• 검색 결과가 없습니다.

PACS numbers: 02.70.Ns, 34.30.+h

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "PACS numbers: 02.70.Ns, 34.30.+h"

Copied!
7
0
0

로드 중.... (전체 텍스트 보기)

전체 글

(1)

Energy Transfer to a Many-body System via a Periodic External Force by Using Molecular Dynamics Simulation

Jaehwa Kim

Department of Physics, Gangneung-Wonju National University, Gangneung 210-702, Korea (Received 23 July 2013 : revised 5 August 2013 : accepted 10 October 2013)

We investigated the energy transfer to a many-particle system by periodic external force acting vertically. This investigation addressed a two-dimensional system by using a molecular dynamics simulation. As expected, we found that the energy of a system with a periodic boundary conditions was not disturbed by a periodic external force. However, the energy of a system with hard-wall fixed boundary conditions converged to different values according to the angular frequencies of the external forces. Especially, an external force with a characteristic angular frequency pushes the system to have a higher energy, and this characteristic angular frequency depends on the density of the system. These results are inferred to have come from the hard-wall boundary itself and from a special interaction between the periodic external force and the hard-wall boundary.

PACS numbers: 02.70.Ns, 34.30.+h

Keywords: Molecular dynamics simulation, Energy transfer, Periodic external force, Boundary conditions

—

¤M X ì Äß Ã Å 8 ûI í Ä; c 8 ý” X ¢  = k4 z º8 ý ; c .U   ¹ Å«  o: Ä Z Ø Ž Ò ÞW Ä] K ¡ ù p § —  ÞA 0" e

™ »< é s

y

© œ2 £ x" é ¶ Å Ò@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , y © œ2 £ x 210-702

(2013¸   7 Z 4 23{ 9  ~ à Î6 £ §, 2013¸   8 Z 4 5{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2013¸   10 Z 4 10{ 9  > F  S X ‰& ñ )

Y

U -× ¼” > r Û ¼ Ÿ íJ $ ™¶ û ˜_   © œ  ñ Œ •6   x`  ¦ ° ú   H 2 " é ¶ { 9  > \  @ /K " f à ºf ” ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð Å Òl & h “   ü @§ 4 s   Œ • 6

 

x ½ + É M : { 9  > _  \  -t  # Qb  G>  ì ø Í6 £ x   H \  ¦ ì  r  1 l x% i † < Æ_  ~ ½ ÓZ O `  ¦ : Ÿ x # Œ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . Å Òl & h 

“

   â > › ¸| `  ¦ ° ú   H  â Ä º\   H > _  \  -t _     o ü @§ 4 _  ”  1 l x à º\  Á º › ' a >  { 9 & ñ >  Ä »t ÷ &% 3 



. Õ ª Q  ô  NJ © œ_   â >  é ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a  â > › ¸| `  ¦ t   H  â Ä º\   H  â > €  _  ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð Ã º f ”

Ü ¼– Ð K ”   Å Òl & h “   ü @§ 4 _  ”  1 l x à º\    " f > _  \  -t _     o  Ø Ô>    z Œ ¤Ü ¼ 9 ´ òÖ  ¦& h  Ü

¼– Ð \  -t \  ¦ „  ² ú ˜   H ”  1 l x à º ” > r F † < Ê`  ¦ ˜ Ð% i  . Õ ªo “ ¦ s  Qô  Ç   õ   H é ß –é ß –ô  Ç # 4 _  “ ¦& ñ  ) a  â > 

›

¸| s  Šҍ  H ´ òõ ü <  8Ô  ¦ # Q  â > €  õ  ü @ Ò\ " f K ï  r Å Òl & h “   j Ë µõ _   © œ  ñ Œ •6   x \  _ ô  Ç ´ òõ  ½ + Ë K

”     õ s  9 s  ´ òõ   H > _  x 9 • ¸\     ² ú ˜ f ” `  ¦ ˜ Ѐ Œ ¤ .

PACS numbers: 02.70.Ns, 34.30.+h

Keywords: ì  r  1 l x% i † < Æ, \  -t  „  ² ú ˜, Å Òl & h “   ü @§ 4 ,  â > › ¸| 

E-mail: [email protected]

1128

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

(2)



© œ_ Z % ò † ¾ Ó\  _ ô  Ç : £ ¤ s ô  Ç B  m 7 £ § Ü ¼– Ð, Ä ºÅ ҂  _  5 Å q _

 ¨ î ç  H& h “   ´ òõ – Ð Â Ò'    z Œ ™`  ¦ ] jî ß –ô  Ç s Ê ê– Ð s \ 

@

/ô  Ç — ¸4 S q_  ƒ  ½ ¨ ´ ú §s  ' Ÿ K & ’   [2]. ™ è0 A Fermi-Ulam accelerator Model [3] – Ð ô  Ç €  “ É r “ ¦& ñ ÷ &“ ¦   É r ô  Ç €  “ É r

”

 1 l x   H €  Ü ¼– Ð ½ ¨$ í ÷ &# Qe ” # Q ¿ º €    s \  Z  ~ # Œe ”   H { 9

  ”  1 l x   H €  Ü ¼– Ð Â Ò'  \  -t \  ¦ % 3   H — ¸4 S qs  .

s

– Ð Â Ò'  Ò q t ) a ´ ú §“ É r D h– Ðî  r — ¸4 S q[ þ t s  “ ¦î ß –÷ &“ ¦ ƒ  ½ ¨

÷

&% 3  . dissipations  e ”    [4–8], € ª œ % i † < Æ& h “   2 [/ å L

`

 ¦ ô  Ç — ¸4 S q [9–13], ¢ ¸  H ™ è0 A bouncer model– Ð · ú ˜ 9”   ×  æ

§

4 s   Œ •6   x   H  © œ S ! \ " f { 9   ”  1 l x   H €  \   Òv 9 ) € { 9

# Q   H ‰ & ³ © œ[ þ t s  ƒ  ½ ¨÷ &% 3   [14]. s M : ”  1 l x   H €   õ

 ò ø Í$ í & h Ü ¼– Ð Ø  æ[  t   H  â Ä º [15]ü < q ò ø Í$ í & h Ü ¼– Ð Ø  æ[  t

  H  â Ä º\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ à º' Ÿ ÷ &% 3   [16,17].

