¿Cuáles son las reglas para romper un vaso con la voz?

Primero: ¿qué frecuencia debería tocar? Hay muchos, muchos factores diferentes en juego para determinar la frecuencia natural de un objeto que conozco por experiencia. Estos son (no limitados a): espesor, densidad, módulo de elasticidad (necesitará dos de ellos, por ejemplo, módulo de Young y relación de Poisson) y, por supuesto, forma. No conozco ningún artículo que publique una relación entre estas variables y la frecuencia.

Entonces, debe tener en cuenta la amortiguación; esto puede estar nuevamente influenciado por muchas cosas. Por ejemplo, la redondez del vidrio (incluso una forma ligeramente elíptica producirá un sonido de "golpeteo" como campanas/carillones tubulares) es importante. Compare con tratar de 'silbar' con una botella de refresco; tan pronto como lo abolles aunque sea un poco, el tono desaparece inmediatamente. Luego, está la forma, donde generalmente más redonda hará que haya menos amortiguación, y también para un vidrio más fuerte.

Ahora, para romper un vidrio, debe agregar tanta energía como sea posible, con la menor disipación posible debido a la amortiguación, de modo que la energía de "vibración" interna sea mayor que la energía de enlace del trozo de vidrio más débil. Aquí, nos encontramos con algunos problemas; excepto por el grosor, generalmente se puede decir que las propiedades que permiten una mayor resonancia también hacen que el vidrio sea más fuerte. Por ejemplo, un vaso se romperá por discontinuidades en el vidrio, pero estas discontinuidades también disiparán energía continuamente mucho antes de que se rompa el vidrio; Las concentraciones de energía se formarán en formas 'elegantes' en su vaso, pero estas nuevamente permitirán menos resonancia.

Entonces, realmente, lo único que podemos decir con seguridad, y que un niño de 5 años también respondería, es que cuanto más delgado, mejor. Para todas las demás variables, tendrá que llegar a una aproximación. Podrías hacer un análisis FEM, pero preferiría simplemente usar la experimentación . Esto significará romper MUCHOS vasos y pedirle a un fabricante muestras de vidrio para probar todas las demás propiedades de su vidrio; Probablemente haya documentos que tengan esta información basada en la composición química y el proceso de fabricación. Entonces, supongo, podría encontrar algún factor que capture la forma del vidrio en sus relaciones empíricas (un poco como el coeficiente de arrastre$c_d$en$\frac{1}{2}c_d\rho v^2$). Y luego, si tiene DEMASIADO tiempo disponible, podría intentar predecir este factor para otras formas. Si lo hace, publique sus resultados para que el mundo los disfrute :)

Solo hay dos requisitos, 1) frecuencia correcta y 2) amplitud suficiente . La frecuencia correcta es la frecuencia de resonancia del vaso de vidrio (panel, cubo, etc.). ¡Sabrás que tienes amplitud suficiente, cuando se rompa el cristal! Ambos requisitos variarán según el material, la forma, las dimensiones del objeto y otras variables.

Si realiza experimentos, mantenga constantes tantas variables como sea posible usando el mismo fabricante, el mismo material de vidrio, la misma forma, etc. Tome un objeto, determine su frecuencia resonante y la amplitud requerida para romperlo. Obtenga otro artículo y repita. Cambia una variable y repite. Con suerte, podrá encontrar algunas constantes empíricas que luego se utilizarán para predecir la frecuencia y la amplitud a la que se romperá un objeto determinado.

Cualquier estructura que conduzca a un sistema Q alto (el vidrio) funcionará y el truco consiste en igualar con precisión la resonancia (frecuencia natural). Al montar el vidrio en una abrazadera que disipa la energía a un ritmo menor que la energía del sonido que lo alimenta, el vidrio está condenado independientemente del grosor o la falta de imperfecciones. Si la tasa de entrada de energía excede la tasa de disipación, la resonancia se alimentará de ella y... desastre.

Una forma económica de detectar cuándo coincide la frecuencia natural es colocar una pelota de ping pong en el vaso.