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人尖叫時震碎玻璃,玻璃受到什么力

為什么有人可以通過聲音的振動從而震碎玻璃杯?

理論上是可能的,只要能喊出130分貝以上的聲音,并且頻率和玻璃杯的固有頻率相同,或許就可以實現(xiàn)震碎玻璃杯的壯舉。但是若不借助工具或直接接觸玻璃杯傳遞震動,普通人是很難做到這一點(diǎn)的。

讓一個東西碎掉,考驗的是它的“斷裂韌性”。正如大家知道的,普通玻璃的斷裂韌性很差,大約只有同等條件下鋼鐵的百分之一左右。玻璃的質(zhì)量會影響它的振動特性,玻璃中的雜質(zhì)和氣泡會影響振動的整齊性。一定選擇那些聲音清脆的,這樣會省力得多。而如果是鉛玻璃,也就是所謂水晶玻璃,那就更好了。玻璃里的鉛就像是隊伍里的教官,會讓大家行動整齊劃一得多,也就是更容易被震碎。

聲音的載體是聲波,聲波是一種機(jī)械波,由物體振動而產(chǎn)生,在氣體和液體中表現(xiàn)為一種縱波。形象化縱波形式的聲波,你可以把它看作是一根伸縮的彈簧。當(dāng)這根彈簧撞到你,你當(dāng)然會“為之一震”。

表達(dá)聲音大小的常用單位是分貝。1分貝是大部分人能分辨出的最小的聲音,差不多相當(dāng)于3米外一只蚊子發(fā)出的嗡嗡聲。面對面交談的音量大約是50分貝,它的能量是1分貝聲音的大約10萬倍。隔壁裝修用沖擊鉆打孔的時候音量大約有100分貝。最躁的演唱會現(xiàn)場音量有差不多137分貝,待在那種地方你的耳朵會疼,聽完一場你的耳鳴會持續(xù)好多天——真正的余音繞梁。近距離炸響的炮彈產(chǎn)生的聲音可達(dá)150分貝,這樣強(qiáng)度的聲音足以撕裂鼓膜——所以大音希聲。而殘暴的科學(xué)家曾經(jīng)用高達(dá)180分貝的聲音摧殘過小白鼠,發(fā)現(xiàn)這樣的聲音可以震碎它們的肝臟,也就是撕心裂肺。別看分貝數(shù)只是從1升高到180,它蘊(yùn)含的能量已經(jīng)變大了1000000000000000000倍。所以,理論上,只要聲音夠大,摧枯拉朽什么的根本不在話下,何況一個玻璃杯呢。

聲可以震碎玻璃原理是什么?

聲音震碎玻璃是利用共振原理,就是聲音頻率與玻璃固有振動頻率相等時,能量疊加的效果. 聲音還可以震碎比較脆的,存在固有振動頻率的東西.

人類的聲音能震碎玻璃杯嗎?

有些人唱歌的聲音很高,但他們能高到把玻璃震碎嗎?事實上,物理定律允許人類歌唱者以合適的頻率和適當(dāng)放大的聲音來震碎玻璃。

我們都知道,所有物體都具有所謂的固有頻率(也叫自然頻率),或者物體會在某一頻率下振動。如果你用一把叉子敲打紅酒杯,它所產(chǎn)生的叮當(dāng)聲就是其固有頻率。

如果人類的聲音能產(chǎn)生與玻璃固有頻率相同的頻率,那就會導(dǎo)致玻璃振動。這種常見的現(xiàn)象被稱為共振,在共振頻率下,很小的周期振動就能產(chǎn)生很大的振動,這是由于物體儲存了動能。玻璃震碎的本質(zhì)是歌唱者的聲音移動了附近的空氣粒子,使它們就像隱形波一樣撞擊到玻璃上。

當(dāng)歌唱者的聲音被放大時,這些隱形波就會變得更強(qiáng)。當(dāng)聲音放大到一定程度時,玻璃會產(chǎn)生強(qiáng)烈地共振,并最終有可能被震碎。

當(dāng)然,為了得到這樣強(qiáng)烈的效果,條件必須恰到好處。如果玻璃非常薄,那么歌唱者更容易震碎玻璃。如果酒杯上已經(jīng)有幾個小裂縫,那也會更容易被震碎。

事實上,歌唱者的聲音能震碎玻璃至少已經(jīng)被證明過一次了:在2005年,搖滾歌手Jamie Vendera受邀參加探索頻道(Discovery Channel)的節(jié)目《流言終結(jié)者》(Mythbusters),測試他那渾厚有力的嗓音。經(jīng)過了幾次嘗試之后,他那未經(jīng)放大的歌聲最終打破了一個紅酒杯。

Vendera震碎玻璃的聲音達(dá)到了105分貝,基本上與手提鉆的聲音一樣響。而相比之下,正常說話聲音的大小約為50分貝。歌劇演唱家通過多年的訓(xùn)練,能持續(xù)產(chǎn)生在100分貝以上的聲音。盡管人的聲音確實能震碎玻璃,但一般人很難實現(xiàn)。

大科學(xué)實驗人的聲音能震碎玻璃杯嗎

  人的聲音能震碎玻璃:專家論證可能性:找對共振頻率就能

  1、杯子內(nèi)部要有缺陷

  多年前《科學(xué)美國人》雜志曾有一篇報道,描述了這樣一個場景:“她步履從容地走上舞臺,吐出一串串震撼人心的高音音符,只見香檳酒杯碎了,眼鏡鏡片震裂了,樹枝狀的裝飾燈炸裂了,她的聲音‘摧毀’了音樂大廳?!?/p>

