Et team av forskere fra Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Institutt for fysikk
Geometrien til den musikalske sagen, som nevntforskere, skaper det musikere kaller sweet spot, og fysikere kaller lokaliserte vibrasjonsmoduser. Dette er et begrenset område på arket som gir resonans uten å miste energi i kantene.
Ved å bruke matematikken til topologiske systemer,Forskerne fant at de lokaliserte vibrasjonsmodusene i sweet spot av en syngende sag styres av en topologisk parameter som kan beregnes og er basert på eksistensen av to motsatte kurver i materialet. Forskerne fant også ut at de kan justere moduslokaliseringen ved å endre formen på S-kurven, noe som er viktig i applikasjoner som sansing hvor du trenger en resonator innstilt på veldig spesifikke frekvenser.
Bruke eksperimenter, teoretiske og numeriskeanalyse har vi vist at S-krumning i et tynt skall kan lokalisere topologisk beskyttede moduser i "sweet spot" eller bøyningslinjen, lik eksotiske kanttilstander i topologiske isolatorer. Dette fenomenet er uavhengig av materialet, det vil si at det vises i stål, glass eller til og med grafen.
Peture Bride, medforfatter av studiet ved Harvard School of Engineering and Applied Sciences
Lyden av musikalen så siden spredningenbillig og rimelig stål ble populært innen folkemusikk i forskjellige land. Laget ved å bøye en håndsag i metall og vippe den som en cello, nådde instrumentet, ifølge forfatterne av verket, sitt høydepunkt på vaudeville-scenene på begynnelsen av 1900-tallet og opplevde en gjenoppblomstring takket være sosiale nettverk.
«Måten den musikalske sagen synger er basert påfantastisk effekt, sier Bride. - Når du treffer en flat elastisk plate, for eksempel en metallplate, vibrerer hele strukturen. Energi går raskt tapt, noe som resulterer i en matt lyd som raskt forsvinner. Det samme resultatet observeres hvis du bøyer den til en J-form. Men hvis du bøyer arket til en S-form, kan du få det til å vibrere over et veldig lite område, og det gir en ren, vedvarende lyd."
Forfatterne av verket mener at oppdagelsen byr pået pålitelig designprinsipp for høykvalitetsresonatorer uavhengig av størrelse og materiale, fra makroskopiske musikkinstrumenter til enheter i nanoskala, ganske enkelt ved å kombinere geometri og topologi. Denne teknologien, sier forskerne, kan erstatte bruken av komplekse, nøye strukturerte, periodiske rekker av nanomembraner som nå brukes til å drive lokale moduser.
Les mer:
Den har blitt jaktet på i århundrer: hva vet vi om planeten Vulcan ved siden av solen
Fysikere har eksperimentelt bekreftet en ny grunnleggende lov for væsker
Astronomer har funnet kilden til mystiske radioutbrudd som kommer fra verdensrommet