¢

¸ô  Ç Ä ºo  ¸ ú ˜ · ú ˜“ ¦e ”   H Û ¼á Ôa A\  B ² ú ˜ 2 ; { 9   Å Ò l

& h “   ü @§ 4 \  @ /K " f # Qb  G>  ì ø Í6 £ x   H   H { 9 ì ø Í% i † < Æ\ 

"

f ç ß –é ß –ô  Ç \ V– Ð  À Ò# Qt “ ¦ e ” Ü ¼ 9 / B N”  ‰ & ³ © œõ  ° ú  “ É r < É ª p

e ”   H   õ \  ¦ ˜ Г    [18]. ˜ Ð: Ÿ x { 9    H Å Òl & h “   ü @§ 4 

\

 @ /K  › ' a$ í \  _ ô  Ç $ † ½ Ó$ í `  ¦ ° ú   H  . 7 £ ¤ ”  1 l x   H ü @§ 4 

\

 ì ø Í6 £ x   H { 9  _  5 Å q • ¸\  ¦ ˜ Ѐ   ü @§ 4 s   Ø Ô>  ”  1 l x ½ + É Ã

º2 Ÿ ¤ { 9  _  5 Å q • ¸  H ”  1 l x à º\  % i  q Y V # Œ ×  ¦ # Q[ þ t >  ÷ &

9 Û ¼á Ôa A_   â Ä º  H ì ø Í@ /– Ð ü @§ 4 _  ”  1 l x s  9 þ t à º2 Ÿ ¤ Û ¼á Ô a As  t   H ¹ ¡ §f ” e ” _  5 Å q • ¸\  ¦    or v l   H / '0 >”   .



 " f { 9  -Û ¼á Ôa A> \  @ /K " f  H s  ¿ º t   © œì ø Í  ) a ´ ò õ

 & h { © œô  Ç ‚  \ " f ] X Ø  æ| ¨ c M : ¸ ú ˜ · ú ˜ 9”   / B N”  ‰ & ³ © œs  { 9 

#

Qz Œ ™s  · ú ˜ 94 R e ”  . Õ ª Q€   Û ¼á Ôa As  \ O   H í  H à ºô  Ç { 9  

>

\  @ /K " f  H Å Òl & h “   ü @§ 4 s  # Q* ‹ô  Ç % ò † ¾ Ó`  ¦ ×  ¦  כ “  

? Ó ü t : r s  Qô  Ç >   H { 9  -Û ¼á Ôa A> ü < ° ú  s  ü @§ 4 _  ”   1

l

x \  @ /K  Û ¼á Ôa A% ƒ! 3  ”  1 l x`  ¦ ‚    ñ   H ì ø Í6 £ x`  ¦ ˜ Ðs   H



© œu  \ O # Q \  -t \  ¦ f  ¨ à º   H B  m 7 £ § s  \ O t ë ß – ë ß – { 9

 ü @§ 4 s   Œ •6   x   H ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð é ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a  â

>

\  ¦ ° ú   H { 9   > \  @ /K " f  H # 4 \ " f 4 A# Q š ¸  H { 9  

 ƒ  5 Å q& h Ü ¼– Ð \  -t \  ¦ % 3 `  ¦ 0 p x$ í s  e ” Ü ¼Ù ¼– Ð Õ ª    õ

 # Qb  G>       H t  Ò q ty Œ •K  ^  ¦ € 9 כ ¹ e ”  . { 9  

“

¦& ñ  ) a  â > €  \ " f ì ø Í ÷ &# Q ì ø Í@ / ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð 4 A# Q  



 H ‰ & ³ © œs  Å Òl & h “   ü @§ 4 õ  a ž ?§ 4  # Œ \  -t \  ¦ f  ¨ à º 



 H  כ s  0 p x ½ + É  כ “  ? s \  @ /ô  Ç ² ú š`  ¦ % 3 l  0 A # Œ ì  r



1 l x% i † < Æ& h “   ~ ½ ÓZ O  [19]`  ¦  6   x # Œ à ºf ” ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ѝ  H “ ¦

&

ñ  ) a  â > › ¸| `  ¦ ° ú “ ¦ à º¨ î ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ѝ  H Å Òl & h “    â > › ¸

II. — ¤M X ì Äß Ã Å ß O Ë4  ºü g Å

Ä

º‚    _  { 9   Å Òl & h “   ü @§ 4 \  _  # Œ # Qb  G>  î

 r1 l x   H \  ¦ · ú ˜ ˜ Ð . s  { 9  _  î  r1 l x ~ ½ Ó& ñ d ” “ É r m dv

dt = F 0 cos(ωt) (1) s

 9

v(t) = F 0

mω sinωt +



v(t 0 ) − F 0

mω sinωt 0



(2) Ü

¼– Ð ³ ð‰ & ³ ) a  .   " f 5 Å q • ¸  H y Œ •”  1 l x à º ω 9 þ t à º2 Ÿ ¤  Œ •

“

É r ”  ; Ÿ ¤`  ¦ t “ ¦ ”  1 l x † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . (3)d ” _  { 9 -\  - t

