0036. Si può infrangere un bicchiere senza toccarlo?

 Vorrei sapere in quale modo, con quali strumenti è possibile infrangere un bicchiere con un suono o comunque senza toccarlo restando a una distanza di almeno 20 cm. Non è una semplice curiosità, mi è utile per realizzare un cortometraggio... (Milo Busanelli)

l principio in base al quale è possibile infrangere un oggetto tramite il suono è ben noto fin dall'antichità: basta pensare alla storia-leggenda delle trombe di Gerico. Il concetto è semplice: ogni struttura è caratterizzata da diversi modi propri di vibrazione (ognuno vibra ad una fissata frequenza). Se la struttura in questione viene forzata dall'esterno a vibrare ad una delle sue frequenze proprie, può rompersi. Ciò avviene se l'intensità della forzante (nel nostro caso l'intensità del suono) è sufficientemente elevata e se la struttura è caratterizzata da basso smorzamento. Quindi per facilitare l'esperimento in questione è necessario innanzitutto scegliere un recipiente con basso smorzamento. Ciò lo si può fare colpendo leggermente il recipiente. Se questo vibra emettendo un suono che dura alcuni secondi prima di smorzarsi a zero è un buon candidato per l'esperimento. Ora viene descritta una procedura rigorosa (ed una più artigianale) per poter effettuare l'esperimento del nostro visitatore. Dopo aver selezionato un recipiente (bicchiere, provetta, backer etc.….) a basso smorzamento, disporlo su un vassoio per la raccolta dei frammenti.

Ricordarsi di coprire le orecchie durante la prova e di tenersi a distanza di almeno un metro dall'oggetto per ovvie ragioni di sicurezza. Qualora si utilizzi uno strumento musicale quale una tromba coprire gli occhi del musicista (È molto improbabile che una scheggia arrivi così lontano, ma la prudenza non e' mai troppa…).

1) È opportuno determinare la frequenza di risonanza del recipiente, colpendo il recipiente in prossimità dell'apertura e registrando il suono ad esempio tramite un microfono ed un oscilloscopio. Il colpo ecciterà tutte le risonanza ma dopo il primo secondo rimarrà prevalentemente soltanto la prima risonanza. Dall'analisi dell'onda sull'oscilloscopio e' possibile avere la frequenza di risonanza. (Ancora più efficiente sarebbe l'utilizzo di un analizzatore di spettro che dia direttamente la frequenza trasformando il segnale nel dominio del tempo) In maniera più artigianale si può tentare di individuare la "nota" emessa dal recipiente quando colpito, tramite l'ausilio di uno strumento musicale. Questa procedura "a orecchio" potrebbe essere sufficiente.

2) A questo punto sarebbe necessario utilizzare un generatore di forma d'onda sinusoidale, collegato ad un amplificatore e a sua volta ad un altoparlante di circa 50 W di potenza collocato vicino al recipiente. Si regola il generatore alla frequenza di risonanza del recipiente, si effettua un aggiustamento della frequenza, variandola leggermente facendosi guidare dall'osservazione della vibrazione del bicchiere ed infine una volta centrata perfettamente la frequenza, si aumenta l'intensità (coprite le orecchie prima di farlo) fino ad ottenere la rottura del recipiente.In maniera più artigianale si può sostituire al generatore-amplificatore-altoparlante uno strumento musicale quale la tromba. In questo caso il musicista "a orecchio" individua la frequenza di risonanza della struttura e suona la nota corrispondente aumentando l'intensità fino alla rottura del recipiente.

Buon esperimento…teneteci informati!

Antonio Paolozzi- Ingegnere