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    Die präzise Fokussierung von Klangvibrationen kann eine Lego-Minifigur unter vielen umwerfen
    Vor 7 Tagen und 20 Stunden

    Der Schlüssel dazu ist eine Signalverarbeitungstechnik, die dem Bauchrednertum ähnelt.
    Legos sind ein beliebtes Element bildungswissenschaftlicher Aktivitäten und haben sich sogar in Teilchenphysik-Experimenten am CERN zur Erforschung der Eigenschaften von Hadronen als nützlich erwiesen. Für Brian Anderson, Physiker an der Brigham Young University, sind Legos ein wesentlicher Bestandteil seiner

    Der Schlüssel ist eine Signalverarbeitungstechnik namens "Zeitumkehr", die ursprünglich in den 1960er Jahren von U-Booten verwendet wurde, um die Signalübertragung im Ozean zu fokussieren. Der Name ist etwas irreführend, da Schallwellen umgekehrt werden, nicht die Zeit. Die Technik beinhaltet das Abspielen eines Tons (Impuls) von einer Schallquelle – Anderson verwendet Lautsprecher zum Abspielen von Musik über einen Computer oder Laptop – und die Verwendung eines Sensors (wie ein Mikrofon oder ein Laser) an einer bestimmten Stelle auf einer Metallplatte, um die Reaktion aufzuzeichnen auf den Impuls dort.

    Diese Aufnahme bildet im Wesentlichen die akustische Welle ab, während sie herumprallt. Dann kann man dieses Signal mithilfe von Software umkehren und wiedergeben, sodass die Wellen ihre Schritte zurückverfolgen und sich gegenseitig konstruktiv stören, sodass Anderson diese akustische Energie präzise auf den Zielort fokussieren kann. Die räumliche Ausdehnung der Fokussierung hängt von den verwendeten Frequenzen ab. Höhere Frequenzen haben normalerweise kleinere Wellenlängen, was es Anderson ermöglicht, die akustische Energie auf einen engeren Punkt im Raum zu fokussieren.

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    "Zeitumkehr ist wirklich wie Bauchreden", sagte Anderson. "Aber anstatt unsere Stimme an einen anderen Ort zu werfen, fokussieren wir die Vibrationen auf einen Zielort, der möglicherweise weit von dem Ort entfernt ist, an dem die Vibrationen entstanden sind."

    Anderson entschied sich, Lego-Minifiguren zu verwenden, um das Ziel zu erreichen erzwungener Vibrationseffekt visueller. Vergrößern / Anderson entschied sich, Lego-Minifiguren zu verwenden, um den gezielten erzwungenen Vibrationseffekt sichtbarer zu machen. YouTube/BYU

    Er hat diesen Effekt auch mit dem Phänomen der "flüsternden Galerie" verglichen, das normalerweise in Räumen mit einer elliptischen Decke beobachtet wird, die einen natürlichen Fokussierungseffekt erzeugt. So kann jemand, der an einem Ort steht, flüstern und von einer anderen Person, die woanders steht, deutlich gehört werden. (Die St. Paul's Cathedral in London ist das berühmteste Beispiel. Hier entdeckte Lord Rayleigh um 1878 zum ersten Mal Flüstergaleriewellen.) Andersons Zeitumkehrtechnik ermöglicht es ihm, jeden Raum in eine Flüstergalerie zu verwandeln.

    Um den akustischen Effekt visueller zu machen, lieh sich Anderson die Lego-Minifiguren seiner Kinder und brachte sie ins Labor. Er stellte sie auf einer Metallplatte auf und benutzte eine erzwungene Zeitumkehr-Vibration, um eine bestimmte Minifigur anzuvisieren und umzuwerfen. "Ich verspreche Ihnen, dass nichts an der Platte darunter klappert", sagte Anderson auf einer ASA-Pressekonferenz. „Das liegt daran, dass die Wellen der beiden Lautsprecher nur konvergieren und eine große Amplitude direkt unter der [zielgerichteten] Minifigur erzeugen.“

    Diese ersten Experimente wurden 2017 in einem Artikel im Journal of the Acoustical Society of . vorgestellt Amerika und die Lego-Verbindung sorgten dafür, dass das Papier eine beträchtliche Medienberichterstattung generierte. „Anfangs war ich ein bisschen besorgt, weil ich im Labor mit Spielzeug gespielt habe“, gab Anderson zu. "Aber es stellte sich heraus, dass jeder Lego liebt, besonders Kinder."





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