motion changes when the walker revisits regions where
Faraday wave sources created in the past are still active. For
orbital motions, this occurs when the memory length SMe ¼ Vτ=λF is of the order of the nondimensional orbital
perimeter 2πΛ.
In the high memory regime (SMe > 2πΛ), the trapping
leads to the appearance of states, as described previously
[11]. Each of them associates a stable periodic orbit with a
specific global wave field. The orbits have different shapes
(circles, ovals, lemniscates, trefoils, etc.) and two observables
are needed to characterize them. Figure 1(b), adapted
from Ref. [11], shows the mean nondimensional radius
R¯ ¼ h
ffiffiffiffiffiffi
pR2=λFi as a function of the mean nondimensional
angular momentum ¯L ¼ hLi=mWλFhVi. The experimental
data are located at the nodes (n, m) of a lattice as both
observables can only take discrete values. They correspond
for R¯ to the successive zeros of the Bessel function J0ð2πrÞ:
fr1 ¼ 0.37; r2 ¼ 0.87; r3 ¼ 1.87g. For each given level n
the mean angular momentum ¯L is also quantized:
L¯ m ∈ f−rn;−rn−2;…; 0;…; rn−2; rng. These states are
only observed in narrow ranges Λ−
n;m < Λ < Λþn;m centered
around a set of discrete values Λn;m [Fig. 1(c)].
The present article deals with the complex trajectories
observed when Λ is tuned outside the stability ranges of the
periodic orbits. Figure 1(d) shows a typical example for
Me ≈ 200 and SMe=2πΛ ¼ 1.6. While the complexity
increases with memory, it is remarkable that the regular
orbits (n,m) still show up during short time intervals. In
Fig. 1(d) seven of them are present: circles (1, 1),
lemniscates (2,0), ovals (2, 2), and loops (3, 1).
In order to put this coexistence of modes on a
quantitative basis, we study the chaotic motion in the
first two regions of instability (Λþ1
;1 < Λ < Λ−2;0 and
Λþ2
;0 < Λ < Λ−2;2), for intermediate values of the memory
for which SMe=2πΛ is close to 1. Figure 2(a) shows an
example of a complex trajectory obtained for Λ ¼ 0.49 at a
memory (Me ≈ 63 and SMe=2πΛ ≈ 1). Only three unstable
states, the small orbits (1, 1), and the lemniscate (2,0)
coexist. Figure 2(b) shows a typical scenario of a circular
orbit destabilization. It originates in a mismatch of the
classical orbiting radius (due to the central force) and the
orbiting radius induced by the wave field. The transition
from a circle to a lemniscate, occurs when the wobbling
brings the trajectory close to the center. A topological
change then leads to a lemniscate. This multilooped motion
appears unstable and mediates a return to orbiting motion
with a possible flip of the angular momentum [19,20] [21].
Figure 2(c) shows the time recording of nondimensional L
associated to the trajectory of Fig. 2(a). The transitions are
typical of low-dimensional chaos in dissipative systems
[22–24].
The multistability can be characterized using a map of
first return relating the nondimensional distance R to the
center at time t þ TI to its value at time t. The discretization
is obtained by considering the evolution of the successive
maxima. The time interval TI is then self-determined. The
resulting iterative map of Rkþ1 as a function of Rk is
shown in Fig. 2(d). The dynamics is described by the
application of first return. The two fixed points A and B
correspond to circles and lemniscates, respectively. Here,
the tuning value of Λ sets the system in a regime where
both these attractors are unstable. Starting from A, the
wobbling grows corresponding to a drift from A to B along
the upper branch. In the neighborhood of B, the motion is
a lemniscate. After a few loops, its instability triggers a
return to A. The route back depends on the memory. For
Me ≈ 40 with SMe=2πΛ ≈ 0.8, the iterative points drift
directly from C to the upper branch in the vicinity of A.
B (r)
F
d
V
m
(a)
d
−1 0
0
1
L
(1,1)
(2,-2)
(1,-1)
(2,0)
(3,3)
(2,2)
(3,-3)
(b)
R
1
(3,-1) (3,1)
0 2.5
1
R
0.5
0
(c)
1.1 2.0 2.2 3.3
−2
0
x/λF
y/λF (d)
2
−2 0 2
FIG. 1 (color online). (a) Sketch of the experiment. The droplet
loaded with ferrofluid is located in an axisymmetric spatially
varying magnetic field BdðrÞ and thus trapped in a twodimensional
attractive harmonic potential well. (b) The eigenmodes
defined by a plot of their mean nondimensional spatial
extension R¯ versus their mean nondimensional angular momentum
L¯ . (c) When the control parameter Λ changes, the stable
modes (n, m) are observed in narrow ranges of Λ shown in grey.
