Резонанс бокала — интерактивный симулятор (звук разбивает стекло)

Что это за опыт

У бокала есть собственная частота колебаний f₀: ободок «дышит» эллипсом — по одной оси сжимается, по другой растягивается. Если динамик звучит точно на f₀, толчки приходят в такт, амплитуда копится с каждым периодом, и на достаточной громкости стекло разрушается. Это и есть резонанс — совпадение частоты возбуждения с собственной.

Явление резонанса изучали ещё Галилей и Ньютон, а строгую теорию колебаний развили Эйлер и лорд Рэлей в «Теории звука» (1877). Разрушение бокала голосом — эффектная демонстрация того, что накопление энергии на резонансе может превзойти прочность материала.

В симуляторе (собственная частота бокала f₀ = 750 Гц) вы крутите частоту, громкость и добротность Q. Резонансная кривая A(f) и бегущая точка показывают, как амплитуда взлетает у f₀ и падает при малейшей отстройке; кнопкой «Точно в f₀» легко попасть в резонанс, а «Новый бокал» вернёт целый.

Формулы

Методичка к уроку

Как показать опыт за пять минут на проекторе или интерактивной доске:

• Нажмите кнопку «Точно в f₀» и следите за плиткой «амплитуда, мкм» и бегущей точкой на кривой A(f): на резонансе она взлетает к порогу разрушения.
• Тяните слайдер «Q бокала» вверх — пик кривой становится выше, но уже (плитка «ширина пика Δf, Гц»).
• Чуть сдвиньте «Частота f» от 750 Гц и заметьте, как быстро падает амплитуда у высокого Q.
• Поднимите «Громкость» и точно попадите в f₀, чтобы разбить бокал; кнопкой «Новый бокал» верните целый и повторите тише — раскачки уже не хватит.

Полная методичка с формулами, графиком, примером расчёта и задачами для самопроверки встроена в сам симулятор — кнопка «📘 Как это работает».

Частые вопросы

Похожие опыты

Опыт Юнга Маятник Фуко Маятник Ньютона