人尖叫时震碎玻璃,玻璃受到什么力
- 教育综合
- 2023-02-08 12:58:36
为什么有人可以通过声音的振动从而震碎玻璃杯?
理论上是可能的,只要能喊出130分贝以上的声音,并且频率和玻璃杯的固有频率相同,或许就可以实现震碎玻璃杯的壮举。但是若不借助工具或直接接触玻璃杯传递震动,普通人是很难做到这一点的。
让一个东西碎掉,考验的是它的“断裂韧性”。正如大家知道的,普通玻璃的断裂韧性很差,大约只有同等条件下钢铁的百分之一左右。玻璃的质量会影响它的振动特性,玻璃中的杂质和气泡会影响振动的整齐性。一定选择那些声音清脆的,这样会省力得多。而如果是铅玻璃,也就是所谓水晶玻璃,那就更好了。玻璃里的铅就像是队伍里的教官,会让大家行动整齐划一得多,也就是更容易被震碎。
声音的载体是声波,声波是一种机械波,由物体振动而产生,在气体和液体中表现为一种纵波。形象化纵波形式的声波,你可以把它看作是一根伸缩的弹簧。当这根弹簧撞到你,你当然会“为之一震”。
表达声音大小的常用单位是分贝。1分贝是大部分人能分辨出的最小的声音,差不多相当于3米外一只蚊子发出的嗡嗡声。面对面交谈的音量大约是50分贝,它的能量是1分贝声音的大约10万倍。隔壁装修用冲击钻打孔的时候音量大约有100分贝。最躁的演唱会现场音量有差不多137分贝,待在那种地方你的耳朵会疼,听完一场你的耳鸣会持续好多天——真正的余音绕梁。近距离炸响的炮弹产生的声音可达150分贝,这样强度的声音足以撕裂鼓膜——所以大音希声。而残暴的科学家曾经用高达180分贝的声音摧残过小白鼠,发现这样的声音可以震碎它们的肝脏,也就是撕心裂肺。别看分贝数只是从1升高到180,它蕴含的能量已经变大了1000000000000000000倍。所以,理论上,只要声音够大,摧枯拉朽什么的根本不在话下,何况一个玻璃杯呢。
声可以震碎玻璃原理是什么?
声音震碎玻璃是利用共振原理,就是声音频率与玻璃固有振动频率相等时,能量叠加的效果. 声音还可以震碎比较脆的,存在固有振动频率的东西.人类的声音能震碎玻璃杯吗?
有些人唱歌的声音很高,但他们能高到把玻璃震碎吗?事实上,物理定律允许人类歌唱者以合适的频率和适当放大的声音来震碎玻璃。
我们都知道,所有物体都具有所谓的固有频率(也叫自然频率),或者物体会在某一频率下振动。如果你用一把叉子敲打红酒杯,它所产生的叮当声就是其固有频率。
如果人类的声音能产生与玻璃固有频率相同的频率,那就会导致玻璃振动。这种常见的现象被称为共振,在共振频率下,很小的周期振动就能产生很大的振动,这是由于物体储存了动能。玻璃震碎的本质是歌唱者的声音移动了附近的空气粒子,使它们就像隐形波一样撞击到玻璃上。
当歌唱者的声音被放大时,这些隐形波就会变得更强。当声音放大到一定程度时,玻璃会产生强烈地共振,并最终有可能被震碎。
当然,为了得到这样强烈的效果,条件必须恰到好处。如果玻璃非常薄,那么歌唱者更容易震碎玻璃。如果酒杯上已经有几个小裂缝,那也会更容易被震碎。
事实上,歌唱者的声音能震碎玻璃至少已经被证明过一次了:在2005年,摇滚歌手Jamie Vendera受邀参加探索频道(Discovery Channel)的节目《流言终结者》(Mythbusters),测试他那浑厚有力的嗓音。经过了几次尝试之后,他那未经放大的歌声最终打破了一个红酒杯。
Vendera震碎玻璃的声音达到了105分贝,基本上与手提钻的声音一样响。而相比之下,正常说话声音的大小约为50分贝。歌剧演唱家通过多年的训练,能持续产生在100分贝以上的声音。尽管人的声音确实能震碎玻璃,但一般人很难实现。
大科学实验人的声音能震碎玻璃杯吗
人的声音能震碎玻璃:专家论证可能性:找对共振频率就能
1、杯子内部要有缺陷
多年前《科学美国人》杂志曾有一篇报道,描述了这样一个场景:“她步履从容地走上舞台,吐出一串串震撼人心的高音音符,只见香槟酒杯碎了,眼镜镜片震裂了,树枝状的装饰灯炸裂了,她的声音‘摧毁’了音乐大厅。”
