Laboratori de Física

 

   

Casos:


Comportaments "complexos": ni ordenats ni caòtics. Perquè la major part de sistemes vius i inteligents es troben en la frontera entre l'ordre absolut (per exemple el cristall d'un mineral) i el caos (per exemple la turbulència atmosfèrica)?

El model d'Ising és un model per a estudiar els materials magnètics formats per petits espins magnètics. Està basat en un autòmata cel·lular, en el qual els elements poden tenir els valors 1 o -1. Els espins poden canviar la orientació degut als seus veins o a la temperatura. Per a certa temperatura crítica es produeix una transició de fase en que el sistema no és ni en el règim ordenat (tots els espins en al mateixa direcció) ni aleatori (els espins giren a l'atzar degut a la temperatura).


Autoorganització crítica: Poden els sistemes complexos evolucionar espontàniament entre diferents estructures d'ordre? 

La pila de sorra és un dels millors exemples de sistema auto-organitzat crític. Si imaginem algú que diposita regularment grans de sorra en el mateix punt, una pila de sorra es formarà tard o d'hora. Aquest és en un punt crític auto-organitzat ja que si el pendent és molt gran tendeix a haver-hi petites esllevissades, i si el pendent és baix, la sorra s'hi acumula. El sistema s'automanté en un pendent crític constant.


Sensibilitat a les condicions inicials: Perquè petits canvis aparentment sense importància provoquen evolucions radicalment diferents? 

Després que Newton resolgués el problema de l'òrbita d'un planeta al voltant del sol, el repte natural va ser trobar la solució per 2 planetes . Molts del millors matemàtics i físics varen treballar en aquest problema el segle passat.
Visualitzar les trajectòries és fàcil, però quan es fan quasi periòdiques o caòtiques resulta més fàcil utilitzar les seccions de Poincaré. Si considerem un hiperplà en l'espai de fases, es dibuixa un punt en qualsevol part de la trajectòria que travessa el pla. Això fa que tinguem una representació gràfica del pla per ell mateix (la representació del primer retorn de Poincaré). Les maneres que s'utilitzen per representar i entendre els sistemes dinàmics resulten molt canviants i atractives.
http://www.physics.cornell.edu/sethna/teaching/sss/jupiter/
Web/Rest3Bdy.htm


El pendol cahòtic: Animació d'un comportamernt complex? 

A pendulum is displaced from the vertical by an angle theta, and moves through a viscous medium with frictional coefficient beta. An external, periodic torque is also applied to the pendulum. Although simple, this system displays chaotic behavior (similar to that in which the pivot point of the pendulum is made to oscillate). Newton's laws of rotational dynamics tells us that the moment of inertia I times the angular acceleration equals the sum of torques due to gravity, friction, and driver

http://nacphy.physics.orst.edu/JAVA_pend/