O estudo analítico das trajetórias espaciais ótimas em um campo gravitacional gerado por um elipsóide (campo não-central) e consideravelmente mais difícil que o estudo relativo às trajetórias em campo central Newtoniano. A existeência de uma estrutura "canônica generalizada"permite, no entanto, empregar os métodos de perturbações baseados em séries de Lie, em particular o método de Hori, na determinação de soluções formais de primeira ordem. Expressões descrevendo a evolução do "vetor fundamental"são apresentadas para diversos tipos de arcos balísticos (circulares, elípticos, equatoriais, não-equatoriais....etc) As transferências impulsivas entre órbitas quase-circulares-equatoriais próximas e as transferências de pequenas amplitudes entre órbitas quase-circulares utilizando os sistemas de potência limitadas e baixo empuxe são analisadas em detalhes.

Será analisado, neste trabalho, o problema de ressonância existente entre os corpos celestes, cujos períodos orbitais são comensuráveis na razão p:q, onde p e q são números inteiros positivos. O corpo central será considerado achatado e as excentricidades e inclinações serão quantidades pequenas e não-nulas. O sistema Hamiltoniano ressonante obtido abrange muitos casos que podem ocorrer em problemas de Mecânica Celeste.A análise do problema será feita considerando três classes particulares de sistema Hamiltoniano: sistema com ressonância do tipo excentricidade, sistema com ressonância do tipo inclinação e sistema com ressonância do tipo excentricidade e inclinação. A ressonância do tipo excentricidade é aquela que envolve a excentricidade e pericentro, enquanto que a ressonância do tipo inclinação envolve a inclinação e o nodo ascendente. Estes tipos de ressonâncias são observados no Sistema Solar, sendo que a do tipo excentricidade é a de maior ocorrência.As duas primeiras classes de sistemas Hamiltonianos serão analisadas incluindo o efeito do achatamento do corpo central, visando justificar algumas discrepâncias que existem em outros trabalhos que tratam deste assunto. Os sistemas são completamente integráveis e as soluções serão apresentadas. Em seguida, serão feitas aplicações para cada um dos casos.A última classe de sistema Hamiltoniano, onde são consideradas as ressonâncias do tipo excentricidade e inclinação não é trivialmente integrável e será feita uma análise qualitativa, cujo enfoque será estudar as famílias de órbitas periódicas triviais, obtidas a partir de duas integrais primeiras do sistema. Será analisada, também, a estabilidade linear dessas famílias de órbitas periódicas.A aplicação da teoria será feita para o par de planetas Netuno-Plutão. Esta aplicação visa determinar os valores das constantes de integração e estabelecer a localização destes pontos no plano das integrais primeiras.

Nesta tese o principal objetivo é investigar bacias de escape, conjuntos invariantes caóticos e o tempo de escape no processo de escape de trajetórias no Problema Restrito de Três Corpos Circular Planar PR3CCP e no sistema de Hénon-Heiles. Bacias de escape e conjuntos fractais invariantes são construídos numericamente. Para o sistema de Hénon-Heiles, analisamos bacias de escape para valores de energia maiores que o da energia de escape Ee. Nesta situação as trajetórias podem escapar da região limitada e ir para o infinito através das três diferentes saídas que abrem para o mesmo valor de energia. Para PR3CCP, aplicamos nossa investigação em dez subsistemas do Sistema Solar, considerando a região de condições iniciais nos arredores do primário menor, mais precisamente entre os Lagrangeanos Colineares L1 e L2. A análise para PR3CCP é dividida em quatro importantes casos, definidos para diferentes níveis de energia, revelando diferentes situações de saída da região limitada. Nossa análise revela a existência de limites de fronteiras fractais associadas à variedade estável da sela caótica computada pelo algoritmo sprinkler. Os diferentes casos são examinados baseados na análise do tempo que as trajetórias levam para deixarem a região de espalhamento. Estas análises são fundamentais no processo de transporte entre regiões no contexto de missões espaciais e no estudo de sistemas naturais do Sistema solar.

