DROMO formulation for planar motions: Solution to the Tsien Problem

The two-body problem subject to a constant radial thrust is analyzed as a planar motion. The description of the problem is performed in terms of three perturbation methods: DROMO and two others due to Deprit. All of them rely on Hansen?s ideal frame concept. An explicit, analytic, closed-form solution is obtained for this problem when the initial orbit is circular (Tsien problem), based on the DROMO special perturbation method, and expressed in terms of elliptic integral functions. The analytical solution to the Tsien problem is later used as a reference to test the numerical performance of various orbit propagation methods, including DROMO and Deprit methods, as well as Cowell and Kustaanheimo?Stiefel methods.

Two-body and three-body abrasion: A critical discussion

It is argued that the common classification of abrasive wear into 'two-body abrasion' and 'three-body abrasion' is seriously flawed. No definitions have been agreed upon for these terms, and indeed there are two quite different interpretations, the implications of which are mutually inconsistent. In the dominant interpretation, the primary thrust of the two-body/three-body concept is to describe whether the abrasive particles are constrained (two-body) or free to roll (three-body). In this view, two-body abrasion is generally much more severe than three-body. The alternative interpretation emphasises the presence (three-body) or absence (two-body) of a rigid counterface backing the abrasive. In this view, three-body abrasion is equated to high-stress (or grinding) abrasion and is generally more severe than two-body (low-stress) abrasion. This paper recommends that the 'two-body/three-body' terminology be abandoned, to be replaced by an alternative classification scheme based directly upon the manifest severity of wear. (C) 1998 Elsevier Science S.A.

Análisis de rendimiento de aplicaciones paralelas de memoria compartida: problema N-body

Este trabajo analiza el rendimiento de cuatro nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida para resolver el problema N-body. Se paraleliza el algoritmo serie, y se codifica usando el lenguaje C extendido con OpenMP. El resultado son dos variantes que obedecen a dos criterios de optimización diferentes: minimizar los requisitos de memoria y minimizar el volumen de cómputo. Posteriormente, se realiza un proceso de análisis de las prestaciones del programa sobre los nodos de cómputo. Se modela el rendimiento de las variantes secuenciales y paralelas de la aplicación, y de los nodos de cómputo; se instrumentan y ejecutan los programas para obtener resultados en forma de varias métricas; finalmente se muestran e interpretan los resultados, proporcionando claves que explican ineficiencias y cuellos de botella en el rendimiento y posibles líneas de mejora. La experiencia de este estudio concreto ha permitido esbozar una incipiente metodología de análisis de rendimiento, identificación de problemas y sintonización de algoritmos a nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida.

Adsorption of element 112 on a Au surface

Während der letzten 20 Jahre hat sich das Periodensystem bis zu den Elementen 114 und 116 erweitert. Diese sind kernphysikalisch nachgewiesen, so dass jetzt die chemische Untersuchung an erster Selle steht. Nachdem sich das Periodensystem bis zum Element 108 so verhält, wie man es dem Periodensystem nach annimmt, wird in dieser Arbeit die Chemie des Elements 112 untersucht. Dabei geht es um die Adsorptionsenergie auf einer Gold-Ober fläche, weil dies der physikalisch/chemische Prozess ist, der bei der Analyse angewandt wird. Die Methode, die in dieser Arbeit angwandt wird, ist die relativistische Dichtefunktionalmethode. Im ersten Teil wird das Vielkörperproblem in allgemeiner Form behandelt, und im zweiten die grundlegenden Eigenschaften und Formulierungen der Dichtefunktionaltheorie. Die Arbeit beschreibt zwei prinzipiell unterschiedliche Ansätze, wie die Adsorptionsenergie berechnet werden kann. Zum einen ist es die sogenannte Clustermethode, bei der ein Atom auf ein relativ kleines Cluster aufgebracht und dessen Adsorptionsenergie berechnet wird. Wenn es gelingt, die Konvergenz mit der Größe des Clusters zu erreichen, sollte dies zu einem Wert für die Adsorptionsenergie führen. Leider zeigt sich in den Rechnungen, dass aufgrund des zeitlichen Aufwandes die Konvergenz für die Clusterrechnungen nicht erreicht wird. Es werden sehr ausführlich die drei verschiedenen Adsorptionsplätze, die Top-, die Brücken- und die Muldenposition, berechnet. Sehr viel mehr Erfolg erzielt man mit der Einbettungsmethode, bei der ein kleiner Cluster von vielen weiteren Atomen an den Positionen, die sie im Festkörpers auf die Adsorptionsenergie soweit sichergestellt ist, dass physikalisch-chemisch gute Ergebnisse erzielt werden. Alle hier gennanten Rechnungen sowohl mit der Cluster- wie mit der Einbettungsmethode verlangen sehr, sehr lange Rechenzeiten, die, wie oben bereits erwähnt, nicht zu einer Konvergenz für die Clusterrechnungen ausreichten. In der Arbeit wird bei allen Rechnungen sehr detailliert auf die Abhängigkeit von den möglichen Basissätzen eingegangen, die ebenfalls in entscheidender Weise zur Länge und Qualität der Rechnungen beitragen. Die auskonvergierten Rechnungen werden in der Form von Potentialkurven, Density of States (DOS), Overlap Populations sowie Partial Crystal Overlap Populations analysiert. Im Ergebnis zeigt sich, dass die Adsoptionsenergie für das Element 112 auf einer Goldoberfläche ca. 0.2 eV niedriger ist als die Adsorption von Quecksilber auf der gleichen Ober fläche. Mit diesem Ergebnis haben die experimentellen Kernchemiker einen Wert an der Hand, mit dem sie eine Anhaltspunkt haben, wo sie bei den Messungen die wenigen zu erwartenden Ereignisse finden können.

