4 votos

Sincronización fenómeno: Una explicación sencilla?

Siendo a partir de una base matemática, los físicos " intuitivo argumentos siempre me pareció difícil de seguir. Actualmente estoy leyendo un libro llamado "Sincronización: Un Concepto Universal no Lineales de las Ciencias". El libro está bien escrito, pero de vez en cuando, tengo dificultades para seguir el intuitivo argumentos. En su caso más simple, los autores discuten el efecto de una fuerza externa periódica en un auto-sostenido de quasilinear oscilador. Tengo que destacar que estos son los argumentos en el capítulo 3 del libro. Las cosas se ponen más formal en el capítulo 7. El único problema es que en el capítulo 7 no hay ningún argumento acerca de los potenciales más. En el capítulo 3 el argumento se basa principalmente en un par de parámetros, $\overline\phi_e$ la fase inicial de la obligando oscilador que tiene la siguiente relación de fase $\phi_e=\omega t+\overline\phi_e$ y el oscilador se basa en el $x(t)=A\sin(\omega_0 t+\phi_0)$ y la fuerza externa varía dependiendo de la $\epsilon \cos(\omega t+\overline\phi_e)$. Los siguientes puntos son las principales cosas que no entiendo:

  1. ¿Qué potencial de decir?(Sé que el potencial de la función que define una invariancia de la mayoría de las veces, pero, ¿cómo es defnied para los osciladores caso?
  2. ¿Cuáles son los grandes vectores paralelos y los pequeños en la figura 3.3(a) representa?
  3. Por qué la fase de cierre tendrá lugar en $\phi_0$
  4. Por qué el punto 1 es estable y en el punto 2 no lo es? Me imagino estabilidad significa que el punto con el mínimo nivel de potencial. Espero que la respuesta a esta pregunta es clara si recibo una respuesta para la primera pregunta.

Las siguientes cifras, que podrían ser útiles para esta aclaración:

enter image description hereenter image description here

4voto

Klanestro Puntos 75

1 ¿Qué potencial de decir?(Sé que el potencial de la función que define una invariancia de la mayoría de las veces, pero, ¿cómo es defnied para los osciladores caso?

Aquí debe ser definida como la energía potencial del sistema. Esta página debería aclarar un poco la entrada de la wikipedia en energía potencial. En general, los potenciales son bastante un tema complejo, pero aquí, debería ser suficiente para saber que, menos el gradiente del potencial que le da la fuerza que actúa sobre el cuerpo.

2 ¿cuáles son los grandes vectores paralelos y los pequeños en la figura 3.3(a) representa?

Los grandes vectores paralelos deben representar las fuerzas. Los pequeños deben representar a las fuerzas proyectada a lo largo de la tangente a las líneas del círculo.

3 por Qué la fase de cierre tendrá lugar en $\phi_0$

Debido a $\phi_0$ es un punto de mínima energía potencial. A continuación, el gradiente en ese punto es cero. Por tanto, la fuerza sobre el cuerpo es cero (en ese punto).

4 ¿por Qué el punto 1 es estable y en el punto 2 no lo es? Me imagino estabilidad significa que el punto con el mínimo nivel de potencial. Espero que la respuesta a esta pregunta es clara si recibo una respuesta para la primera pregunta.

La estabilidad es otro super tema complejo: usted puede obtener una idea aquí: página de la wikipedia sobre la estabilidad de la teoría. Simplificando mucho, una "situación" (en realidad, un punto en el espacio de fase) es estable si después de un arbitrario largo intervalo de tiempo que el sistema ha evolucionado hasta convertirse en una "situación" que está muy cerca de la primera. En un caso límite, inicial y final de las situaciones puede ser el mismo. (Aquí no me refiero sólo a la posición, ya que la velocidad también es necesario especificar la "situación". El concepto clave aquí es el espacio de fase)

¿Qué necesitas saber aquí? Que un mínimo de energía es una posición estable, mientras que la máxima es una posición inestable. ¿Por que si en tanto la posición de la fuerza que actúa sobre el cuerpo es cero? Debido a que una pequeña variación en la posición que le da una fuerza que conduce de vuelta a la mínima en el primer caso, mientras que en el caso de un máximo de esa fuerza que te empuja en una dirección opuesta a la de la mínima.

Eso es todo. Pero realmente considerar la posibilidad de estudiar un poco de física matemática antes de la lectura de su libro. Con el fin de apreciar lo que usted necesita saber los conceptos básicos; se piensa que de lo contrario podrías tener algunos problemas reales a la comprensión del tema.

