LKB - Optomecanics and Quantum measurements group

Voir un verre se déformer sous l’effet du son

Comme tout objet, un verre peut vibrer. Pour s’en convaincre, il suffit d’écouter le son émit par un verre quand on lui donne une pichenette ou qu’on frotte son bord (qui ne s’est pas improvisé musicien à la fin d’un repas avec son verre en cristal ?).

Le verre ne vibre pas n’importe comment : il vibre à certaines fréquences qui lui sont propres et qui correspondent à des déformations particulières du verre. On appelle cela des modes propres mécaniques. Ces modes peuvent être simulés à l’aide de logiciels de simulation par éléments finis (COMSOL) comme en témoignent les animations ci-dessus. Ils sont caractérisés entre autre par leur fréquence et leur facteur de qualité (un verre qui tinte longtemps aura un facteur de qualité élevé).

Un verre vibrant produit un son et inversement le son peut faire vibrer un verre. Pour cela il suffit d’accorder la hauteur de la note jouée par un haut-parleur sur la fréquence propre du verre pour le mettre en résonance. Plus le facteur de qualité du mode est élevé plus l’oscillation du verre sera importante pour une amplitude du son donnée. (Voir vidéo : ici, le verre vibre à 400 Hz, soit 400 oscillations par seconde. Pour les visualiser, on utilise un éclairage stroboscopique qui permet d’observer un phénomène périodique au « ralenti ».)

Ainsi en augmentant l’amplitude du son et si la condition de résonance est respectée, il est possible de faire vibrer le verre jusqu’au point de rupture du verre. On a alors cassé un verre sans le toucher !