Fysikk - Good Vibrations

February 2  by Eliza

Hvis du har brukt selv bare et par lørdag morgen ser TV-tegneserier, da er du sannsynligvis kjent med bildet av en operasanger som høyt, høye tonene fører glass til å knuse. Er en slik ting virkelig mulig? I fysikk, ville dette fenomenet bli ansett som et ekstremt tilfelle av resonans eller sympatheic vibrasjon.

Stemmegaffelen er et nyttig redskap for undersøkelse av lydvibrasjoner fordi det vibrerer med bare en frekvens, i motsetning til de fleste musikkinstrumenter som produserer flere forskjellige frekvenser samtidig. Hvis stammen av en stemmegaffel er satt på en bordplate, blir tonen høyere fordi gaffelen tvinger bordplate til å vibrere. Fordi bordplaten har en større vibrerende område, lyden er mer intens. Dette prinsippet om tvungen vibrasjoner er brukt i de fleste musikkinstrumenter ved å bruke en del av instrument, for eksempel piano høres bord, for å intensivere lyden.

Nå forestille seg to matchet stemmegafler med samme frekvens montert på klingende bokser, side ved side. Den vibrerende søyle av luft satt opp av en stemmegaffel vil føre til den andre stemmegaffel til å vibrere svakt. Denne handlingen er resonans, eller sympatisk vibrasjon, på jobb. Resonans opptrer når de naturlige vibrasjonshastigheter på to gjenstander er like eller når man har en naturlig vibrasjonsfrekvens som er et multiplum av den andre.

Så hvordan operasanger tvinge glasset til å sprekke med bare vibrasjonene av stemmen hennes? Først må sangeren kunne opprettholde et notat i perfekt harmoni og prosjektet det høylytt (gjør det er mye mer vanskelig at det høres ut). Grunnen til at dette fungerer er fordi hver glass bøyer i sympati med hver tone hørtes nærheten av det. Hvis resonansfrekvensen av sangerens stemme er høyt og stødig nok, kan det føre til at glasset knuses når vibrasjonene fra glasset bygge opp forbi sin elastisitet grensen, får den til å mislykkes.