Show simple item record

dc.contributor.authorSouza, Jéssica Cristina Leonel de
dc.date.accessioned2022-06-10T00:18:28Z
dc.date.available2022-06-10T00:18:28Z
dc.date.issued2022-04-27
dc.identifier.citationSOUZA, Jéssica Cristina Leonel de. Problema de N Corpos e sua Relação com o Caos. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16265.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16265
dc.description.abstractDaily experience shows that nature is made up of countless bodies interacting with each other, macroscopic, like planets and stars, or microscopic, such as atoms and molecules. The laws of motion established by Isaac Newton in the 17th century were developed to explain how forces act on bodies to produce motion and how bodies interact with each other. Newton was the first to formally solve the problem of N = 2 massive bodies moving in three-dimensional space, with their initial positions and velocities known, and interacting with each other under the exclusive action of gravity. The universal gravitational law was successfully applied to solve this problem, prooving the three laws of Kepler, which were established for the description of the motion of the planets in the solar system. From this result, Newton naturally extended his analysis to the three-body problem, in order to describe the Earth-Moon-Sun system. However, the problem for N ≥ 3 bodies has become a challenge for humanity, remaining even today without a complete analytical solution, that can provide the trajectories of the system. Nevertheless, restricted solutions of this problem showed that extremely complex dynamics could be observed in simple deterministic systems. These results marked the beginning of the study of chaotic systems. In this work we present how the fundamental properties of these systems can be introduced and discussed from the two-body problem in the context of celestial mechanics. We start with this problem to discuss the basic principles and concepts of Classical Mechanics such as the initial state of a system, its center of mass and the principles of conservation of energy and of angular and linear momenta. These were essential to demonstrate analytically that the trajectories of the system are described by stable and periodic orbits, as established by Kepler’s laws. The emergence of chaos in this system is observed by considering the general three-body problem. The addition of one more body caused the stability and regularity of the trajectories observed in the two-body system to disappear, giving way to irregular, non-periodic and extremely sensitive dependence on the initial conditions of the system. All analysis of the chaotic system was done numerically. By comparing the results obtained for the two- and three-body systems, it was possible to show that the chaotic systems are characterized not only for being non-linear and showing sensitive dependence on the initial conditions, but also for having a deterministic dynamics.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectProblema de 2 corpospor
dc.subjectProblema de 3 corpospor
dc.subjectDinâmica caóticapor
dc.subjectDeterminismopor
dc.subjectTwo-body problemeng
dc.subjectThree-body problemeng
dc.subjectChaotic dynamicseng
dc.subjectDeterminismeng
dc.titleProblema de N Corpos e sua Relação com o Caospor
dc.title.alternativeThe N-Body Problem and its Relation with Chaoseng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Cantão, Renato Fernandes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3016268479248046por
dc.description.resumoA experiência diária nos mostra que a natureza é formada por inúmeros corpos interagindo entre si, sejam estes macroscópicos, como planetas e estrelas, ou microscópicos como átomos e moléculas. As leis de movimento estabelecidas por Isaac Newton no século XVII foram desenvolvidas para explicar como as forças agem sobre os corpos para produzir movimento e como os corpos interagem entre si. Newton foi o primeiro a resolver formalmente o problema de N = 2 corpos massivos movendo-se no espaço tridimensional, com suas posições e velocidades iniciais conhecidas, e interagindo entre si sob a ação exclusiva da gravidade. O sucesso da aplicação de sua lei da gravitação universal para a solução deste problema foi comprovado pela verificação das três leis de Kepler estabelecidas para a descrição do movimento dos planetas no sistema solar. Diante deste resultado, naturalmente Newton estendeu sua análise para o problema de N = 3 corpos, com o intuito de descrever o sistema Terra-Lua-Sol. Contudo, o problema para N ≥ 3 tornou-se um desafio para a humanidade, permanecendo ainda hoje sem uma solução analítica completa que possa fornecer as trajetórias do sistema. Apesar disso, soluções restritas deste problema mostraram que dinâmicas extremamente complexas poderiam ser observadas em sistemas determinísticos simples. Estes resultados marcaram o início do estudo de sistemas caóticos. Neste trabalho apresentamos como as propriedades fundamentais destes sistemas podem ser introduzidas e discutidas a partir do problema de 2 corpos no contexto da mecânica celeste. Iniciamos com este problema para discutir os princípios e conceitos básicos da Mecânica Clássica como o estado inicial de um sistema, seu centro de massa e os princípios de conservação de energia e dos momentos angular e linear. Estes foram essenciais para demonstrar analiticamente que as trajetórias do sistema são descritas por órbitas estáveis e periódicas, conforme estabelecido pelas leis de Kepler. O surgimento do caos neste sistema é observado com a consideração do problema geral de N = 3 corpos. A adição de mais um corpo fez com que a estabilidade e a regularidade das trajetórias observadas no sistema de 2 corpos desaparecessem, dando lugar a trajetórias irregulares, não periódicas e extremamente sensíveis à mudanças nas condições iniciais do sistema. Toda a análise do sistema caótico foi feita numericamente. Pela comparação dos resultados obtidos para o sistema de 2 e 3 corpos foi possível mostrar que os sistemas caóticos são caracterizados não só por serem não lineares e exibirem sensibilidade às suas condições iniciais, mas também por possuírem uma dinâmica determinística.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA; MECANICA E CAMPOSpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALpor
dc.publisher.addressCâmpus Sorocabapor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8919831605790936por
dc.publisher.courseFísica - FL-Sopor


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil