科学家们已揭开了一个最易辨认，也最为讨厌的日常声音背后的谜团——滴水的水龙头，至关重要的是，他们也找到了一种简单的消除声音的办法，大多数人已在厨房使用过这种方法。
使用超高速照相机和现代音频采集技术，来自剑桥大学（University of Cambridge）的研究人员发现，水滴撞击液面发出的“叮铃叮铃”的声音不是液滴本身发出的，而是由水面下的小气泡振动发出的。气泡迫使水表面振动，就像活塞驱动空气传声一样。
另外，研究人员发现改变表面张力，例如加入洗洁精，能够消除这种声音，这个结果发布在《科技报告》（Scientific Reports）杂志上。
虽然一代又一代人因为漏水的龙头或屋顶而夜不成眠，但这种声音的源头却至今不得而知。
“人们做了许多工作研究漏水龙头的物理机理，但是对于其声音的研究并不多，”负责这项研究的剑桥工程部（Cambridge's Department of Engineering）的Anurag Agarwal博士说，“但是多亏了现代视频和音频技术，我们才能最终揭开声音的来源，这有助于我们消除这种声音。”
Agarwal是声学实验室的负责人，也是伊曼纽尔学院（Emmanuel College）的研究员。他最初决定研究这个问题，是在拜访一个朋友的时候，朋友家的屋顶有轻微的漏水。Agarwal的研究方向是声学和气体动力学，家用电器和生物医学应用，“当我因为屋顶漏下的水，落入接在下面的桶而发出的声音夜不成眠的时候，我开始思考这个问题，”他说，“第二天，我和朋友以及另一位访问学者讨论了这个问题，我们都很意外地发现，没有人真正回答过是什么导致了这种声音。”
Agarwal与普瓦捷大学（University of Poitiers）的Peter Jordan博士合作，设计实验来研究这个问题。Peter Jordan博士通过伊曼纽尔学院的奖学金项目来到剑桥大学，和最后一年的本科生Sam Phillips在剑桥大学度过了一学期。他们使用了一个超高速相机，一个麦克风和一个水诊器，来记录液滴落入水池的过程。
一个多世纪以来，水滴都是好奇的源泉：最早的水滴跌落冲击的照片出版于1908年，并且自那以来，科学家们一直试图找出水滴声音的源头。
水滴撞击液体表面的流体力学机理众所周知：水滴撞击液面时，形成了空腔，由于液体存在表面张力，空腔快速回弹，产生了上升液柱。由于在液滴的撞击之后，空腔回弹太快，这造成了小气泡滞留在水下。
早先的研究曾设想“叮铃”的声音是由撞击本身，空腔振动或是水下声场传播到水面造成的，但是还没有在实验上证实过。
在他们的实验中，剑桥大学的研究人员发现一些有违直觉的结果，最初水的溅出，空腔的形成，还有液体的喷射事实上都是无声的，声音的来源是滞留的气泡。
“使用高速相机和高灵敏麦克风，我们第一次能够直接观察到气泡的振动，观察显示空气泡是水声和经空气传播特殊的“叮铃”声的源头，”Phillips说，他是工程学院（Department of Engineering）的博士生。“然而不像先前想的那样，这种空气传声是简单地由水下声场传到水面。”
为了发出明显的“叮铃”声，滞留的气泡需要离空腔底部很近，空腔由水滴撞击产生。接着，气泡在空腔底部驱动了水表面的振动，像是活塞驱动声波到空气中。水下气泡驱动空气中的声场传声，这种机理比之前设想的机理更有效。
根据研究人员所说，虽然这个研究纯粹是由好奇心使然，但这个结果可以用来开发更有效的测量降水量的方法，或者在游戏或电影中开发仿真的水滴声，这目前还没有实现。
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180622104736.htm
翻译：王格
审稿：杨镐羽
本文来自：环球科学
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