Modelo FK de los Sistemas dinámicos



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El modelo FK (Gp:) ¿? En 1938, Y.Frenkel y T. Kontorova desarrollaron un modelo previo propuesto por U. Dehlinger (1929) Estudio de dislocaciones en sólidos
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Descripción matemática V(u) representa un potencial (“on-site”) actuando sobre cada partícula y generalmente periódico. W(Du) representa la interacción entre partículas vecinas. (Gp:) a
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Existen distintas variantes del modelo FK, dependiendo de la elección de V y W Estandar. V sinusoidal y W armónico W no convexo, p.ej. el modelo XY quiral Que representa, por ejemplo, un sistema de momentos magnéticos con anisotropía planar fuerte (plano XY) y dirección preferente (dada por el ángulo g) impuesta por ejemplo por un campo magnético superpuesto. Long. Natural del muelle
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V parabólico V multiarmónico. P.ej. compuesto de 3 sinusoidales Multidimensionales (2d, 3d). Largo alcance, …
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Modelo FK estandar Las ecuaciones del movimiento son: Estas (en principio infinitas) ecuaciones son la discretización mas simple de la ecuación en derivadas parciales (integrable) conocida como sine-Gordon Existen variaciones no hamiltonianas (la energía no se conserva a todo t), introduciendo términos disipativos (por ejemplo, del tipo viscoso dependiente de la primera derivada temporal de u), y/o añadiendo forzamientos adicionales uniformes y/o paramétricos.
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Modelo FK estandar La forma canónica de la ecuación s-G era: (Gp:) Pero si hacemos el cambio: Aproximación por diferencias finitas
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Propiedades del equilibrio del modelo FK estandar (Gp:) Hamiltoniano (Gp:) Configuraciones de equilibrio (Gp:) Configuraciones de mínima energía (Gp:) Recurrentes (Gp:) No-Recurrentes
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FK estandar Configuraciones de equilibrio Hamiltoniano MAP ESTANDAR
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FK estandar Configuraciones de mínima energía (MEC) Perturbaciones arbitrarias pero que solo afectan a un segmento finito de la configuración inicial Donde:
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FK estandar MEC recurrentes: Hay de 2 tipos: Conmensuradas (o periódicas) Inconmensuradas (o cuasiperiódicas)
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FK estandar (Gp:) MEC no recurrentes: (Gp:) Son las versiones discretas de los solitones sine-Gordon (Gp:) Reciben el nombre de disconmensuraciones, kinks o tambien solitones discretos. Corresponden a órbitas homoclínicas en el map estandar. n
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FK estandar Podemos caracterizar las configuraciones mediante el winding-number o espaciado promedio: Conmensuradas Inconmensuradas
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FK estandar Diagrama de fases del FK: s (Gp:) Escalera del diablo (Gp:) s (Gp:) w (Gp:) “rellanos” en todos los racionales p/q
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(Gp:) K=0.5 FK estandar Los estados fundamentales del FK Órbitas hiperbólicas sin reflexión del map estandar (Gp:) K=0.7 u u
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FK estandar ¿ y los irracionales ? (fases inconmensuradas) Recordar a Chirikov y el teorema KAM (Gp:) K=1.1 (Gp:) K=0.95 “Slidding” Indefectible “Pinned” Defectible Se abren infinitos “gaps” EXISTENCIA DE BARRERAS DE PN u u
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FK estandar El último toro KAM (no homótopo a cero) en romperse, corresponde a la media áurea ( y los relacionados con ella de forma sencilla ). El irracional “más irracional”. (R.S. Mackay 1982) El resultado se basa en la conjetura de Greene. Que supone que la rotura de un toro de KAM y la inestabilidad de las órbitas elípticas del map estándar están relacionadas. Valor de K al que la órbita periódica estable (elíptica) de winding number p/q se vuelve inestable (hiperbólica) Valor de K al que el toro KAM de winding number w se vuelve rompe.