Geheimnisvolle Töne: Streicht man mit dem Bogen über eine gebogene Säge, gibt sie geisterhafte Töne von sich. Was physikalisch hinter solchen singenden Sägen steckt, haben nun Forscher aufgeklärt. Demnach sorgt ein geometrisch-topologischer Effekt dafür, dass die Schwingungen des Sägeblatts lokal nur an einer Stelle konzentriert bleiben. Die Formel hinter diesem Effekt könnte dazu beitragen, künftig auch quantenphysikalische Oszillatoren zu optimieren, wie das Team berichtet.
Der geisterhafte, aber klare Klang einer „singenden Säge“ sorgt schon seit mehr als hundert Jahren für Faszination. Denn das dünne, metallische Sägeblatt schwingt beim Darüberstreichen mit einem Bogen auf eine ganz spezielle Weise. Der Vorgang erzeugt einen klaren Ton, dessen Höhe durch schwächeres oder stärkeres Verbiegen des Sägeblatts verändert werden kann.
S-Form erzeugt den „Sweet Spot“
Was aber steckt dahinter? Klar ist, dass die Säge nur dann singt, wenn man das Sägeblatt auf bestimmte Weise krümmt. Bleibt es gerade, entsteht nur ein dumpfes, schnell verfliegendes Geräusch. Verbiegt man es in nur eine Richtung wie ein „J“, geschieht Ähnliches. Wenn man jedoch die Säge in eine S-Form biegt, erzeugt sie beim Darüberstreichen mit einem Bogen einen klaren, langanhaltenden Ton.
„Diese geometrische Transformation ist Musikern wohlbekannt, die den Umkehrpunkt dieser Kurve auch als ‚Sweet Spot‘ bezeichnen“, erklären Petur Bryde von der Harvard University und seine Kollegen. „Wenn man den Bogen in der Nähe dieses Punktes über die Säge streicht, sind die Töne am klarsten.“ Frühere Studien haten bereits gezeigt, dass an dieser Stelle lokalisierte Vibrationen auftreten. Wie diese sogenannten Eigenmodi physikalisch entstehen und wie die verschiedenen Beugungsformen der Säge sie beeinflussen, haben die Forscher nun untersucht.
