Interação de espirais em 2D : redução da dinâmica à interação de defeitos e exploração de novas estruturas espaço-temporais

O presente trabalho apresenta um anova proposta de tratamento de estruturas espirais em meios contínuos oscilatórios na vizinhança de bifurcações de Hopf supercríticas. Tais estruturas são normalmente descritas pela Equação de Cinzburg-Landau Complexa a qual usa um campo complexo associado a essas oscilações. A proposta apresentada reduz a dinâmica de espirais à interação entre os centros das mesmas. Inicialmente, comparamos numericamente as duas descrições e com os ganhos computacionais decorrentes da abordagem reduzida caracterizamos finamente as estruturas espaço-temporais formadas nesses sistemas: em vez dos estados congelados mencionados anteriormente na literatura encontrou-se uma dinâmica espaço-temporal intermitente. Esse regime ocorre em duas fases distintas: Líquido de Vórtices e Vidros de Vórtices. Esta última evolui em escalas de tempo ultralentas como fenômenos semelhantes encontrados na Mecânica Estatística, apesar de sua origem puramente determinista.

Efeitos das substituições químicas na irreversibilidade magnética e magnetocondutividade do supercondutor YBa2 Cu3 O7-[delta]

O presente trabalho consiste da realização de um estudo experimental sobre os efeitos das substituições químicas na irreversibilidade magnética e na magnetocondutividade do supercondutor YBa2Cu3O7-δ. Para tanto, o comportamento da linha de irreversibilidade magnética (LIM) bem como dos regimes de flutuações na magnetocondutividade foram pesquisados em amostras policristalinas e moncristalinas de YBa2-xSrxCu3O7-δ (x = 0, 0.1, 0.25, 0.37 e 0.5) e YBa2Cu2.97D0.03O7-δ (D = Zn ou Mg). Além de reduzir drasticamente o valor da temperatura crítica de transição, Tc, os dopantes introduzem um caráter granular nos monocristais. No monocristal puro, o comportamento da LIM é descrito pela lei de potências prevista pelo modelo de "flux creep" gigante para dinâmica de fluxo de Abrikosov convencional. Por outro lado, o comportamento da LIM para as amostras supercondutoras granulares apresenta características própias bastante relevantes. Os dados do limite de irreversibilidade, Tirr(H) seguem a lei de potência ditada pelas teorias de "flux creep" somente em altos campos magnéticos.Na região de baixos campos magnéticos, dois diferentes regimes de dinâmica de fluxo surgem: Nos campos magnéticos mais baixos que 1 kOe, os dados de Tirr(H) seguem uma lei de potência do tipo de Almeida-Thouleess (AT). Perto de 1 kOe, ocorre um "crossover" e em campos magnéticos intermediários passa a ter seu comportamento descrito por uma lei de potências do tipo Gabay-Toulouse (GT). A ocorrência de um comportamento AT-GT na LIM é a assinatura de um sistema frustrado onde a dinâmica de fluxo intergranular ou de Josephson é dominante. Na ausência de teorias específicas para este comportamento em baixos campos, descrevemos o comportamento da LIM de nossos supercondutores granulares, na região de baixo campo, em analogia aos sistemas vidros de spin. No entanto, o comportamento de Tirr(H) na região de altos campos, ocorre de acordo com a teoria de "flux creep" gigante. Particularmente, para valores acima de 20 kOe, a LIM nos monocristais de YBa2-xSrxCu3O7-δ para H // ab, exibe fortes propriedades direcionais para a orientação de H próximo aos planos de maclas (PMCs). Este comportamento é do tipo "cusp", similar ao observado em supercondutores com defeitos colunares, o qual caracteriza uma fase vidro de Bose. Por outro lado, a magnetoresistividade elétrica revela que a transição resistiva dos supercondutores granulares ocorre em duas etapas. Quando a temperatura é decrescida, inicialmente ocorre a transição de pareamento no interior dos grãos. Em temperaturas inferiores, na proximidade do estado de resistência nula, ocorre a transição de coerência, observada pela primeira vez num monocristal. Na transição de coerência, o parâmetro de ordem adquire ordem de longo alcance. Na região de temperaturas imediatamente acima de Tc, nossos resultados de flutuações na magnetocondutividade revelam a ocorrência de regimes críticos e Gaussianos. Abaixo de Tc, na região paracoerente, que antecede à transição de coerência, observaram-se regimes críticos cujo expoente é consistente com o esperado para o modelo 3D-XY com desordem relevante e dinâmica do tipo vidro de spin.

Solução semi-analítica da equação de Langevin assintótica para o deslocamento aleatório pelo método Picard

Neste trabalho é desenvolvida uma solução semi-analítica para a Equação de Langevin assintótica (Equação de Deslocamento Aleatório) aplicada à dispersão de poluentes na Camada Limite Convectiva (CLC). A solução tem como ponto de partida uma equação diferencial de primeira ordem para o deslocamento aleatório, sobre a qual é aplicado o Método Iterativo de Picard. O novo modelo é parametrizado por um coeficiente de difusão obtido a partir da Teoria de Difusão Estatística de Taylor e de um modelo para o espectro de turbulência, assumindo a supersposição linear dos efeitos de turbulência térmica e mecânica. A avaliação do modelo é realizada através da comparação com dados de concentração medidos durante o experimento de dispersão de Copenhagen e com resultados obtidos por outros quatro modelos: modelo de partículas estocástico para velocidade aleatória (Modelo de Langevin), solução analítica da equação difusão-advecção, solução numérica da equação difusão-advecção e modelo Gaussiano. Uma análise estatística revela que o modelo proposto simula satisfatoriamente os valores de concentração observados e apresenta boa concordância com os resultados dos outros modelos de dispersão. Além disso, a solução através do Método Iterativo de Picard pode apresentar algumas vantagem em relação ao método clássico de solução.

