Al labrar la tierra, la cuchilla de la herramienta de labranza corta la tierra, aflojándola en preparación para la siembra. Los gránulos de tierra se apartan de una manera que ciertamente parece aleatoria, pero podría no serlo.
Ahora, al estudiar la labranza del suelo, los investigadores han encontrado una manera de distinguir si tal proceso es realmente aleatorio, o si solo lo parece y es realmente predecible y determinista, lo que puede conducir a una comprensión más profunda y la capacidad de controlar con precisiónproceso.
Este método matemático, dicen los investigadores, podría ser útil en una variedad de aplicaciones más allá del suelo, desde el secado y la clasificación de granos hasta la sismología. Describen el análisis esta semana en la revista Caos , de AIP Publishing.
Durante la labranza, las partículas del suelo se adhieren y se frotan unas contra otras. Estas interacciones someten a los gránulos a fuerzas que oscilan en fuerza. En algunas condiciones, estas fluctuaciones pueden ser deterministas, lo que significa que los cálculos pueden predecir cómo se comportarán las fuerzas resultantestiempo más tarde.
Por ejemplo, estas fluctuaciones pueden ser similares al comportamiento oscilatorio de una caja que se sienta en una cinta transportadora mientras está atada a un resorte. A medida que la cinta transportadora se mueve, la caja se separa y estira el resorte. Cuando la fuerza del resorte se hace mayorque la fuerza de fricción que mantiene la caja en su lugar, la caja se desliza hacia atrás, solo para ser arrastrada nuevamente por la cinta transportadora. Este movimiento de ida y vuelta, llamado dinámica de palo-deslizamiento, también aparece en las interacciones entre granos y otrospartículas, fallas de deslizamiento que provocan terremotos, e incluso en la fricción de los pies de un geco.
El comportamiento antideslizante es determinista, pero también puede ser caótico en ciertos casos. Un ligero cambio en las condiciones iniciales del sistema puede conducir a resultados muy diferentes.
Pero este comportamiento caótico a menudo parece aleatorio, y saber si es realmente aleatorio es esencial para comprender el sistema.
"Si el sistema fuera un caos determinista, podemos esperar comenzar a desarrollar un método para predecir y controlar el comportamiento del sistema con mayor precisión", dijo Kenshi Sakai de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio en Japón ". Sin embargo,Si el sistema era estocástico, lo único que podemos hacer es estimar la probabilidad de que ocurra el comportamiento ".
Existen herramientas matemáticas que distinguen el caos determinista, como en el modelo stick-slip, de la aleatoriedad pura. Pero, dijo Sakai, esas herramientas no funcionan tan bien cuando el ruido estadístico contamina los datos, como el ruido inherente ala desordenada realidad de la labranza del suelo.
Entonces, los investigadores buscaron una nueva técnica, que probaron en una serie de experimentos de labranza del suelo. En el experimento, utilizaron un dispositivo desarrollado en la Universidad de California, Davis, que mide las fuerzas a medida que corta el suelo.estas mediciones en suelo franco de Yolo en cuatro condiciones: labrado y seco, labrado y húmedo, labrado y seco, y labrado y húmedo.
Al analizar los datos, los investigadores calcularon un parámetro llamado predicción no lineal determinista normalizada NDNP. Resulta que cuando este número es menor que uno, el sistema es aleatorio. Pero si es mayor que uno, es determinista. Soloel caso en que el suelo estaba labrado y seco fue determinista. El caso labrado y húmedo fue incierto, con un valor de NDNP de uno.
Estos resultados muestran que NDNP es una forma relativamente simple de determinar si un sistema es determinista, dijo Sakai. Un uso importante sería analizar datos sísmicos y, tal vez, anticipar mejor futuros terremotos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :