Мы все видели этот трюк в мультфильмах или комедиях. Стоит грузная оперная дива в рогатом шлеме, берет невероятно высокую ноту — и бац! Очки у зрителей трескаются, а бокал с шампанским в руке героя разлетается на мелкие осколки.
Выглядит это эффектно, но со стороны здравого смысла — полный бред. Звук — это всего лишь колебание воздуха. Это ветерок, волна. А стекло — твердый, прочный материал, из которого строят небоскребы. Как может "воздух" сломать "камень"?
Но физика — наука упрямая. И она говорит: да, это возможно. Вдобавок, вы сами по идее можете это сделать, если очень постараетесь. Главное здесь — не сила крика, а снайперская точность.
У всего есть свой "любимый ритм"
Чтобы понять, как это работает, давайте забудем про бокалы и вспомним детство. Представьте обычные дворовые качели.
Если вы хотите раскачать друга сильно-сильно, что вы делаете? Вы толкаете его ровно в тот момент, когда качели начинают движение от вас. Если вы будете толкать хаотично, то когда они летят на вас, то когда они замерли, ничего не выйдет. Вы просто погасите скорость. Но если попадать в такт, то даже слабыми толчками можно раскачать качели до "солнышка".
В физике это называется резонанс.
У каждого предмета во Вселенной, от моста до винного бокала, есть своя собственная частота колебаний. Это тот ритм, в котором ему "нравится" вибрировать. Если вы щелкнете пальцем по краю бокала, он издаст тонкий звон. Этот "дзынь" — и есть его собственная частота.
Как звук ломает структуру
Когда певец (или динамик) издает звук, он посылает волны давления воздуха. Эти волны ударяются о стенки бокала. Обычно стеклу все равно: оно чуть-чуть прогибается и возвращается назад.
Но если частота звука идеально совпадает с собственной частотой бокала, происходит магия "качелей".
Первая волна толкает стекло. Стекло отклоняется и идет назад. И ровно в тот момент, когда оно готово снова пойти вперед, прилетает вторая волна и добавляет энергии. Потом третья, четвертая, тысячная.
Энергия накапливается. Стенки бокала начинают вибрировать всё сильнее и сильнее. Они изгибаются, как резина. Человеческому глазу это может быть незаметно (хотя замедленная съемка показывает жуткие деформации), но для структуры материала это катастрофа.
Стекло — материал хрупкий. Оно не умеет тянуться, как пластилин. В какой-то момент деформация становится критической, предел прочности превышен — и бокал буквально взрывается изнутри. Не от силы удара, а от переполнения энергией, которую он не смог рассеять.
Почему это не происходит на каждой вечеринке?
Если всё так просто, почему у нас на кухне не лопаются стаканы, когда мы включаем музыку или роняем кастрюлю?
Тут есть три условия, которые должны совпасть идеально (поэтому это и редкий фокус):
- Точное попадание в ноту. Если вы промахнетесь хоть на полтона, резонанса не будет. Вы будете толкать "качели" невпопад.
- Громкость. Звук должен быть вполне мощным (обычно более 100 децибел), чтобы "накачать" стекло энергией быстрее, чем оно успеет эту энергию сбросить.
- Качество стекла. Лучше всего бьются дорогие хрустальные бокалы с тонкими стенками. Обычный граненый стакан из столовой вы голосом не разобьете — в нем слишком много дефектов, они гасят вибрацию, как вата. Хрусталь же — упругий и звонкий, он идеально держит ритм... до самой своей смерти.
Так что, если сосед за стеной фальшиво поет в караоке, за посуду можете не переживать. А вот за свои нервы — стоит, ведь резонанс может действовать и на них, но это уже совсем другая история.