 & ñ o \  ¦ s 6   x €   W = m

2 v 2 | r r

0

= Z r

r

0

F · d~ ~ r = Z t

t

0

F vdt (3)

{ 9

  ü @§ 4 \  _ K  t 0 \ " f t r ç ß –1 l x î ß – % 3 “ É r î  r1 l x \  -t 



 H

W = F 0 2

2mω 2 sin 2 ωt + F 0

ω



v(t 0 ) − F 0 mω sinωt 0

 sinωt

− v(t 0 ) F 0

ω sinωt 0

+ F 0 2

2mω 2 sin 2 ωt 0 (4) s

 . (4)d ” \ " f { 9  _  î  r1 l x \  -t   H sinusoidal >  Å Ò l

& h Ü ¼– Ð     9 ô  Ç Å Òl  (t 0 \ " f t 0 + ω ) 1 l x î ß –\  ü @§ 4 

\

 _ K  „  ² ú ˜  ) a \  -t   H % ò e ” `  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . 7 £ ¤  _  { 9 



 ü @§ 4 \  _ K  „  ² ú ˜~ à ΍  H \  -t   H ô  ÇÅ Òl  s  © œ_  Ø  æ ì

 r ô  Ç r ç ß –s  t  €   ¨ î ç  H& h Ü ¼– Ð % ò s   ) a  .

Ä

ºo _  › ' a d ” “ É r  ^ ‰> \  @ /ô  Ç \  -t  „  ² ú ˜s Ù ¼– Ð s 



Qô  Ç  © œ S ! `  ¦ 2 " é ¶ ¨ î €  _  { 9  > \  @ / # Œ & h 6   x # Œ ˜ Ð



. s \  ¦ 0 A # Œ ì  r  1 l x% i † < Æ& h “   ~ ½ ÓZ O `  ¦  6   x “ ¦  ô  Ç



. ü @§ 4 s   Œ •6   x   H  â Ä º Ø  æ[  t s  { 9 # Q   H s  $ ™à Ô\  ¦ Æ Ò

&

h  # Œ r Ó ý t Y Us ‚     H ~ ½ ÓZ O “ É r > í ß – © œ_  # Q 9¹ ¡ § s  ß ¼ .



 " f r ç ß –\     { 9  _  C & h `  ¦ Æ Ò& h K   H ~ ½ ÓZ O `  ¦

(3)

Fig. 1. (Color online) Total Energy variation with time at various angular frequencies from ω = 0.0 to ω = 9.0.



6   x “ ¦ s M : { 9  ç ß –_   © œ  ñ Œ •6   x“ É r (5)d ” _  Y U × ¼-” > r Û

¼ Ÿ íJ $ ™¶ û ˜ [20,21]`  ¦  6   x % i  .

u(r ij ) = 4

 ( σ

r ij ) 12 − ( σ r ij ) 6



. (5)

#

Œl " f r ij   H ¿ º { 9    s _   o s  9  “ É r Ÿ íJ $ ™¶ û ˜_  U  · s

\  @ /6 £ x ÷ &“ ¦ σ   H ì  r  _  f ”  â s  . ì  r  1 l x§ 4 † < Æ_  ~ ½ Ó Z O

“ É r ô  Ç { 9  \  @ / # Œ   Qt  — ¸Ž  H { 9   Šҍ  H j Ë µ`  ¦ >  í

ß – “ ¦ s  כ `  ¦ — ¸Ž  H { 9  \  @ / # Œ Û ¼ ± p # Œ > í ß – Ù ¼

–

Ð s  õ & ñ \ " f ´ ú §“ É r ( Ž É Óh A " é ¶ s  ™ èכ ¹  ) a  . Ä ºo _  3 l q

&

h s  ü @§ 4 \  _ ô  Ç { 9  > _  \  -t  „  ² ú ˜s t  >   ^ ‰_ 

\ P

% i † < Æ& h  $ í | 9 \  › ' a d ” s  e ”   H  כ “ É r  m Ù ¼– Ð { 9  à º  H 12 × 12, 7 £ ¤ 144 > h & ñ • ¸– Ð % i  . # Œl " f  6   x   H é ß – 0

A  H — ¸¿ º MD (Molecular Dynamics)é ß –0 A– Ð [19] | 9 | ¾ Ó,

\

 -t ,  o   H y Œ •y Œ • m, , σ s  é ß –0 As  9 s M : r ç ß –_  é

ß –0 A  H τ = q mσ

2

 s  . ¢ ¸ô  Ç > _  8 ú x \  -t   H { 9  { © œ

° ú

  H 8 ú x \  -t \  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð   ? /% 3  . î  r1 l x ~ ½ Ó& ñ d ” `  ¦ :

Ÿ

x K  5 Å q • ¸ü < 0 Au \  ¦ ½ ¨ l  0 Aô  Ç Ã ºu & h ì  r“ É r > h½ ¨o 8 A l

 (leap-frog) · ú ˜“ ¦o 7 £ § [22] `  ¦  6   x % i “ ¦  ×  æ \  é ß –é ß – ô

 Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a  â > › ¸| õ  q “ §\  ¦ 0 AK  €  $  2 " é ¶ _  x» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Óõ  y» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ Ó — ¸¿ º Å Òl & h “    â > › ¸| `  ¦ ° ú   H  â Ä

º\  ¦ · ú ˜ ˜ Е ¸2 Ÿ ¤ % i  . œ íl 5 Å q • ¸  H — ¸Ž  H { 9   ° ú  “ É r 5

Å

q • ¸\  ¦ ° ú t ë ß – ~ ½ ӆ ¾ ӓ É r  ~ ½ ÓÜ ¼– Ð Y  J “ ¦À Ò ì  r Ÿ í • ¸2 Ÿ ¤ 

%

i  . x 9 • ¸ 0.5 s “ ¦, { 9  _  œ íl 5 Å q • ¸ 20.0 “    â Ä º

\

 @ /K " f, ü @§ 4 s  \ O   H  â Ä º  H ω = 0.0 – Ð Z  ~ l – Ð ô  Ç .