Modelling the secular evolution of migrating planet pairs

The subject of this paper is the secular behaviour of a pair of planets evolving under dissipative forces. In particular, we investigate the case when dissipative forces affect the planetary semimajor axes and the planets move inwards/outwards the central star, in a process known as planet migration. To perform this investigation, we introduce fundamental concepts of conservative and dissipative dynamics of the three-body problem. Based on these concepts, we develop a qualitative model of the secular evolution of the migrating planetary pair. Our approach is based on the analysis of the energy and the orbital angular momentum exchange between the two-planet system and an external medium; thus no specific kind of dissipative forces is invoked. We show that, under the assumption that dissipation is weak and slow, the evolutionary routes of the migrating planets are traced by the Mode I and Mode II stationary solutions of the conservative secular problem. The ultimate convergence and the evolution of the system along one of these secular modes of motion are determined uniquely by the condition that the dissipation rate is sufficiently smaller than the proper secular frequency of the system. We show that it is possible to reassemble the starting configurations and the migration history of the systems on the basis of their final states and consequently to constrain the parameters of the physical processes involved.

On S-matrix factorization of the Landau-Lifshitz model

We consider the three-particle scattering S-matrix for the Landau-Lifshitz model by directly computing the set of the Feynman diagrams up to the second order. We show, following the analogous computations for the non-linear Schrdinger model [1, 2], that the three-particle S-matrix is factorizable in the first non-trivial order.

On the stability of the satellites of asteroid 87 Sylvia

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Irregular satellites of Jupiter: capture configurations of binary-asteroids

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Nebular gas drag and co-orbital system dynamics

Aims. We study trajectories of planetesimals whose orbits decay due to gas drag in a primordial solar nebula and are perturbed by the gravity of the secondary body on an eccentric orbit whose mass ratio takes values from mu(2) = 10(-7) to mu(2) = 10(-3) increasing ten times at each step. Each planetesimal ultimately suffers one of the three possible fates: (1) trapping in a mean motion resonance with the secondary body; (2) collision with the secondary body and consequent increase of its mass; or (3) diffusion after crossing the orbit of the secondary body.Methods. We take the Burlirsh-Stoer numerical algorithm in order to integrate the Newtonian equations of the planar, elliptical restricted three-body problem with the secondary body and the planetesimal orbiting the primary. It is assumed that there is no interaction among planetesimals, and also that the gas does not affect the orbit of the secondary body.Results. The results show that the optimal value of the gas drag constant k for the 1: 1 resonance is between 0.9 and 1.25, representing a meter size planetesimal for each AU of orbital radius. In this study, the conditions of the gas drag are such that in theory, L4 no longer exists in the circular case for a critical value of k that defines a limit size of the planetesimal, but for a secondary body with an eccentricity larger than 0.05 when mu(2) = 10(-6), it reappears. The decrease of the cutoff collision radius increase the difusions but does not affect the distribution of trapping. The contribution to the mass accretion of the secondary body is over 40% with a collision radius 0.05R(Hill) and less than 15% with 0.005R(Hill) for mu(2) = 10(-7). The trappings no longer occur when the drag constant k reachs 30. That means that the size limit of planetesimal trapping is 0.2 m per AU of orbital radius. In most cases, this accretion occurs for a weak gas drag and small secondary eccentricity. The diffusions represent most of the simulations showing that gas drag is an efficient process in scattering planetesimals and that the trapping of planetesimals in the 1: 1 resonance is a less probable fate. These results depend on the specific drag force chosen.