Une équipe de chercheurs de la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Département de physique
La géométrie de la scie musicale, comme indiquéchercheurs, crée ce que les musiciens appellent le sweet spot et les physiciens appellent les modes vibratoires localisés. Il s'agit d'une zone limitée de la feuille qui résonne sans perte d'énergie sur les bords.
En utilisant les mathématiques des systèmes topologiques,Les chercheurs ont découvert que les modes vibrationnels localisés dans le sweet spot d'une scie chantante sont régis par un paramètre topologique qui peut être calculé et est basé sur l'existence de deux courbes opposées dans le matériau. Les chercheurs ont également découvert qu'ils pouvaient régler la localisation du mode en modifiant la forme de la courbe en S, ce qui est important dans des applications telles que la détection où vous avez besoin d'un résonateur réglé sur des fréquences très spécifiques.
À l'aide d'expériences, théoriques et numériquesanalyse, nous avons montré que la courbure en S dans une coque mince peut localiser des modes topologiquement protégés dans le "sweet spot" ou la ligne d'inflexion, similaires aux états de bord exotiques dans les isolants topologiques. Ce phénomène est indépendant du matériau, c'est-à-dire qu'il apparaît dans l'acier, le verre ou encore le graphène.
Pieture Bride, co-auteur de l'étude à la Harvard School of Engineering and Applied Sciences
Le son de la scie musicale depuis la diffusionl'acier bon marché et abordable est devenu populaire dans la musique folklorique de différents pays. Créé en pliant une scie à main en métal et en l'inclinant comme un violoncelle, l'instrument, selon les auteurs de l'œuvre, a atteint son apogée sur les scènes de vaudeville du début du XXe siècle et a connu un renouveau grâce aux réseaux sociaux.
"Le chant de la scie musicale est basé sureffet incroyable », dit Bride. - Lorsque vous frappez une feuille élastique plate, comme une tôle, toute la structure vibre. L'énergie est rapidement perdue, ce qui produit un son sourd qui se dissipe rapidement. Le même résultat est observé si vous le pliez en forme de J. Mais si vous pliez la feuille en forme de S, vous pouvez la faire vibrer sur une très petite zone, et cela donne un son propre et soutenu."
Les auteurs de l'ouvrage estiment que la découverte offreun principe de conception fiable pour des résonateurs de haute qualité quels que soient leur taille et leur matériau, des instruments de musique macroscopiques aux dispositifs à l'échelle nanométrique, simplement en combinant géométrie et topologie. Selon les chercheurs, cette technologie pourrait remplacer l'utilisation de réseaux complexes, soigneusement structurés et périodiques de nanomembranes qui sont maintenant utilisés pour piloter des modes locaux.
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