Terminología de la dinámica
Bistabilidad es un término dinámico que se refiere al fenómeno de dos estados de equilibrio estables en un sistema, correspondientes a dos mínimos locales de la curva de energía potencial,separados por una barrera potencialEl sistema puede cambiar de estado a través de posibles barreras bajo la influencia de la energía externa, y se utiliza comúnmente en campos como interruptores mecánicos y regulación bioquímica.
Este fenómeno se utiliza como unidad de almacenamiento binario en circuitos digitales y se aplica a dispositivos como los disparadores de Schmitt; en sistemas biológicos,Los procesos como la diferenciación celular y la apoptosis se regulan a través de mecanismos de retroalimentación positivaSi el eje dorsal ventral del desarrollo del embrión de mosca se forma [2-3]; En ingeniería mecánica se utiliza para optimizar los dispositivos de reducción de vibraciones,Las medidas previstas en el presente Reglamento se aplicarán en el caso de las instalaciones eléctricas eléctricas de alta tensión.Matemáticamente, puede describirse por un modelo de ecuación diferencial, como $ dot {y} = y (r-y ^ 2) $, que exhibe una bifurcación supercrítica.Las condiciones para la generación incluyen retroalimentación positiva, filtración de señales y regulación de la inhibición del crecimiento [1].
Desde el desarrollo de la dinámica no lineal en el siglo XX, la teoría bistable se ha extendido a campos como el modelado climático y la neurociencia.La ruptura de la simetría en las redes cerebrales puede inducir variedades bistables, y los cambios en los parámetros de acoplamiento pueden conducir a una separación de estado estable [6-7].El campo de la ingeniería ha profundizado su comprensión del mecanismo de almacenamiento de energía bistable a través del análisis de bifurcación, el cálculo del umbral del caos y otros métodos, promoviendo aplicaciones como el control de vibraciones y la captura de energía [8-10].
Definición básica
transmisión
Edición
En términos de energía potencial, un sistema bistable tiene dos mínimos de energía potencial local, con un máximo local entre ellos.que está "encendido" o "apagado" pero no se queda entre los dos.
En un campo de fuerza conservador, la bistabilidad se basa en el hecho de que hay tres puntos de equilibrio para la energía potencial, dos de los cuales son extremadamente pequeños y uno es extremadamente grande.A través de discusiones matemáticas, se sabe que el valor máximo debe estar entre dos valores mínimos. Una partícula en estado fundamental se encuentra en uno de los dos puntos de equilibrio, ya que corresponde a la energía mínima.El valor máximo puede ser visto como una barrera entre ellos.
Si un sistema obtiene suficiente energía de activación para cruzar una barrera (en comparación con la fórmula de Arrhenius en ejemplos químicos), entonces puede pasar de un estado de energía mínima a otro.Después de alcanzar el límite, el sistema entrará en otro estado de energía mínima después de un tiempo de relajación.
La bistabilidad se utiliza ampliamente en dispositivos electrónicos digitales para almacenar datos binarios.Un dispositivo bistable almacena datos binarios de 1 bit en forma de un estado que representa "0" y el otro estado que representa "1"También se aplica a osciladores de relajación, osciladores multiármnicos y disparadores de Schmitt.Hay dos estados estables de transmisión de resonancia entre estos dispositivosLa bistabilidad también puede ocurrir en sistemas bioquímicos, produciendo salidas digitales y conmutables de concentraciones y reacciones químicas sostenidas.La bistabilidad se asocia generalmente con fenómenos de histeresis.
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