Физопытинтерактивные опыты по физике
10

Доска Гальтона

Шары сыплются сверху и на каждом ряду штырьков случайно уходят влево или вправо. Внизу они остаются там, куда попали, и куча сама собой принимает форму горки: середина высокая, края почти пустые.

ДОСКА ГАЛЬТОНА · ОПЫТ 10 · ШАГ 1/120 с

Почему на доске Гальтона получается колокол

Почему так выходит, видно из простого подсчёта. Чтобы попасть в самую левую корзину, шару надо девять раз подряд свернуть влево. Это как девять раз подряд подбросить монету и девять раз получить орла: один случай из пятисот двенадцати. А в середину ведут сотни разных дорог, потому что повороты можно чередовать в любом порядке.

1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 ОТСЮДА ПАДАЮТ ШАРЫ ЧИСЛО ДОРОГ В КАЖДУЮ КОРЗИНУ
В среднюю корзину ведут шесть дорог, в крайнюю — всего одна

Никакой формулы в программу не заложено, каждый шар просто бросает монетку на каждом ряду. Горка получается сама. Сдвиньте перекос, и монетка станет нечестной: куча съедет вбок, но форму сохранит.

Добавьте рядов — шары будут дольше блуждать, и горка станет шире. Чем больше рядов и шаров, тем ровнее её очертание. Показание «ширина разброса» говорит, на сколько корзин куча расползлась.

Такая же горка вылезает везде, где итог складывается из множества мелких случайностей: рост и вес людей, размеры деталей, выточенных на одном станке, ошибки измерений, время доставки заказа. На заводе по ширине этой горки считают брак: если станок разбрасывает размеры шире, чем позволяет чертёж, часть деталей пойдёт в утиль, и дешевле наладить станок, чем перебирать готовое.

Математики называют такую горку нормальным распределением, а правило, по которому она получается, — центральной предельной теоремой. Но увидеть её можно и без формул: достаточно уронить триста шариков.

Другие опыты

01ДелениеКаждый удар рождает новый шар, пока фигура не заполнится 02СлияниеШары склеиваются при ударе, пока не останутся гиганты 03Демон МаксвеллаДверца пускает быстрых вправо, и правая половина нагревается 04ЭпидемияБолезнь передаётся от шара к шару, рядом растёт график 05ДиффузияДва газа смешиваются и обратно уже никогда не разойдутся 06ЭволюцияСущества ищут еду и делятся, а потомки чуть-чуть отличаются 07СтаяТри простых правила, и птицы летят как одна 08ТяготениеТела притягиваются, слипаются и собираются в планеты 09Рост кристаллаЧастицы бродят и прилипают, вырастает узор как иней на стекле 11Давление газаСожмите газ поршнем и посмотрите, что станет с давлением 12Броуновское движениеНевидимые молекулы толкают пылинку, и она пляшет 13Скорости молекулЗапустите всех одинаково — одни разгонятся, другие еле поползут 14ЗамерзаниеОстудите вещество, и частицы сами встанут ровными рядами 15Хищник и жертваВолки едят зайцев, и численность ходит волнами 16СегрегацияНикто не против соседей, а город всё равно разделяется 17ПерколяцияКлетки красятся наугад, и вдруг появляется путь насквозь 18Волна на цепочкеКачните крайний шарик, и по цепочке побежит волна 19Двойной маятникДва маятника запущены почти одинаково и быстро расходятся 20Удержи полеИгра: шары делятся при каждом ударе, лопайте их кликом 21ЛункаИгра: наклоняйте поле курсором и загоняйте шары в лунку