Het breken van een glas met behulp van geluid
(gepubliceerd in LINK 1995 [mei])

Gerrit Bloothooft
Peter Pabon*

Universiteit Utrecht, Onderzoeksinstituut voor Taal en Spraak
* ook Koninklijk Conservatorium, Den Haag, Afdeling Sonologie

 

Inleiding

Er zijn tal van verhalen in omloop dat het mogelijk is om een glas door het zingen van een luide en hoge toon te laten breken. Deze mogelijkheid spreekt tot de verbeelding en wordt in de literatuur gebruikt, zoals Madame Bianca Castelfiore in de stripverhalen van Kuifje en de jongen in 'Die Blechtromme' van Gnther Grass. In de verfilming van 'Die Blechtromme' door Reiner Fassbinder zien we het gebeuren en ook in een film uit de vijftiger jaren, met Yma Sumac [=> Amy Camus] in de hoofdrol werd het getoond. In een reclame van met geluidsbandmerk Memorex zien we dat Ella Fitzgerald een glas stuk zingt en even later gebeurt hetzelfde via het op de band opgenomen geluid onder de slogan 'is this Ella or is this Memorex!'. Ook wordt verteld dat de beroemde tenor Caruso ertoe in staat was, gedemonstreerd op de BBC waarbij uit een radio een opname van Caruso was te horen waarbij een glas sprong.

Veel voorbeelden dus, maar weinig bewijs dat het echt kan, omdat in alle film- en televisiebeelden truckage gebruikt kan zijn. In het geval van de BBC met een opname van Caruso moet dat welhaast het geval zijn omdat het vrijwel uitgesloten is om een glas te vinden die precies de eigenschappen heeft die bij het opgenomen geluid passen. Een ander verhaal gaat dat bij een televisie-opname een glas met een luchtbuks kapotgeschoten is. Al met al een goede reden om te onderzoeken wat er voor nodig is om een glas met geluid te laten springen. Om vervolgens af te vragen of de menselijke stem daartoe ook in staat zou zijn.

Het glas

Het glas moet van zuiver kristal zijn. Kristal heeft een harde kristalstructuur en is sterk maar ook breekbaar. Gewoon glas is chemisch gezien een vloeistof, kan daardoor te veel trillingsenergie opnemen, en zal daarom niet gemakkelijk breken.

We kozen voor het grote cognacglas uit de Gilde serie van Royal Leerdam (ontwerp Andries Copier, 30% loodkristal). Deze glazen worden met de hand geblazen en hebben daarom individuele eigenschappen, in het bijzonder met betrekking tot de wanddikte. De frequentie van de eerste resonantie van het glas ligt tussen 430 en 530 Hz. Voor (grote) wijnglazen ligt deze frequentie tussen 750 en 1200 Hz. De grote individuele verschillen tussen glazen ontstaan tijdens het ambachtelijke productieproces waardoor de hoeveelheid loodkristal in de kelk per glas varieert (maar de vorm gelijk blijft). Het glas werd met de voet op een tafel gefixeerd om te voorkomen dat het zou gaan 'wandelen' en daarmee energie zou verliezen.

Het geluid

Met behulp van een computer werd zanggeluid gemaakt. De toonhoogte werd precies afgestemd op de resonantiefrequentie van het glas. Dit moet binnen 1 Hz nauwkeurig gebeuren. Dit geluid werd versterkt en via een zogenaamde 'horn-driver' (JBL) hoorbaar gemaakt. Alleen de 'driver' werd gebruikt en deze werd zo dicht mogelijk bij het glas geplaatst, op ongeveer 1 cm afstand. De geluiddruk werd gemeten met een Bruel & Kjaer geluidmeter, zo dicht mogelijk bij de uitlaat van de ‘horn-driver’. Het is overigens niet absoluut noodzakelijk dat de toonhoogte van het zanggeluid hetzelfde is als die van de resonantiefrequentie van het glas. Er mag bijvoorbeeld ook precies een oktaaf onder die frequentie worden gezongen. In dat geval moet wel zeer precies gearticuleerd worden opdat de eerste resonantiefrequentie van de mond-keelholte overeenstemt met die van het glas. Hoog zingen is dus niet per se een voorwaarde.

Visualisering

Het glas werd belicht met een Bruel & Kjaer handstroboscoop. Dit apparaat produceert lichtflitsen waardoor het mogelijk wordt de beweging van het glas schijnbaar te vertragen. Omdat de maximale flitsfrequentie 125 Hz was, is gekozen voor frequenties nabij 1/4 1/5 van de trillingsfrequentie van het glas.

Resultaten

Het glas komt zichtbaar in trilling bij een geluiddruk boven 120 dB en breekt tussen 129 en 135 dB. De maximale uitwijking is dan minstens plus en min 1 mm. Het glas wordt eerst gerekt in n richting en vervolgens in de richting daar loodrecht op. Na het breken van zes glazen bestaat de indruk dat een glas met een hogere resonantiefrequentie (en dus een dunnere wand) eerder breekt.

Interpretatie

Het hoeft niet te verbazen dat met behulp van resonantie een glas met geluid gebroken kan worden. De geluiddruk waarbij het glas breekt is echter zeer hoog en ligt ruim boven de menselijke pijngrens (120 dB). De menselijke stem kan deze geluiddruk eigenlijk niet realiseren. De proef wordt nooit gedaan met het glas aan de lippen, dat zou ook gevaarlijk zijn gezien de rondvliegende splinters, en voor een glas op armlengte afstand moeten we nog eens 30 dB bijtellen. Alhoewel de geoefende zanger wel een luidheid van iets meer dan 120 dB kan halen, behoort 150 dB echt tot de onmogelijkheden. De zanger zou dan ook zijn eigen gehoor beschadigen! Bovendien moet de toon gedurende enige seconden zeer nauwkeurig overeenstemmen met de resonantiefrequentie van het glas. Ook dat is eigenlijk een onmogelijke opgave.

Het vermoeden rijst dat we te maken hebben met een moderne mythe. Het kan overigens zo zijn dat er in het fabricageproces of daarna (al dan niet bewust) met het glas gemanipuleerd is. Dan kan een zeer dunne glaswand zijn ontstaan of wellicht krasje of kleine breukjes, waardoor het glas bij veel lagere geluiddrukken kan breken. Als dat dan gebeurt, draagt het bij aan de mythevorming. Met een goed geproduceerd glas moeten we kapot zingen welhaast uitsluiten.