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1 # 醉花音
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2 # 甜甜向上精心創作
前幾年寫的一篇文章,稍加修改後,推薦給大家。
很多人透過電視看到過這樣的表演:將酒杯放在桌面上,杯中插入一根吸管,然後將酒杯用透明玻璃罩罩住。歌唱演員站在距離桌子大概五六米遠的地方,手拿話筒歌唱。奇蹟出現了,酒杯中的吸管竟然自己振動起來。一會兒更加令人不可思議的事發生了,酒杯突然破裂開來。而演員揭秘說,是酒杯與自己的歌聲發生了共鳴。
那麼,什麼是共鳴呢?請看下面的實驗。
將兩支頻率相同的音叉靠近放在桌面上,敲擊右邊的音叉使之發聲,然後用手按住,使之停止發聲,我們會聽到左邊的音叉發聲;將左邊的音叉換成頻率不同的音叉,再次敲擊右邊的音叉,發現左邊的音叉不發聲。前者就是共鳴現象,指的是一個物體振動發聲時,引起與其頻率相同的另一個物體振動發聲的現象。
明白了什麼是共鳴現象,前面的表演就容易理解了。因為歌唱演員唱歌時,有效控制自己聲帶的振動頻率,使之剛好與表演用的酒杯的振動頻率相同。於是,酒杯與聲帶發生共鳴而振動起來,並且,演員是持續發聲,不停地將能量傳遞給酒杯,使酒杯的振動越來越劇烈,達到一定程度自然就會破裂。
與共鳴有關的還有許多奇妙的現象,據記載,唐朝時,洛陽有一個僧人,房間內的一個磬不敲自鳴。僧人嚇得生了病,找來許多有法術的人,也沒解決問題。當時的太樂令曹紹夔是僧人的朋友,聽說僧人病了趕來探望。正巧前殿的齋鐘響了,磬也響了起來。於是,曹紹夔笑著對僧人說:明天你請我吃飯,我幫你捉妖。僧人將信將疑,但確實嚇怕了,也只好試一下,第二天準備了豐盛的飯菜。曹公也不客氣,吃飽喝足之後,從袖中取出一把銼刀,在磬上銼了幾下,磬從此不在自鳴。僧人很高興,病也好了,追問起原因,曹公說:此磬與前殿的齋鍾音調(振動頻率)相同,發生了共鳴。而曹紹夔在磬上銼了幾下,就改變了磬的頻率,自然不會與齋鍾發生共鳴。
發現了共鳴現象,人們自然會加以利用,有一種電子滅蚊器就利用了共鳴現象。起主要部分是一個蜂鳴器,蜂鳴器模仿雌蚊的發生頻率,當雌蚊靠近時,蚊子翅膀就會與蜂鳴器發生共鳴,使之振動加劇到難以自控,從而折戟沉沙。很多人都對魔術感興趣,在此順便揭秘個魔術,一個與歌唱演員震破酒杯如出一轍的魔術:同樣是將酒杯放在桌面上,用透明罩罩住。然後,魔術師在旁邊裝模作樣的用手比劃來比劃去,突然,酒杯破裂,自然是掌聲、驚歎聲響成一片。其實,這也是利用了共鳴現象,之所以能成為魔術,自然有其高明之處,這裡隱藏著一個歌唱者——超生髮生器。因為超聲人聽不到,魔術師只需隱蔽的操縱超聲發生器就可達到目的。
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3 # 物理小金魚
不少電影都有類似的橋段:某人大聲吼叫或發出所謂音波功,窗戶玻璃或桌子上的酒杯就被震碎,以渲染音波功的超強功力。
聲音由物體振動而產生,聲波振動我們耳朵內的聽小骨,經過複雜的聲-電轉換,最終由大腦形成聽覺。我們說話時發岀的聲音來自喉嚨,用手觸控喉嚨時會察覺,說話時聲帶在振動,引發空氣傳播到耳朵裡面。咽喉是整個呼吸道中最狹窄的部位,肺內氣流排出,衝擊喉內聲帶振動,帶動周圍空氣振動併產生嗓音。嗓音的音調決定於聲帶振動的頻率,聲帶頻率主要取決於聲帶的長度、質量和張力。一個人說話的音調與聲帶的狀況有關,共鳴器官的共鳴也起著一定作用。