与地球上所有其他物质一样,每一块玻璃都存在一个天然的共振频率,一旦外界扰动,如声波的频率与之相匹配,便可能让玻璃产生大幅度的震荡乃至引发破碎。如果一个人唱歌时发出的声音频率与这种“铃铛”的声音频率相同,她(他)发出的声波会造成玻璃杯周围空气分子随之震荡运动,并且频率与其共振频率相同,于是这个玻璃杯也会随之发生振动。而如果这名歌唱家的嗓音足够嘹亮,玻璃杯有可能被震碎。
物理学家指出,尽管用嗓音震碎玻璃杯是可能的,但你的嗓音必须非常嘹亮并且运气要好。如果仅能让玻璃杯振动起来,这也并不意味能让它破碎,破碎很大程度上取决于其原始内部缺陷的存在情况。因此要想确保表演的成功,演员最好事先精心挑选一个存在微小裂纹、容易在震动下破碎的玻璃杯。
2、共振频率:想一想怎么推秋千
事实上,每件材料的表面都遍布大量的微小裂纹,只是它们实在太过微小,人的肉眼无法看出来。但这些裂纹的形态分布可以千差万别,两个在肉眼看起来完全一样的玻璃杯,其强度可能完全不同,从而其中一个可以承受更高的音量,而另一个却不行。
想震碎玻璃,音量是非常重要的一项参数,这是因为音量的大小直接正比于你能让杯子周围空气分子产生震荡的幅度大小。简单来说,你发出的声波从一个空气分子传往下一个空气分子,直到击中玻璃杯。当音量提升时,实际上你给玻璃杯施加的压力就增加了。这就像你推一个荡秋千的孩子,你推得越猛,孩子荡得越快,但你如果推得太频繁,会发现每次推力产生的效果不大,你必须等秋千下降到一定地方再用力推一下才能达到最好的效果——也就是说你推的频率必须跟秋千的频率保持一致——就像声音的频率必须吻合玻璃杯的自然共振频率一样。
3、原理简单操作难:“大嗓门”是关键
含在“声音摧毁手段”背后的物理学原理看起来并不难理解,但在现实生活中要想真正实现用声音震碎玻璃则极其困难。著名的意大利男高音歌唱家恩里科·卡鲁索据说可以做到,但在他去世之后他的妻子否认了这种说法。
为什么用声音震碎玻璃如此之难?让我们再回到那个荡秋千的例子。相对于你的手臂力量来说,坐在秋千上的孩子并不太重,而对于震动的空气分子而言,玻璃杯的重量几乎就像是一个体重数百公斤的胖子,很难对其施加大的影响。因此只有那些最脆弱、最精致的玻璃制品才能够产生足够大的共振现象,从而被人发出的声音震碎。
1970年有一部非常有名的商业片,其中一名女演员用声音震碎了一只葡萄酒杯,之后这个把戏又被多次使用,但所有这些都借助了声音放大器。将声音聚焦对准一个目标的做法还有一项应用,那就是超声波碎石,但不同的是医生们不需要考虑让声波的频率与你体内结石的共振频率相同,他们只需要集中足够强大的声波能量即可。同样,如果一名歌唱家的声音足够嘹亮,比如像炸弹爆炸声那么响,那么他也不需要符合玻璃器皿的共振频率,就能将玻璃杯震碎。
4、有过先例:摇滚歌手用声音震碎杯子
2005年,美国探索频道播出了一期节目,摇滚歌手杰米·维德拉在节目中用12只玻璃酒杯做实验,结果他成功地用声音震碎了一只玻璃酒杯。这是首次在录像条件下证实人类的声音可以震碎一只玻璃杯。维德拉震碎玻璃杯时的嗓音大小为105分贝,这几乎和手提电钻工作时的音量相当。而并非所有人都能发出这样的声音,歌剧演唱家们常年累月进行艰苦地训练,从而使他们能够长时间地发出超过100分贝的响亮声音,而一般人说话的声音只有大约50分贝。
为什么在日常生活中经常听到巨响,玻璃跟着抖动?
应该是“音爆” 当物体接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为“音障”(Sound Barrier)。突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,称为“音爆” 音爆的能量巨大,一架低空超音速飞行的战斗机产生的音爆足以震碎门窗玻璃。有人测量过,一架在 16000米高空以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对地面产生的压强高达100帕,相当于给一块一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力,玻璃哗哗直响就不难解释了。 国内现在能超音速的上一篇
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