Экспериментальное задание

1. Прогреть генератор и откалибровать шкалу вольтметра в единицах ускорения. Построить зависимость нормировочного множителя от частоты сигнала генератора.

2. При включенном генераторе внешнего воздействия отъюстировать кювету с жидкостью с помощью регулировочных винтов.

3. Определить дисперсионную зависимость ω = ω(k). Для этого необходимо определить размер структуры, возникающей в кювете при различных значениях частоты внешнего воздействия. Частоту внешнего воздействия изменять в пределах от 40 до 120 Гц с интервалом 5 Гц. Построить полученную зависимость в координатах ω и k и сравнить ее с теоретической.

4. Снять экспериментальную зависимость порога возбуждения капиллярной ряби от частоты внешнего воздействия и сравнить полученную кривую с теоретической.

5. Пронаблюдать возникновение пространственно-временного хаоса на поверхности жидкости с изменением амплитуды внешнего воздействия при различных значениях частоты. Схематически изобразить карту режимов на плоскости управляющих параметров “амплитуда – частота внешнего воздействия”.

6. Зарисовать характерные пространственные структуры, возникающие на поверхности жидкости в различных областях карты режимов.

Контрольные вопросы

1. Что является областью исследования синергетики?

2. Назовите имена ученых, внесших вклад в развитие синергетики.

3. Какие системы называются диссипативными?

4. Поясните смысл бифуркации.

5. Как связаны между собой информация и энтропия?

6. Что такое параметры порядка (управляющие параметры)?

7. Что является предпосылкой перестройки, разрушения прежней структуры?

8. Что такое фазовое пространство, фазовая траектория?

9. Что такое аттрактор, странный аттрактор?

10. Какой поток жидкости или газа называется ламинарным (турбулентным)?

11. Опишите основные явления, которые наблюдаются при параметрическом возбуждении капиллярной ряби?

12. Запишите дисперсионное уравнение для гравитационно-капиллярных волн на мелкой воде. Поясните смысл входящих в него величин.

13. Какой тип поверхностных волн (гравитационные или капиллярные) реализуется при наблюдении ряби Фарадея? Ответ обоснуйте.

14. Какие частоты поверхностных волн могут реализовываться в жидкости без вязкого трения при периодическом внешнем воздействии с частотой Ώ? Что изменится для случая вязкой жидкости?

15. Объясните, почему при небольшом превышении значения амплитуды внешнего воздействия порога возбуждения, капиллярная рябь занимает небольшую область поверхности жидкости.

16. С чем связано установление той или иной конкретной структуры на поверхности жидкости?

17. Опишите методику проведения эксперимента.

Список литературы

1. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир. 1980. 404 с.

2. Фейгенбаум М. И. Универсальность в поведении нелинейных систем//Успехи физических наук.—1983.— Т.141. Вып. 2.— С. 343-374.

3. Каданов Л. П. Физика за рубежом.— М.: Мир, 1985. С.9-32

Упражнение 3 Знакомство с понятием фрактала

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследовать поведение нелинейной динамической системы на примере модели Дж.Конвея “Жизнь”.

ОБОРУДОВАНИЕ: компьютер с программой “Жизнь”.