Броуновское движение

Броуновское движение – это тепловое хаотическое движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул.

Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном. Главный вывод теории состоит в том, что квадрат смещения <r2> броуновской частицы от начального положения, усредненный по многим броуновским частицам, пропорционален времени наблюдения (диффузионный закон). При этом сам коэффициент пропорциональности растет при увеличении абсолютной температуры T.

Компьютерная модель демонстрирует хаотическое движение броуновской частицы в идеальном двумерном газе. Через равные промежутки времени компьютер определяет координаты броуновской частицы и вычисляет квадрат ее смещения из положения равновесия, усредненный по всем предшествующим отсчетам для данной молекулы. Через каждые 100 шагов компьютер автоматически переключается на следующую частицу.

Непосредственно внутри окна модели, слева вверху, расположено рабочее поле модели с изображенной крупной частицей и налетающими на нее молекулами газа. В правой части окна помещена палетка, на которой отмечается положение модели после каждого шага N. Ниже рабочего поля, в левом нижнем углу окна помещено табло результатов и кнопки «Сброс» и «Очистить». При нажатии кнопки «Сброс» модель возвращается в первоначальное состояние (с сохранением всех рассчитанных траекторий на палетке). При нажатии кнопки «Очистить», модель переходит в начальное состояние и из палетки исчезают все ранее полученные траектории. На табло результатов показывается количество шагов N и квадрат смещения частицы r2 от начального положения.