Física

O som quebra uma taça quando iguala a frequência natural do vidro e é muito intenso; em aula, com amplificador

Publicado em 14/10/2026 · Última alteração em 14/10/2026

Assuntos: Ciência do cotidiano

Uma taça quebra com som quando a frequência do som coincide com a frequência natural de vibração do vidro e a intensidade é muito alta: a vibração cresce até o limite do material. Na demonstração de física da UCLA, a frequência é achada com osciloscópio, ajustada em décimos de hertz e tocada por amplificador e alto-falante, a cerca de 140 dB junto ao vidro. Não achamos fonte institucional que descreva uma voz sem amplificação fazendo isso.

Todo objeto elástico tem frequências naturais: aquelas em que vibra com facilidade depois de levar uma pancada. Uma taça tocada com o dedo soa justamente nessa frequência. Ressonância é o que ocorre quando uma força periódica, aqui a pressão do ar de uma onda sonora, tem frequência próxima da natural: a cada ciclo o vidro recebe um pouco mais de energia e a amplitude (o tamanho da vibração) cresce. O crescimento não é infinito, porque o vidro perde energia a cada ciclo, efeito chamado amortecimento. O vidro quebra se a vibração estabilizada ainda exigir mais deformação do que ele suporta. Por isso dois ingredientes precisam estar juntos: frequência certa e intensidade alta. Cada um sozinho não basta.

O vidro quebrado guarda o desenho da vibração

Segundo a UCLA, às vezes a taça, ao estilhaçar, deixa nos cacos o registro dos pontos da borda que ficam parados durante a vibração (os pontos nodais).

Por que a frequência precisa ser a da taça

Um objeto vibra com facilidade em suas frequências naturais e com dificuldade nas outras. Num balanço, empurrões pequenos a cada retorno vão acumulando amplitude; empurrar em outro ritmo atrapalha o movimento. Com a taça é análogo: o som só acumula vibração se acompanhar o ritmo próprio do vidro. Por isso a UCLA ajusta a frequência até décimos de hertz antes de subir o volume.

Para onde vai a energia e por que a vibração para de crescer

A cada ciclo o som entrega energia ao vidro, e o amortecimento tira parte dela. A amplitude cresce até o limite imposto pelas forças de amortecimento. Quanto menor o amortecimento, maior a amplitude que o mesmo som consegue produzir, a ponto de destruir o sistema. Se esse patamar exigir mais deformação do que o vidro tolera, ele quebra; se não exigir, a taça apenas vibra, por mais que o som continue.

Como sabemos: a demonstração da UCLA

O manual da UCLA descreve um procedimento medido: a taça é tocada com o dedo e o som é comparado ao de um gerador; o microfone e o osciloscópio mostram o pico de resposta, a frequência é refinada em décimos de hertz e só então o volume sobe, até cerca de 140 dB junto ao vidro, com escudo de acrílico contra os estilhaços. O limite: é uma única taça, num aparato de laboratório, e a página não informa quantas taças foram ensaiadas nem quantas resistiram.

Por que cantar alto, sozinho, não resolve

As duas condições são independentes. Sem a frequência certa, a taça não responde com facilidade, e aumentar a intensidade pouco ajuda. Com a frequência certa e pouca intensidade, a amplitude estabilizada fica abaixo do que quebra o vidro. Na demonstração, a frequência é fixada por equipamento e o nível chega a cerca de 140 dB, dez vezes o limiar da dor de 10^13 (cálculo nosso). Se uma voz consegue isso sem amplificação, as fontes institucionais que li não dizem.

Como sabemos

O mecanismo e a demonstração em sala estão bem sustentados; o caso da voz sem amplificação não tem fonte institucional e fica como lacuna declarada.

