Μια ομάδα ερευνητών από τη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ (SEAS) και το Τμήμα Φυσικής
Η γεωμετρία του μουσικού πριονιού, όπως σημειώνεταιερευνητές, δημιουργεί αυτό που οι μουσικοί αποκαλούν το γλυκό σημείο και οι φυσικοί ονομάζουν τοπικούς τρόπους δόνησης. Αυτή είναι μια περιορισμένη περιοχή στο φύλλο που αντηχεί χωρίς να χάνει ενέργεια στις άκρες.
Χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά των τοπολογικών συστημάτων,Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι εντοπισμένοι τρόποι δόνησης στο γλυκό σημείο ενός τραγουδιστή πριονιού ελέγχονται από μια τοπολογική παράμετρο που μπορεί να υπολογιστεί και βασίζεται στην ύπαρξη δύο αντίθετων καμπυλών στο υλικό. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι μπορούν να συντονίσουν τον εντοπισμό της λειτουργίας αλλάζοντας το σχήμα της καμπύλης S, κάτι που είναι σημαντικό σε εφαρμογές όπως η ανίχνευση όπου χρειάζεστε έναν συντονιστή συντονισμένο σε πολύ συγκεκριμένες συχνότητες.
Χρησιμοποιώντας πειράματα, θεωρητικά και αριθμητικάανάλυση, δείξαμε ότι η καμπυλότητα S σε ένα λεπτό κέλυφος μπορεί να εντοπίσει τοπολογικά προστατευμένους τρόπους λειτουργίας στο "sweet spot" ή στη γραμμή καμπής, παρόμοια με τις εξωτικές καταστάσεις ακμών σε τοπολογικούς μονωτές. Αυτό το φαινόμενο είναι ανεξάρτητο από το υλικό, δηλαδή εμφανίζεται σε χάλυβα, γυαλί ή ακόμα και γραφένιο.
Pieture Bride, συν-συγγραφέας της μελέτης στο Harvard School of Engineering and Applied Sciences
Ο ήχος του μουσικού πριονιού από τότε που διαδόθηκεΤο φθηνό και προσιτό ατσάλι έχει γίνει δημοφιλές στη λαϊκή μουσική σε διάφορες χώρες. Δημιουργημένο λυγίζοντας ένα μεταλλικό πριόνι χειρός και γέρνοντάς το σαν βιολοντσέλο, το όργανο, σύμφωνα με τους συγγραφείς του έργου, έφτασε στο αποκορύφωμά του στις σκηνές βοντβίλ των αρχών του 20ου αιώνα και γνώρισε μια αναζωπύρωση χάρη στα κοινωνικά δίκτυα.
«Βασίζεται στον τρόπο που τραγουδά το μιούζικαλεκπληκτικό αποτέλεσμα», λέει η Bride. - Όταν χτυπάτε ένα επίπεδο ελαστικό φύλλο, όπως ένα μεταλλικό φύλλο, ολόκληρη η κατασκευή δονείται. Η ενέργεια χάνεται γρήγορα, με αποτέλεσμα έναν θαμπό ήχο που διαλύεται γρήγορα. Το ίδιο αποτέλεσμα παρατηρείται αν το λυγίσετε σε σχήμα J. Αλλά αν λυγίσετε το φύλλο σε σχήμα S, μπορείτε να το κάνετε να δονείται σε μια πολύ μικρή περιοχή και αυτό δίνει έναν καθαρό, σταθερό ήχο."
Οι συγγραφείς του έργου πιστεύουν ότι η ανακάλυψη προσφέρειμια αξιόπιστη αρχή σχεδιασμού για αντηχεία υψηλής ποιότητας ανεξαρτήτως μεγέθους και υλικού, από μακροσκοπικά μουσικά όργανα έως συσκευές νανοκλίμακας, απλώς συνδυάζοντας γεωμετρία και τοπολογία. Αυτή η τεχνολογία, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσε να αντικαταστήσει τη χρήση πολύπλοκων, προσεκτικά δομημένων, περιοδικών συστοιχιών νανομεμβρανών που χρησιμοποιούνται τώρα για να οδηγούν τοπικές λειτουργίες.
Διαβάστε περισσότερα:
Το κυνηγούν εδώ και αιώνες: τι γνωρίζουμε για τον πλανήτη Vulcan δίπλα στον Ήλιο
Οι φυσικοί επιβεβαίωσαν πειραματικά έναν νέο θεμελιώδη νόμο για τα υγρά
Οι αστρονόμοι βρήκαν την πηγή των μυστηριωδών ραδιοφωνικών εκρήξεων που προέρχονται από το διάστημα