ü

@§ 4 _  ”  1 l x à º\  ¦ ω = 0.0 \ " f ω = 9.0  t  10t _ 

"

f– Ð   É r ω \  @ / # Œ r Ó ý t Y Us ‚   ô  Ç   õ  Fig. 1\ 



   e ”  .

Figure 1`  ¦ ˜ Ѐ   ô  Ç ×  ¦ – Ð ˜ Ðs t ë ß – 10> h_  " f– Ð   É r X

<s '  ×  ¦ s  ô  Ç ×  ¦ – Ð — ¸# Œ" f  ) a  כ Ü ¼– Ð ü @§ 4 _  y Œ •”  1 l x à º

 # Q‹ "  ° ú כs  ÷ &~  t  — ¸¿ º { 9  { © œ t   H 8 ú x \  -t   H œ í l

° ú כ Õ ª@ /– Ð ˜ Д > rH † d`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . 7 £ ¤ ü @§ 4 \  _ ô  Ç 6 f& Ç l 

Fig. 2. Particle motion with fixed hard wall boundary in y direction.

 ¨ î ç  H& h Ü ¼– Ð { 9  > _  \  -t \   Á º   % ò † ¾ Ó`  ¦ Å Òt 

· ú

§6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . s   H (4)d ”  \ " f ô  Ç> h_  { 9  \  @ / ô

 Ç Å Òl & h “   ü @§ 4 s  Å Òl _  & ñ à ºC _  r ç ß –s  t ± ú ˜ M : 



 € ª œ_  ~ ½ ӆ ¾ Óõ  6 £ § _  ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð   ° ú ˜  î  r1 l x \  -t \  ¦ 7 £ x

r (    y Œ ™™ èr    \  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤ >    H X < s  Qô  Ç  Œ •6   x s  { 9

 ç ß –_   © œ  ñ Œ •6   x \  _ K " f % ò † ¾ Ó ~ à Ît  · ú §6 £ §`  ¦ S X ‰ “   

#

Œ ï  r  .

III. ‰ ˜ m‰ ˜ m” X ¢ ä Ä® Žz º w ŠX N Ëc Ü R ß O Ë4  ºü g Å

Ä

ºo [ þ t s  “ ¦    H  7 H _ ü <  © œ S ! “ É r › ¸F K  Ø Ôt ë ß – Å

Òl & h “   ü @§ 4 \  _ K  / B N”  ‰ & ³ © œ`  ¦ { 9 Ü ¼v   H ¢ ¸   É r \ V

“

   s 9 þ t – Ðà ԏ : r 5 Å q l  [23]\  ¦ Ò q ty Œ •K ˜ Ð .  s 9 þ t – Ðà Ô



: r 5 Å q l   H  l  © œ B5 Å q \  „  { 9   q Å Òl & h “   ü @ Ò

„

 l  © œ\  _ K  t 5 Å q& h Ü ¼– Ð \  -t \  ¦ % 3   H  © œu – Ð" f s  { 9

 5 Å q l _  l ‘ : r“ É r (6) d ” õ  ° ú  “ É r & h ] X ô  Ç ”  1 l x à º_  Å Ò l

& h “   ü @ ҄  l  © œs  { 9  \  K f ” Ü ¼– Ð" f      H / B N

”

 ‰ & ³ © œ`  ¦ s 6   x ô  Ç  כ s  .

ω = qB

m . (6)

s

M :  s 9 þ t – Ðà ԏ : r ”  1 l x à º  H „  { 9  _  5 Å q • ¸ü <  H Á º › ' a

Ù ¼– Ð  © œ@ / : r& h “   ´ òõ       H % ò % i  „   t   H   l

 © œ B\  @ /6 £ x ÷ &  H & h ] X ô  Ç ”  1 l x à º_  ü @ ҄  l  © œ`  ¦  

€

  t 5 Å q& h Ü ¼– Ð \  -t \  ¦ % 3 `  ¦ à º e ”  .

s

ü < q 5 p w >  { 9  > \  Å Òl & h “   ü @§ 4 s  \  -t \  ¦ ×  ¦ Ã

º e ”   H 0 p x$ í Ü ¼– Ð Fig. 2ü < ° ú  s  x» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ѝ  H Å Òl 

&

h “    â > › ¸| `  ¦ ° ú t ë ß – y» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ѝ  H é ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð

“

¦& ñ  ) a  â > › ¸| `  ¦ ° ú   H { 9  > \  ¦ Ò q ty Œ •K  ˜ Ð .

7

£ ¤ Fig. 2 ü < ° ú  “ É r  © œ S ! \ " f { 9   >  y» ¡ ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð  Œ • 6

 

x   H Å Òl & h “   ü @§ 4 \  _ K " f # Qb  G>  % ò † ¾ Ó ~ à ΍  H t  · ú ˜



˜ Е ¸2 Ÿ ¤ ô  Ç . é ß –í  H >  ˜ Ѐ   “ ¦& ñ  ) a  â > › ¸|  M :ë  H \  ü

@§ 4 _  ”  1 l x à º

ω = 2π v y

L (7)

(4)

Fig. 3. (Color online) Total Energy variation with time at various angular frequencies from ω = 0.0 to ω = 9.0 for initial velocity v = 20.0 and density d = 0.1.

Fig. 4. (Color online) Total energy variation with time at various velocities without external force at density d

= 0.1.