(d) A highly intermittent trajectory of a drop of velocity< V >¼ 8.1 mms−1 at Me ≈ 200 for Λ ¼ 0.83 and SMe=2πΛ ¼ 1.6.
The selected sections show the coexistence of orbits (1, 1),
เคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงเมื่อวอล์คเกอร์ที่ revisits ภูมิภาคที่แหล่งคลื่นฟาราเดย์สร้างในอดีตจะยังคงทำงาน สำหรับเคลื่อนไหวโคจร ที่นี้เกิดขึ้นเมื่อความยาวจำ SMe ¼ Vτ = λF เป็นลำดับออร์บิทอล nondimensional2πΛ ในขอบเขตในระบอบการปกครองหน่วยความจำสูง (SMe > 2πΛ), ที่ดักนำไปสู่ลักษณะที่ปรากฏของอเมริกา ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้[11] . แต่ละของพวกเขาร่วมวงโคจรเป็นครั้งคราวมั่นคงด้วยการคลื่นโลกเฉพาะฟิลด์ วงโคจรมีรูปร่างแตกต่างกัน(วงกลม วงรี lemniscates, trefoils ฯลฯ) และ observables สองมีความจำเป็นต้องกำหนดลักษณะเหล่านั้น รูป 1(b) ดัดแปลงจากอิง [11], แสดงรัศมี nondimensional หมายถึงR¯ ¼ hffiffiffiffiffiffipR2 = λFi เป็นฟังก์ชันของค่าเฉลี่ย nondimensionalโมเมนตัมเชิงมุม ¯L ¼ hLi = mWλFhVi การทดลองข้อมูลอยู่ที่โหน (n, m) ของโครงตาข่ายประกอบเป็นทั้งobservables สามารถรองรับค่าที่ไม่ต่อเนื่อง พวกเขาตรงสำหรับ R¯ ไปศูนย์ต่อเนื่องของฟังก์ชัน Bessel ที่ J0ð2πrÞ:fr1 ¼ 0.37 r2 ¼ 0.87 r3 ¼ 1.87 กรัม สำหรับ n แต่ละระดับกำหนดนอกจากนี้ยังมี quantized: ¯L โมเมนตัมเชิงมุมหมายถึงL¯ m ∈ f−rn; −rn−2;...; 0; ...; rn−2 rng รัฐเหล่านี้เป็นพบเฉพาะ ในช่วงแคบΛ−n; m < Λ < Λþn; m แปลกรอบชุดของค่าที่ไม่ต่อเนื่อง Λn; m [Fig. 1(c)]นำเสนอบทความที่เกี่ยวข้องกับ trajectories ซับซ้อนสังเกตเมื่อปรับΛนอกช่วงความมั่นคงของการวงโคจรเป็นครั้งคราว 1(d) รูปแสดงตัวอย่างทั่วไปในฉัน≈ 200 และ SMe = 2πΛ ¼ 1.6 ขณะที่ความซับซ้อนเพิ่มความจำ มันเป็นความโดดเด่นที่ประจำการวงโคจร (n, m) ยังคงแสดงขึ้นในระหว่างช่วงเวลาสั้น ๆ ในFig. 1(d) เจ็ดของพวกเขาทำงานอยู่: วงกลม (1, 1),lemniscates (2.0), วงรี (2, 2), แล้วลูป (3, 1)เพื่อใส่นี้มีอยู่ร่วมกันของวิธีการเกณฑ์เชิงปริมาณ เราศึกษาการเคลื่อนไหววุ่นวายในการความไม่มีเสถียรภาพ (Λþ1 แรกสองภูมิภาค; 1 < Λ < Λ−2; 0 และΛþ2; 0 < Λ < Λ−2; 2), ค่ากลางของหน่วยความจำสำหรับ SMe ที่ = 2πΛ มี 1 รูปที่ 2(a) แสดงการตัวอย่างของวิถีที่ซับซ้อนได้Λ 0.49 ¼ที่เป็นหน่วยความจำ (ฉัน≈ 63 และ SMe = 2πΛ ≈ 1) 3 เสถียรเท่านั้นอเมริกา