Neste trabalho foi realizado um estudo do transporte de partículas em um plasma, confinado em um campo magnético uniforme, devido às ondas eletrostáticas de deriva. O modelo adotado consiste em descrever o movimento do centro de guia de uma partícula no campo magnético perpendicular a um campo elétrico radial perturbado pelas ondas de deriva. Usamos uma descrição Hamiltoniana para o movimento dos centros de guia. A velocidade de deriva produzida pelo campo elétrico radial é representada pela parte integrável da Hamiltoniana e a esta foram adicionadas perturbações periódicas representando as flutuações do campo elétrico associadas às ondas de deriva. Assim, obtemos órbitas caóticas que determinam o transporte radial das partículas. Apresentamos, para várias condições de equilíbrio, a variação do transporte radial de partículas com a amplitude da perturbação. Utilizamos dados experimentais, sobre a turbulência eletrostática no tokamak TBR-1, para verificar a validade do modelo e a importância das ondas de deriva no transporte radial das partículas. Comparamos os valores do coeficiente de difusão experimental com os do modelo e obtivemos os resultados com a mesma ordem de grandeza. / In this work we have studied the transport of particles in a magnetically confined plasma, due to electrostatic drift waves. The adopted model describes the trajectory of the guiding center of a particle in a uniform magnetic field perpendicular to a radial electric field perturbed by drift waves. We have used the Hamiltonian description for the guiding center trajectory. The drift produced by the radial electric field is represented by the integrable part of the Hamiltonian, while the other part contains periodic perturbations representing the fluctuations of the electric field associated to the drift waves. In this way we obtain chaotic orbits that determine the particles radial transport. For several balance conditions, we present the variation of the radial transport of particles with the amplitude of the perturbation. V/e have used the experimental data of the electrostatic turbulence measured in TBR-1 tokamak to verify, the validity of the model and the importance of the drift waves in the particles radial transport. We have also compared the values of the experimental diffusion coefficient with those provided by using the model, obtaining results with the same order of magnitude.

Estudamos uma classe de sistemas elípticos - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' u + u = g(v) em \'ÔMEGA\' - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' v + v f(u) em ÔMEGA \' PARTIAL\'u SOBRE \'PARTIAL n = \'PARTIAL v SOBRE PARTIAL n = O sobre \"PARTIAL\'\' ÔMEGA\' onde \' ÔMEGA ESTA CONTIDO EM R POT. N\' é um domínio limitado, com bordo regular e N \' > ou =\' 3. As não linearidades f e g são funções com crescimento superlinear e subcrítico no infinito. Estudamos resultados sobre a existência de uma sequência de soluções que se concentram, quando o parâmetro \'epsilon\' tende a zero, em um ponto da fronteira que maximiza a sua curvatura. Para isso utilizamos um resultado abstrato sobre existência de pontos críticos para funcionais fortemente indefinidos / We study an singularly perturbed Hamiltonean elliptic system - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' u + u = g(v) in \'ÔMEGA\' - \'elipson POT 2\' \'DELTA\' v + v f(u) in ÔMEGA \' PARTIAL\'u ON \'PARTIAL n = \'PARTIAL v ON PARTIAL n\' = O sobre \"PARTIAL\'\' ÔMEGA\' when \'ÔMEGA THIS CONTAINED R POT. N\' is a smooth bounded domain, N \' > or =\' 3 and f and g are nonlinearities having superlinear and subcritical growth at infinity. We study an abstract result about existence of critical points of strongly as \' epsilon\' goes to zero, at a point of the boundary which maximizes the mean curvature of the boundary

Estudaremos uma influência não trivial da energia cinética sobre pontos de equilébrio de sistemas Hamiltonianos a partir da segunda parte do artigo de Garcia & Tal \"The influence of the kinetic energy in equilibrium of Hamiltonian systems\". Nesse artigo demonstra-se, para um exemplo explícito de Hamiltonianos C(R4) definidos por Hi = Ti + para i {1,2}, que as bacias de atração de H1 e H2 são subvariedades de R4 com dimensão distinta. Discutiremos aqui de que forma esse resultado está relacionado com o estudo da estabilidade segundo Liapunov de pontos de equilíbrio de sistemas Hamiltonianos, em especial com a busca de uma inversão para o celebrado teorema de Dirichlet-Lagrange. Por fim apresentamos um novo teorema que estende o resultado acima para toda uma família de energias potenciais ,,k. A saber, mostramos que, se os parâmetros ,,k satisfazem a um simples critério aritmético então as bacias de atração de Hi = Ti + ,,k tem dimensões distintas para i {1, 2}. / We study a non trivial influence of the kinetic energy on equilibrium points of Hamiltonian systems following the second part of Garcia & Tal article \"The influence of the kinetic energy in equilibrium of Hamiltonian systems\". In this article the authors show, for an explicit example of C (R4 ) Hamiltonians defined by Hi = Ti + for i {1, 2}, that the attraction basins of H1 and H2 have distinct dimensions as submanifolds of R4. Well discuss how this result is related to the study of the stability according to Liapunov of equilibrium points of Hamiltonian systems and especially how it is related to the inversion of the celebrated Lagrange-Dirichlet theorem. Finally well prove a new theorem which extends the result above for a whole family of potential energies ,,k. We show that, if the parameters ,,k satisfy a simple arithmetical criteria then the attraction basins of Hi = Ti + ,,k have different dimensions for i {1, 2}.