_

 › ¸| `  ¦ t €   ü @§ 4 _  ”  1 l x à ºü < “ ¦& ñ  ) a  â > › ¸| s 

 

´ ú > ÷ &# Q / B N”  ‰ & ³ © œs  0 p x >  ˜ Г   . # Œl " f L“ É r é ß – é

ß – >  “ ¦& ñ  ) a  â > # 4   s _   o s  . Õ ª Q  · ú ¡\ " f

\

V– Ў  H  s 9 þ t – Ðà ԏ : r 5 Å q l ü <  H  Ø Ô>  / B N”  ”  1 l x à º

5 Å

q • ¸\  _ ” > r Ù ¼– Ð ü @§ 4 \  _ K  5 Å q • ¸    €   @ /6 £ x ÷ &



 H y Œ •”  1 l x à º ² ú ˜ t l  M :ë  H \  { 9  _  î  r1 l x+ þ AI   H 4 Ÿ ¤

¸ ú

šô  Ç € ª œ © œÜ ¼– Ð    >   ) a  . s   Òì  r _  ½ ¨^ ‰& h “   ? /6   x

“ É

r  6 £ § \   À ҕ ¸2 Ÿ ¤ “ ¦ Ä ºo   H  ^ ‰>  s  Qô  Ç 4 Ÿ ¤ ¸ ú š ô

 Ç € ª œ © œ\  @ /K  # Qb  G>  % ò † ¾ Ó ~ à ΍  H t  \  -t  „  ² ú ˜_  › ' a& h 

\

" fë ß – 8 ú ©& h `  ¦ ´ ú Æ Òl – Ð ô  Ç .

Ä

º‚   x 9 • ¸ d = 0.1“    â Ä º\  à ºf ” » ¡ ¤ (y» ¡ ¤) ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð é

ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a  â > \  ¦ t   H { 9  > \  @ /K  r  Ó

ý

t Y Us ‚  `  ¦ % i  . Å Òl & h “    â > › ¸| `  ¦ ° ú   H  â Ä ºü <

1

l x{ 9 ô  Ç › ¸| _  q “ §\  ¦ 0 AK   â > › ¸|  s ü @_   © œ S ! “ É r — ¸

¿

º 1 l x{ 9  >  % i  . Fig. 3“ É r 144 > h_  { 9   " f– Ð Y U 

×

¼-” > r Û ¼ Ÿ íJ $ ™¶ û ˜– Ð Å Ò# Qt   H  © œ  ñ Œ •6   x`  ¦ “ ¦ e ”   H  © œ S ! 

\

" f { 9  _  œ íl 5 Å q • ¸ v = 20.0“    â Ä º\  r Ó ý t Y Us ‚   ô

 Ç   õ _  Õ ªa Ë >Ü ¼– Ð ü @§ 4 _   Œ •6   x s  \ O   H ω = 0.0 \ " f

Fig. 5. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 1.0 and density d = 0.1.

Fig. 6. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 2.0 and density d = 0.1.

r

 Œ • # Œ ω = 9.0\  s Ø Ôl   t  10t _  " f– Ð   É r ”   1

l

x à º_  X <s ' \  ¦ Ÿ í† < Ê “ ¦ e ”  .

Õ

ªa Ë >`  ¦ ˜ Ѐ   Å Òl & h “    â > › ¸| { 9  M : Fig. 1\ " f ˜ Г  

 כ

% ƒ! 3  ü @§ 4 _  ”  1 l x à º\   © œ › ' a\ O s  8 ú x \  -t  { 9 & ñ ô  Ç

° ú

כ`  ¦ t   H  כ õ   H  Ø Ô>  8 ú x \  -t _     o e ” Ü ¼ 9

”

 1 l x à º\        o & ñ • ¸ ß ¼>  ² ú ˜ ”     H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”

 . Fig. 3\ " f \  -t \  ¦ ¸ ú ˜ f  ¨ à ºô  Ç í  H " f@ /– Ð ”  1 l x à º

\

 ¦ & h Ü ¼€   (ω = 3.0) > (ω = 2.0) > (ω = 1.0) > (ω = 4.0) > (ω = 5.0) > · · · > (ω = 9.0) > (ω = 0.0) – Ð r

ç ß –s  t z Œ ™\     ω = 3.0 { 9 M :  8 Z  }“ É r \  -t  „  ² ú ˜ s

 { 9 # Qz Œ ™`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .  8¹ ¡ ¤ s  ω = 1.0, ω = 2.0 { 9  M :



 H 8 ú x \  -t  Ÿ í o÷ &# Q # QÖ ¼ & ñ • ¸ î ß –& ñ  o ÷ &# Qe ” t ë ß – ω = 3.0 _  K { © œ÷ &  H 8 ú x \  -t     o  H { 9 & ñ ô  Ç ° ú כ`  ¦ t  t

 3 l w “ ¦ > 5 Å q 7 £ x  “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . s   H  f ”  s 

”

 1 l x à º\  @ /K " f  H r ç ß –& h Ü ¼– Ð Ÿ í o÷ &  H \  -t \  • ¸² ú ˜

t  3 l wÙ þ ¡l  M :ë  H Ü ¼– Ð Æ Ò8 £ ¤ ) a  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ð1 p w s  ”  1 l x Ã

º_     o\    É r \  -t  f  ¨ à º\  ¦ ˜ Ѐ   ü @§ 4 _  ”  1 l x à º

7

£

x † < Ê\     t 5 Å q& h Ü ¼– Ð > _  \  -t  f  ¨ à º Z  }  t 

(5)

Fig. 7. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 3.0 and density d = 0.1.

Fig. 8. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 4.0 and density d = 0.1.



 H  כ s   m   þ j& h _  ”  1 l x à º ” > r F  “ ¦ s \  ¦ t  €  



r  \  -t  f  ¨ à º y Œ ™™ èK  y Œ ™`  ¦ ^  ¦ à º e ”  .

s

  \   H s X O >   € ª œô  Ç    o Šҍ  H / B N: Ÿ x& h `  ¦   É r y

Œ

•• ¸\ " f ˜ Ðl 0 AK  { 9 & ñ ô  Ç ”  1 l x à º\ " f œ íl 5 Å q • ¸\     8

ú

x \  -t  # Qb  G>       H \  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Е ¸2 Ÿ ¤ ô  Ç . Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8[ þ t“ É r í  H " f@ /– Ð y Œ •y Œ • ü @§ 4 _ 

”

 1 l x à º ω = 0.0, ω = 1.0, ω = 2.0, ω = 3.0, ω = 4.0 { 9  M

: 8 ú x \  -t     o\  ¦ " f– Ð   É r œ íl 5 Å q • ¸\  @ /K " f % 3 “ É r

 

õ s  .

€

 $   Á º   ü @§ 4 s  \ O `  ¦ M :_  Fig. 4\  ¦ ˜ Ѐ   v = 0.0, v = 10.0 \ " f  H @ /^ ‰– Ð  ’  _  œ íl  \  -t \  ¦ Ä »t  t  ë

ß – œ íl 5 Å q • ¸ v = 20.0“    â Ä º  H \  -t  y Œ ™™ è # Œ 



 H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . ü @§ 4 s  \ O   H  â Ä º\  8 ú x \  -t  y Œ ™

™

èô  Ç   H  כ “ É r í  H„  y  é ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a  â > › ¸| 

\

 _ ô  Ç ´ òõ e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” “ ¦ s  ´ òõ   H é ß –é ß –ô  Ç # 4 \  _ ô  Ç

 â

> €   ì ø Í \  _ K  { 9   î ß –A á ¤ % ò % i Ü ¼– Ð [ þ t # QÙ ¼– Ð



 É r { 9   Á ºo [ þ t \  _ ô  Ç Y U -× ¼-” > r Û ¼ Ÿ íJ $ ™¶ û ˜_  = å J # Q [ þ t s

  H ´ òõ  M :ë  H Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã º e ”  . Fig. 5_  ω = 1.0\ 

"

f  H œ íl 5 Å q • ¸\   © œ › ' a\ O s  8 ú x \  -t  350   H % ƒ– Ð Ã º§ 4 

Fig. 9. (Color online) Total Energy variation with time at various angular frequencies from ω = 0.0 to ω = 9.0 for initial velocity v = 20.0 and density d = 0.5.

Fig. 10. (Color online) Total energy variation with time at various velocities without external force at density d = 0.5.

“ ¦ ω = 2.0“   Fig. 6\ " f  H 7 á §  8 Z  }“ É r \  -t “   500  H

%

ƒ– Ð Ã º§ 4 H † d`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s  Qô  Ç Z  }“ É r \  -t  f  ¨ à º  H

”

 1 l x à º ω = 3.0_  Fig. 7\ " f ˜ Ѝ  H  כ % ƒ! 3  \  -t  { 9 

&

ñ ô  Ç ° ú כ\  à º§ 4 ÷ &t  · ú §“ ¦ 600`  ¦  Å # Q  H ‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Ðs  

  8 Z  }“ É r ”  1 l x à º ω = 4.0\ " f  H Fig. 8 õ  ° ú  s  \  -t  f

 ¨ à º y Œ ™™ è “ ¦ Õ ª s Ê ê_  ”  1 l x à º\ " f• ¸ \  -t  Ä » t

÷ &   ×  ¦ # Q× ¼  H + þ AI – Ð ”  ' Ÿ  ) a  .    : r& h Ü ¼– Ð Ä ºo 



 H é ß –é ß –ô  Ç # 4 _  “ ¦& ñ  ) a  â > \  ¦ t   H  â Ä º\   H Å Òl & h 

“

  ü @§ 4 \  _ ô  Ç \  -t  „  ² ú ˜s  0 p x  9 ´ òõ & h Ü ¼– Ð „  

² ú

˜s  0 p x ô  Ç ”  1 l x à º ” > r F † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

s

  \   H { 9  _  x 9 • ¸\  ¦ 0.5 – Ð Z  } # Œ ° ú  “ É r r Ó ý t Y Us ‚  

`

 ¦ ”  ' Ÿ  % i  . s   â Ä º\ • ¸ “ ¦& ñ  ) a œ íl 5 Å q • ¸\ " f ü @§ 4  _

  € ª œô  Ç ”  1 l x à º\  @ / # Œ \  -t    o\  ¦ r Ó ý t Y Us ‚  

# Œ ˜ Ѐ Œ ¤ . œ íl 5 Å q • ¸ v = 20.0 “    â Ä º_    õ “   Fig. 9 \ " f \  -t \  ¦ ¸ ú ˜ f  ¨ à ºô  Ç í  H " f@ /– Ð ”  1 l x à º\  ¦ & h  Ü

¼€   (ω = 4.0) > (ω = 3.0) > (ω = 2.0) > (ω = 1.0) >

· · · > (ω = 0.0) – Ð ü @§ 4 _  ”  1 l x à º 7 £ x † < Ê\     \  - t

 f  ¨ à º 7 £ x    þ j@ /– Ð f  ¨ à º÷ &  H ”  1 l x à º\  ¦ t  €  

(6)

Fig. 11. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 1.0 and density d = 0.5.

