Espectacular vídeo de la sincronización en fase de 32 metrónomos

En Naukas Bilbao 2012 me han preguntado ¿y tú en qué investigas? Este vídeo youtube ilustra a la perfección mi tema de investigación, la sincronización de osciladores acoplados en fase (yo estoy especializado en modelos continuos no lineales). Los 32 metrónomos empiezan a oscilar fuera de fase, pero tras unos 2 minutos se sincronizan gracias a la plataforma flexible en la que están apoyados, que está colgada mediante unas cadenas. Cada metrónomo imparte una pequeña fuerza a la plataforma, pero ésta oscila con la suma de todas estas fuerzas. Por otro lado, la oscilación de la plataforma también afecta a todos los metrónomos, acelerando o desacelerando la velocidad de sus péndulos invertidos. Como resultado todos los péndulos sincronizan su oscilación entre sí y con la de la plataforma móvil en la que están apoyados. Los interesados en un modelo físico elemental disfrutarán del artículo de James Pantaleone, “Synchronization of metronomes,” American Journal of Physics 70: 992-, 2002. Para los que necesitan más, les recomiendo el libro de Arkady Pikovsky, Michael Rosenblum, Jürgen Kurths, “Synchronization: A Universal Concept in Nonlinear Sciences,” Cambridge Univ. Press, 2001.

Un conjunto de osciladores acoplados en amplitud y fase se pueden sincronizar tanto en amplitud como en fase, aunque mi trabajo se centra en el acoplamiento en fase. Como muestra la figura de arriba aparece un coseno de la diferencia entre las fases entre cada dos péndulos, que incluso para oscilaciones pequeñas debe ser aproximado por un término no lineal (cuadrático). Yo estudio modelos continuos en los que el número de péndulos se hace tender hasta infinito, con lo que se obtiene una ecuación en derivadas parciales (que para el acoplamiento en fase es fuertemente no lineal). La sincronización tiene múltiples aplicaciones prácticas, por ejemplo, el control de los latidos del corazón gracias a las células marcapasos que se encuentran los nódulos sinoauricular (SA) y auriculoventricular (AV), la sincronización de los aplausos del público de un teatro, o los enjambres y manadas que forman muchas especies de animales. Por supuesto, hay aplicaciones tecnológicas (yo he estudiado sobre todo redes de diodos (o uniones) superconductores tipo Josephson). Mi trabajo se centra en el desarrollo de métodos numéricos y en su aplicación al estudio de la interacción entre ondas solitarias (solitones y compactones) en este tipo de sistemas.

10 pensamientos en “Espectacular vídeo de la sincronización en fase de 32 metrónomos

    • Antonio, perdona, pero te equivocas, en el puente del Milenio de Londres ocurrió otro fenómeno físico diferente, una resonancia paramétrica.

  1. Oye, es una impresión mía o parece que hay una sincronización por dominios en la primera fila? Parecen que hay 2 en fase, después otros dos en contrafase…

    También me parece que es más estable en el tiempo que los osciladores estén en contrafase; El último péndulo se mantiene bastante tiempo en contrafase, y en cuanto se sale no tarda demasiado en ponerse en fase.

    ¿Hay algo de matemática detrás de esto? ¿Efecto de los senos?

    • Elrezad, la sincronización depende del acoplamiento mutuo y éste de la distancia, por lo que es de esperar que ocurra por dominios. También puede ocurrir la sincronización en contrafase, pero en este sistema concreto es inestable (o mejor, metaestable) y acaba cambiando a sincronización en fase.

      Los senos no influyen en la sincronización porque no hay acoplamiento en la amplitud (los péndulos invertidos de los metrónomos no están conectados entre sí, salvo por el aire y su efecto es despreciable).

  2. El tipo que todavia se resite en el minuto 2:20 a comportarse como el resto acaba sucumbiendo y oscilando al ritmo de la masa. Es interesante ver en qué poco tienpo cambia su fase.

  3. Hola amigos, lo que sucede es que los péndulos terminan entrelazándose, transmiten la información de su estado al tablero y a los oros péndulos, que a su vez se acoplan a primero que estableció la información de su estado pendular, frecuencia y fase.

  4. por que medio se acoplan los metronomos ? por el aire o por la base en la que se encuentran? porque en este video lo que vemos es que se produce acoplamiento pero no se sabe por que medio se produce.

    Gracias.

    • Carlos, como digo en la entrada el acoplo es debido a la plataforma: “Cada metrónomo imparte una pequeña fuerza a la plataforma, pero ésta oscila con la suma de todas estas fuerzas… sincronizándolos”

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