Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора
It is known that widths of spectral lines provide а researcher with a variety of important information: about properties of materials, nature of particles interaction, physical parameters of an environment, etc. By analogy with a study of spectral lines, this article analyzes behavior of the width o...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/510 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543909928239104 |
|---|---|
| author | Shkoda, N. G. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. Shautsova, K. M. Shapochkina, I. V. |
| author_facet | Shkoda, N. G. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. Shautsova, K. M. Shapochkina, I. V. |
| author_sort | Shkoda, N. G. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:19Z |
| description | It is known that widths of spectral lines provide а researcher with a variety of important information: about properties of materials, nature of particles interaction, physical parameters of an environment, etc. By analogy with a study of spectral lines, this article analyzes behavior of the width of a bell-shaped frequency dependence of the average velocity of Brownian particles described by a model of a stochastic Brownian motor with asymmetric dichotomous fluctuations of particle potential energy. The bell-shaped dependence is explained by the disappearance of the motor effect in both the low- and high-frequency limits. The relations for the average particle velocity in the adiabatic (low-frequency) and high-temperature regimes of motion allowed us to analyze the frequency dependences for different values of the temporal asymmetry parameter ? of the fluctuations and the ratio ? of potential energy amplitudes in two states of the dichotomous process. The invariance of characteristics of an adiabatic Brownian motor with respect to the asymmetry parameter allowed us to assume the effect of one-sided broadening of the frequency dependence of the velocity with changing ? and ?.To confirm this assumption, the high-temperature behavior of a Brownian motor with a biharmonic potential energy (described by a sum of two sinusoids) is considered. Graphic dependences of the average velocity on the fluctuation frequency are obtained, which coincide in the adiabatic regime of motor functioning. Using the numerical procedure, frequencies of maxima and widths of the distributions have been calculated dependent on the temporal asymmetry parameter of fluctuations ? and the ratio ?. The calculated dependences confirmed the assumption about the one-sided broadening of the bell-shaped frequency dependence of the average velocity of a Brownian motor. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:41Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-510 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:02Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5102022-06-29T10:03:19Z One-sided broadening of frequency dependence of the velocity of a Brownian motor Одностороннее уширение частотной зависимости скорости броуновского мотора Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора Shkoda, N. G. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. Shautsova, K. M. Shapochkina, I. V. stochastic fluctuation processes diffusion transport Brownian motors broadening of bell-shaped distributions стохастические флуктуационные процессы диффузионный транспорт броуновские моторы уширение колоколообразных распределений стохастичні флуктуаційні процеси дифузний транспорт броунівські мотори розширення колоколоподібних розподілів It is known that widths of spectral lines provide а researcher with a variety of important information: about properties of materials, nature of particles interaction, physical parameters of an environment, etc. By analogy with a study of spectral lines, this article analyzes behavior of the width of a bell-shaped frequency dependence of the average velocity of Brownian particles described by a model of a stochastic Brownian motor with asymmetric dichotomous fluctuations of particle potential energy. The bell-shaped dependence is explained by the disappearance of the motor effect in both the low- and high-frequency limits. The relations for the average particle velocity in the adiabatic (low-frequency) and high-temperature regimes of motion allowed us to analyze the frequency dependences for different values of the temporal asymmetry parameter ? of the fluctuations and the ratio ? of potential energy amplitudes in two states of the dichotomous process. The invariance of characteristics of an adiabatic Brownian motor with respect to the asymmetry parameter allowed us to assume the effect of one-sided broadening of the frequency dependence of the velocity with changing ? and ?.To confirm this assumption, the high-temperature behavior of a Brownian motor with a biharmonic potential energy (described by a sum of two sinusoids) is considered. Graphic dependences of the average velocity on the fluctuation frequency are obtained, which coincide in the adiabatic regime of motor functioning. Using the numerical procedure, frequencies of maxima and widths of the distributions have been calculated dependent on the temporal asymmetry parameter of fluctuations ? and the ratio ?. The calculated dependences confirmed the assumption about the one-sided broadening of the bell-shaped frequency dependence of the average velocity of a Brownian motor. Известно, что ширины спектральных линий предоставляют исследователю разнообразную важную информацию: о свойствах материалов, характере взаимодействия частиц вещества, физических параметрах среды и т.д. По аналогии с изучением спектральных линий, в данной статье исследуется поведение ширины колоколообразной частотной зависимости средней скорости броуновских частиц, описываемых моделью стохастического броуновского мотора с асимметричными дихотомными флуктуациями потенциальной энергии частицы. Колоколообразный вид зависимости скорости от частоты флуктуаций объясняется исчезновением моторного эффекта в низко- и высокочастотном пределах. Соотношения для средней скорости частицы в адиабатическом (низкочастотном) и высокотемпературном режимах движения позволили проанализировать частотные зависимости при различных значениях параметра временной асимметрии флуктуаций ? и отношения амплитуд ? изменения потенциальных энергий в двух состояниях дихотомного процесса. Инвариантность характеристик адиабатического броуновского мотора относительно параметра асимметрии позволила предположить эффект одностороннего уширения частотной зависимости скорости при изменении ? и ?.