WHY DO SOME THINGS BREAK WITH SOUND?

Standing Waves and Resonance

It's an old story, a soprano singer makes a note and a wine glass breaks because of it. Looks like magic.

In a Tintin adventure, professor Calculus creates a machine that can destroy a whole city with the power of a sound wave.

During the first world war, soldiers marching while crossing a bridge created a resonance strong enough to bring it down. The frequency of their steps matched exactly he resonant frequency of the bridge. From this moment on, soldiers were forbidden to march while crossing a bride.

Exactly, what happens?

Each object is composed of molecules. For every substance, there is a frequency that can resonate with the arrangement of its molecules and produce an amplification of its movement. Molecules have a certain degree of liberty to vibrate and they will oscillate at a precise frequency.

Consider a kids' swing. Every time you push it the right way it will get more momentum and your kid will go higher. But of you push it a bit too early, while the swing is still traveling in your direction, you will fight against its energy and the swing will tend to stop. 

The Standing Wave will do the same to any object: if the frequency of the sound matches the frequency at which the wine glass molecules resonate, it will start vibrating, until the dynamic forces are too strong and the structure will break.

Every object has its resonant frequency. Or more than one. If you blow air into a bottle's neck, a sound will be produced at a certain position of your mouth and the frequency will match the resonant frequency of the air column in the neck of the bottle. The same happens to all the musical instruments.

Again, the extreme power of the Standing Waves!

PORQUE É QUE ALGUMAS COISAS QUEBRAM COM O SOM?

Ondas Estacionárias e Ressonância

É uma velha história:  um cantor lírico canta uma nota e um copo de vinho parte-se por causa disso. Até parece magia.

Numa aventura do Tintin, o professor Girassol cria uma máquina que pode destruir uma cidade inteira com o poder de uma onda sonora.

Durante a Primeira Guerra Mundial, soldados atravessando uma ponte a marchar criaram uma ressonância suficientemente forte para a destruir. A frequência dos seus passos era exactamente igual à frequência de ressonância da ponte. A partir daí, todos os soldados foram proibidos de atravessar pontes marchando.

Exactamente, o que acontece?

Cada objecto é composto de moléculas. Para cada estrutura, existe uma ou mais frequências que podem ressoar com o arranjo dessas moléculas e produzir uma amplificação desse movimento. As moléculas têm alguma liberdade de vibrar e irão fazê-lo nessa frequência.

Imaginem um baloiço. Cada vez que é empurrado na direção certa e no tempo certo, vai ganhar mais energia e o vosso filho irá subir mais alto. Mas se empurrarem ligeiramente cedo demais, enquanto o baloiço ainda viaja na vossa direção, irão lutar contra a sua energia cinética e o baloiço terá a tendência a parar. 

A Onda Estacionária irá fazer o mesmo a qualquer objecto: se a frequência do som for igual à frequência a que as moléculas do copo ressoam, ele irá começar a vibrar, até que as forças dinâmicas serão fortes demais e irá partir. É fácil encontrar a frequência de ressonância de um copo passando um dedo levemente pela boca do mesmo.

Todos os objectos têm uma frequência de ressonância. Ou mais que uma. Se soprarmos ar para dentro do gargalo de uma garrafa, um som será produzido numa determinada posição da nossa boca e a sua frequência será a frequência de ressonância da coluna de ar aí contida. O mesmo aplica-se a todos os instrumentos musicais.

Mais uma vez, o enorme poder das Ondas Estacionárias!