Маятниковые волны

Этот пример показывает интересные шаблоны волны, которые появляются среди массива простых маятников с тщательно выбранными длинами. Он основан на физической системе, которую можно просмотреть в www.youtube.com/watch?v=yVkdfJ9PkRQ

При общем приближении движения маятника период маятника зависит только от длины маятника и ускорения силы тяжести. Система маятника в этом примере содержит 24 маятника с длинами, выбранными так, что каждый маятник завершает различное интегральное число колебаний в течение 60-секундного «системного периода». Количество колебаний маятников в течение системного периода лежит среди 24 целых чисел в области значений [68, 91]: самый длинный маятник завершает 68 колебаний, а самый короткий - 91. Когда маятники освобождаются от покоя под общим начальным углом, в их движении появляются волновые шаблоны направленности. Эти шаблоны наиболее заметны, когда система рассматривается сбоку или сверху.

Вся симуляция выполняется в течение двух минут или двух системных периодов; в одну минуту маятники возвращаются в свое начальное состояние, и шаблон повторяется. Формула для вычисления периодов маятника принимает, что маятник выполняет простое гармоническое движение. На самом деле, это приближение, которое становится менее точным, когда угловая амплитуда качания увеличивается. В результате появляются небольшие расхождения в шаблонах движения, и очевидно, что после двух системных периодов система не совсем вернулась в свое начальное состояние. (Истинный период математического маятника длиннее, чем период, вычисленный в предположении гармонического движения.) Уменьшение начального угла улучшает повторяемость шаблонов волны.