Et team af forskere fra Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Institut for Fysik
Geometrien af den musikalske sav, som nævntforskere, skaber det, musikere kalder det søde punkt, og fysikere kalder lokaliserede vibrationstilstande. Dette er et begrænset område på arket, der giver genlyd uden at miste energi ved kanterne.
Ved at bruge matematikken i topologiske systemer,Forskerne fandt ud af, at de lokaliserede vibrationstilstande i en syngende savs sweet spot styres af en topologisk parameter, der kan beregnes og er baseret på eksistensen af to modsatrettede kurver i materialet. Forskerne fandt også ud af, at de kan indstille tilstandslokaliseringen ved at ændre formen på S-kurven, hvilket er vigtigt i applikationer som sansning, hvor du har brug for en resonator, der er indstillet til meget specifikke frekvenser.
Brug af eksperimenter, teoretiske og numeriskeanalyse, har vi vist, at S-krumning i en tynd skal kan lokalisere topologisk beskyttede tilstande i "sweet spot" eller bøjningslinjen, svarende til eksotiske kanttilstande i topologiske isolatorer. Dette fænomen er uafhængigt af materialet, dvs. det optræder i stål, glas eller endda grafen.
Pieture Bride, medforfatter af undersøgelsen ved Harvard School of Engineering and Applied Sciences
Lyden af musicalen så siden spredningenbilligt og overkommeligt stål blev populært i folkemusik i forskellige lande. Skabt ved at bøje en metalhåndsav og vippe den som en cello, nåede instrumentet ifølge forfatterne af værket sit højdepunkt på vaudeville-scenerne i det tidlige 20. århundrede og oplevede en genopblussen takket være sociale netværk.
"Måden musiksaven synger er baseret påfantastisk effekt,” siger Bride. - Når du rammer en flad elastisk plade, såsom en metalplade, vibrerer hele strukturen. Energi går hurtigt tabt, hvilket resulterer i en mat lyd, der hurtigt forsvinder. Det samme resultat observeres, hvis du bøjer det til en J-form. Men hvis du bøjer arket til en S-form, kan du få det til at vibrere over et meget lille område, og det giver en ren, vedvarende lyd."
Værkets forfattere mener, at opdagelsen byder pået pålideligt designprincip for højkvalitetsresonatorer uanset størrelse og materiale, fra makroskopiske musikinstrumenter til nanoskalaenheder, blot ved at kombinere geometri og topologi. Denne teknologi, siger forskerne, kunne erstatte brugen af komplekse, omhyggeligt strukturerede, periodiske arrays af nanomembraner, der nu bruges til at drive lokale tilstande.
Læs mere:
Det er blevet jaget i århundreder: hvad ved vi om planeten Vulcan ved siden af Solen
Fysikere har eksperimentelt bekræftet en ny grundlæggende lov for væsker
Astronomer har fundet kilden til mystiske radioudbrud, der kommer fra rummet