1voto

bjarkef Puntos 117

El argumento aquí es el de relacionar el espacio de fase de auto-sostenido de oscilador con el sistema de bola de un anillo en un fluido viscoso.

Matemáticamente, el campo de fuerza en este caso provienen de la fuerza motriz $\epsilon \cos(\omega t + \bar{\phi_e})$. En el marco giratorio de $\omega$, la fuerza motriz se convertirá $\epsilon(e^{i \bar{\phi_e}}+e^{-i(2\omega t+ \bar{\phi_e})})$, el segundo término puede ser baja si la detunning es pequeño $2\omega \gg\Delta=|\omega_0 - \omega|$. También, el original de la dinámica de $\phi(t)$ será $A e^{i((\omega_0 -\omega)t +\phi_0)}=A e^{i(\Delta t +\phi_0)}$. Con cero desafinación $\Delta=0$, la fase de punto no cambian con el tiempo, que es lo que te espera cuando viajes a lo largo del mismo marco giratorio de la partícula.

¿Qué potencial de decir?(Sé que el potencial de la función que define una invariancia de la mayoría de las veces, pero, ¿cómo es defnied para los osciladores caso?

Si no te gusta cómo dibujar la figura, sólo se puede girar la figura hasta que el vector de fuerza que apunta hacia abajo. Entonces es exacta de una bola en un anillo en un fluido viscoso en virtud de la gravedad y usted debería ser capaz de entender la mayoría concepto de inmediato.

Para cualquier fuerza conservadora campo $F(r)$, la energía potencial $V(r)$ siempre está bien definida por la integral de la $V(r)=-\int F(r)\cdot dr$. La fuerza aquí es constante (por lo que es conservador). Su magnitud está dada por $\epsilon$, y la dirección depende de cómo conducir el sistema.

¿Cuáles son los grandes vectores paralelos y los pequeños en la figura 3.3(a) representa?

En La Fig. 3.3, los grandes vectores es el "vector de fuerza" en el espacio de fase, por pequeño que es su componente paralela a la del anillo.

Para los no-cero desafinación, decir $\Delta=|\omega_0 -\omega|>0$, es de esperar que la partícula se mueve en sentido antihorario porque gira más rápido que su marco giratorio $\omega$. De esta forma se crea fuerza efectiva como se muestra en la Fig. 3.4. Su magnitud es constante, y su dirección es siempre paralelo al anillo como se esperaba. Fig. 3.4 explica cómo estos dos, la fuerza se puede equilibrar y crear dos puntos de equilibrio, o no hay punto de equilibrio.

Por qué la fase de cierre tendrá lugar en ϕ0

Para una bola en un anillo en un fluido viscoso en virtud de la gravedad, se puede esperar que la bola se mueva hacia el punto más bajo, que es $\phi_0$.

Por qué el punto 1 es estable y en el punto 2 no lo es? Me imagino estabilidad significa que el punto con el mínimo nivel de potencial. Espero que la respuesta a esta pregunta es clara si recibo una respuesta para la primera pregunta.

La definición de la estabilidad en un punto de $r(t)$ es que el sistema se eventual volver a $r(t)$ para cualquier pequeña perturbación $\delta r$$t \to \infty$. La definición de equilibrio es que no hay una fuerza neta.

Es obvio que tanto el punto 1 y 2 son de equilibrio porque no hay una fuerza a lo largo del anillo. Sin embargo, una pequeña perturbación en el punto más alto va a conducir la bola hasta el punto más bajo 1, mientras que la perturbación en 1 solo disco de vuelta al punto 1. Es por eso que el punto 1 se llama equilibrio estable, pero el punto 2 es el llamado equilibrio inestable.


Esta imagen puede ser de alguna manera se entiende por la dinámica de la ecuación: $$\ddot{x}+\omega_0^2x = f(x,\dot{x}) + \epsilon p(t)$$ El $f(x,\dot{x})$ es la dinámica interna y $\epsilon p(t)$ es la fuerza impulsora externa. Para entender la idea básica de ciclo límite, usted necesita saber el ejemplo más sencillo: amortiguado y conducido oscilador armónico.

Supongo que aquí $f(x,\dot{x}) = -\gamma \dot{x} + \tilde{A} \cos(\omega_0 t + \tilde{\phi}_0)$ en la mente del autor para la auto-sostenido de oscilador a la derecha en la frecuencia de resonancia $\omega_0$ del oscilador. También la fuerza externa debe ser $p(x)=\cos(\omega t + \bar{\phi_e})$.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X