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Type: Tese de Doutorado
Title: Dinâmica da formação de padrões: precursores, morfologia e seleção de modos em um sistema perturbado
Authors: Robson Luiz Santos
First Advisor: Jose Marcos Andrade Figueiredo
First Referee: Alfredo Gontijo de Oliveira
Second Referee: Oscar Nassif de Mesquita
Third Referee: Giovani Lopes Vasconcelos
metadata.dc.contributor.referee4: Paulo Murilo Castro de Oliveira
Abstract: Neste trabalho, realizamos um estudo experimental sobre um sistema formador de padrão. O padrão gerado nesse sistema foi submetido a uma perturbação determinística. Esta perturbação controlada muda dinamicamente um importante parâmetro de controle do sistema e, por causa disto, muitos efeitos não-triviais surgiram em seus ramos pré e pós-bifurcação. O sistema estudado, é uma interface hidrodinâmica unidimensional e pode ser monitorado com grande precisão no laboratório. Usando técnicas de processamento de imagens, fomos capazes de captar a dinâmica do padrão na presença dessa perturbação. Os dados foram tratados com análises de Fourier e estatísticas, que nos permitiram obter medidas da interface fluido-fluido. No ramo pré-bifurcação, os efeitos da perturbação foram percebidos como amplificação crítica das oscilações na posição da interface. Elas apresentam as mesmas características de um precursor, o qual é um tipo de instabilidade observada em um sistema fora do equilíbrio antes de uma bifurcação. Após a bifurcação, a perturbação imposta ao sistema afetou a evolução dos modos do padrão e seus efeitos persistiram mesmo quando houve uma saturação da amplitude do padrão. Nossas observações também indicam que a morfologia do padrão está associada com um processo de seleção do vetor de onda. Fomos capazes de fazer medidas detalhadas da forma do padrão e de seus modos de Fourier associados. Elas asseguraram a detecção de uma transição entre dois regimes diferentes da evolução do padrão. Deste modo, a interação entre o domínio no tempo, consistindo das atividades precursoras, e o domínio espacial, quando um padrão periódico está presente, foi explorada. Ela foi responsável pelos efeitos espaço-temporais observados no sistema estudado.
Abstract: In this work, an experimental study of a spatial-temporal pattern forming system, was performed and analyzed. The pattern generated in that system was subject to a deterministic perturbation. This controlled perturbation changes dynamically an important control parameter of the system and because of this many nontrivial effects arose in its pre and post-bifurcation branches. The system we studied, a one-dimensional hydrodynamic interface, can be monitored with great precision in the laboratory. Using image processing techniques we were able to capture the pattern dynamics in the presence of that perturbation. The data were treated with Fourier and statistical analysis which allowed us to obtain measurements of that uid-uid interface. In the prebifurcation branch,the effects of the perturbation were perceived as a critical amplication of the oscillations in the interface position. They present the same features of a precursor which is a kind of instability in a nonequilibrium system observed prior to a bifurcation. After the bifurcation, the imposed perturbation affected the evolution of pattern modes and itsefects persisted even when there was a saturation of mode amplitudes. Our observations also indicate that pattern morphology is associated with a wave vector selection process. We were able to make detailed measurement of pattern shape and its associated Fourier modes. They assured the detection of a crossover between two diferent regimes of the pattern evolution. This way, the interaction between time domain, consisting of precursor activities, and spatial domain, when a periodic pattern is present, was explored and it was responsible for the spatiotemporal effects observed in the system we have studied.
Subject: Termodinamica de sistemas em não-equilibrio
Física
Interface hidrodinâmica unidimensional
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/ESCZ-7N3HCR
Issue Date: 14-Nov-2008
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