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Die physikalische Realisierbarkeit des Lorenz-Modells

Ein von Malkus am M.I.T. konstruierter ,,Wasserreifen`` (Lorenz 1979) ist um eine horizontale Achse frei drehbar und besteht aus einem konzentrischen Ring kleiner undichter Behälter, denen von oben Wasser zugeführt werden kann. Wird der Zufluß poportional zur Höhe tex2html_wrap_inline341 und der Abfluß proportional zur Bogen-Dichte tex2html_wrap_inline343 angenommen, folgt aus Massenerhaltung:

displaymath345

wenn R den Ringradius, tex2html_wrap_inline347 die Winkelgeschwindigkeit und A,B,h positive Konstanten bezeichnen. Da (6.1) asymptotisch gegen tex2html_wrap_inline349 strebt, werde als Bogen-Dichtemittel spez. tex2html_wrap_inline351 gesetzt. Mit geschwindigkeitsproportionaler Dämpfung folgt aus Drehimpulserhaltung die Gleichung:

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wenn k die Dämpfungskonstante und tex2html_wrap_inline355 die winkelgemittelte Tangentialkraft bezeichnen. Werden die winkelgemittelte Tangential- und Normalkraft wie folgt abgekürzt:

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dann folgen aus (6.1) die Kraftgleichungen:

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Werden die Lorenz-Glchgn. (5.3-5.5) passend linear transformiert gamäß : u=X,v=Y,w=r-Z, so daß gilt:

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displaymath371

dann ergeben sich zwischen den Lorenz-Variablen X,Y,Z und den Kräften und der Winkelgeschwindigkeit des ,,Wasserreifens`` folgende Beziehungen: tex2html_wrap_inline373 tex2html_wrap_inline375 sowie tex2html_wrap_inline377



Ingo Tessmann
Fri Feb 16 12:35:52 MEZ 1996