Fig. 12. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 3.0 and density d = 0.5.



r  \  -t  f  ¨ à º y Œ ™™ è   H J ‡  “ É r x 9 • ¸ d = 0.1 { 9  M

:ü < ° ú   .  ë ß – ω = 3.0 \ " f þ j@ /\  ¦ ˜ Ðs ~   d = 0.1M : ü

<  H  Ø Ô>  ´ òõ & h Ü ¼– Ð \  -t  „  ² ú ˜÷ &  H ”  1 l x à º  H ω = 4.0 – Ð Z  }  & ’ Ü ¼ 9 ü @§ 4 _  ”  1 l x à º\     Ÿ í o÷ &  H

\

 -t   H „  ì ø Í& h Ü ¼– Ð ± ú  & ’ 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  .



ð ø Ít – Ð “ ¦& ñ  ) a ”  1 l x à º\ " f " f– Ð   É r 5 Å q • ¸\  @ / ô

 Ç \  -t     o\  ¦ ˜ Ѐ   ü @§ 4 s  \ O   H  â Ä º Fig. 10“  X <

Fig. 4 _  x 9 • ¸ 0.1{ 9  M : ˜ Ð   8 / å L  y  8 ú x \  -t  y Œ ™

™

è   H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s  כ “ É r í  H„  y  é ß –é ß –ô  Ç # 4 _  “ ¦& ñ

 )

a  â > _  ´ òõ s “ ¦ s  ´ òõ   H { 9  _  x 9 • ¸ 9 þ t M :  8 ´ ú § s

   è ß – . Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13, Fig. 14  H y Œ •y Œ • ü @

§

4 _  ”  1 l x à º ω = 1.0, ω = 3.0, ω = 4.0, ω = 5.0 { 9  M : _

   õ – Ð ω = 2.0\ " f  H ω = 1.0{ 9  M :ü <  _  q 5 p w # Œ Õ

ªa Ë >“ É r Ò q t| Ä Ì % i  . s M : à º§ 4    H \  -t   H ω = 1.0 \ 

"

f  H 48   H % ƒ, ω = 2.0\ " f  H 51   H % ƒ, ω = 3.0\ " f  H 90   H

%

ƒ– Ð > 5 Å q 7 £ x  €  " f ω = 4.0_    õ “   Fig. 13\ " f x  ß

¼\  ¦ s À Ò# Q \  -t  100`  ¦  Å # Q“ ¦  8 Z  }“ É r ”  1 l x à º ω = 5.0 \ " f  H Fig. 14 _  + þ AI – Ð,  r  à º§ 4    H \  -t 

 50s  – Ð b  # Q& ’ 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# Œ ï  r  . s   H x 9 • ¸ d = 0.1

Fig. 13. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 4.0 and density d = 0.5.

Fig. 14. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 5.0 and density d = 0.5.

 â

Ä ºü < ° ú  s  ”  1 l x à º 7 £ x  €  " f { 9  >  f  ¨ à º   H \ 



-t  & t   \  -t  „  ² ú ˜´ òõ  þ j@ /– Ð ÷ &  H ”  1 l x Ã

º\  • ¸² ú ˜ “ ¦  r  \  -t  „  ² ú ˜ ´ òõ  y Œ ™™ èK    H  כ õ

 ° ú  “ É r   õ s  .  ë ß – \  -t  „  ² ú ˜´ òõ  þ j@ /– Ð ÷ &  H

”

 1 l x à º  H x 9 • ¸ d = 0.1 \ " f  H ω max = 3.0 s % 3 Ü ¼  d = 0.5 \ " f  H ω max = 4.0 – Ð x 9 • ¸ & t €    8  H ”  1 l x Ã

º\ " f \  -t  „  ² ú ˜´ òõ   p u`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

Å

Òl & h “   ü @§ 4 s   ^ ‰> \   Œ •6   x ½ + É M :_  ì ø Í6 £ x`  ¦ ŠҖ Ð ü

@§ 4 \  _ ô  Ç \  -t  „  ² ú ˜_  › ' a& h \ " f ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ . s \  ¦ 0

AK  œ íl 5 Å q • ¸ü < ü @§ 4 _  ”  1 l x à º\  ¦  € ª œ >     o r & 

€  " f r ç ß –\    É r 8 ú x \  -t _     o\  ¦ ì  r  1 l x% i † < Æ_ 

~

½ ÓZ O `  ¦ : Ÿ x # Œ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ . : £ ¤ y  é ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a

 â

> €  \  _ ô  Ç ´ òõ \  ¦ ×  æd ” Ü ¼– Ð Å Òl & h “   ü @§ 4 \  _ ô  Ç { 9

  > _  \  -t  „  ² ú ˜ 0 p x$ í \  ¦  À Ò# Q ˜ Ѐ Œ ¤ .   õ \ 

@

/ô  Ç q “ §\  ¦ 0 A # Œ Å Òl & h “    â > › ¸| `  ¦ €  $   À Ò% 3 

(7)



