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弦震動

弦振動是指一維的弦在其兩端點之間進行的振動。這些振動支持特定的振盪模式或共振頻率,其波長與兩個端點之間的距離相匹配。弦振動的模式可以模擬出不同的音階和力,從而解釋為基本粒子的不同質量和電荷。

力學原理上,一根固定且具有特定質量的弦,當受到拉力(即弦中的張力)時,其振動頻率會隨著張力的增加而提高。這個原理被廣泛套用於調整樂器弦的音調。

具體來說,弦的振動可以看作是一種波狀運動,即從弦的一端到另一端往返奔跑。當小槌敲擊弦時,會使靜止狀態的弦從原來位置偏移,這種偏移會引起弦的內應力,迫使弦回到原來靜止狀態的位置。當小槌停止敲擊後,弦因應力作用開始反向移動,直到能量耗盡,振動停止。弦在極端位置間振動的時間稱為振動周期。每秒鐘內弦的振動次數稱為頻率,它決定音的高低。一個振動單位稱為「赫茲」(周/秒)。弦的振動可以看作一種波狀運動,即從弦的一端到另一端往返奔跑。

振動頻率與弦長成反比,即弦越長,頻率越低,音高越低;弦越短,頻率越高,音高越高。振動頻率與弦張力成正比,即張力越大,頻率越高,音高越高。振動頻率也與弦密度成反比,即密度越大,頻率越低。