A Higher order and stable method for the numerical integration of Random Differential Equations

Trabalho apresentado no Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria, 18 a 21 de novembro de 2014, Caldas Novas - Goiás

Nonautonomous difference equations with applications

This work is divided in two parts. In the first part we develop the theory of discrete nonautonomous dynamical systems. In particular, we investigate skew-product dynamical system, periodicity, stability, center manifold, and bifurcation. In the second part we present some concrete models that are used in ecology/biology and economics. In addition to developing the mathematical theory of these models, we use simulations to construct graphs that illustrate and describe the dynamics of the models. One of the main contributions of this dissertation is the study of the stability of some concrete nonlinear maps using the center manifold theory. Moreover, the second contribution is the study of bifurcation, and in particular the construction of bifurcation diagrams in the parameter space of the autonomous Ricker competition model. Since the dynamics of the Ricker competition model is similar to the logistic competition model, we believe that there exists a certain class of two-dimensional maps with which we can generalize our results. Finally, using the Brouwer’s fixed point theorem and the construction of a compact invariant and convex subset of the space, we present a proof of the existence of a positive periodic solution of the nonautonomous Ricker competition model.

Prediction equations to estimate the demand of energy and crude protein for maintenance, gain and egg production for laying Japanese quails

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Stability of multistep second derivative methods for integro-differential equations

The stability of multistep second derivative methods for integro-differential equations is examined through a test equation which allows for the construction of the associated characteristic polynomial and its region of stability (roots in the unit circle) at a proper parameter space. (c) 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Um estudo na teoria do movimento brownianno com viscosidade variável

In this work we investigate the stochastic behavior of a large class of systems with variable damping which are described by a time-dependent Lagrangian. Our stochastic approach is based on the Langevin treatment describing the motion of a classical Brownian particle of mass m. Two situations of physical interest are considered. In the first one, we discuss in detail an application of the standard Langevin treatment (white noise) for the variable damping system. In the second one, a more general viewpoint is adopted by assuming a given expression to the so-called collored noise. For both cases, the basic diffententiaql equations are analytically solved and al the quantities physically relevant are explicitly determined. The results depend on an arbitrary q parameter measuring how the behavior of the system departs from the standard brownian particle with constant viscosity. Several types of sthocastic behavior (superdiffusive and subdiffusive) are obteinded when the free pamameter varies continuosly. However, all the results of the conventional Langevin approach with constant damping are recovered in the limit q = 1

Stability of neutral functional differential equations in terms of measures

In this paper we investigate the relationships between different concepts of stability in measure for the solutions of an autonomous or periodic neutral functional differential equation.

On retarded differential equations with impulses

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

On anomalous diffusion and the fractional generalized Langevin equation for a harmonic oscillator

The fractional generalized Langevin equation (FGLE) is proposed to discuss the anomalous diffusive behavior of a harmonic oscillator driven by a two-parameter Mittag-Leffler noise. The solution of this FGLE is discussed by means of the Laplace transform methodology and the kernels are presented in terms of the three-parameter Mittag-Leffler functions. Recent results associated with a generalized Langevin equation are recovered.

Position-dependent effective mass Dirac equations with PT-symmetric and non-PT-symmetric potentials

We present a new procedure to construct the one-dimensional non-Hermitian imaginary potential with a real energy spectrum in the context of the position-dependent effective mass Dirac equation with the vector-coupling scheme in 1 + 1 dimensions. In the first example, we consider a case for which the mass distribution combines linear and inversely linear forms, the Dirac problem with a PT-symmetric potential is mapped into the exactly solvable Schrodinger-like equation problem with the isotonic oscillator by using the local scaling of the wavefunction. In the second example, we take a mass distribution with smooth step shape, the Dirac problem with a non-PT-symmetric imaginary potential is mapped into the exactly solvable Schrodinger-like equation problem with the Rosen-Morse potential. The real relativistic energy levels and corresponding wavefunctions for the bound states are obtained in terms of the supersymmetric quantum mechanics approach and the function analysis method.

A study of a numerical solution of the steady two dimensions Navier-Stokes equations in a constricted channel problem by a compact fourth order method

We present a numerical solution for the steady 2D Navier-Stokes equations using a fourth order compact-type method. The geometry of the problem is a constricted symmetric channel, where the boundary can be varied, via a parameter, from a smooth constriction to one possessing a very sharp but smooth corner allowing us to analyse the behaviour of the errors when the solution is smooth or near singular. The set of non-linear equations is solved by the Newton method. Results have been obtained for Reynolds number up to 500. Estimates of the errors incurred have shown that the results are accurate and better than those of the corresponding second order method. (C) 2002 Elsevier B.V. All rights reserved.