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La voix humaine peut-elle briser le verre ? La résonance est-elle une arme ?

J'ai une bonne et une mauvaise nouvelle à vous annoncer : la bonne, c'est que pour les besoins de cet omnilogisme, vous êtes invité(e) à une réception mondaine chez M. le Vicomte. La mauvaise, c'est que vous vous ennuyez à mourir. Alors, pour tromper votre ennui, vous mouillez votre doigt, vous arrosez votre assiette, et à court d'idées, vous faites tourner votre doigt (toujours mouillé) sur le bord de votre verre, en appuyant un peu.
Stop ! En plus d'avoir un comportement qui à coup sûr vous interdira l'espoir même d'une nouvelle soirée mondaine, faire tourner votre doigt mouillé sur le verre (en cristal, bien sûr) produira un bruit qui agacera tous les voisins, et qui à la longue, fera casser le verre.
Évidemment, vous vous moquez bien de ne plus être invité à ces réceptions barbantes, mais peut-être aimeriez-vous bien comprendre pourquoi votre verre s'est fendu, vous envoyant par la même occasion des éclats dans la main.

Pour comprendre ce phénomène, il est nécessaire de savoir auparavant que chaque matériau possède ce que l'on appelle une fréquence propre(1). Qu'est-ce qu'une fréquence propre, me direz-vous ? Eh bien, c'est une notion de physique qui stipule que tout matériau, quand on le frappe d'un coup sec (ou de manière générale, quand on l'« excite » d'une manière ou d'une autre), vibre toujours à la même fréquence, et ce quelle que soit l'intensité de l'excitation. En clair, si vous donnez une pichenette sur un verre, celui-ci délivrera toujours le même son(2). Bien évidemment, cette fréquence dépend de la forme du verre, de sa composition, de son volume, du volume d'eau qu'il y a à l'intérieur, etc. Ainsi, chaque objet ne vibre pas de la même manière, c'est ce qu'exprime le mot propre dans « fréquence propre ».

Or, si cet objet subit une excitation à une fréquence proche de sa fréquence propre, il aura tendance à vibrer, et ce de plus en plus fort : c'est le phénomène de résonance. Pour comprendre ce phénomène, imaginez que vous poussez votre petite sœur sur une balançoire : celle-ci ira d'autant plus haut que vous la poussez à intervalles réguliers, dès que la balançoire commence à redescendre vers l'avant. Eh bien, cet intervalle est la fréquence propre de l'« objet » petite sœur + balançoire, et c'est donc cette fréquence qui est optimale pour faire décoller votre sœur.

Pour en revenir à notre verre de cristal malencontreusement détruit, il possède également une fréquence propre, celle-la même que vous lui imposez en faisant tourner votre doigt. Le verre vibrera donc de plus en plus fort, et finira donc par casser - tout comme votre sœur finira par s'envoler de la balançoire si vous la poussez un peu trop longtemps.

Mais alors, vous direz-vous, il est possible de briser un verre rien qu'avec la voix, en chantant à sa fréquence propre ? Eh bien non, et il existe à cela plusieurs raisons : primo, il est quasiment impossible pour un humain de rester plus de quelques secondes sur une même note (et donc sur une même fréquence) parfaitement chantée, et secundo, la voix humaine n'est pas produite par une seule fréquence mais par une combinaison de plusieurs. Pour pouvoir alors briser le verre, il faudrait chanter vraiment très très fort, ce qui n'est pas gagné (mais possible, voir le lien en bas de l'article).
Cependant, si vous arrivez à produire exactement la fréquence propre d'un objet, vous pouvez obtenir des résultats dévastateurs : au XIXe siècle, des soldats marchant au pas sur un pont suspendu d'Angers provoquèrent l'effondrement du pont par résonance, entraînant la mort de plusieurs centaines de militaires.

Le son, inoffensif ?


       
(1) La fréquence est une grandeur qui rend compte du nombre d'oscillations qu'effectue un objet étudié par seconde. Par exemple, les moteurs de voiture ont une fréquence d'une centaine de Hertz - l'unité de la fréquence -, car ils tournent environ cent fois par seconde.
(2) Car le son a une fréquence (un son aigu possède une fréquence élevée, un son grave une fréquence plus faible).