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É possível quebrar uma taça de vidro apenas com a sua voz?



          É clássico vermos em desenhos animados e filmes de comédia pessoas conseguindo quebrar objetos de vidros, especialmente taças de cristal, apenas cantando a plenos pulmões. Cantores de ópera são os mais associados com essa habilidade. Mas será que existe alguma verdade nisso? Incrivelmente, sim, e isso já foi demonstrado diversas vezes na prática! Porém, muitas variáveis precisam ser bem controladas para o experimento sonoro ocorrer como o esperado.

          Apesar disso parecer uma lenda urbana, é mais do que aceitável ondas sonoras da nossa voz conseguirem quebrar um objeto de vidro. Todos já devem ter ouvido sobre algo chamado ´ressonância´, a qual pode ser definida como um sistema vibracional ou uma força externa que faz com que outro sistema oscile com uma maior amplitude a partir de uma frequência específica. Todo corpo possui uma frequência de vibração natural inerente e caso exista uma transferência de energia sincronizada com essa frequência, o sistema terá sua amplitude cada vez mais aumentada. Em outras palavras, esse sistema acumulará cada vez mais energia.

          Para melhor ilustrar, é só pensarmos no clássico exemplo de um balanço de gangorra. Quando você está empurrando alguém nessa balança, você espera ela atingir o ponto mais alto do movimento e parar, para, só então, empurrá-la novamente. Respeitando essa sincronia (frequência), o balanço passará a atingir um ponto cada vez mais alto (uma maior amplitude) para cada empurrada, acumulando cada vez mais energia. Se caso contrário você não esperar o balanço atingir o ponto mais alto para só aí empurrar, você irá freá-lo parcialmente, desperdiçando grande parte da energia que você iria transmitir para o mesmo. E esse mesmo conceito pode ser aplicado para objetos de vidro, especialmente por estes terem uma fraca capacidade de amortecimento (1).

A força externa, para transmitir o máximo de energia para o sistema oscilatório do balanço deve atuar no ponto máximo do movimento do balanço, onde a energia cinética é zero mas a potencial é máxima; nesse caso, a força estaria sincronizada com a frequência desse balanço e, se comparássemos ela com uma onda de mesma frequência, a amplitude do movimento do balanço seria somada com a amplitude dessa onda, aumentando sua energia mecânica total

       Caso uma uma fonte de energia externa consiga fornecer energia ao objeto de vidro de forma a aumentar bastante a amplitude da sua vibração natural, você conseguirá quebrá-lo. Com isso, caso você encha os pulmões e mande uma voz com uma frequência coincidindo com a frequência do vidro visado e durante um certo período contínuo de tempo, teremos um vidro quebrado. Só que aqui vem os poréns. Bem, primeiro isso não será uma tarefa nada fácil caso a única fonte de energia seja as ondas sonoras vindas da sua boca. Com o uso de amplificadores de som, a tarefa fica mais fácil, já que isso fornecerá mais energia para a sua voz (maior amplitude para a mesma). Caso você queira quebrar o vidro sem o auxílio de nada, você terá que...

1. ...Escolher um formato que facilite a transferência de energia por ressonância. Nesse caso, uma taça fina de cristal seria o mais indicado, já que o seu formato oco e paredes pouco espessas iriam diminuir ainda mais o amortecimento das ondas sonoras emitidas por você.

2.
A constituição do vidro também precisa ser bem averiguada, para podermos conferir se ele possui boas quantidades de rachaduras microscópicas de tamanhos mínimos que facilitarão a propagação dos danos pela ressonância. Vidros com a constituição muito perfeitinha dificilmente serão quebrados mesmo com a ajuda de moderados amplificadores.

3. Aproximar bem o objeto da boca, para que a perda de energia sonora sendo direcionada para o mesmo seja reduzida ao máximo. Aquela história do cantor de ópera berrar e os vidros em volta de toda a sala serem despedaçados é lorota.

4. Bem, e você terá que ter um bom preparo vocal. Não será qualquer um  que conseguirá essa proeza. Você precisará manter a frequência certa por um tempo considerável e mandar um som bem volumoso ao mesmo tempo (acima de 100 decibéis, pelo menos).

       Para provar que seguindo essas regras você conseguirá quebrar o objeto de vidro apenas com a voz, em 2005 o MythBusters chamou o cantor de Rock e treinador vocal, Jamie Vendera, para tentar quebrar um copo de cristal. Depois de 12 tentativas, ele conseguiu o feito, usando um volume de voz de 105 decibéis na frequência certa do cristal alvejado (556 Hz)! Ele provavelmente falhou nas tentativas anteriores porque os copos testados não deviam ter rachaduras microscópicas o suficiente. O vídeo abaixo mostra o feito:

                                

          Além de Jaime Vendera, outros exemplos posteriores também foram gravados de pessoas conseguindo quebrar taças de cristal com a voz. Portanto, é perfeitamente possível tal feito com a voz natural, mas , definitivamente, não será qualquer um que conseguirá fazê-lo ou em qualquer circunstância.

(1) Amortecimento é a redução, restrição ou prevenção de oscilações dentro de um sistema oscilatório, dissipando a energia mecânica acumulada no mesmo. As molas do seu carro são um exemplo de amortecimento usado para prevenir danos na estrutura do automóvel. 

Curiosidade: Apesar do trágico e famoso colapso que acometeu a Ponte Tacoma nos EUA, em 1940, ser creditado ao efeito de ressonância em vários livros didáticos, onde a frequência natural dos ventos atingindo a ponte supostamente teriam coincidido com a frequência natural da estrutura desta última, é mais provável que o real fenômeno que a destruiu tenha sido gerado por algo conhecido como ´Excitação Aeroelástica´, o qual está mais relacionado com o sistema de amortecimento da ponte e formato aerodinâmico. De qualquer forma, parecem existir ainda dúvidas sobre o real mecanismo por trás do evento. Os artigos científicos em Ref.4, Ref.5 e Ref.6 explicam detalhadamente o assunto. 

REFERÊNCIAS CIENTÍFICAS
  1. http://www.acoustics.salford.ac.uk/acoustics_info/glass/
  2. http://www.scientificamerican.com/article/fact-or-fiction-opera-singer-can-shatter-glass/
  3. http://www.bbc.com/future/story/20160728-how-to-break-glass-with-sound
  4. http://www.ketchum.org/billah/Billah-Scanlan.pdf
  5. http://www.math.harvard.edu/archive/21b_fall_03/tacoma/ 
  6. https://www.wsdot.wa.gov/TNBhistory/Machine/machine3.htm
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