男性聲帶較厚、較長,張力較低。女性聲帶較薄、較短,張力較大。因此,男性和女性說話時的音調不一樣。正常男性嗓音訊率在130赫茲左右,女性頻率在250赫茲左右,兒童為340赫茲左右。
高音能震碎玻璃杯或水晶燈確實有可能,一般人想有此神功卻絕非易事。振動物體在空氣中傳播形成聲音,聲音傳到其他物體,使其振動的過程稱為共振。聲音能量越大,物體振動幅度也越大,當振動幅度超過物體承受的極限時,物體就被震壞。石英玻璃的固有頻率在20000赫茲附近,普通人的聲帶頻率一般不高於2000赫茲,很少能把玻璃振碎。
有些特殊的高音歌唱家,他們的聲帶頻率接近玻璃頻率,就有可能引發玻璃共振而破裂。例如,傳說中的高音C,聲音會讓玻璃杯周圍的空氣以共振頻率振動,導致玻璃杯開始振動。如果歌聲足夠大,玻璃杯就會被震成碎片。
2005年“探索”頻道《MythBusters》電視節目就探討了這個問題,搖滾歌手兼歌唱教練傑米·溫德拉就用自己的聲音擊碎了一些玻璃器皿,他嘗試過12只酒杯,後來無意中幸運地擊碎一隻,第一次證明了個人聲音就能擊碎玻璃的說法是正確的,他擊碎玻璃的那一幕被拍成了電視。2015年5月13日在溫德拉湖南嶽陽君山島大展“獅吼功”,用高達100分貝以上的詠歎調連續震破三個高腳玻璃杯,並被主辦方授予“世界吼王”稱號。除溫德拉外,包括最長能吼近90秒、聲音高達120分貝的“中國吼王”李學東,聲音訊率高達1200HZ的“女版維塔斯”鄭海燕在內的其他選手均挑戰失敗。
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透過人的聲帶發聲是可以將杯子震碎的,其中震碎的原理就是利用共振,共振在生活中有很多應用,有好也有壞,先簡單說說共振的原理,然後再來例舉一些例子;在我們身邊的事物都會有本身特有的頻率在原地做機械振動,只不過各個物體的振動頻率都不一樣而已,這個頻率稱作固有頻率。
1.假如此時有一個外來的振動物體,它的頻率從零慢慢增加,當增加到和另一個物體的固有頻率相等或相近時,那麼這個物體就相當於從外界獲得了能量,使得自身的振動更加強烈,如果這個物體的結構足夠強硬,那麼它就不會被破壞,相反的話就會被震碎,也就是物體本身承受不了超過自身的能量。所以當你聲帶發出的聲音和杯子的固有頻率相近時,杯子的振動就會加劇,由於你在持續地向杯子輸入能量,如果這個振動超過杯子的承受限度,那麼杯子就會被震碎;
2.在生活中還有很多共振現象的例子,大家都聽說過歷史上計程車兵過橋事件,當拿破崙士兵經過法國的昂熱市的一座大橋時,由於士兵的行進速度統一,步伐整齊,這就使得整個軍隊的振動頻率和橋的固有頻率非常接近,當軍隊走到橋的中間時整個橋瞬間倒塌,造成士兵死亡。
還有一個最明顯的例子就是我們使用洗衣機來給衣服脫水,當轉筒啟動或者開始停止時,你就會發現在某個時刻洗衣機振動的非常厲害,這就是因為轉筒的頻率很接近整個洗衣機的固有頻率,使洗衣機振動得很劇烈。再比如夏天打雷時也會出現共振現象,其表現就是窗戶中的玻璃會劇烈振動,甚至破碎。所以綜合我們生活中的各種現象,用發聲是完全可以將杯子震碎的,唯一需要注意的就是要看你能不能發出這個固有頻率了。