正文
想要了解黑胶艺术,仅靠听是不够的,它背后的发声原理同样值得我们去一探究竟。
唱片表面有着一圈圈细致的拉丝工艺,这可不仅仅是为了美观。放大看,其实是呈螺旋线状的声槽,音频信号就记录在这里。声槽由外到内有四个部分组成,顺序为:导入槽、声槽、过度槽、导出槽和终止槽。唱针由导入槽引入声槽,乐段之间有若干秒的无声的过度槽,过度槽螺距也较宽,用肉眼可以分辩。声槽的末端与导出槽相接,乐曲结束后唱针由导出槽引至终止槽。最后终止槽是一个闭环设计,它可以让唱针停留原地。
这一过程过程中,声音依靠唱针读取(即磨擦)唱盘的沟痕两侧,通过磨擦所产生的震动借由针杆传回唱头,继而产生磁电转换输出电流;再将这些电流转换成电压形式,输入到前级,再经过等化线路还原,继续进入信号放大部分,最后经由喇叭播放出音乐。
这里我们可以思考一个简单的问题,为什么传统意义上的黑胶唱片通常采用圆盘的设计?
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相同运动轨迹直径内,圆的面积最大,存储信息量最大
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圆在静止和工作时面积相同,不占空间
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同心圆设计,便于旋转和拿取
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永不松动的螺母
中国的高铁取得了令世界刮目相看的成绩,然而,小小的螺母却不得不采用进口的。因为高铁运营时,高速行驶的列车和铁轨不断接触,形成的震动非常大,一般的螺丝在这种震动中会被震松震飞,导致严重的交通事故。不想被震飞,就需要螺丝和螺母严丝合缝、永不松动才行。
这个要求看起来很简单,但是要满足它并不容易。大家想,世界上做螺丝螺母的企业可以说是多如牛毛,但是能生产这种永不松动螺母的企业有几家呢?只有一家,来自日本的哈德洛克工业株式会社。
让我们挖掘一下它的设计思路。原理很简单,在螺丝和螺母之间,打入一个梯形的楔子,可以起到牢固的效果。如果将螺母一分为二,再把其中一个螺母当作楔子使用,就可以起到加固作用。
顺着思路,继续往下。左边是一分为二的螺母,上方我们叫凹螺母,采用了一个同心圆的设计,对应左图蓝色的部分。而下方我们叫它凸螺母,它采用了偏心圆的设计,对应左图红色的部分。可以看到,红色圆环的内外圆心并不在一条直线上。当我们把两个螺母拧到一起,也就是两个圆环重叠时,势必会产生错位。而螺母想要拧紧,就必须克服这种错位带来的巨大阻力。这种阻力,就是它永不松动的原因。
可能这样说还不够直观,我们把它们的关系想象成红酒瓶和软木塞,尺寸匹配的软木塞可以刚好打进瓶口里,并且轻松地拔出来。如果换成更大尺寸的软木塞(相当于错位的螺母),就需要用更大的力气才能打进去,一旦打进去,再想拔出来也同样需要很大的力量。这种阻力带来的自紧力让它们彼此间很难松动,这就是几何的力量。
有的人可能会有疑惑,人家把这种螺母的原理和结构都明白地告诉你了,为什么还说能够生产这种螺母的只此一家。因为实际的生产还需要特殊的经验和技术。没有千万次试错的精神,就是琢磨透了原理,也无法仿制出同样的螺母。日本的很多企业都有这种怎样学也学不会的独一无二的技术。
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斐波那契与兔子数列
讨论几何学设计,一定会提到的人就是斐波那契。这位意大利数学家提出过这样一道有趣的数学题:
问:兔子在出生两个月后,就具备繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子。如果所有兔子都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子?