วงโคจรเล็ก (1, 1), และ lemniscate (2.0)มีอยู่ 2(b) รูปแสดงสถานการณ์ของวงการโคจร destabilization มันมีต้นกำเนิดในไม่ตรงกันของการรัศมีโคจรคลาสสิก (เพราะกองกลาง) และรัศมีการโคจรที่เหนี่ยวนำ โดยคลื่นฟิลด์ การเปลี่ยนแปลงจากวงกลมจะเป็น lemniscate เกิดขึ้นเมื่อการ wobblingนำวิถีใกล้กับศูนย์กลาง ที่ topologicalเปลี่ยนแปลงนำไปสู่การ lemniscate แล้ว นี้เคลื่อนไหว multiloopedปรากฏไม่เสถียร และ mediates กลับไปโคจรเคลื่อนไหวมีพลิกได้ของโมเมนตัมเชิงมุม [19,20] [21]2(c) รูปแสดงการบันทึกเวลาของ nondimensional Lเกี่ยวข้องกับวิถีของ Fig. 2(a) มีการเปลี่ยนโดยทั่วไปของ chaos มิติต่ำในระบบ dissipative[22-24]สามารถลักษณะ multistability ที่ใช้แผนที่ของก่อน กลับที่เกี่ยวข้องระยะทาง nondimensional R ไปศูนย์ที่เวลา t þตี้ไปเป็นค่าที่เวลา t การ discretizationโดยพิจารณาวิวัฒนาการของการต่อเนื่องวอเตอร์ปาร์ค แล้วตนเองกำหนดช่วงเวลาตี้ ที่แผนที่ผลลัพธ์ซ้ำของ Rkþ1 เป็นฟังก์ชันของ Rk เป็นแสดงใน Fig. 2(d) อธิบายการเปลี่ยนแปลงโดยการใช้คืนแรก ทั้งสองคงที่จุด A และ Bตรงวงกลมและ lemniscates ตามลำดับ ที่นี่Λค่าปรับแต่งตั้งค่าระบบในระบอบการปกครองแบบที่ทั้ง attractors เหล่านี้จะไม่เสถียร เริ่มจาก A การwobbling เติบโตสอดคล้องกับการดริฟท์จาก A ไป B ตามสาขาด้านบน ในย่านของ B มีการเคลื่อนไหวlemniscate หลังจากวนรอบกี่ ความไม่แน่นอนของทริกเกอร์การกลับไปยังอ. เส้นทางกลับขึ้นอยู่กับหน่วยความจำ สำหรับฉัน≈ 40 กับ SMe = 2πΛ ≈ 0.8 ดริฟท์จุดซ้ำจาก C ถึงสาขาด้านบนดีอ.B (r)FdVm(a)d−1 001L(1.1)(2, -2)(1, -1)(2.0)(3,3)(2,2)(3, -3)(b)R1(3, -1) (3,1)0 2.51R0.50(c)1.1 2.0 2.2 3.3−20x / λFλF y (d)2−2 0 2FIG. 1 (สีออนไลน์) (ก) ร่างทดลอง การหยดมี ferrofluid อยู่ axisymmetric spatiallyสนามแม่เหล็ก BdðrÞ ที่แตกต่างกัน และจึง ติดอยู่ในตัว twodimensionalน่าสนใจมีค่าศักยภาพดีขึ้น (บี eigenmodes)กำหนด โดยแปลงของค่าเฉลี่ยตัว nondimensional ปริภูมินามสกุล R¯ เมื่อเทียบกับเมนตัมเชิงมุม nondimensional ของพวกเขาหมายถึงL¯ (ค) เมื่อเปลี่ยนแปลงการควบคุมพารามิเตอร์Λ คอกโหมด (n, m) จะพบในช่วงแคบของΛที่แสดงเป็นสีเทาวิถีลูกสูงไม่ต่อเนื่อง (d) A ของหยดเร็ว < V > ¼ mms−1 8.1 ที≈ 200 Λ¼ 0.83 และ SMe = 2πΛ ¼ 1.6ส่วนที่เลือกแสดงมีอยู่ร่วมกันของวงโคจร (1, 1),
การแปล กรุณารอสักครู่..

เคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงเมื่อวอล์คเกอร์ revisits ภูมิภาคที่
ฟาราเดย์คลื่นแหล่งสร้างในอดีตยังใช้งานอยู่ สำหรับ
โคจรการเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นเมื่อหน่วยความจำความยาว SME ¼ V τ = λ F ของ nondimensional โคจรรอบ 2 πΛ
.
ในระบอบการปกครองของหน่วยความจำสูง ( SME > 2 πΛ ) , ดัก
นำไปสู่ลักษณะของรัฐ ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้
[ 11 ]แต่ละของพวกเขาที่มีเสถียรภาพระยะวงโคจรกับ
สนามคลื่นสากลที่เฉพาะเจาะจง วงโคจรมีรูปร่างแตกต่างกัน
( วงกลม , วงรีเลมนิ คต trefoils , ฯลฯ ) และสองปฏิบัติ
เป็นลักษณะของพวกเขา รูปที่ 1 ( b )
) ดัดแปลงจาก [ 11 ] แสดงหมายถึง nondimensional รัศมี
r ¯¼ H
ffiffiffiffiffiffi PR2 = λ Fi เป็นฟังก์ชันของ nondimensional
หมายถึงโมเมนตัมเชิงมุม¯ผม¼ไทย = MW λ fhvi . ข้อมูล
อยู่ที่โหนด ( n , m ) ของตารางที่เป็นทั้ง
ปฏิบัติเท่านั้นสามารถใช้ค่าไม่ต่อเนื่อง พวกเขาสอดคล้อง
R ¯ไปยังศูนย์ต่อเนื่องของฟังก์ชันเบสเซล j0 ð 2 π R Þ :
fr1 ¼ 0.37 ; R2 ¼ 0.87 ; R3 ¼ 1.87g เพื่อให้แต่ละระดับ N
หมายถึงโมเมนตัมเชิงมุม¯ผมยังเป็นที่แน่นอน :
L ¯ M F − rn rn ∈ ; −− 2 ; . . . . . . . ; 0 ; . . . ; Rn − 2 ; แหวน .รัฐเหล่านี้จะพบในช่วงแคบ ๆΛ−เท่านั้น
n ; m < < ΛþΛ n ; M ตรงกลาง
รอบชุดต่อเนื่องค่าΛ n ; M [ รูปที่ 1 ( C ) ] .
บทความปัจจุบันที่เกี่ยวข้องกับวิถีที่ซับซ้อน
สังเกตเมื่อΛปรับเสถียรภาพนอกช่วงของ
วงโคจรตารางธาตุ รูปที่ 1 ( D ) แสดงให้เห็นตัวอย่างทั่วไป
ฉัน≈ 200 และ SME = 2 πΛ¼ 1.6 . ในขณะที่ความซับซ้อน
เพิ่มขึ้นด้วยหน่วยความจำแต่เป็นที่น่าสังเกตว่าการโคจรปกติ
( n , m ) ยังคงแสดงขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ . ในรูปที่ 1 ( D )
7 ของพวกเขาเป็นปัจจุบัน : วงกลม ( 1 เลมนิ คต ( 1 )
0 l ) , วงรี ( 2 , 2 ) และลูป ( 3 , 1 ) .
เพื่อวางนี้การอยู่ร่วมกันของโหมดบน
พื้นฐานเชิงปริมาณ เราศึกษาเคลื่อนไหววุ่นวาย ใน
2 ภาคแรกของความไม่แน่นอน ( Λþ 1
; 1 < Λ < Λ− 2 ; 0
Λþ 2
; 0 < Λ < Λ− 2 ; 2 )สำหรับค่ากลางของความทรงจำ
ที่ 1 = 2 πΛใกล้ 1 รูปที่ 2 ( ก ) แสดงให้เห็นตัวอย่างของการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนได้
สำหรับΛ¼ 0.49 ที่หน่วยความจำ ( ผม≈ 63 และ SME = 2 πΛ≈ 1 ) เพียงสามเสถียร
รัฐวงโคจรเล็ก ( 1 1 ) และเลมนิสเคต (
0 l ) อยู่ร่วมกัน . รูปที่ 2 ( ข ) แสดงให้เห็นถึงสถานการณ์โดยทั่วไปของ destabilization วงโคจรกลม
มันมาในที่ไม่ตรงกันของ
คลาสสิกโคจรรัศมี ( เนื่องจากการบังคับกลาง ) และรัศมีของ
โคจรสนามคลื่น การเปลี่ยนแปลง
จากวงกลมไปเลมนิสเคตเกิดขึ้นเมื่อโยกเยก
นำวิถี ใกล้กับ ศูนย์ การเปลี่ยนแปลงรูปแบบ
แล้วนำไปสู่เลมนิสเคต . นี้ multilooped เคลื่อนไหว
ปรากฏไม่แน่นอนและ mediates กลับมาโคจรเคลื่อนไหว
กับพลิกเป็นไปได้ของโมเมนตัมเชิงมุม [ 1920 ] [ 21 ] .
