Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ja fysiikan laitoksen tutkijoiden ryhmä
Musiikkisahan geometria, kuten todettiintutkijat luovat sen, mitä muusikot kutsuvat sweet spotiksi, ja fyysikot kutsuvat paikallisiksi värähtelytiloiksi. Tämä on arkin rajoitettu alue, joka resonoi menettämättä energiaa reunoista.
Käyttämällä topologisten järjestelmien matematiikkaa,Tutkijat havaitsivat, että laulavan sahan makean pisteen paikallisia värähtelytiloja hallitsee topologinen parametri, joka voidaan laskea ja joka perustuu kahden vastakkaisen käyrän olemassaoloon materiaalissa. Tutkijat havaitsivat myös, että he voivat virittää tilan lokalisoinnin muuttamalla S-käyrän muotoa, mikä on tärkeää sovelluksissa, kuten sen tunnistamisessa, missä tarvitaan resonaattoria, joka on viritetty hyvin tietyille taajuuksille.
Teoreettisten ja numeeristen kokeiden avullaanalyysissä olemme osoittaneet, että S-kaarevuus ohuessa kuoressa voi lokalisoida topologisesti suojattuja tiloja "sweet spot"- tai käänneviivalle, samalla tavalla kuin eksoottiset reunatilat topologisissa eristimissä. Tämä ilmiö on materiaalista riippumaton, eli se esiintyy teräksessä, lasissa tai jopa grafeenissa.
Pieture Bride, tutkimuksen toinen kirjoittaja Harvard School of Engineering and Applied Sciencesissä
Musikaalin ääni näki leviämisen jälkeenhalpa ja edullinen teräs tuli suosituksi kansanmusiikissa eri maissa. Metallia käsisahaa taivuttamalla ja sellon tavoin kallistamalla luotu soitin saavutti teoksen tekijöiden mukaan huippunsa 1900-luvun alun vaudevillenäyttämöillä ja koki elpymisen sosiaalisten verkostojen ansiosta.
"Tapa, jolla musikaalisaha laulaa, perustuuhämmästyttävä vaikutus”, Bride sanoo. - Kun osut tasaiseen elastiseen levyyn, kuten metallilevyyn, koko rakenne värisee. Energiaa menetetään nopeasti, mikä johtaa tylsään ääneen, joka haihtuu nopeasti. Sama tulos havaitaan, jos taivutat sen J-muotoon. Mutta jos taivutat levyn S-muotoon, voit saada sen värisemään hyvin pienellä alueella, ja se antaa puhtaan, jatkuvan äänen."
Teoksen kirjoittajat uskovat, että löytö tarjoaaLuotettava suunnitteluperiaate korkealaatuisille resonaattoreille koosta ja materiaalista riippumatta makroskooppisista soittimista nanomittakaavaisiin laitteisiin yksinkertaisesti yhdistämällä geometria ja topologia. Tämä tekniikka voisi tutkijoiden mukaan korvata monimutkaisten, huolellisesti jäsenneltyjen, jaksoittaisten nanomembraanien käytön, joita nykyään käytetään paikallisten tilojen ohjaamiseen.
Lue lisää:
Sitä on metsästetty vuosisatoja: mitä tiedämme Vulcan-planeetasta Auringon vieressä
Fyysikot ovat kokeellisesti vahvistaneet nesteille uuden peruslain
Tähtitieteilijät ovat löytäneet avaruudesta tulevien salaperäisten radiopurskeiden lähteen