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可以通过发声把杯子震碎吗?如何用物理原理解释这一现象?
小新 2019-02-15 14:43:20

  不少电影都有类似的桥段:某人大声吼叫或发出所谓音波功,窗户玻璃或桌子上的酒杯就被震碎,以渲染音波功的强功力。那么这是真的吗?在科学上解释的通吗?如何用物理原理解释这一现象呢?

可以通过发声把杯子震碎吗?如何用物理原理解释这一现象?

  声音由物体振动而产生,声波振动我们耳朵内的听小骨,经过复杂的声-电转换,较终由大脑形成听觉。我们说话时发岀的声音来自喉咙,用手触摸喉咙时会察觉,说话时声带在振动,引发空气传播到耳朵里面。咽喉是整个呼吸道中较狭窄的部位,肺内气流排出,冲击喉内声带振动,带动周围空气振动并产生嗓音。嗓音的音调决定于声带振动的频率,声带频率主要取决于声带的长度、质量和张力。一个人说话的音调与声带的状况有关,共鸣器官的共鸣也起着作用。

  男性声带较厚、较长,张力较低。女性声带较薄、较短,张力较大。因此,男性和女性说话时的音调不一样。正常男性嗓音频率在130赫兹左右,女性频率在250赫兹左右,儿童为340赫兹左右。

  高音能震碎玻璃杯或水晶灯确实有可能,一般人想有此神功却绝非易事。振动物体在空气中传播形成声音,声音传到其他物体,使其振动的过程称为共振。声音能量越大,物体振动幅度也越大,当振动幅度过物体承受的极,物体就被震坏。石英玻璃的固有频率在20000赫兹附近,普通人的声带频率一般不高于2000赫兹,很少能把玻璃振碎。

  有些特殊的高音歌唱家,他们的声带频率接近玻璃频率,就有可能引发玻璃共振而破裂。例如,传说中的高音C,声音会让玻璃杯周围的空气以共振频率振动,导致玻璃杯开始振动。如果歌声足够大,玻璃杯就会被震成碎片。

  2005年“探索”频道《MythBusters》电视节目就探讨了这个问题,摇滚歌手兼歌唱教练杰米·温德拉就用自己的声音击碎了一些玻璃器皿,他尝试过12只酒杯,后来无意中幸运地击碎一只,第一次证明了个人声音就能击碎玻璃的说法是正确的,他击碎玻璃的那一幕被拍成了电视。2015年5月13日在温德拉湖南岳阳君山岛大展“狮吼功”,用高达100分贝以上的咏叹调连续震破三个高脚玻璃杯,并被主办方授予“世界吼王”称号。除温德拉外,包括较长能吼近90秒、声音高达120分贝的“中国吼王”李学东,声音频率高达1200HZ的“女版维塔斯”郑海燕在内的其他选手均挑战失败。

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