Megoldott puzzle szinkron inga órák

A hanghullámok biztosítják a közös módot két egymás mellett felfüggesztett inga számára

Amikor két inga lóg egymás mellett, végül összefüggenek. © Brian Donaldson / gondolkodó
felolvasta

Titokzatos közös mód: a kutatók megoldják a szinkron ingák 350 plusz éves puzzle-ját. Ennek megfelelően sem véletlen, sem kísérteties erők nem biztosítják, hogy az egymás mellett felfüggesztett ingaórák egy idő múlva egybehangzóan összefüggesszenek. Ehelyett az órák egymáshoz olyan hangimpulzusokkal befolyásolják, amelyek nem hallhatók nekünk, ahogy a kutatók beszámolták a "Scientific Reports" tudományos folyóiratban.

Christiaan Huygens, a holland fizikus már ezt zavarba hozta: Több mint 350 évvel ezelőtt tervezett egy speciális dobozt két ingaórával, amelyeknek meg kell adniuk a pontos időt a hajókon. Két óra, tehát legalább egy folytatódott, ha egy megtört. Amikor egy fa gerendán egymás mellé függesztett órákat figyelt, valami furcsát észlelt: Nem számít, milyen helyzetben indulnak az ingak, legkésőbb fél óra múlva teljesen szinkronban forogtak - pontosan fázisban vagy ellentétesen.

Az egyik megoldódott, egy még nyitott

Ez a Huygens-szinkronizáció, amely metronómákkal is működik, évszázados találgatásokat váltott ki. Nyilvánvaló okból - a légmozgásokból - már magát Huygens is érvénytelenítheti. 2002-ben a tudósoknak sikerült megoldani a rejtvény legalább egy részét: Huygens kísérletének elkészítésében a fa gerendája biztosította a két óra-inga szinkronizálását. Mert vibrációkat adott át az egyik óráról a másikra, ami befolyásolta az ingázásukat.

Fázisban szinkronizált ingaórák. Gyakoribb és stabilabb az ellenkező fázisú közös mód. © közkincs

Az egyik kérdés azonban megválaszolatlan maradt: miért kell szinkronizálni a falra lógott órákat - tehát anélkül, hogy "transzformátor" sáv vagy más módon lennénk cserélve a rezgéseket. Henrique Oliveira, a Lisszaboni Egyetem és kollégái most előterjesztették ezt az esetet. Kísérlet és modell segítségével eljutottak a szinkronizálás rejtvényéhez a pályán.

A hanghullámok, mint egy push

Mint kiderült, az inga mozgása - számunkra nem hallható - hanghullámokat hoz létre. Ez az inga ciklusonként egyszer előállított hangimpulzus átjut a merev falon, és úgy jár, mint egy apró tolás, ahogyan a kutatók magyarázzák. Ha eléri a szomszéd óráját, az impulzus apró változást okoz az ingázás tempójában. Az idő múlásával az órák szinkronizálódnak. kijelző

A Huygens szinkronizáció metronómákkal is működik. Sarah Avayou / ingyenes képek

"Láttuk, hogy az órarendszert külső zajforrások is befolyásolták, mint például az ajtó bezárása, az emberek belépése a szobába, vagy akár akkor is, amikor a lift megállt a padlón” - mondja Oliveira és kollégái. Ha az inga kikerül a szinkronból, akkor az egyik inga tempója jelentősen csökken, a másik enyhén növekszik.

Ilyen módon a fázisok egymáshoz képest eltolódnak, amíg meg nem értik a stabil szinkronizációt. "Két kapcsolóállapotot kapsz, egy szinte fázisban és szinte fázisban ellenállásban. Ez utóbbi stabil" - mondják a kutatók. Matematikai modellben sikerült elméletileg szimulálni ezt a viselkedést. A Huygens szinkronizáció rejtélye így végül megoldódik a merev fal esetében. (Tudományos jelentések, 2015; doi: 10.1038 / srep11548)

(Tudományos jelentések, 2015.07.28. - NPO)