Акустический резонанс

Резонансом называется резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающих колебаний к частоте свободных колебаний. Резонансные явления можно наблюдать на механических колебаниях любой частоты, в частности и на звуковых колебаниях []. Пример звукового или акустического резонанса мы имеем в следующие опыте: поставим рядом два одинаковых камертона, обратив отверстия ящиков, на которых они укреплены, друг к другу. Ящики нужны потому, что они усиливают звук камертонов. Это происходит вследствие резонанса между камертоном и столбов воздуха, заключенного в ящике; поэтому ящики называются резонаторами или резонансными ящиками. Ударим один из камертонов и затем приглушим его пальцами. Мы услышим, как звучит второй камертон. Возьмем два разных камертона, т.е. с различной высотой тона, и повторим опыт. Теперь каждый из камертонов уже не будет откликаться на звук другого камертона.

Нетрудно объяснить этот результат. Колебания одного камертона действует через воздух с некоторой силой на второй камертон, заставляя его совершать его вынужденные колебания. Так как камертона 1 совершает гармоническое колебания, то и сила, действующая на камертон 2, будет меняться по закону гармонического колебания с частотой камертона 1. Если частота силы иная то вынужденные колебания будут настолько слабы, что мы их не услышим.

Именно эффект акустического резонанса и может вызвать разрушение хрустальной посуды. Каждый бокал имей свой собственный звуковой резонанс, он может зависит от формы, размера, толщены стекла и еще множества аспектов. При совпадении частоты собственного резонанса бокала с частотой воспроизводимой человеком (или усилителем акустической системы), при условии, что воспроизводимый звук будет во много раз усилен, стекло может треснуть или лопнуть на множество мельчайших осколков.

Приступим к анализу документальных видео материалов.

Образец №1

Видеоролик из серии программ «Пытливые умы»: Можно ли разбить стекло голосом.

Для того, что бы разбить стекло, а именно хрустальный бокал необходимо знать две вещи:

Первое - узнать собственную частоту стекла. Это не сложно сделать, необходимо всего лишь легонько ударить по бокалу. В результате этого он завибрирует, это приведет к колебаниям молекул воздуха вокруг него. Вычислив число колебаний в секунду мы узнаем собственную частоту объекта. В данном случае измерительный прибор показывает, что собственная частота выбранного бокала – 700 Гц (Что примерно равно 700 полных колебаний за одну секунду)

И второе – это резонанс (о нем описано выше). Он то и поможет без прикосновения раскачать стенки бокала, что в последствии приведет к разрушению стекла. В видеоролике, как уже описано выше узнали собственную частоту, и нашли певицу (своего рода резонатор). Проводя опыт, девушке дали послушать собственную частоту бокала, без определенных чисел просто звук, и попросили воспроизвести подобный, воздействуя на бокал. Однако, с первой попытки ничего не вышло. В чем же дело? А дело в том, что стекло слишком жесткое и чтобы заставить его двигаться (вибрировать) необходима колоссальная звуковая энергия – более 140 дБ. В то время как максимально сильный человеческий крик равен всего лишь 90 дБ. (а к сведенью 160 дБ – это энергия ударной волны сверхзвукового самолета, у человека звук обладающий такой энергией может вызвать серьезные травмы, а шумы более 200 дБ – мгновенную смерть от разрыва барабанных перепонок и легких). Найти человека с таким голосом мало вероятно. Поэтому ребята решили по другому выйти из положения – записали голос оперной певицы и затем с помощью усилителей воспроизвели его. Увеличив его более чем в 5 раз, им таки удалось разбить хрустальный бокал.

Голос это или техника сложно сказать, но ведь, правда, человеческий голос не способен воспроизвести звук обладающий такой энергией. Хотя, я не отрицаю тот факт, что возможно на земле и есть люди способные разбить голосом стекло. Мое мнений: один ноль, в пользу техники!