6.非線形現象に関する研究

6−1.水道水を使った履歴を持つ振動子

 非線形現象の特徴には、振動・分岐・履歴がある。これらを持ち備えた系として、図6−1のように、水道水とお猪口を使った簡単な実験系がある。

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図6−1.水道水を使った実験装置

 

 蛇口からの管の太さ、容器の大きさや形、蛇口と容器の位置関係に依存して、水の溜まり方が異なる現象を長女が見つけた。流量が少ない時、容器に水が溜まってあふれ出る現象(モードI)がみられるのに対して、流量が増えると、容器に沿って飛び散る現象(モードII)へと変化します。これについて、初期流量によってモードIIIの分岐点が異なる、つまり履歴があること、そして履歴の間に振動現象(モードIII)があることも見つけました(図6−2)。これらの現象について、数値計算による再現も行いました。場をエネルギーポテンシャルとみなすと、ポテンシャルの大きさや形状に依存した、ダブルミニマムポテンシャルの描写を再現する実験系になるかもしれません。

 

図6−2.流量に依存した、流れのモードスイッチング

 

 nakatakao.gif担当者:中田