不要隨便用同一個音調對著物體持續發聲!物理知識解釋其災難性後果!
「獅吼功」的加強版本——大喇叭讓聲波所攜帶的能量更集中,減少聲音的發散
今天我們用中學物理知識解釋一下「獅吼功」的真實一面和誇大一面,了解一下「獅吼功」真實一面的物理原理以及誇大的部分為何無法實現。
一聽到「獅吼功」,很多人認為這只是小說中才會出現的杜撰,現實當中是不可能存在的。
可實際情況是,「獅吼功」有其真實的一面,小說和電影中是有些誇張,但是現實當中有些破壞功能確實可以實現!
周星馳拍的電影《功夫》中,這一招「獅吼功」!其威力巨大,聲波所到之處,摧枯拉朽。讓最牛的「火雲邪神」都肝膽俱裂、磕頭認輸。這種情況確實誇大了太多,但是視覺效果很震感,有很強的觀感性!
「獅吼功」被大喇叭加強後,聲波所到之處,一切都成粉末
那麼,「獅吼功」到底涉及到什麼物理知識?為什麼能造成破壞力呢?
其實,這裡考查的是高中物理知識中的「共振」!
我們人類的聲帶振動發聲之後,引起空氣的振動,空氣的振動頻率如果與周圍某個物體的固有頻率相同,該物體就會發生共振,導致振幅增大,如果持續時間足夠,就能導致物體破裂甚至破碎!
我們來詳細討論一下具體情況,首先人的聲帶振動發聲,周圍被破壞的物體做的振動屬於「受迫振動」!
複習一下這部分物理知識:
1、受迫振動的周期和頻率由驅動力決定,與其固有頻率和周期無關,受迫振動的周期和頻率總等於驅動力的周期和頻率。
2、受迫振動的振幅與驅動力的頻率和固有頻率的差有關:驅動力的頻率與固有頻率之差越大,受迫振動的振幅越小;驅動力的頻率與固有頻率之差越小,受迫振動的振幅越大;當驅動力的頻率與固有頻率相等時,受迫振動的振幅最大!
3、當驅動力的頻率與固有頻率相等時,受迫振動的振幅最大,即發生「共振」現象!
再看一下「獅吼功」振碎高腳玻璃杯的圖片:
我們看到,高腳玻璃杯做受迫振動,發生共振後,都破碎了。
所以,要想造成破壞力,聲帶發出的聲音的頻率非常重要,而頻率大小決定了音調的高低,如果使用同一音調,也就代表使用同一頻率發聲。所以不能隨便改聲調,也就是不能隨便改變聲帶的發生頻率,那就需要做到兩點,第一,要找到這個頻率;第二,要讓該頻率的聲波持續一段時間,至於響度並不是影響太大的因素,因為共振一旦發生,就會使得振幅越來越大,直至破碎!
那麼,如果想像《功夫》電影中那樣,使周圍大部分物體都發生共振破碎,該怎麼辦?
周圍物體的固有頻率肯定大部分都是不相同的,所以,如果有十個物體,一般就有十個固有頻率,要使這十個物體都破碎,那只有一個辦法,就是持續發出十種不同的頻率。
人的聲帶是不可能同時發出那麼多種類頻率的。所以這是誇大不可以實現的。不過我們可以換用不同的頻率,陸續發出,使物體陸續發生共振,從而陸續破碎。這樣雖然不能同時產生巨大破壞力,但也很厲害了。
想像一下,只要滿足共振條件:
如果我們對著一座樓的承重牆持續用相同的頻率發聲,當牆發聲共振,整個樓就塌掉了。
我們對著海面發聲,當海水發生共振時,水花四濺,再持續一段時間,發聲海嘯了。
當我們對著山發聲,共振的山倒了,
對著樹發聲,共振的樹裂了。
對著火發聲,共振的火瘋狂亂竄了,也有可能滅了。
對著人發聲,肝膽俱裂了。
《功夫》中火雲邪神遭遇的獅吼功,原來蘊含著真實的物理原理!
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