  與地球上所有其他物質(zhì)一樣,每一塊玻璃都存在一個天然的共振頻率,一旦外界擾動,如聲波的頻率與之相匹配,便可能讓玻璃產(chǎn)生大幅度的震蕩乃至引發(fā)破碎。如果一個人唱歌時發(fā)出的聲音頻率與這種“鈴鐺”的聲音頻率相同,她(他)發(fā)出的聲波會造成玻璃杯周圍空氣分子隨之震蕩運(yùn)動,并且頻率與其共振頻率相同,于是這個玻璃杯也會隨之發(fā)生振動。而如果這名歌唱家的嗓音足夠嘹亮,玻璃杯有可能被震碎。

  物理學(xué)家指出,盡管用嗓音震碎玻璃杯是可能的,但你的嗓音必須非常嘹亮并且運(yùn)氣要好。如果僅能讓玻璃杯振動起來,這也并不意味能讓它破碎,破碎很大程度上取決于其原始內(nèi)部缺陷的存在情況。因此要想確保表演的成功,演員最好事先精心挑選一個存在微小裂紋、容易在震動下破碎的玻璃杯。

  2、共振頻率:想一想怎么推秋千

  事實上,每件材料的表面都遍布大量的微小裂紋,只是它們實在太過微小,人的肉眼無法看出來。但這些裂紋的形態(tài)分布可以千差萬別,兩個在肉眼看起來完全一樣的玻璃杯,其強(qiáng)度可能完全不同,從而其中一個可以承受更高的音量,而另一個卻不行。

  想震碎玻璃,音量是非常重要的一項參數(shù),這是因為音量的大小直接正比于你能讓杯子周圍空氣分子產(chǎn)生震蕩的幅度大小。簡單來說,你發(fā)出的聲波從一個空氣分子傳往下一個空氣分子,直到擊中玻璃杯。當(dāng)音量提升時,實際上你給玻璃杯施加的壓力就增加了。這就像你推一個蕩秋千的孩子,你推得越猛,孩子蕩得越快,但你如果推得太頻繁,會發(fā)現(xiàn)每次推力產(chǎn)生的效果不大,你必須等秋千下降到一定地方再用力推一下才能達(dá)到最好的效果——也就是說你推的頻率必須跟秋千的頻率保持一致——就像聲音的頻率必須吻合玻璃杯的自然共振頻率一樣。

  3、原理簡單操作難:“大嗓門”是關(guān)鍵

  含在“聲音摧毀手段”背后的物理學(xué)原理看起來并不難理解,但在現(xiàn)實生活中要想真正實現(xiàn)用聲音震碎玻璃則極其困難。著名的意大利男高音歌唱家恩里科·卡魯索據(jù)說可以做到,但在他去世之后他的妻子否認(rèn)了這種說法。

  為什么用聲音震碎玻璃如此之難?讓我們再回到那個蕩秋千的例子。相對于你的手臂力量來說,坐在秋千上的孩子并不太重,而對于震動的空氣分子而言,玻璃杯的重量幾乎就像是一個體重數(shù)百公斤的胖子,很難對其施加大的影響。因此只有那些最脆弱、最精致的玻璃制品才能夠產(chǎn)生足夠大的共振現(xiàn)象,從而被人發(fā)出的聲音震碎。

  1970年有一部非常有名的商業(yè)片,其中一名女演員用聲音震碎了一只葡萄酒杯,之后這個把戲又被多次使用,但所有這些都借助了聲音放大器。將聲音聚焦對準(zhǔn)一個目標(biāo)的做法還有一項應(yīng)用,那就是超聲波碎石,但不同的是醫(yī)生們不需要考慮讓聲波的頻率與你體內(nèi)結(jié)石的共振頻率相同,他們只需要集中足夠強(qiáng)大的聲波能量即可。同樣,如果一名歌唱家的聲音足夠嘹亮,比如像炸彈爆炸聲那么響,那么他也不需要符合玻璃器皿的共振頻率,就能將玻璃杯震碎。

  4、有過先例:搖滾歌手用聲音震碎杯子

  2005年,美國探索頻道播出了一期節(jié)目,搖滾歌手杰米·維德拉在節(jié)目中用12只玻璃酒杯做實驗,結(jié)果他成功地用聲音震碎了一只玻璃酒杯。這是首次在錄像條件下證實人類的聲音可以震碎一只玻璃杯。維德拉震碎玻璃杯時的嗓音大小為105分貝,這幾乎和手提電鉆工作時的音量相當(dāng)。而并非所有人都能發(fā)出這樣的聲音,歌劇演唱家們常年累月進(jìn)行艱苦地訓(xùn)練,從而使他們能夠長時間地發(fā)出超過100分貝的響亮聲音,而一般人說話的聲音只有大約50分貝。

 

為什么在日常生活中經(jīng)常聽到巨響,玻璃跟著抖動?

應(yīng)該是“音爆” 當(dāng)物體接近音速時,會有一股強(qiáng)大的阻力,使物體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振蕩,速度衰減。這一現(xiàn)象被俗稱為“音障”(Sound Barrier)。突破音障時,由于物體本身對空氣的壓縮無法迅速傳播,逐漸在物體的迎風(fēng)面積累而終形成激波面,在激波面上聲學(xué)能量高度集中。這些能量傳到人們耳朵里時,會讓人感受到短暫而極其強(qiáng)烈的爆炸聲,稱為“音爆” 音爆的能量巨大,一架低空超音速飛行的戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)生的音爆足以震碎門窗玻璃。有人測量過,一架在 16000米高空以兩倍音速飛行的協(xié)和客機(jī)產(chǎn)生的音爆對地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)高達(dá)100帕,相當(dāng)于給一塊一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力,玻璃嘩嘩直響就不難解釋了。 國內(nèi)現(xiàn)在能超音速的
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