فريق من الباحثين من كلية هارفارد للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) وقسم الفيزياء
هندسة المنشار الموسيقي كما ذكرناالباحثون، يخلق ما يسميه الموسيقيون النقطة الحلوة، ويسميه الفيزيائيون الأنماط الاهتزازية الموضعية. هذه منطقة محدودة على الورقة يتردد صداها دون فقدان الطاقة عند الحواف.
باستخدام رياضيات النظم الطوبولوجية ،وجد الباحثون أن الأوضاع الاهتزازية الموضعية في البقعة الحلوة لمنشار غناء يتم التحكم فيها بواسطة معلمة طوبولوجية يمكن حسابها وتعتمد على وجود منحنيين متعارضين في المادة. وجد الباحثون أيضًا أنه يمكنهم ضبط توطين الوضع عن طريق تغيير شكل منحنى S ، وهو أمر مهم في تطبيقات مثل الاستشعار حيث تحتاج إلى مرنان مضبوط على ترددات محددة للغاية.
باستخدام التجارب النظرية والعدديةفي التحليل ، أظهرنا أن الانحناء على شكل حرف S في الغلاف الرقيق يمكن أن يحدد أوضاعًا محمية طوبولوجيًا في "البقعة الحلوة" أو خط الانعطاف ، على غرار حالات الحافة الغريبة في العوازل الطوبولوجية. هذه الظاهرة مستقلة عن المادة ، أي تظهر في الفولاذ أو الزجاج أو حتى الجرافين.
Peture Bride ، مؤلف مشارك للدراسة في كلية هارفارد للهندسة والعلوم التطبيقية
صوت المنشار الموسيقي منذ الانتشارأصبح الفولاذ الرخيص وبأسعار معقولة شائعًا في الموسيقى الشعبية في مختلف البلدان. تم إنشاؤها عن طريق ثني منشار يدوي معدني وإمالته مثل آلة التشيلو ، ووصلت الآلة ، وفقًا لمؤلفي العمل ، إلى ذروتها في مراحل الفودفيل في أوائل القرن العشرين وشهدت انتعاشًا بفضل الشبكات الاجتماعية.
"الطريقة التي يغني بها المنشار الموسيقي تعتمد علىتقول العروس. - عندما تضرب صفيحة مرنة مسطحة ، مثل لوح معدني ، فإن الهيكل بأكمله يهتز. يتم فقدان الطاقة بسرعة ، مما ينتج عنه صوت باهت يتلاشى بسرعة. يتم ملاحظة نفس النتيجة إذا قمت بثنيها على شكل J. ولكن إذا قمت بثني الورقة على شكل حرف S ، فيمكنك جعلها تهتز على مساحة صغيرة جدًا ، وهذا يعطي صوتًا نظيفًا ومستدامًا. "
يعتقد مؤلفو العمل أن الاكتشاف يقدممبدأ تصميم موثوق به للرنانات عالية الجودة بغض النظر عن الحجم والمواد ، من الآلات الموسيقية العيانية إلى الأجهزة النانوية ، ببساطة عن طريق الجمع بين الهندسة والطوبولوجيا. يقول الباحثون إن هذه التكنولوجيا يمكن أن تحل محل استخدام المصفوفات الدورية المعقدة والمنظمة بعناية للأغشية النانوية التي تُستخدم الآن لدفع الأنماط المحلية.
قراءة المزيد:
لقد تم اصطياده لقرون: ماذا نعرف عن كوكب فولكان المجاور للشمس
أكد الفيزيائيون تجريبيا قانون أساسي جديد للسوائل
اكتشف علماء الفلك مصدر انفجارات راديو غامضة قادمة من الفضاء