ruch Browna jest przypadkowym ruchem cząstek w gazie lub cieczy spowodowanym nierównym bombardowaniem innych cząsteczek w medium. W 1827 roku Robert Brown po raz pierwszy zauważył, że ziarno pyłku zawieszone w wodzie poruszało się w przypadkowym wzorze. Później, w 1905 roku, Albert Einstein wyprowadził ilościowe wyrażenie ruchu Browna za pomocą kinetycznej teorii cząsteczek.,
Oto jak działa Brownian motion: powiedzmy, że piłka Pingpongowa wewnątrz pojemnika reprezentuje cząstki cieczy. Zgodnie z kinetyczną teorią cząsteczek atomy są w ciągłym ruchu, co prowadzi do zderzeń i powoduje przypadkowe ruchy. Tak więc, gdy masz inną większą cząstkę w cieczy, jak czerwona piłka, można zobaczyć, że jiggles losowo z powodu innych piłek ping pong. Dlatego czerwona kula reprezentuje cząstkę, która przechodzi ruch Browna.,
korzystając z analizy statystycznej i dowodów empirycznych, Einstein wywnioskował, że przemieszczenie x, Najkrótsza odległość od początkowego do końcowego położenia cząstki Browna, jest równe pierwiastkowi kwadratowemu 2Dt, gdzie t jest czasem, A D jest stałą dyfuzji, która jest określona wzorem Stokesa-Einsteina i zależy głównie od lepkości i temperatury płynu. Większa stała dyfuzji oznacza, że przemieszczenie cząstki Browna będzie również większe.
widzimy, że dyfuzja jest makroskopową manifestacją ruchu Browna., W przegotowanej wodzie i zwykłej wodzie z kranu zobaczymy stałą dyfuzji w pracy przy użyciu barwnika: barwnik rozprzestrzenia się szybciej w przegotowanej wodzie niż zwykła woda, ponieważ większa ilość przypadkowych kolizji występuje z powodu wyższej temperatury, zmuszając barwnik do poruszania się w losowej ścieżce, która rozprzestrzenia się szybciej. To jest ruch Browna!
istnieją dwa rodzaje ruchu Browna: bezstronne spacery losowe i stronnicze spacery losowe. Pomyślmy o Browniańskiej cząstce jako o turystce, który gubi się w wielkim mieście., Nie mają absolutnie pojęcia, gdzie powinni się udać, więc prawdopodobieństwo ich ruchu w dowolnym kierunku jest równe, ponieważ są tak zagubieni. To się nazywa bezstronny losowy spacer.
jednak większość przypadków ruchu Browna to przypadkowe spacery losowe, co oznacza, że mają one prawdopodobieństwo podróży w preferowanym kierunku. To odchylenie wynika głównie z obecności współczynnika dyfuzji. To jak wręczenie turystom mapy; w końcu zyskują poczucie kierunku i mają większe prawdopodobieństwo dotarcia do właściwego celu., Przykładem tendencyjnego ruchu Browna jest podróż neuroprzekaźników przez neurony, a także elektroforeza żelowa, ponieważ cząstki mają powinowactwo do określonego kierunku.
najlepsze jest to,że jest wokół nas! Model ruchu Browna ma zastosowanie w życiu codziennym: wyjaśnia, w jaki sposób cząsteczki są przenoszone przez komórkę do nawigacji robotów na losowym terenie, do obliczania dryfu genetycznego w biologii, do przewidywania cen akcji w finansach., To niesamowite, jak fizyka i nauka dały ludzkości sposób radzenia sobie z przypadkowymi sytuacjami. Wszystko dzięki Brownian motion.
Dodaj komentarz