 H X < \ V8 £ ¤ ô  Ç @ /– Ð ü @§ 4 s  t   H ”  1 l x à º\   © œ › ' a\ O s  % ƒ 6

£

§ \  t   H 8 ú x \  -t  { 9 & ñ >  Ä »t  H † d`  ¦ ^  ¦ à º e ” % 3 



. Õ ª Q  é ß –é ß –ô  Ç # 4 Ü ¼– Ð “ ¦& ñ  ) a  â > €  `  ¦ t   H  â Ä º

\

  H 8 ú x \  -t  œ íl 5 Å q • ¸\   © œ › ' a\ O s  { 9 & ñ ô  Ç ° ú כÜ ¼– Ð Ã

º§ 4 K  9 s  à º§ 4 ° ú כ“ É r ü @§ 4 _  ”  1 l x à º\    " f  Ø Ô

>

   z Œ ™`  ¦ ˜ Ѐ Œ ¤ . é ß –é ß – >  “ ¦& ñ  ) a  â > €  \  _ ô  Ç ´ ò õ

  H \  -t  „  ² ú ˜s    H 8 £ ¤€  \ " f F N& ñ & h “   ´ òõ ü <  Ò

&

ñ & h “   ´ òõ \  ¦ 1 l x r \  t “ ¦ e ” % 3  .  Ò& ñ & h “    כ “ É r  â

>

€  \  _ ô  Ç ì ø Í  ´ òõ – Ð { 9   Ø  æ[  t Ê ê { 9   ´ ú §“ É r % ò

%

i Ü ¼– Ð ÷ &[  t   š ¸>  ÷ &Ù ¼– Ð Y U × ¼-” > r Û ¼ Ÿ íJ $ ™¶ û ˜ : £ ¤$ í  © œ { 9

 > _  Ÿ íJ $ ™¶ û ˜ \  -t  ×  ¦ # Q× ¼  H ´ òõ – Ð  Œ •6   x “ ¦ s 

´

òõ   H x 9 • ¸ 9 þ t M :  8 ß ¼>    z Œ ™`  ¦ r Ó ý t Y Us ‚     õ 

\

" f · ú ˜ à º e ” % 3  . F N& ñ & h “   ´ òõ   H “ ¦& ñ  ) a # 4 \  _ ô  Ç Ø

 æ[  t – Ð { 9  _  5 Å q • ¸ î ß –A á ¤ ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð  7   H ‰ & ³ © œõ  ü @

§

4 _  0 A © œs   7   H ‰ & ³ © œs   © œ  ñ Œ •6   x # Œ Ò q tl   H ´ òõ 

\

 _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •  ) a  . ¢ ¸ô  Ç s  ´ òõ   H ”  1 l x à º\   



  Ø Ô>      9 s  ´ òõ  þ j@ /– Ð ÷ &  H ”  1 l x à º ” > r F

 “ ¦ s  : £ ¤& ñ ”  1 l x à º• ¸ x 9 • ¸\      Ø Ô>    z Œ ™`  ¦

· ú

˜ à º e ” % 3  .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2009¸  • ¸ y © œ2 £ x" é ¶ Å Ò@ /† < Ɠ § † < ÆÕ ü tƒ  ½ ¨› ¸$ í q  t

" é ¶ \  _  # Œ à º' Ÿ ÷ &% 3 6 £ §.

REFERENCES

[1] E. Fermi, Phys. Rev. 75, 1169 (1949).

[2] J. W. Cronin, Rev. Mod. Phys. 71, S165 (1999).

[3] S. M. Ulam, in Proceedings of the Fourth Berkley Symposium on Mathematical Statistics and Proba- bility, edited by J. Neyman (University of California Press, 1961), Vol. 3, p. 315.

[4] E. D. Leonel and P. V. E. McClintock, Phys. Rev.

E 73, 066223 (2006).

[5] G. A. Luna-Acosta, Phys. Rev. A 42, 7155 (1990).

[6] E. D. Leonel and R. E. de Carvalho, Phys. Rev. A 36, 5031 (1987).

[7] E. D. Leonel, J. Phys. A 40, F1077 (2007).

[8] E. D. Leonel, D. F. M. Oliveira and R. E. de Car- valho, Physica A 386, 73 (2007).

[9] J. V. Jose and R. Cordery, Phys. Rev. Lett. 56, 290 (1986).

[10] W. M. Visscher, Phys. Rev. A 36, 5031 (1987).

[11] M. Razavy, Phys. Rev. A 44, 2384 (1991).

[12] S. R. Jain, Phys. Rev. Lett. 70, 3553 (1993).

[13] A. J. Makowski and S. T. Dembinski, Phys. Lett. A 154, 217 (1991).

[14] L. D. Pustylnikov, Trans. Mosc. Math. Soc. 2, 1 (1978).

[15] D. G. Ladeira and J. K. da Silva, J. Phys. A 40, 11467 (2007).

[16] E. D. Leonel and A. L. P. Livorati, Physica A 387, 1155 (2008).

[17] S. Celaschi and R. L. Zimmerman, Phys. Lett. A 120, 447 (1987).

[18] G. R. Fowles and G. L. Cassiday, Analytical Me- chanics (Thomson Brooks/Cole, New York, 2005), p. 113.

[19] D. C. Rapaport, The Art of Molecular Dynam- ics Simulation (Cambridge University Press, Cam- bridge, 1995).

[20] D. A. MacQuarrie, Statistical Mechanics (Harper and Row, New York, 1976).

[21] G. C. Maitland, M. Ligby, E. B. Smith and W. A.

Wakeham, Intermolecular Forces (Clarendon Press, Oxford, 1981).

[22] R. W. Hockney, Methods in Computational Physics (Academic Press, New York, 1970), Vol. 9, p. 135.

[23] D. Halliday, R. Resnick and J. Walker, Fundamen-

tals of Physics (John Wiley & Sons, Inc., New York,

1997), p. 711.

수치

Fig. 2. Particle motion with fixed hard wall boundary in y direction.  ¨î ç H&amp;h Ü ¼– Ð {9  &gt; _  \  -t \   Á º  %ò †¾ Ó`¦ Å Òt ·ú §6£ §`¦ ·ú ˜ à º e”  
Fig. 4. (Color online) Total energy variation with time at various velocities without external force at density d
Fig. 9. (Color online) Total Energy variation with time at various angular frequencies from ω = 0.0 to ω = 9.0 for initial velocity v = 20.0 and density d = 0.5.
Fig. 11. (Color online) Total energy variation with time at various velocities for ω = 1.0 and density d = 0.5.

참조

관련 문서