Интересный опыт с двумя свечками
Моя школа по математике – https://vectozavr.ru
discord: / discord
tg: @vectozavr
inst: / vectozavr
vk: https://vk.com/vectozavr
Помочь: https://www.donationalerts.com/r/vect...
Используемые материалы:
Видео GetAClass о метрономах: • Синхронизация метрономов
Биения маятников: • Pendulum waves/ Генератор волн маятников
Синхронизация 32-х метрономов: • 32 Metronome Synchronization
Мое выступление на IYPT(бонус для тех, кто любит читать описание): • The 30th IYPT 2017, Physics Fight Rou...
Fire dynamic simulation: https://pages.nist.gov/fds-smv/
Сегодня я хотел бы поговорить о синхронизации. Вообще, роликов на эту тему не сильно много, а тема, как по мне, достаточно интересная, ведь синхронизация часто встречается в повседневной жизни.
Предлагаю провести простой эксперимент: давайте возьмем пару метрономов и поставим их на платформу, которая может двигаться. Даже если запустить метрономы в разных положениях, они через некоторое время начинают колебаться с одной частотой почти в фазе. Это и есть синхронизация.
Обратите внимание на разницу между синхронизацией и биениями. Биения - это процесс, при котором два метронома колеблется независимо и разность фаз постепенно меняется. А синхронизация - это когда два метронома, подстроившись друг под друга, начинают колебаться с постоянной разностью фаз.
Два линейных осциллятора не смогут прийти в положение равновесия просто потому что между ними невозможна подстройка частот, ведь частота линейного маятника не зависит от амплитуды.
Важную роль тут еще играет рассеивание и подкачка энергии. Они помогают добиться того, что метрономы могут спокойно увеличивать и уменьшать свою амплитуду для подстройки частот.
На первый взгляд, метроном кажется обычным маятником, но на самом деле это довольно таки интересная система, в которой постоянно присутствуют несколько сил.
Данное уравнение с хорошей точностью моделирует поведение метронома. Я решил написать модель и проверить, будут ли синхронизироваться метрономы, основанные на таком приближении.
В моей модели мне удалось синхронизировать и 10, и 20 метрономов. Мне нравится тот факт, что небольшое уравнение движения позволяет описать сложное взаимодействие и подстройку любого числа метрономов, а еще и понаблюдать за тем, как все это эволюционирует со временем.
Напоследок покажу вам очень красивый пример синхронизации свечей.
Если проследить за горением свечки, то можно заметить небольшие колебания языка пламени в верхней точке. Одна свечка дает слишком мало огня, поэтому чтобы эксперимент получился, я взял пять свечек и связал их между собой. Таким образом получилась большая свеча. Здесь уже явно заметны колебания пламени свечи. Нагретые вихри воздуха поднимаются вверх и отрываются от основного пламени.
А теперь сделаем еще одну большую свечку и поставим ее рядом с первой. Окажется, что вскоре колебания этих свечей синхронизируются. Это, по сути, те же самые метрономы с той лишь разницей, что вместо маятника - периодически образующиеся вихри, а вместо движущейся поверхности - изменение давления вокруг свечки.
И даже такое сложное поведение можно смоделировать на компьютере. Я сделал такую симуляцию в программе «Fire dynamic simulation», которая позволяет моделировать горение. Это программа используется для моделирования пожаров и горения топлива, а я сделаю моделирование свечки.
Пара свечей будут синхронизироваться как и в реальном эксперименте.
Watch video Интересный опыт с двумя свечками online without registration, duration hours minute second in high quality. This video was added by user Vectozavr 02 February 2021, don't forget to share it with your friends and acquaintances, it has been viewed on our site 80,029 once and liked it 5.3 thousand people.