ViewWiki

שיעור 1 מתוך 3

כאוס.

כ־15 דקות · 4 שאלות תרגול

שתי מטוטלות כפולות זהות כמעט: תנועה שנקבעת לגמרי מההתחלה ובכל זאת אי אפשר לחזות אותה, הפרש זעיר שגדל בכפל, ולמה דיוק גדול יותר קונה מעט מאוד זמן.

שלב 1 מתוך 4 · אותה התחלה

שלב 1 מתוך 4

אותה התחלה

מטוטלת כפולה היא מוט שתלוי על ציר, ומוט שני שתלוי בקצה שלו. בסצנה יש שתיים כאלה, כחולה מלפנים וורודה מאחוריה, בנויות בדיוק אותו דבר ומשוחררות יחד מ־120°120^\circ⁠. התנועה שלהן מחושבת מחוקי ניוטון, בלי שום הגרלה.

לשאלה

שלב 2 מתוך 4

הפרש זעיר

עכשיו הוורודה מתחילה מסובבת עוד 0.01°0.01^\circ⁠, הפרש שאי אפשר לראות. הצגת המסלולים מראה את המסלול של כל מטוטלת, וגרף של ההפרש ביניהן בסולם לוגריתמי: כל משבצת למעלה היא פי עשרה. על הלוח שעון מראה את הזמן מאז השחרור ואת ההפרש עכשיו.

לשאלה

שלב 3 מתוך 4

דיוק גדול פי עשרה

בגרף, ההפרש מטפס בקו כמעט ישר. בסולם לוגריתמי קו ישר פירושו גדילה מעריכית: בכל פרק זמן קבוע ההפרש מוכפל באותו מספר. מערכת שבה הפרשים זעירים גדלים כך נקראת כאוטית, והתלות הזאת בהתחלה נקראת אפקט הפרפר.

לשאלה

שלב 4 מתוך 4

שחרור עדין

לא כל תנועה של מטוטלת כפולה כאוטית. זווית שחרור פתוחה עכשיו.

נסו: אחרי הבדיקה, מצאו בערך את הזווית שבה התנועה עוברת מסדירה לכאוטית. הגרף יגיד לכם.

חזרה לניסוי

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „כאוס”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

הפרש בזווית ההתחלה הוא אפס: שתי המטוטלות משוחררות מאותה זווית בדיוק. מה יקרה במהלך ההרצה?

לניסוי

תרגול · חשבו

הוורודה מתחילה 0.01°0.01^\circ⁠ יותר מסובבת. צפו בשעון שעל הלוח: אחרי כמה שניות ההפרש בין המטוטלות מגיע ל־10°10^\circ⁠?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

עכשיו מקטינים את ההפרש בהתחלה פי עשרה, ל־0.001°0.001^\circ⁠. מתי ההפרש יגיע ל־10°10^\circ⁠?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

משחררים את הזוג נמוך, מ־30°30^\circ⁠, עם אותו הפרש של 0.01°0.01^\circ⁠. מה יקרה להפרש במהלך 20 שניות ההרצה?