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Dinamica caotica y comportamientos
espacio temporales
(Horario:Modulos 2-4 &
5-4,
Sala:poniente tercer
piso)
La teoría del caos es la denominación
popular de la rama de la ciencia nolineal que trata ciertos tipos
de sistemas dinámicos muy sensibles a las variaciones en
las condiciones iniciales. Pequeñas variaciones en dichas
condiciones iniciales, pueden implicar grandes diferencias en
el comportamiento futuro; complicando la predicción a largo
plazo. Esto sucede aunque estos sistemas son deterministas, es
decir; su comportamiento está completamente determinado
por sus condiciones iniciales
Henri Poincare:"De
très petites différences initiales entre leurs distances
au soleil, ou ce qui revient au même entre leurs mouvements
moyens, on fini par donner d'énormes différences
entre leurs longitudes actuelles; une excès d'un millième
de seconde dans le moyen mouvement diurne, donnera en effet une
seconde en trois ans, un degré en dix mille ans, une circonférence
entière en trois ou quatre millions d'années, et
qu`est-ce que cela auprès du temps qui s'est écoulé
depuis que les petites planètes se sont détachées
de la nébuleuse de Laplace? Voici donc une fois de plus
une petite cause et un grand effet ; ou mieux, de petites différences
dans la cause et de grandes différences dans l'effet."
(Science et Méthode, 1914)
"Very small initial differences
in their distances from the sun, or, what amounts to the same
thing, in their mean motions, have resulted in enormous differences
in their actual longitudes. A difference of a thousandth part
of a second in the mean daily motion will have the effect of a
second in three years, a degree in ten thousand years, a whole
circumference in three or four millions of years, and what is
that beside the time that has elapsed since the minor planets
became detached from Laplace's nebula? Here, again, we have a
small cause and a great effect, or better, small differences in
the cause and great differences in the effect."
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Objetivos Pricipales
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El objetivo principal de este curso es responder
a las tres siguientes preguntas :
- ¿Que es una dinámica es una dinamica caotica?
- ¿Desde un punto de vista de la Física, por
qué se debe estudiar los sistemas caoticos?.
- Que tipo de comportamientos caoticos encontramos en los sistemas
dinámicos descritos por ecuaciones diferenciales y cómo
podemos describir estso sistemas?.
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Programa tentativo
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- Introducción
- Modelo de Lorenz: una introduccion al caos
- El pendulo el lenguaje de los sistemas dinamicos
- Osciladores Nolineales: Cuasi-periocidad y frecuencia
de Bloqueo
- Mapas Unidimensionales
- Mapas Bidimensionales
- Diagnosticos
- Espectro de Potencia
- exponentes de Lyapunov
- Informacion y Entropia
- Dimensiones
- Multifractalidad
- Aplicaciones a experimentos
- Reconstruccion de atractores (Metodo de Takens)
- Diversos sistemas Experimentales
- Rutas al Caos
- Doblamiento de periodo y teoria de renormalizacion
- intermitencia,
- casi-periocidad
- crisis.
Control del caos
- Comportamientos genéricos de las ecuaciones a
derivadas espaciales (Sistemas extendidos espacialmente
en una dimensión).
- Soluciones homogeneas.
- Interfaces entre soluciones homogeneas (Dinámica
de frentes, biestabilidad, punto de Maxwell).
- Soluciones tipo partícula: Solitones, frentes,
ondas de choque, estructuras localizadas.
- Frentes normales (transiciones de primer orden).
- Frente-Kolmogorov (dinámica de población
de especies).
- Paredes o frentes entres estados simétricos (Interfaces
en sistemas magneticos).
- Ondas de choque (medios granulares).
- Solitones (KDV, Joshepson junctions).
- Estructuras espaciales disipativas (Pattern formation,
convección de Raylegh-Benard, electroconvección,
reacciones difusión y de catálisis, sistemas
de descarga électricas, cristales líquidos,
sección transversal de laseres, medios granulares
fuera del equilibrio)
- Formas normales para estructuras espaciales disipativas
(modelos de Liftchitz y Ginzurg-Landau).
- Estructuras localizadas (reaccion difusión, optical
bullet, oscilones, conjunto de osciladores acoplados).
- Caos espacio-temporal (propagación de flamas,Modelo
Kuramoto-Sivashisky)
- Interacción de ondas y Turbulencia débil.
- Sistemas extendidos espacialmente en dos dimensiones:
- Dinámica de frentes.
- effecto Gibbs-Thomson.
- Soluciones tipo partícula: Solitones, frentes,
ondas de choque, estructuras localizadas.
- Estructuras espaciales disipativas (Pattern formation,
convección de Raylegh-Benard, electroconvección,
reacciones difusión y de catálisis, sistemas
de descarga électricas, cristales líquidos,
sección transversal de laseres, medios granulares
fuera del equilibrio)
- Hexágonos, rollos y cuadrados
- Formas normales para estructuras espaciales disipativas
(modelos de Liftchitz y Ginzurg-Landau).
- Estructuras localizadas (reaccion difusión, optical
bullet, oscilones, conjunto de osciladores acoplados).
- Caos espacio-temporal
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- H. D. Abarbanel, M.I. Rabinovich and M.M. Sushchik,
Introduction to Nonlinear Dynamics for physicists
(World Scientific Publishing, Singapore,1993).
- A. Newell and J. Moloney, Non-linear
Optics, Addison-Wesley, Redwood, CA 1992.
- J. Guckenheimer and P. Holmes, Nonlinear
oscillations, dynamical systems and bifurcations of vector fields.(Springer-Verlarg,
New York, 1983).
- M. Cross and P. Hohenberg, Rev. Mod. Phys. {\bf 65}, 851 (1993).
- V. Arnold, Chapitres supplémentaires
de la théorie des équations différentielles
ordinaires (MIR, Moscou, 1984).
- J.D. Murray, Methematical Biology, I
An Introduction, (Springer-Verlarg, New York, 2002).
- P.G. Drazin, Nonlinear Systems,
(Cambridge Texts in Applied Mathematics, 1992).
- E. Ott, Chaos in Dynamycal System (Cambridge
University Press,New York,1993).
- L.
Pismen, Patterns and interfaces in
dissipative dynamics. Springer Series in Synergetics,
Berlin Heidelberg.
- N.G.
van Kampen, Stochastic Processes in
Physics and Chemistry (North Holland, 2007).
- Steven
H. Strogatz, Nonlinear Dynamics and
Chaos, (Perseus Books, 1994)
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. Software Interactivos de ODE
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Applets
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Requisitos: Mecanica |
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Temas de Presentacion
- Chaotic Induced-Charge Electro-Osmosis
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