O estudo do comportamento assintótico de densidades de algumas subestruturas é uma das principais áreas de estudos em combinatória. Na Teoria das Permutações, fixadas permutações ?1 e ?2 e um inteiro n > 0, estamos interessados em estudar o comportamento das densidades de ?1 e ?2 na família de permutações de tamanho n. Assim, existem duas direções naturais que podemos seguir. Na primeira direção, estamos interessados em achar a permutação de tamanho n que maximiza a densidade das permutações ?1 e ?2 simultaneamente. Para n suficientemente grande, explicitamos a densidade máxima que uma família de permutações podem assumir dentre todas as permutações de tamanho n. Na segunda direção, estamos interessados em achar a permutação de tamanho n que minimiza a densidade de ?1 e ?2 simultaneamente. Quando ?1 é a permutação identidade com k elementos e ?2 é a permutação reversa com l elementos, Myers conjecturou que o mínimo é atingido quando tomamos o mínimo dentre as permutações que não possuem a ocorrência de ?1 ou ?2. Mostramos que se restringirmos o espaço de busca somente ao conjunto de permutações em camadas, então a Conjectura de Myers é verdadeira. Por outro lado, na Teoria dos Grafos, o problema de encontrar um circuito Hamiltoniano é um problema NP-completo clássico e está entre os 21 problemas Karp. Dessa forma, uma abordagem comum na literatura para atacar esse problema é encontrar condições que um grafo deve satisfazer e que garantem a existência de um circuito Hamiltoniano em tal grafo. O célebre resultado de Dirac afirma que se um grafo G de ordem n possui grau mínimo pelo menos n/2, então G possui um circuito Hamiltoniano. Seguindo a linha de Dirac, mostramos que, dados inteiros 1 6 l 6 k/2 e ? > 0 existe um inteiro n0 > 0 tal que, se um hipergrafo k-uniforme H de ordem n satisfaz ?k-2(H) > ((4(k - l) - 1)/(4(k - l)2) + ?) (n 2), então H possui um l-circuito Hamiltoniano. / The study of asymptotic behavior of densities of some substructures is one of the main areas in combinatorics. In Permutation Theory, fixed permutations ?1 and ?2 and an integer n > 0, we are interested in the behavior of densities of ?1 and ?2 among the permutations of size n. Thus, there are two natural directions we can follow. In the first direction, we are interested in finding the permutation of size n that maximizes the density of the permutations ?1 and ?2 simultaneously. We explicit the maximum density of a family of permutations between all the permutations of size n. In the second direction, we are interested in finding the permutation of size n that minimizes the density of ?1 and ?2 simultaneously. When ?1 is the identity permutation with l elements and ?2 is the reverse permutation with k elements, Myers conjectured that the minimum is achieved when we take the minimum among the permutations which do not have the occurrence of ?1 or ?2. We show that if we restrict the search space only to set of layered permutations and k > l, then the Myers\' Conjecture is true. On the other hand, in Graph Theory, the problem of finding a Hamiltonian cycle is a NP-complete problem and it is among the 21 Karp problems. Thus, one approach to attack this problem is to find conditions that a graph must meet to ensure the existence of a Hamiltonian cycle on it. The celebrated result of Dirac shows that a graph G of order n that has minimum degree at least n/2 has a Hamiltonian cycle. Following the line of Dirac, we show that give integers 1 6 l 6 k/2 and gamma > 0 there is an integer n0 > 0 such that if a hypergraph k-Uniform H of order n satisfies ?k-2(H) > ((4(k-l)-1)/(4(k-l)2)+?) (n 2), then H has a Hamiltonian l-cycle.