รูปที่ 2 ( c ) แสดงการบันทึกเวลาของ nondimensional L
เกี่ยวข้องกับวิถีของรูปที่ 2 ( ก ) การเปลี่ยนภาพเป็นปกติของความวุ่นวายในมิติต่ำ
[ dissipative ระบบ 22 24 – ] .
multistability สามารถลักษณะใช้แผนที่ของคืนแรกที่เกี่ยวกับระยะทาง
R nondimensional กับ
ศูนย์ที่เวลา t þ Ti คุณค่าของมันในเวลาที่ค่า
.ได้มาจากการพิจารณาวิวัฒนาการของ Maxima ต่อเนื่อง
เวลาตีช่วงแล้วตนเองมุ่งมั่น
ผลแผนที่ซ้ำของ RK þ 1 เป็นฟังก์ชันของ RK เป็น
แสดงในรูปที่ 2 ( D ) การเปลี่ยนแปลงคือการอธิบายโดย
การกลับไปก่อน 2 กำหนดจุด A และ B
สอดคล้องกับวงกลมและเลมนิ คต ตามลำดับ การปรับแต่งค่าของที่นี่
Λชุดระบบระบอบที่
ตัวนี้จะไม่เสถียร เริ่มจาก A ,
โซเซเติบโตสอดคล้องกับลอยจาก A ไป B
สาขาตอนบน ในบริเวณ B , เคลื่อนไหว : เลมนิสเคต . หลังจากไม่กี่รอบของเสถียรภาพก่อให้เกิด
กลับ . เส้นทางกลับขึ้นอยู่กับหน่วยความจำ สำหรับ
ฉัน≈ 40 กับ SME = 2 πΛ≈ 0.8 คะแนนซ้ำลอย
โดยตรงจาก C ไปสาขาบนบริเวณ A .
b ( R ) f
D
v
m
( )
D
− 1 0
0
1
L
( 1 , 1 ) ( 2 / 2 )
( 1 , - 1 )
(
0 l ) ( 3 , 3 )
( 2 , 2 )
( 3 , - 3 )
( b )
r
1
( 3 , - 1 ) ( 3 , 1 )
0
1
2 R
0
0
( C )
1.1 2.0 2.2 3.3
− 2
0
x / λ f
Y / λ F ( d )
2
0
รูปที่ 1 − 2 2 ออนไลน์ ( สี ) ( ก ) ร่างของการทดลอง โหลด ferrofluid แสง
เปลี่ยนตั้งอยู่ในทางนั้นสนามแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลงð BD R Þจึงติดอยู่ใน twodimensional
มีเสน่ห์ฮาร์มอนิกที่มีศักยภาพดี ( ข ) กำหนด โดย eigenmodes
พล็อตของพวกเขาหมายถึง nondimensional พื้นที่ส่วนขยายของ¯
r เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ย nondimensional โมเมนตัมเชิงมุม
L ¯ . ( ค ) เมื่อควบคุมตัวแปรΛเปลี่ยนแปลง , โหมดมั่นคง
( n , m ) จะสังเกตได้ในช่วงแคบ ๆของΛ
แสดงในสีเทา( ง ) เป็นวงโคจรสูงต่อเนื่องของการลดลงของความเร็ว < V > ¼ 8.1 MMS − 1 ที่ผม≈ 200 Λ¼ 0.83 และ SME = 2 πΛ¼ 1.6
เลือกส่วนแสดงอยู่ร่วมวงโคจร ( 1 , 1 )
การแปล กรุณารอสักครู่..
