Klassieke Mechanica/Elementaire dynamica: verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Huibc (overleg | bijdragen)
Huibc (overleg | bijdragen)
Regel 526:
=Determinisme en chaos=
 
Met de vooruitgang van de fysica dacht men dat alle mechanische systemen in het heelal zich op een voorspelbare manier gedragen. Sommigen spraken zelfs over god als "le grand horloger de l'univers". Studies in de loop van de vorige eeuw toonden echter aan dat een systeem dat zich gedraagt volgens de wetten van de fysica, toch nog een onvoorspelbaar gedrag kan vertonen. "Onvoorspelbaar" is hier te begrijpen als het feit dat een zeer kleine verandering in de beginvoorwaarden, na een korte tijd tot een ander gedrag of een andere baan leiden. Dit fenomeen noemt men "'''deterministische chaos"''', of meestal "'''chaotisch gedrag"'''. De studie van dit gedrag, de karakteristieken ervan en de voorwaarden die ertoe leiden, heet de '''[[w:Chaostheorie|chaostheorie]]'''. Een simulatie van zulk een systeem met de computer geeft een mogelijk gedrag van het systeem, maar waarschijnlijk niet het werkelijke gedrag dat het zal volgen, zelfs al zou men het exact dezelfde beginsituatie kunnen geven. Elke numerieke simulatie gebeurt immers met een beperkte nauwkeurigheid en als kleine afwijkingen tot een afwijkend gedrag leiden, dan zullen deze kleine foutjes ook tot een andere voorspelling leiden dan het gedrag van het werkelijke systeem. Typisch zijn bv. de weersvoorspellingen, die na hoogstens 8 dagen zeer onbetrouwbaar worden.
 
Het blijkt dat elk systeem dat beheerst wordt door een niet-lineaire differentiaalvergelijking, chaotisch gedrag kan vertonen. Een differentiaalvergelijking is een vergelijking waarin een onbekende functie en haar afgeleiden optreden. Als die functie en haar afgeleiden enkel in de eerste graad voorkomen, spreekt men van een lineaire differentiaalvergelijking, anders van een niet-lineaire differentiaalvergelijking. Als eenvoudig voorbeeld kan men de vergelijking van de slinger nemen:
Regel 537:
:<math>\ddot\theta + \gamma\dot\theta + \omega_0^2\sin\theta = A\cos\omega_e t </math>
waarin &gamma; een dempingscoëfficiënt is, &omega;<sub>0</sub> is 2&pi; x de eigenfrequentie van de slinger en &omega;<sub>e</sub> is 2&pi; x de excitatiefrequentie. Zie hiervoor [[Klassieke_Mechanica/Bibliografie| Bibliografie]]: [fowles], p. 131-135.
 
Een mooi voorbeeld van deterministische chaos is het gedrag van een '''[[w:Magnetische_slinger| magnetische slinger]]''', d.i. een slinger met aan het einde een metalen bal die beweegt boven een paar magneten. De magneten proberen de slinger gevangen te houden in hun magnetisch veld, maar, indien de slinger met voldoende beginsnelheid gelanceerd wordt, zal hij toch van het ene magneetveld in het andere bewegen en dat op een "chaotische" manier. In het artikel in de Nederlandse Wikipedia kan men links vinden naar verscheidene simulatieprogramma's. Veel uitleg en foto's vindt men in http://www.codeproject.com/KB/recipes/MagneticPendulum.aspx
 
Zeer bekend is ook de [[w:Van_der_Pol-oscillator| van der Pol-oscillator]]. van der Pol was een Nederlandse natuurkundige, die de versterking van elektrische signalen m.b.v. de eerste elektronenbuizen bestudeerde, nl. de versterking door een triode.
Informatie afkomstig van https://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.