拍手物理学：最佳鼓掌方法
BALI @ 2023.09.04 , 07:09 上午概要：
掌声的力量不容小视，不同的拍手方式会产生不同声音效果。掌心部分重叠拍手，音量最大；掌心完全相贴拱起拍手，更丰富低音共鸣。这是声学原理作用的结果。平掌拍手挤出空气产生噪音，拱掌留有拇指间隙，空气流动更柔和，形成共鸣。拱起掌心贴在耳朵边，甚至能听见海浪般的回声。研究发现拱起掌心的低音共鸣鼓掌，更能表达对优秀表演的热情赞赏之情。合理利用声学原理，我们可以通过简单的拍手，发出多种音色的掌声，向表演者传达更丰富的感情。
无论是在音乐会、戏剧还是讲座上，我们都喜欢通过拍手来表达赞赏之情。Laura Hiscott采访了两位了解如何进行出色鼓掌的研究人员。
也许很难想象自己置身于古罗马，但如果你被投放到2000年前的一场戏剧观众席上，当演出结束时，你可能会知道该怎么做——开始鼓掌。事实上，通过双手相互拍击发出声音的做法如此久远，以至于没有人确切知道它是何时或如何开始的。当罗马人存在时，鼓掌似乎已经得到了很好的确认。
有些人甚至以此为职业，尤其是19世纪的法国“鼓掌者”，他们因热情洋溢的掌声而获得金钱和免费门票。但我想知道这些企业家中是否有人考虑过他们行业的物理学。想象一下，如果他们测试各种鼓掌技巧，以找出哪种方式最能取悦客户。毕竟，有不止一种方式将两只手掌拍击在一起，那么哪种方式最好呢？
这个问题激发了克里特技术大学的两位工程师Nikolaos Papadakis和Georgios Stavroulakis的兴趣。在教授声学课程时，Papadakis发现他的学生经常想知道如何在不使用昂贵设备的情况下测量声音。对于这样的声学测量，你通常需要一个短暂但响亮的声源，而没有比拍手更便宜的了。
为了看看手拍声音测量与使用昂贵声学设备测量的效果如何，研究人员让一组24名学生在至少11种不同的手势配置下，在各种场地进行单手拍手。每种手势配置都由两只手掌相互之间的角度和一只手的手指与另一只手的手指或手掌的重叠程度的独特组合来定义。
当双手呈 45 度左右，手掌部分重叠(A2)时，拍手声最大，而双手呈 45 度但手掌完全重叠(A1+)时，拍手声最小。
尽管这可能对鼓掌者来说有点晚了，但结果已经出来了。最响亮的配置，平均声压级为85.2分贝，是两只手掌相互之间呈约45度角且手掌部分重叠的方式(图中的A2)。
但是，当涉及声音时，分贝并不是唯一的标准，频率分布也非常重要。那么哪种方式最好呢？事实证明，有一种拍手方式会产生特别低的音调。这种方式是将双手保持在45度角，但手掌完全重叠并略微呈圆顶状以封闭一小团空气(图中的A1+)。
当平整的手掌和圆顶的手掌拍击时，它们都会扰动空气并产生我们的耳朵能够察觉到的压力波，但它们的方式略有不同。当两只平整的手掌碰撞时，它们之间的空气被迅速挤出，最终超过声音的速度。这会产生突然的压力变化，形成了我们听到的噪音的很大一部分的冲击波。
而对于圆顶的手掌，通常会在拇指周围留下一些空隙，因此并非所有的空气都被排出。这样会产生稍微柔和的压力变化，不会产生太多的冲击波，但会产生所谓的亥姆霍兹共振。
“一般来说，亥姆霍兹共振器是一个带有开放孔的气体容器，”Papadakis说道。“在亥姆霍兹共振时，靠近开放孔的一部分空气会因为内部空气的‘弹性’而振动。这种振动会在足够低的频率下产生声音，而其他手拍配置无法以如此大的音量产生这种声音。”
这是解释你吹过瓶盖时听到的嗡嗡声的现象，也是解释贝壳中那种神秘的“海洋声音”的原理。在后一种情况下，声压的环境波动进入贝壳并在其坚硬的内表面上反射，共振频率在封闭的空气团中得到放大，模拟出海浪的嗖嗖声。
尽管使用贝壳可能很有诗意，但你实际上可以只用双手来再现这种效果。如果你将圆顶的手掌放在一起，留下拇指重叠的空隙，并将这个空隙放在耳边，你可能会听到那种熟悉的嘶嘶声。你甚至可以尝试改变手掌的圆顶程度，听到频率明显变化。当你将双手拍击成这种形状时，你会在这些共振频率上产生一个短暂而响亮的脉冲。
所以，有了这些见解，Papadakis改变了拍手的方式吗？“令人惊讶的是，是的！”他说。“特别是在我真正喜欢的音乐会上，当我想要表达我的热情和赞赏时，我更喜欢使用带有亥姆霍兹共振的圆顶手掌拍击。这可能是因为我可以更容易地区分自己的拍手声与整体鼓掌声之间的声音，并且低频范围中更丰富的频率内容和更大的音量更好地表达了我的热情。”
至于我，我在写这篇文章的时候发现自己尝试了不同的拍手方式(对我的同事表示歉意)，我已经注意到自己在音乐会上更有意识地鼓掌了。谁知道呢？也许如果我培养出一个引人注目的鼓掌方式，我就能说服某人给我免费门票。所以学友哥，你能听到我吗？
本文译自 Physics World，由 BALI 编辑发布。