• Consenso científico: A frequência de ressonância é uma frequência natural de vibração do objeto, determinada por suas características físicas; é fácil fazer o objeto vibrar nela e difícil fazê-lo vibrar em outras. [2] Resonance, Ease of Excitation at Resonance
  Contexto: Conceito geral de física, válido para pêndulos, molas e vidro. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Na demonstração da UCLA, a frequência de ressonância da taça é procurada com um microfone ligado a um osciloscópio: no ponto de ressonância o sinal fica muito maior. [1] 50. Breaking Glass with Sound, passo 2
  Contexto: Procedimento do Lecture Demonstration Manual da UCLA para uma taça de vinho. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A frequência é refinada de hertz em hertz e depois em décimos de hertz, até o pico máximo, antes de se aumentar o volume. [1] 50. Breaking Glass with Sound, passo 4
  Contexto: Mostra que o acerto da frequência precisa ser fino. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Com a frequência ajustada, o amplificador é ligado em volume bem alto e a taça quebra; junto ao vidro o nível é de cerca de 140 dB. [1] 50. Breaking Glass with Sound, passo 5
  Contexto: Resultado da demonstração em sala, com a taça usada pela UCLA. · Limitações: O nível vale para o aparato e a taça da UCLA; outras taças e montagens podem exigir níveis diferentes. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A fonte sonora da demonstração da UCLA é um amplificador estéreo ligado a um alto-falante de corneta (horn driver) colocado perto da taça, e não uma voz. [1] 50. Breaking Glass with Sound, descrição do equipamento
  Contexto: Descrição do equipamento da demonstração. · Limitações: A página não trata de voz humana nem de cantores. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Consenso científico: Quando uma força periódica atua na frequência de ressonância, o movimento cresce em amplitude até o ponto em que é limitado pelas forças de amortecimento. [3] Driven Oscillators, Resonant excitation
  Contexto: Oscilador amortecido forçado, modelo geral. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Consenso científico: Se o amortecimento é pequeno, um sistema em ressonância pode atingir amplitudes grandes o bastante para destruí-lo. [3] Driven Oscillators, Resonant excitation
  Contexto: Princípio geral; a aplicação à taça é nossa leitura, coerente com a demonstração da UCLA. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: O modo fundamental de vibração de uma taça é o modo de sino: quatro pontos ao longo da borda não se movem e, entre eles, as paredes vão e voltam. [1] 50. Breaking Glass with Sound, explicação
  Contexto: Descrição feita para a taça da demonstração, com vídeo estroboscópico na página. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: A escala de decibéis é logarítmica: cada aumento de 10 vezes na intensidade soa, em média, como o dobro de volume, e o limiar da dor fica em torno de dez trilhões de vezes a intensidade do limiar de audição. [4] Decibels, introdução
  Contexto: Ouvido humano médio; a sensação de volume varia entre pessoas. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Estimativa: 140 dB equivalem a 10^14 vezes a intensidade do limiar de audição, dez vezes o limiar da dor de 10^13 citado pela HyperPhysics. [4] Decibels, introdução [1] 50. Breaking Glass with Sound, passo final
  Contexto: Comparação entre o nível da demonstração e o limiar da dor. · Limitações: Cálculo nosso: 140 dB ÷ 10 = 14, logo 10^14; dez trilhões = 10^13. A UCLA descreve o som como alto, mas não doloroso para o operador; o valor de 140 dB é aproximado. · Cálculo nosso a partir de duas fontes; o fator 10 entre os dois níveis depende de ambos os valores serem aproximados. · Conferida em parte (página institucional), conferência automatizada
• Incerto: Não encontramos, entre fontes institucionais, medição ou relato de uma voz humana sem amplificação quebrando uma taça; por isso o artigo não afirma que isso ocorre nem que não ocorre. [1] 50. Breaking Glass with Sound, descrição do equipamento
  Contexto: Busca nossa em universidades, sociedades científicas e periódicos em 13/10/2026. · Limitações: Ausência de achado não é prova de que o caso nunca ocorreu; relatos em imprensa e programas de TV existem, mas não são fontes aceitas aqui. · A única fonte lida mostra a demonstração com amplificador, que não responde sobre a voz. · Conferida em parte (página institucional), conferência automatizada
• Consenso científico: Empurrões dados a cada retorno de um sistema ressonante, como um balanço, vão acumulando amplitude. [2] Resonance, Ease of Excitation at Resonance
  Contexto: Analogia mecânica usada pela HyperPhysics. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada
• Fato estabelecido: Às vezes, ao quebrar, a taça deixa nos cacos evidência da estrutura de pontos nodais da vibração. [1] 50. Breaking Glass with Sound, explicação
  Contexto: Observação da UCLA sobre a taça da demonstração. · Limitações: A página diz 'às vezes'; não indica frequência do fenômeno. · Conferida na fonte (página institucional), conferência automatizada

Fontes

1. UCLA Physics & Astronomy — 50. Breaking Glass with Sound (Lecture Demonstration Manual)
   UCLA Physics & Astronomy, Instructional Research Lab · s.d. · Documento institucional · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026
2. HyperPhysics, Georgia State University — Resonance
   Nave, R. · s.d. · Livro ou obra de referência · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026
3. HyperPhysics, Georgia State University — Driven Oscillators
   Nave, R. · s.d. · Livro ou obra de referência · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026
4. HyperPhysics, Georgia State University — Decibels
   Nave, R. · s.d. · Livro ou obra de referência · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026

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