Для подтверждения этого предположения рассмотрено высокотемпературное поведение броуновского мотора с бигармонической потенциальной энергией (описываемой суммой двух синусоид). Получены графические зависимости средней скорости от частоты флуктуаций, совпадающие в области адиабатического режима функционирования. С помощью численной процедуры рассчитаны частоты максимумов и ширины распределений в зависимости от параметра временной асимметрии флуктуаций ? и отношения ?. Полученные расчетные зависимости подтвердили предположение об одностороннем уширении колоколообразной частотной зависимости средней скорости броуновского мотора. Відомо, що ширини спектральних ліній містять важливу інформацію: про властивості матеріалів, характер взаємодії частинок речовини, фізичні параметри середовища і т.д. За аналогією з вивченням залежностей спектральних ліній, в даній статті досліджується поведінка ширини колоколоподібної частотної залежності середньої швидкості броунівських частинок, які описуються моделлю стохастичного броунівського мотора з асиметричними дихотомними флуктуаціями потенціальної енергії. Колоколоподібний характер цієї частотної залежності пояснюється зникненням направленого руху в низько- і високочастотних межах. Використовуючи співвідношення для середньої швидкості частинки в адіабатичному (низькочастотному) і високотемпературному режимах руху, проаналізовано залежності швидкості від частоти флуктуацій при різних значеннях параметра часової асиметрії флуктуацій ? і відношеннях амплітуд ? зміни потенціальних енергій в двох станах дихотомного процесу. В силу інваріантності характеристик адіабатичного броунівського мотора щодо параметра асиметрії, частотна залежність швидкості повинна зазнавати одностороннє розширення при зміні ? і ?.Для підтвердження цього припущення розглянуто високотемпературну поведінку броунівського мотора з бігармонійною потенціальною енергією (яка описується сумою двох синусоїд). Отримано графічні залежності середньої швидкості від частоти флуктуацій, що співпадають в області адіабатічності. За допомогою чисельної процедури розраховано частоти максимумів і ширини розподілів в залежності від параметра часової асиметрії флуктуацій ? і відношення амплітуд ?. Отримані розрахункові залежності підтверджують припущення про одностороннє розширення колоколоподібної частотної залежності броунівського мотора. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-02 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/510 10.15407/hftp10.03.227 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 3 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 227-237 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 3 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 227-237 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 3 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 227-237 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.03 ru https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/510/513 Copyright (c) 2019 N. G. Shkoda, T. Ye. Korochkova, V. M. Rozenbaum, K. M. Shautsova, I. V. Shapochkina |
| spellingShingle | стохастичні флуктуаційні процеси дифузний транспорт броунівські мотори розширення колоколоподібних розподілів Shkoda, N. G. Korochkova, T. Ye. Rozenbaum, V. M. Shautsova, K. M. Shapochkina, I. V. Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| title | Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| title_alt | One-sided broadening of frequency dependence of the velocity of a Brownian motor Одностороннее уширение частотной зависимости скорости броуновского мотора |
| title_full | Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| title_fullStr | Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| title_full_unstemmed | Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| title_short | Одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| title_sort | одностороннє розширення частотної залежності швидкості броунівського мотора |
| topic | стохастичні флуктуаційні процеси дифузний транспорт броунівські мотори розширення колоколоподібних розподілів |
| topic_facet | stochastic fluctuation processes diffusion transport Brownian motors broadening of bell-shaped distributions стохастические флуктуационные процессы диффузионный транспорт броуновские моторы уширение колоколообразных распределений стохастичні флуктуаційні процеси дифузний транспорт броунівські мотори розширення колоколоподібних розподілів |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/510 |
| work_keys_str_mv | AT shkodang onesidedbroadeningoffrequencydependenceofthevelocityofabrownianmotor AT korochkovatye onesidedbroadeningoffrequencydependenceofthevelocityofabrownianmotor AT rozenbaumvm onesidedbroadeningoffrequencydependenceofthevelocityofabrownianmotor AT shautsovakm onesidedbroadeningoffrequencydependenceofthevelocityofabrownianmotor AT shapochkinaiv onesidedbroadeningoffrequencydependenceofthevelocityofabrownianmotor AT shkodang odnostoronneeušireniečastotnojzavisimostiskorostibrounovskogomotora AT korochkovatye odnostoronneeušireniečastotnojzavisimostiskorostibrounovskogomotora AT rozenbaumvm odnostoronneeušireniečastotnojzavisimostiskorostibrounovskogomotora AT shautsovakm odnostoronneeušireniečastotnojzavisimostiskorostibrounovskogomotora AT shapochkinaiv odnostoronneeušireniečastotnojzavisimostiskorostibrounovskogomotora AT shkodang odnostoronnêrozširennâčastotnoízaležnostíšvidkostíbrounívsʹkogomotora AT korochkovatye odnostoronnêrozširennâčastotnoízaležnostíšvidkostíbrounívsʹkogomotora AT rozenbaumvm odnostoronnêrozširennâčastotnoízaležnostíšvidkostíbrounívsʹkogomotora AT shautsovakm odnostoronnêrozširennâčastotnoízaležnostíšvidkostíbrounívsʹkogomotora AT shapochkinaiv odnostoronnêrozširennâčastotnoízaležnostíšvidkostíbrounívsʹkogomotora |