PME3100 Mecânica I, Optativa 9

O oscilador de Duffing, ao vivo

A Integração Runge-Kutta, no seu navegador. Mude os dados e veja o caos aparecer.

60 mil trajetórias do caso C, integradas agora. Cada ponto é um bloco diferente.

Laboratório

O bloco, a mola e a força do enunciado, integrados enquanto você olha. Os pontos marcam o estado uma vez a cada período da força: a seção de Poincaré.

Bloco e poço de energia
Espaço de fases clique para escolher a partida
Posição
Velocidade
t [s]
0
x [m]
0
ẋ [m/s]
0
energia [J]
0
passo h [s]
0
regime
–

Duas partidas quase iguais

Dois blocos em regime permanente, separados por uma distância minúscula. No caos a distância cresce como uma exponencial, e a inclinação média da reta é o expoente de Lyapunov.

Posição dos dois blocos
Distância entre os blocos escala logarítmica
Taxa de separação medida agora
–

Solte os blocos para medir.

λ₁ no relatório
–

Tempo até esta dupla se separar 0,1 m
–

O atrator estranho, fase por fase

Fotografe 60 mil blocos sempre no mesmo instante do ciclo da força e eles caem sobre uma figura fractal. Avance a fase e a figura estica e dobra sobre si mesma, que é como o caos mistura as trajetórias.

Da ordem ao caos, variando a força

Cada coluna mostra onde o bloco está, uma vez por período, para uma amplitude A da força. Poucos pontos: movimento periódico. Uma mancha: caos. Clique em qualquer amplitude para levá-la ao laboratório.

Onde cada partida termina

Cada ponto do mapa é uma condição inicial, colorida pelo destino que o relatório calculou. Clique em um ponto: o navegador integra a trajetória e confere o resultado.

    Partida
    clique no mapa
    Destino previsto pelo mapa
    –
    Destino integrado agora
    –
    Conferência
    –

    O navegador confere o relatório

    Nada aqui é figura pronta. O erro do Runge-Kutta cai com a quarta potência do passo, e as medidas do relatório são refeitas na sua máquina.

    Erro em t = 20 s contra o passo h caso C, escalas logarítmicas

    Medidas do relatório refeitas no navegador
    MedidaRelatórioNavegadorDiferença