جواد کوهکن
انجام کارهای عجیب در فیلم‌ها با استفاده از ترفندهای سینمایی امکان پذیر است. به عنوان مثال، شکستن لیوان با صدای بلند هنگام اجرای اپرا بر اثر اجرای نت بلند و طولانی بوسیله خواننده در یک فیلم هالیوودی نشان داده شده است. اما آیا این کار در واقعیت هم ممکن است؟
بله، می‌تواند امکان پذیر باشد اما احتیاج به شرایط خاصی دارد که باید آن شرایط با هم هماهنگ و متناسب باشند. برای دانستن این شرایط و چگونگی هماهنگ و جور شدن آن‌ها با هم، باید کمی با علم آکوستیک (صوت شناسی) آشنایی داشت.
صدا، انرژی آکوستیکی است. امواج این انرژی مانند الکتریسیته، در مواد حرکت می‌کند و ذرات ماده را برانگیخته می‌کند و در نهایت منجر به ارتعاش ذرات ماده در فرکانس معینی می‌شود. در واقع، صدا حاصل ارتعاش یک جسم است و در محیط مادی به صورت موج انتشار می‌یابد که ما در سیستم شنوایی خود، آن را بوسیله فعل و انفعالات فیزیولوژیکی درک می‌کنیم. فرکانس، تعداد امواج عبوری از یک نقطه معین در طول یک دوره زمان مشخص است. واحد اندازه‌گیری فرکانس، هرتز می‌باشد و یک هرتز برابر با یک موج در یک ثانیه است.
هر ماده یک فرکانس طبیعی یا فرکانس تشدید دارد؛ که فرکانس ارتعاش اتم‌های آن ماده است. برای مثال فرض کنید که همسایه شما با گیتار باس خود بنوازد و گچ دیوار خانه شما وقتی که او یک خط باس پایین را اجرا می‌کند، ترک بردارد. بیشترین و کمترین فرکانس در گیتار باس از 40 تا 150 هرتز است (البته کیفیت بلندگوی همسایه نیز بر کیفیت صدا تاثیر دارد). بنابراین فرکانس تشدید گچ دیوار باید در این محدوده باشد، زیرا هنگامی که فرکانس نوسان نیروی خارجی با فرکانس ماده منطبق شود، ماده، انرژی را به جای منعکس کردن، جذب می‌کند.
امواجی که برای شکستن لیوان فرستاده می‌شوند، انرژی بیشتری حمل می‌کنند. آن‌ها متلاطم‌تر و کوتاه‌ترند؛ بنابراین در یک ثانیه زیادتر از آن‌ها، تقریبا 550 هرتز، عبور می‌کنند. برای شکستن لیوان با صدای بلند ، فرکانس صدا باید با فرکانس لیوان یکی باشد. این شرط اول است.
همچنین توجه کنید که باید این صدا خیلی بلند باشد یعنی شدت صدا زیاد باشد. شدت صدا بر حسب دسی بل اندازه گیری می‌شود. در حالی که شدت صحبت کردن عادی یک نفر حدود 50 تا 60 دسی بل است، برای شکستن لیوانبا صدای بلند ، خواننده باید حنجره‌ای به قدرت 105 دسی بل داشته باشد. حتی او باید خیلی به لیوان نزدیک باشد که در آن صورت خطر برخورد شیشه‌های شکسته با صورت او وجود خواهد داشت. به احتمال زیاد، زیاد کردن تقویت کننده الکتریکی هم نیاز خواهد بود.
لیوان هم باید از لحاظ استراتژیک مناسب باشد. یک لیوان نازک و ظریف، انتخاب خوبی است. یک لیوان خالی بسیار سریعتر از یک لیوان پر از نوشیدنی می‌شکند زیرا هوا رقیق‌تر از مایع است و صدا را بهتر حمل می‌کند. مسلم است که یک لیوان نازک دارای رخنه ریزی که قابل تشخیص نباشد، انتخاب بهتری خواهد بود.
اما آزمایشات واقعی درباره فرکانس‌های تشدید، بیشتر از یک بهانه برای شکستن لیوان با صدای بلند است. فرکانس تشدید، اساس آزمایش اولتراسونیک (مربوط به فراصوت) است که برای تعیین ایمنی ساختار سازه‌ها از خطوط لوله تا هواپیماها استفاده می‌شود. تست اولتراسونیک یک نوع تست غیرمخرب (NDT) است که به مهندسین اجازه می‌دهد تا بر بی عیب بودن تمام مصالح ساختمانی در مکان و هنگام استفاده، نظارت داشته باشند که در صورت وجود عیب، استفاده از ساختمان یا هواپیما برای تجزیه و تحلیل بیشتر در آزمایشگاه منحل می‌شود.
