El movimiento browniano es el movimiento aleatorio de partículas en un gas o líquido causado por el bombardeo desigual de otras moléculas en el medio. En 1827, Robert Brown notó por primera vez que un grano de polen suspendido en el agua se movía en un patrón aleatorio. Más tarde, en 1905, Albert Einstein derivó una expresión cuantitativa para el movimiento browniano utilizando la teoría cinética de moléculas.,
así es como funciona el movimiento browniano: digamos que una pelota de ping pong dentro de un contenedor representa las partículas de un líquido. Según la teoría cinética de las moléculas, los átomos están constantemente en movimiento, lo que conduce a colisiones y provoca movimientos aleatorios. Entonces, cuando tienes otra partícula más grande en el líquido, como una bola roja, puedes ver que se mueve aleatoriamente debido a las otras bolas de ping pong. Por lo tanto, la bola roja representa una partícula que está experimentando movimiento browniano.,
Usando análisis estadísticos y evidencia empírica, Einstein derivó que el desplazamiento x, la distancia más corta desde la posición inicial a la final de una partícula, de una partícula Browniana es igual a la raíz cuadrada de 2Dt, donde t es tiempo y D es la constante de difusión que se determina por la fórmula de Stokes-Einstein y depende principalmente de la viscosidad y la temperatura de un fluido. Una constante de difusión mayor significa que el desplazamiento de una partícula Browniana será mayor también.
podemos ver que la difusión es una manifestación macroscópica del movimiento browniano., En el agua hervida y en el agua del grifo normal, veremos la constante de difusión trabajando con tinte: el tinte se propaga más rápido en el agua hervida que en el agua normal, ya que se produce una mayor cantidad de colisiones aleatorias debido a la temperatura más alta, obligando al tinte a moverse en un camino Aleatorio que se propaga más rápido. ¡Eso es movimiento browniano!
Hay dos tipos de movimiento browniano: paseos aleatorios imparciales y paseos aleatorios sesgados. Pensemos en la partícula Browniana como un turista que se pierde en una gran ciudad., No tienen absolutamente ninguna idea de dónde deben ir, por lo que la probabilidad de que se muevan en cualquier dirección es igual, ya que están tan perdidos. Esto se llama una caminata aleatoria imparcial.
sin embargo, la mayoría de los casos de movimiento browniano son caminos aleatorios sesgados, lo que significa que tienen una probabilidad de viajar en una dirección preferida. Este sesgo se debe principalmente a la presencia del coeficiente de difusión. Es como entregar un mapa al turista; finalmente adquieren un sentido de dirección y tienen una mayor probabilidad de llegar al destino correcto., Un ejemplo de movimiento browniano sesgado se ve en el viaje de neurotransmisores a través de las neuronas, así como la electroforesis en gel porque las partículas tienen una afinidad por una cierta dirección.
¡la mejor parte del movimiento browniano es que está a nuestro alrededor! El modelo de movimiento browniano es aplicable a la vida cotidiana: explica cómo las moléculas se transfieren a través de una célula a la navegación de robots en terrenos aleatorios a la computación de deriva genética en biología a la predicción de los precios de las acciones en las finanzas., Es increíble cómo la física y la ciencia han dado a la humanidad una manera de lidiar con situaciones aleatorias. Todo gracias al movimiento browniano.
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