Итак, этим утром я проснулся и вспомнил, что обсуждал с одним из моих друзей:
Может ли человеческий голос разбить бокал?
Итак, я просмотрел его, и после проверки многих веб-сайтов и нескольких видео ответ был таким:
Да, но это непросто.
Из того, что я узнал, достичь естественной частоты стекла для человеческого голоса несложно, реальная проблема заключается в громкости, и во многих экспериментах нужно было просто усилить голос, чтобы получить положительный результат, в то время как очень немногим другим удалось просто натуральные средства , если хотите. Другие важные факторы, которые были упомянуты: толщина стекла (читал, что даже проще, если это кристаллический материал) и наличие несовершенств, таких как микротрещины внутри него.
Итак, что я спрашиваю:
Мои предположения по влияющим факторам:
но, возможно, они являются частью собственной частоты стекла.
Во-первых: на какой частоте вы должны бить? Есть много, много разных факторов, влияющих на определение собственной частоты объекта, который я знаю из опыта. Это (не ограничиваясь): толщина, плотность, модуль упругости (вам понадобятся два из них, например, модуль Юнга и коэффициент Пуассона) и, конечно же, форма. Мне неизвестны какие-либо статьи, в которых бы публиковалась связь между этими переменными и частотой.
Затем вам нужно принять во внимание демпфирование; на это опять же могут влиять многие вещи. Например, важна округлость стекла (даже слегка эллиптическая форма будет издавать «бьющий» звук, как у трубчатых колокольчиков/курантов). Сравните с попыткой «свистеть» бутылкой из-под газировки; как только чуть-чуть вдавишь, тон сразу пропадает. Кроме того, есть форма, которая, как правило, более круглая, что обеспечивает меньшее демпфирование, а также более прочное стекло.
Теперь, чтобы разбить стекло, вам нужно добавить как можно больше энергии с как можно меньшим рассеиванием из-за демпфирования, чтобы внутренняя энергия «вибрации» стала больше, чем энергия связи самого слабого кусочка стекла. Здесь мы сталкиваемся с небольшой проблемой; за исключением толщины, вообще можно сказать, что свойства, позволяющие добиться большего резонанса, также делают стекло прочнее. Например, стекло разобьется из-за разрывов в стекле, но эти разрывы также будут непрерывно рассеивать энергию задолго до того, как стекло разобьется; концентрации энергии будут формироваться на «причудливых» формах в вашем стакане, но это опять же позволит уменьшить резонанс.
Так что на самом деле единственное, что мы можем сказать наверняка, и на что также ответил бы пятилетний ребенок, это то, что чем тоньше, тем лучше. Для всех других переменных вам нужно будет придумать приближение. Вы можете провести FEM-анализ, но я бы предпочел просто экспериментировать . Это будет означать разбить МНОГО очков и попросить у производителя образцы стекла для проверки всех других свойств вашего стекла; вероятно, есть бумаги, в которых есть эта информация, основанная на химическом составе и производственном процессе. Тогда, я думаю, вы могли бы придумать какой-то фактор, который фиксирует форму стекла в ваших эмпирических соотношениях (что-то вроде коэффициента аэродинамического сопротивления). в ). И затем, если у вас ГОРАЗДО слишком много времени, вы можете попытаться предсказать этот фактор для других фигур. Если вы это сделаете, пожалуйста, опубликуйте свои результаты для всего мира :)
Есть только два требования: 1) правильная частота и 2) достаточная амплитуда . Правильная частота - это резонансная частота стеклянной чашки (панели, куба и т. д.). Вы поймете, что у вас достаточная амплитуда, когда стекло разобьется! Оба требования будут различаться в зависимости от материала, формы, размеров объекта и других переменных.
Если вы проводите эксперименты, держите постоянными как можно больше переменных, используя одного и того же производителя, тот же материал стекла, одинаковую форму и т. д. Возьмите один объект, определите его резонансную частоту и амплитуду, необходимую для его разрушения. Возьмите другой предмет и повторите. Измените одну переменную и повторите. Надеюсь, вы сможете найти некоторые эмпирические константы, которые затем будут использоваться для предсказания частоты и амплитуды, при которой данный объект сломается.
Любая структура, которая приводит к системе с высокой добротностью (стекло), будет работать, и трюк точно соответствует резонансной (собственной частоте). При установке стекла в зажим, который рассеивает энергию с меньшей скоростью, чем питающая его звуковая энергия, стекло обречено, независимо от его толщины или отсутствия дефектов. Если скорость ввода энергии превысит скорость ее рассеяния, то резонанс подпитается ею и... катастрофа.
Недорогой способ определить совпадение собственной частоты — поместить в стакан шарик для пинг-понга.
пользователь77111
Элли
пользователь77111