בור פוטנציאל

בור פוטנציאל הוא שקע בנוף האנרגיה הפוטנציאלית שבו מערכת יכולה להיות לכודה. חשוב על גולה בקערה: היא מתגלגלת הלוך ושוב, תמיד חוזרת לתחתית. צורת הקערה קובעת את אופי התנודה.

עבור מטוטלת, האנרגיה הפוטנציאלית היא U(θ) = mgl(1 − cos θ). ליד התחתית זה נראה כמו פרבולה — U ≈ ½mglθ² — והתנועה היא הרמונית פשוטה. אבל רחוק יותר הבור מתיישר והקירות בסופו של דבר מתעקלים מעל למחזור הבא של הקוסינוס. הסטיות מן הקירוב הפרבולי הן מה שהופך את המטוטלת בזווית גדולה ללא-לינארית.

כל שיווי משקל יציב בפיזיקה יושב בתחתית של בור פוטנציאל. הקירוב הריבועי ליד המינימום תמיד נותן תנועה הרמונית פשוטה. הפיזיקה המעניינת — אנהרמוניות, תדירות תלוית-משרעת, כאוס — מגיעה מן המונחים בסדר גבוה יותר בצורת הבור.