方还有一个正在滴水的水龙头。随后，他们进行了观察和记录。一切变得一目了然！水滴落下来时，可并非因为撞击而发出“滴答”声。换言之，传递给周围空气的声音，并非源自水滴和水槽中水的碰撞！

碰撞是在无声中进行的，“滴答”声的产生则是由于当水滴即将到达水槽的表面时，冲击正在回弹的空气，使得一个气泡空腔出现。空腔会振动，其形状在几微秒内不断变化。而振动在水中扩散，使最靠近气泡的水面开始振动。水面就像扬声器的音膜，将自身振动传递给周围空气。于是，振动的空气产生了声音。没错，就是在这一刻，麦克风记录下了声音。研究人员由此得出结论：水龙头的滴水声并不是水滴造成的，而是气泡在作祟。

那么，该如何消除滴水声呢？研究人员找到了解决方案：在水槽中加入几滴洗洁精即可。借助超高速相机，他们观察到，在加入洗洁精后，空腔回弹时就不会留下小气泡。为什么呢？這个问题解释起来有些复杂，简单来说是因为洗洁精的加入降低了水面的弹性，使得空腔回弹时没有形成造成空气滞留的狭窄部分。

（摘自《科学大众·中学生》2019年第12期，刘昌海图）