Tím výskumníkov z Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a Katedry fyziky
Geometria hudobnej píly, ako je uvedenévýskumníci, vytvára to, čo hudobníci nazývajú sweet spot, a fyzici nazývajú lokalizované vibračné režimy. Ide o obmedzenú oblasť na plechu, ktorá rezonuje bez straty energie na okrajoch.
Pomocou matematiky topologických systémov,Vedci zistili, že lokalizované vibračné režimy v sladkom mieste spievajúcej píly sú riadené topologickým parametrom, ktorý je možné vypočítať a je založený na existencii dvoch protiľahlých kriviek v materiáli. Výskumníci tiež zistili, že môžu vyladiť lokalizáciu režimu zmenou tvaru S-krivky, čo je dôležité v aplikáciách, ako je snímanie, kde potrebujete rezonátor naladený na veľmi špecifické frekvencie.
Pomocou experimentov, teoretických a numerickýchanalýzou sme ukázali, že S-zakrivenie v tenkej škrupine môže lokalizovať topologicky chránené režimy v "sweet spot" alebo inflexnej línii, podobne ako exotické okrajové stavy v topologických izolátoroch. Tento jav je nezávislý od materiálu, teda vyskytuje sa v oceli, skle alebo dokonca v graféne.
Pieture Bride, spoluautor štúdie na Harvard School of Engineering and Applied Sciences
Zvuk hudobnej píly od šírenialacná a cenovo dostupná oceľ sa stala populárnou v ľudovej hudbe v rôznych krajinách. Nástroj, ktorý vznikol ohýbaním ručnej pílky na kov a naklonením ako violončelo, podľa autorov diela dosiahol svoj vrchol na vaudevillových scénach začiatku 20. storočia a vďaka sociálnym sieťam zažil oživenie.
„Spôsob, akým muzikálová píla spieva, je založenýúžasný efekt,“ hovorí Bride. - Keď udriete do plochého elastického plechu, ako je plech, celá konštrukcia sa rozvibruje. Energia sa rýchlo stráca, výsledkom čoho je tupý zvuk, ktorý sa rýchlo rozplynie. Rovnaký výsledok sa dosiahne, ak ho ohnete do tvaru J. Ale ak ohnete list do tvaru S, môžete ho prinútiť vibrovať na veľmi malej ploche, čo dáva čistý, trvalý zvuk."
Autori práce veria, že objav ponúkaspoľahlivý konštrukčný princíp pre vysokokvalitné rezonátory bez ohľadu na veľkosť a materiál, od makroskopických hudobných nástrojov až po zariadenia nanometrov, jednoducho kombináciou geometrie a topológie. Vedci tvrdia, že táto technológia by mohla nahradiť používanie zložitých, starostlivo štruktúrovaných, periodických polí nanomembrán, ktoré sa teraz používajú na riadenie miestnych režimov.
Čítaj viac:
Po stáročia sa loví: čo vieme o planéte Vulcan vedľa Slnka
Fyzici experimentálne potvrdili nový základný zákon pre kvapaliny
Astronómovia našli zdroj záhadných rádiových výbuchov, ktoré prichádzajú z vesmíru