狮吼功现江湖，瞬间喊炸玻璃杯

某档真人秀节目中，一位选手用自己的声音震碎了手中的高脚杯。那么人的声音是如何震碎高脚杯的？它还能产生什么效果？声音的震动又能给我们的生活带来哪些便利呢？

选手挑战用自己的声音震碎手中的高脚杯。（图片来源：人民网）

高脚杯为什么会碎？

主要原因有两点。一是共振，任何物体都有固有频率，即它在一定时间内的振动次数是固定的。比如荡秋千，如果推的人有一定技巧，秋千就会越荡越高，秋千在一定时间内的摆动次数就是频率。当外力的频率等同或接近物体固有频率时，就能使物体产生更大幅度的振动，甚至使物体破碎。士兵走正步把桥震塌的例子就是共振在现实中的体现。即脚步的频率和桥的频率相近，桥的固有频率很低，士兵走正步的时候频率也很低，二者频率恰好接近，士兵走步的能量逐渐传到桥上，当能量累计到一定程度，超过桥体的断裂韧性后桥就断掉了。玻璃杯也有其固有频率，当选手声音的频率接近玻璃杯频率时（选手可以通过杯中吸管的振动频率来判断），声音的能量就能不断传给玻璃杯。

二是上文中提到的“断裂韧性”，即材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能。众所周知，材料内部有一些细微的裂纹，这些裂纹在振动状态下容易扩展。玻璃的断裂韧性通常较差，大约只有同等条件下钢铁断裂韧性的1%左右，加上高脚杯较薄，因此玻璃杯在振动状态下容易破裂。

除玻璃杯外，人的声音还能震碎其他东西吗？

从科学理论上来说，只要音量足够，同时又能准确而持续地发出与物体相近的频率，是可以震碎其他物体的。此外还有其他条件，如物体的厚度、内部裂纹分布、柔韧性等。

生活中还有哪些设备用了共振？

早在战国初期，人们就应用共振的特性发明了各种各样的共鸣器，用来侦探敌情。之后人们还将其运用于核磁共振成像，对特定疾病的诊断产生了极大帮助。此外，粉碎机、测振仪、电振泵等也利用了共振现象。

（作者：清华大学航空航天学院 高云峰教授）