Diagram fazowy (fizyka)

Diagram fazowy, portret fazowy – zbiór punktów w przestrzeni fazowej reprezentujący możliwe ruchy dla zadanego hamiltonianu lub lagranżjanu. W pierwszym wypadku przestrzeń fazowa zawiera wymiarów przestrzennych i wymiarów pędowych, gdzie jest stopniem swobody układu opisywanego hamiltonianem. W przypadku mechaniki Lagrange'a wymiary pędowe są zastąpione przez wymiary prędkościowe.

Wobec tego każdy punkt na diagramie fazowym odpowiada pewnemu położeniu w przestrzeni składowych układu (współrzędne przestrzenne punktu) i odpowiadającym im pędom (prędkościom).

Przykładowy diagram fazowy dla układu:

Dla układu, w którym położenia i pędy (prędkości) mogą przyjmować wartości ciągłe, diagram fazowy składa się zwykle z krzywych (zwanych krzywymi fazowymi). Niekiedy krzywe tworzą krzywą przełączeń, czyli krzywą względem której rozpatrywane jest badane zagadnienie. Diagram fazowy może jednak zawierać również odseparowane punkty.

Z diagramu fazowego można łatwo odczytać charakter ruchu układu:

  • ruch nieograniczony – krzywa fazowa „ucieka” do nieskończoności;
  • ruch ograniczony – krzywa fazowa jest ograniczona w pewnym skończonym obszarze, istnieją dwa jego podtypy:
    • ruch okresowy – krzywe fazowe są krzywymi zamkniętymi (np. drgania harmoniczne);
    • ruch nieokresowy – krzywe fazowe są krzywymi otwartymi (np. drgania tłumione).

Podprzestrzeń przestrzeni fazowej zawierająca tylko współrzędne przestrzenne jest nazywana przestrzenią konfiguracyjną, krzywe w tej przestrzeni to trajektorie.

Media użyte na tej stronie

Portret fazowy.png
phase diagram
Quantum intro pic-smaller.png
(c) Voyajer z angielskojęzycznej Wikipedii, CC-BY-SA-3.0
self-made by Voyajer Janeen Hunt with pics from http://www.spaceandmotion.com/Physics-Quantum-Theory-Mechanics.htm specifically stating Copyright 1997 - 2005: Released as Copyleft / GNU Free Documentation License (FDL)