腳步聲是如何產生的?

[jimmyk123 10]

如果在安靜的房間走路，不管腳步多輕盈都會聽到聲音，然而如果先將腳底平貼地面在瞬間施力，不管力量多大都不會聽到聲音。由於聲音是靠震動產生的，我可以這樣推測:當腳底接觸地面時，可視為一種碰撞，而碰撞的反作用力是腳底再次離開地面，但是肌肉的施力仍然存在，所以腳又在次往下降成第二次碰撞，如此連續快速碰撞便產生了聲音，若腳底一直貼齊地面，則不會有這樣的效果。

但是想想又覺得奇怪，如果我們把一顆彈珠投向地板，即使只有一次的碰撞也可以聽見聲響，換言之，聲音的來源是地板在接受力之後的震動，並不是靠連續的碰撞，那麼為何將腳踏在地面上施力無法產生聲音呢?是因為震動被鞋子吸走嗎?難道震動不能由鞋子來傳遞嗎?

[9-AE 10]

聲波須要能量才產生的，所以如果只是平貼地板用力，就沒有做功(d=0)

胡亂想的

[Liann 10]

我覺得腳觸地是物體振動，頻率高就聽的見了。

離地我想不到呀 !

[jimmyk123 10]

聲波須要能量才產生的，所以如果只是平貼地板用力，就沒有做功(d=0)

胡亂想的

地面並不是剛體，是可以受力而形變的，否則也不會震動

[9-AE 10]

地面並不是剛體，是可以受力而形變的，否則也不會震動

平貼施力是指站在地上手向其他物體施力產生的反作用力嗎?

[jimmyk123 10]

平貼施力是指站在地上手向其他物體施力產生的反作用力嗎?

差不多，你也可以坐然後用力，反正就是不產生碰撞的動作

[react 10]

腳底平貼地面在瞬間施力, 產生的震動頻率太低, 聽不到

可是地如果不夠穩, 旁邊的人有時可以感覺到地震XD

[♀小小ㄨ♂ 10]

物質波.....

[五官 10]

老兄 物質波不是這個意思 囧

維基百科─物質波

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為何將腳踏在地面上施力無法產生聲音呢?

自己猜測：因為腳跟地面沒有相對速度

"踏"的情況：有相對接近速度，而在碰撞後各以特定頻率振動

"壓"的情況：沒有相對速度，腳跟地板保持在準平衡狀況下

( 其實可以把地板當作很硬的彈簧

-----------------分隔線-------------------

剛剛在自己桌上做了有趣(?)的小測試

材料：橡皮擦塊、手機 ( 都放在桌上 )

1. 用手指敲橡皮擦塊 假設頻率是 f1

2. 用手指敲手機 假設頻率是 f2

3. 把橡皮擦放在手機上 用手指敲橡皮擦塊 假設頻率是 f3

很明顯的聽出 f1 > f2 > f3

( 應該能用固有振動頻率跟外加振動頻率來解釋吧

以上小物件的震動很難讓桌子共振

而小物件之間很容易共振

這樣大致能解釋實驗結果

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做實驗的動機是為了幫助思考 XD

" 腳步聲，究竟是誰發出來的 ? " ( 以正常的地板為前提

初步猜測是腳 & 地板"很表層"的一部分

可能是碰撞或摩擦而造成 腳皮或鞋子 及 地板表層 振動

( 可以說碰撞造成P波 摩擦造成S波嗎？請教各位

突然想到

如果腳步聲是整體地板的震盪所造成

應該會有以下結果

1. 聽不到腳步聲

2. 在家裡跑一跑，整棟樓就垮了

此內容已被編輯, July 18, 2011 ,由 五官

[jimmyk123 10]

1.

"踏"的情況：有相對接近速度，而在碰撞後各以特定頻率振動

"壓"的情況：沒有相對速度，腳跟地板保持在準平衡狀況下

2.

( 應該能用固有振動頻率跟外加振動頻率來解釋吧

以上小物件的震動很難讓桌子共振

而小物件之間很容易共振

這樣大致能解釋實驗結果

3.

突然想到

如果腳步聲是整體地板的震盪所造成

應該會有以下結果

1. 聽不到腳步聲

2. 在家裡跑一跑，整棟樓就垮了

(不會分段引用，所以把我有想法的部分截出)

關於1.

你在房間內大喊，門外的人卻也能聽到，是因為聲音藉由門來傳地震動到外界，由此可知，即使腳與地面是平貼的，震動依然可以像外傳出不是嗎?沒有必要通過"碰撞"這個環節才對啊。

關於2.

照你的說法，你認為"震動的難易"決定頻率是嗎?而且照你的實驗，你假設聲音都是由桌子產生的，是嗎?

我同意第一個想法，但我也必須要說:由敲擊聽到的聲音絕非只單單由一個頻率組成，你聽到的是好幾個頻率合成的泛音，而物質的本性則會決定這個頻率的組合，也就是頻譜，換句話說，"容不容易發出聲音"與"發出什麼聲音"基本上是兩回事。

至於第二個想法，我個人是認為這個頻率差主要要因為震動的主體不同所造成的，並不是共振容易與否。

關於3.

你是認為震動依定要"同時開始，然後做一樣的事"嗎?

震動，就如你比喻為的彈簧，是可以傳遞的，地板內的每個分子都可以視為一個小彈簧，前面的彈簧在震動並不代表後面的也要振動

此外，即使真是如此，我也不明白為什麼不會發出聲音?你是認為這樣的頻率太小嗎?

還有，就算整個房屋一起震動，只要震度不夠大，房子也是不會垮掉的。

ps我覺得你的思考很複雜，也很有趣，但是下次可以試著用更明確的方式表達，也就是把"原因"寫清楚，這樣才不會寫了一大堆結果只是搞錯意思而已

[五官 10]

非常感謝指教

或許是不夠嚴謹、用詞不精準

有些地方有文意上的誤會

也重讀了你的貼文

有關於你的"關於1"

是因為聲音藉由門來傳地震動到外界

我想，聲音會外傳是繞射造成的效應

沒有必要通過"碰撞"這個環節

我認為普遍的腳步聲是由"碰撞"(精確地說是分子間的排斥力 ) 所造成的

有關你的"關於2"裡面頭兩個問題

"震動的難易"決定頻率是嗎?

這樣說的話，說"物質的結構"決定頻率是不是比較恰當?

你假設聲音都是由桌子產生的，是嗎?

不是的，我認為他們是由試驗中的小物件產生的

我個人是認為這個頻率差主要要因為震動的主體不同所造成的，並不是共振容易與否。

其實我想表達的想法是："頻率差"就決定了"共振容易與否"

( 目前所學不廣，請教一下：有哪個理論說明"不同固有頻率物體"間的共振? )

再來是有關"關於3"

此外，即使真是如此，我也不明白為什麼不會發出聲音?你是認為這樣的頻率太小嗎?

很抱歉一直沒有切入主要的問題

我認為，腳貼住地板，所造成的震動很容易被相互"消弭"

要讓腳貼住地板而發出腳步聲

現在想的到的方法是讓腳跟著地板一起以同頻率振動

讓腳與地板產生的振動頻率"同上同下"

而，就 要發出"聽的到的聲音"來說，不甚可能達到這種速度

前面提過的"腳皮"也很難讓地板跟著腳皮一起以 20 ~ 20000 Hz 左右的頻率震盪

(這段是就我自己的假設)

還有，就算整個房屋一起震動，只要震度不夠大，房子也是不會垮掉的。

振輻會慢慢累積的

曾有座橋因為一列士兵經過

成受不了因腳步而不斷累積的微小振幅而坍塌

有類似的事件可以參考：

這是由風造成的

有關於你的標題：

腳步聲是如何產生的?

綜上所述，我會覺得：

腳步聲是由碰撞產生的，傳遞能量後瞬間彈開而互不干擾

是因為震動被鞋子吸走嗎?

照以上推論，就是了

其實並沒有搞錯意思

但的確是沒針對主軸去討論

感謝批評，經由討論實在受益良多

此內容已被編輯, July 19, 2011 ,由 五官

[五官 10]

有另一個想法：

把腳板平貼地面(假設是理想的平貼，正向力=0)

施力的瞬間

受力的分子是腳底與地板

這樣便有異於"踏"

"踏"的動作在觸地前

只付與腳底一個速度

之後才會跟速度為零的地板分子做碰撞

------------有關"相互彈開"-------------

這裡假設一個

"腳板踩向地板"的簡單模型

腳板的結構中，每個"單元"間的距離與位置很不固定

這裡假設腳底一層皮質量為m，很小 (就其特性 在短暫的碰撞時 可與腳的其他部分分開考慮

地板的結構中，每個"單元"間的距離與位置很固定

這裡假設"整塊地板"質量為M，很大 (每個部分幾乎同步運動，相當快速的波

假設腳板與地板之間以電磁力作用

在碰撞前後瞬間，能量守恆，故當作彈性碰撞： ( V ─ M v ─ m )

設腳板初速為 v

M >> m

V' = 2mv / ( M + m )

v' = ( m - M ) v / ( M + m ) 約等於 - v

相當於碰撞後以原速彈開

此內容已被編輯, July 19, 2011 ,由 五官

[jimmyk123 10]

感謝你詳細的回文，我想我大蓋了解你的意思了

你認為鞋子撞擊地面後立即與地面分離，然後鞋底就像被敲擊過的音叉以其固有頻率震盪，然後發出聲音。你是這個意思嗎?如果是這樣的話我大致上可以接受，只是覺得鞋子能像音叉一樣震動稍有點誇張，不過聲音也只產生一瞬間而已，所以也還可以認同。

關於你的回文，我有些想法:

我實際做了一次你的實驗，我發現在敲擊放在手機上的橡皮擦時，手只受到的反作用力沒有直接敲擊像皮擦來得大，我認為這是因為手機的組成並不如像皮擦來得緊密，所以有部分的作用力被吸收掉了，而前者的聲音似乎也比後者大。為什麼要說這個，因為人的耳朵實常把"低響度"與"低頻率"搞混，所以我猜想那個較低的f3會不會只是低響度而已?

關於你的固體共振的問題，其實我也不清楚，我之前做一個科展就為了類似這種"聲音來源"的問題搞得火氣很大，所以我到現在還是對這方面沒什麼概念......

[felicia_cachita 10]

假設腳步聲是整體震盪所造成的 為什麼會聽不到腳步聲?