Πες μου γιατί σπάνε τα ποτήρια!

της Λίας Καραμπατέα

Παρακολουθώντας οποιοσδήποτε από εμάς έστω και ένα μικρό απόσπασμα οπερετικής μουσικής, σίγουρα έχουμε φέρει στο μυαλό μας την κλασική εικόνα που έχουμε δει στην τηλεόραση, όπου κάποιος τραγουδιστής (συνηθέστερα γυναίκα βέβαια), με μία «κορώνα» καταφέρνει το σπάσιμο ενός κρυστάλλινου ποτηριού.

Και ενώ σε κάποια γενικά πλαίσια μπορεί να είναι αρκετοί αυτοί που ξέρουν την εξήγηση, κατά πόσο είμαστε σε θέση να απαντήσουμε στο γιατί δεν συμβαίνει με κάθε τραγούδι αυτό, με κάθε φωνή και με κάθε ποτήρι;

Η ταλάντωση στη Φυσική ορίζεται σαν μια παλινδρομική περιοδική μεταβολή ενός μεγέθους γύρω από μια κεντρική τιμή, ενώ ο όρος «περιοδική» υποδεικνύει μια μεταβολή που γίνεται με τον ίδιο τρόπο για το ίδιο συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Περίοδος ταλάντωσης τότε θα είναι ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση μίας πλήρους ταλάντωσης, ενώ συχνότητα το πλήθος των ταλαντώσεων ανά δευτερόλεπτο (ή γενικότερα ανά τη μονάδα χρόνου, όπως την έχουμε ορίσει). Φέρνοντας στο μυαλό μας ένα εκκρεμές που ταλαντώνεται ή ακόμη και την κίνηση ενός ελατηρίου με ένα βαρίδιο στην άκρη του, καταλαβαίνουμε πως η ταλάντωση αυτή, κατά την πορεία της, έχει κάποια μέγιστα άκρα, και αντίθετα, κάποια κεντρική τιμή. Έτσι, έχουμε το μέγιστο και ελάχιστο πλάτος της ταλάντωσης.

Τι σχέση μπορεί να έχει το φαινόμενο της ταλάντωσης με αυτό που ξεκινήσαμε να περιγράφουμε όμως;

Αυτό που συμβαίνει όταν ένα ποτήρι σπάσει εξαιτίας ενός ήχου, λέγεται συντονισμός. Συντονισμός είναι η εξαναγκασμένη ταλάντωση στην οποία η συχνότητα του διεγέρτη γίνεται ίδια με την ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή, με αποτέλεσμα να έχουμε το μέγιστο πλάτος ταλάντωσης, άρα να οδηγούμαστε σε σπάσιμο του ποτηριού.

Εξαναγκασμένη ταλάντωση, όπως υποδηλώνει και ο χαρακτηρισμός, είναι η ταλάντωση η οποία προκαλείται από μία εξωτερική δύναμη, η οποία θα παίξει το ρόλο της διέγερσης (διεγέρτης). Η ιδιοσυχνότητα είναι κάτι λίγο πιο σύνθετο. Όλα τα σώματα γύρω μας, ακόμη και στερεής φύσης, όσο «ακλόνητα» και αν φαίνονται οπτικά, στην πραγματικότητα κάνουν μια μικρή κίνηση. Η κίνηση αυτή είναι τόσο μικρή, που δεν αποκαλεί καν ταλάντωση, αλλά μια μικρή δόνηση, και για κάθε αντικείμενο/σώμα, η συχνότητα στην οποία θα συμβεί αυτό είναι συγκεκριμένη, ανάλογα με το πώς θα επιδράσουμε και εμείς σε αυτό. Αυτή η συχνότητα είναι η ιδιοσυχνότητα.

Γίνεται έτσι πιο εύκολα αντιληπτό γιατί τα ποτήρια που σπάνε πιο εύκολα σε αυτό το σύνηθες «πείραμα» είναι τα λεπτά κρυστάλλινα, ενώ από την άλλη, κάθε φωνή και ανάλογα με τον ήχο που βγάζει, έχει άλλες τιμές συχνοτήτων, οπότε μόνο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες θα έχουμε φαινόμενο συντονισμού.

Οι ιδιότητες αυτές που εξηγήσαμε για τα υλικά σώματα βέβαια, δεν αποτελούν αποκλειστικό προνόμιο των ποτηριών και της ανθρώπινης φωνής. Γι’ αυτό και υπάρχουν ποικίλα παραδείγματα περιπτώσεων συντονισμού, όπως η συμπεριφορά μιας γέφυρας όταν έχει πολύ έντονο αέρα, ή ακόμη και όταν περνούν πολλοί άνθρωποι ταυτόχρονα πάνω από αυτήν (π.χ. όταν τυχαίνει να παρελαύνουν ή να διέρχονται στρατιώτες πάνω από μια γέφυρα, πάντα ο στρατιωτικός συγχρονισμένος βηματισμός διακόπτεται και η διέλευση γίνεται με ελεύθερο βηματισμό, ακριβώς προς αποφυγήν φαινομένων συντονισμού!).

Αν θέλετε να δοκιμάσετε τις καλλιτεχνικές σας δεξιότητες στο τραγούδι εμπλέκοντας παράλληλα λίγη Φυσική, μπορείτε να ξεκινήσετε ευθύς αμέσως. Καλύτερα όμως, τώρα που ξέρετε, να μην προτιμήσετε ποτήρια και αντικείμενα μεγάλης αξίας…