Un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS) y el Departamento de Física
La geometría de la sierra musical, como se señaló.Los investigadores crean lo que los músicos llaman el punto óptimo y los físicos llaman modos vibratorios localizados. Se trata de un área limitada de la lámina que resuena sin perder energía en los bordes.
Usando las matemáticas de los sistemas topológicos,Los investigadores descubrieron que los modos de vibración localizados en el punto óptimo de una sierra circular están controlados por un parámetro topológico que se puede calcular y se basa en la existencia de dos curvas opuestas en el material. Los investigadores también descubrieron que pueden ajustar la localización del modo cambiando la forma de la curva S, lo cual es importante en aplicaciones como la detección donde se necesita un resonador sintonizado a frecuencias muy específicas.
Uso de experimentos, teóricos y numéricos.análisis, hemos demostrado que la curvatura en S en una capa delgada puede localizar modos protegidos topológicamente en el "punto óptimo" o línea de inflexión, similar a los estados de borde exóticos en aisladores topológicos. Este fenómeno es independiente del material, es decir, aparece en acero, vidrio o incluso grafeno.
Pieture Bride, coautora del estudio de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard
El sonido de la sierra musical desde la difusiónEl acero barato y asequible se ha vuelto popular en la música folclórica de diferentes países. Creado doblando una sierra manual de metal e inclinándola como un violonchelo, el instrumento, según los autores de la obra, alcanzó su apogeo en los escenarios de vodevil de principios del siglo XX y experimentó un resurgimiento gracias a las redes sociales.
"La forma en que canta la sierra musical se basa enefecto asombroso”, dice Bride. - Cuando golpeas una lámina elástica plana, como una lámina de metal, toda la estructura vibra. La energía se pierde rápidamente, lo que da como resultado un sonido sordo que se disipa rápidamente. Se observa el mismo resultado si lo dobla en forma de J. Pero si doblas la hoja en forma de S, puedes hacer que vibre en un área muy pequeña, y eso da un sonido limpio y sostenido".
Los autores del trabajo creen que el descubrimiento ofreceun principio de diseño confiable para resonadores de alta calidad, independientemente del tamaño y el material, desde instrumentos musicales macroscópicos hasta dispositivos a nanoescala, simplemente combinando geometría y topología. Esta tecnología, dicen los investigadores, podría reemplazar el uso de matrices periódicas complejas y cuidadosamente estructuradas de nanomembranas que ahora se usan para impulsar modos locales.
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