donderdag 3 mei 2012

Over synchronisatie gesproken

Trillende voorwerpen die zodanig verbonden zijn dat er onderlinge energieoverdracht mogelijk is, gaan na een tijdje synchroon trillen.
Dat had Christiaan Huyghens in de 17de eeuw al ontdekt bij twee slingers die aan eenzelfde beweeglijke staaf waren opgehangen.

Dit merkwaardig synchronisatieverschijnsel wordt in onderstaand filmpje op een spectaculaire wijze gedemonstreerd.
5 slingerende metronomen beïnvloeden elkaar niet zolang ze op een vast oppervlak staan.
Als ze dan niet in fase trillen, blijven ze uit fase trillen
Maar van zodra ze op een beweeglijke ondergrond staan (plankje op colablikjes), kunnen ze bewegingsenergie aan elkaar overdragen.
Deze overdracht resulteert uiteindelijk in een synchronisatie van alle trillingen.

De precieze verklaring van dit merkwaardig synchronisatieverschijnsel vraagt nogal wat kennis van fysica en wiskunde.
Liefhebbers daarvan kunnen op internet pdf-bestanden vinden waaraan ze hun hartje kunnen ophalen: Synchronisation of metronomes en Design and experimental results of synchronizing metronomes,inspired by Christiaan Huygens.

Toch ga ik hier ook even een tipje van de sluier proberen te lichten.
De synchronisatie is uiteindelijk een gevolg van de wet actie = –reactie.
Situatie A: één metronoom op de beweeglijke plank.Ten gevolge van actie = –reactie zal, als het gewicht van de slinger naar rechts beweegt, het plankje naar links bewegen. En als het gewicht naar links beweegt zal het plankje naar rechts bewegen.
Situatie B: twee metronomen, die uit fase zijn, op de beweeglijke plank.
Als je twee metronomen die uit fase zijn op een beweeglijk plank plaatst, zal op een bepaald moment, het ene gewicht het plankje naar links doen bewegen (rode pijlen) en het andere zal het plankje naar rechts doen bewegen. Maar die krachtstoten komen niet op hetzelfde moment, waardoor de breedte van de uitslag van de gewichtjes wijzigt tot ze synchroon bewegen.

image

Het resultaat van de koppeling van de slingeringen via het bewegend plankje is in elk geval zeer bijzonder. Geniet ervan.

Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen