← 全部动画

E4 · 声音真能震碎玻璃杯吗?

共振的四个条件

播放提示

文字稿

电影里经常有这种镜头。一个人飙高音,桌上的玻璃杯"啪"地碎了。这个事,现实里真能做到。但条件比电影里苛刻得多。

先说原理,两个字:共振。每个物体都有自己的固有频率。你敲一下杯子,它"叮"的那一声,就是它的固有频率。如果你用同样的频率去推它,每一次推的力都很小。

但方向对、时机对,它就会越晃越大。这就是共振。反过来,如果频率不对,振幅会被限制在一个很小的值,长不上去。因为有时候推的方向,正好和它自己的晃动相反。

就像推秋千,你得在它荡回来的时候推。在错的时间推,只会把它停住。所以第一个条件,是频率必须对上。第二个条件,是声音要足够响。

要多响呢。响到你在旁边会觉得耳朵疼。而且声音要集中在杯子附近,不能是远远地放。第三个条件,是时间。

共振是一点一点积累起来的,需要很多个周期。从开始晃到晃断,一般要几秒钟。不是"叮"一下就碎。第四个条件,是杯子本身。

薄壁、有柄、薄得均匀。有柄很重要,因为手握着杯身,能量会从手上跑掉。有柄的杯子,能量留在杯壁上。反过来,划痕会让应力集中,有划痕的杯子反而更容易碎。

所以不是随便拿个杯子就能做到。数字可以说明一下。一个葡萄酒杯的固有频率,大概在几百到一千多赫兹。这个范围,正好落在人声的高音区。

所以受过训练的歌手,能唱到那个音。当然也有更可控的办法。用信号发生器加扬声器,或者用音叉。频率和音量都能精确控制。

这里有一个容易搞混的地方。不是"高频刺耳"就能震碎。刺耳但频率不对,杯子一点事都没有。震碎玻璃靠的不是"尖锐",是"正好对上"。

所以下次听到玻璃杯"唱歌"。可以想一下这件事。它响的那个音,就是它的固有频率。想聊的在评论区说说。