模式是一个物体在稳定驱动下在时空呈现出的图案。特定形状的物体（如线，条、棒，膜，板等），在周期驱动作用下，物体的各部分振动响应剧烈程度不同，呈现出一种与驱动方式（如方向、幅度特别是频率）有关的规则性或规律性； 振动模式可分为一维（驻波），二维（克拉尼图）以及三维等； 振动模式与物体本身的几何形状、材料材质以及内部受力的关系密切； 有时振动模式可以直接通过物体的变形随物体显示出来，有时不明显，须通过探测粒子（如砂粒，细粉等）在表面显示出来； 振动存在模式现象在自然界和生产生活中广泛存在； 一个模式和特定频率振动相联系； 看似没规律的复杂的振动图案是由不同模式叠加出来的； 分析模式的有力手段：傅里叶分析。 思政元素： 研究特定形状物体振动模式与频率关系，可反映物体材料和结构特性。 研究振动模式与颗粒物质的相互作用后形成的分布关系有实际意义。利用模式分布可将颗粒物质分区，甚至分选。 研究振动模式，对乐器制造工艺质量的控制仍有意义，如琴体及共鸣腔板特性的展示。 研究振动模式，对一定工程结构（如桥梁与建筑结构）的设计及健康状态的监控意义重大。 克拉尼图形（Chladni Patterns），一般指稳定的二维振动图案。又称“克拉德尼声音图案”，十九世纪，德国物理学家恩斯特·克拉德尼做过一个实验，他在一个小提琴上安放一块较宽的金属薄片，在上面均匀地撒上沙子。然后开始用琴弓拉小提琴，结果这些细沙自动排列成不同的形状规则的美丽图案，这些图案会随着琴弦拉出声调的变化而不断变幻，一般来讲，声音越高对应的图案越复杂。
先导部分： 一维（弦、腔）横、纵，扭振的振动模式（驻波）的理解，二维模式是其扩展
核心实验： 二维振动模式（Chladni图）的激发、记录、测量与分析 目的： 学习一个二维振动模式（Chladni图）代表的是二维波动方程在特定边界条件下的解； 掌握高度对称形状的中心固定的振动体（圆的或方的薄膜或薄板）上特定模式的简单激发方法； 掌握振动模式的特征记录方法（频谱和图像）； 熟悉模式的编号原则和判断方法。
核心观察与研究： 观察不同种类小颗粒（砂性的，粘性的）的影响 研究不十分对称体物体（三角、椭圆形状）的振动模式； 目的： 理解颗粒性质的作用 理解振动体形状的作用
核心观察： 研究支撑方式对模式的影响 支撑位置对模式的影响 目的： 理解简支、自由边界、钳住等支撑方式的影响； 观察支撑位置对模式形成的影响。
核心研究： 研究用音频信号源对模式激励 目的： 理解功放+音响喇叭选择； 了解驱动与连接方式的作用，包括位置和边界支撑条件的配合。
动手设计与实现的能力； 特定模式激发的技巧； 数据与信息记录的能力； 物理机制分析能力
一维驻波、波节、波腹与模式 二维节线与振动极大点与模式 薄膜与薄板模式异同 支撑方式与边界条件 激发方式的选择
音乐声学； 模式可视化； 颗粒分区与分选； 工程（桥梁及建筑）结构设计与健康监视
乐器音板表面振动模式； 双振源模式干涉实验； 水槽（圆的或方的）水面波纹振动实验
欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01