O tema desta tese é a propriedade não-twist em sistemas Hamiltonianos. Sistemas com essa propriedade violam a condição twist ao longo de uma curva sem shear e, consequentemente, sua topologia não é descrita pelos cenários típicos previstos pelos teoremas KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser) e Poincar´e - Birkhoff. A curva sem shear é identificada pelo valor de máximo ou mínimo no perfil espacial do número de rotação do sistema. Além disso, próximo `a curva sem shear podemos observar algumas bifurcações atípicas como: colisões de ´orbitas periódicas e reconexão de separatrizes. As características dos sistemas não-twist são bem particulares, mas n´os demonstramos que seus cenários podem ser encontrados, localmente, em sistemas Hamiltonianos genéricos, devido ao nascimento de uma curva sem shear no interior de ilhas regulares. Inicialmente, nossas investigações numéricas constataram que esse fenômeno pode surgir não somente para a concomitante bifurcação de período 3 do ponto elíptico, mas também para outras bifurcações, tais como período 4 e período 5. Posteriormente, consideramos um modelo que descreve o comportamento das linhas de campos magnéticos em tokamaks com limitadores ergódigos. Nesse caso, o modelo utilizado é um mapa simplético parametrizado a partir das características físicas de um tokamak de grande razão de aspecto. Para esse sistema, estudamos os efeitos no transporte causados pelas bifurcações oriundas da presença da curva sem shear secundária e, também, pelas modificações do perfil rotacional das linhas de campo. / The topic of this Thesis is the nontwist property in Hamiltonian systems. Systems with such property violate the twist condition along the shearless curve and, therefore, its topology is not described for typical scenarios provided by KAM (Kolmogorov - Arnold - Moser ) and Poincar´e Birkhoff theorems. The shearless curve is identified by the maximum or minimum values of the spatial rotation number profile of the system. Moreover, close to the shearless curve we observe some atypical bifurcations as periodic orbits collisions and separatrix reconnection. The features of nontwist systems are very particular, but we have shown that its scenarios can be found locally in generic Hamiltonian systems, due to the onset of a secondary shearless curve within regular islands. Initially, our numerical investigations have found that this phenomenon may arise not only for the concomitant period 3 bifurcation of the elliptic point, but also for others bifurcations such as period 4 and period 5. Subsequently, we considered a model that describes magnetic field lines in tokamaks with ergodic limiters. In this case, the model is a symplectic map parameterized from the physical characteristics of a large aspect ratio tokamaks. For this system, we studied the effects on the transport caused by the presence of secondary shearless torus and also by changing the field lines rotational profile.

O fenômeno da superradiância é caracterizado por um processo de ordenamento das transições dos dipolos atômicos em amostras excitadas, moderadamente densas, decorrente das correlações induzidas entre os átomos desenvolvidas pela radiação coerente emitida pelos próprios átomos. O processo superradiante que é iniciado a partir de uma total desordem em t = 0 atinge um ordenamento máximo em um tempo τ α N-1, gerando um pulso de radiação de intensidade seguindo a lei do sech2 e com pico proporcional à N2, e em seguida os dipolos relaxam para um equilíbrio desordenado. Neste trabalho, tratamos a interação de dois modos de uma cavidade, ωa e ωb, e uma amplificação, com um sistema de N átomos de dois níveis, com frequência de transição atômica ω0 de forma que interaja ressonantemente com ωa e dispersivamente com ωb, responsável pelo acoplamento entre os átomos. Para enterdemos como a lei do sech2 será afetada pela interação direta entre os átomos, utilizamos o método das perturbações via de pequenas rotações não-lineares para obtermos o hamiltoniano efetivo do sistema com uma forma mais explícita da interação dipolar entre os átomos. Por fim, após escrevermos a equação mestra do sistema, utilizamos a aproximação de campo médio e o método dos invariantes de Lewis-Riesenfeld para chegar aos principais aspectos deste fenômeno no sistema. / The superradiant phenomena is characterized by atomic dipoles ordering process in excited samples moderately denses, that occours due to the atomic induced correlations developed not directly but by the coherent radiation emitted by atoms themselves. The superradiant process evolves from a total disorder at t = 0, attain a maximum order in a time τ α N-1 creating a radiation pulse whose intensity follows the sech2 law and its peak is proportional to N2, thereafter the dipoles relax to a disordered equilibrium state. In this essay, we deal with the interaction between two cavity modes ωa and ωb and a classical pump with a system of N two-level atoms, whose atomic transition frequencies ω0. We consider a resonant interaction between atoms and mode ωa and a dispersive coupling of atoms with mode ωb, which couple the atomic sample, and the classical pump. In order to obtain how sech2 law changes, we use the method of nonlinear small rotations to obtain effective Hamiltonian, expliciting dipolar interaction between atoms. Finally, after write the effective master equation, we use the mean-field approximation and Lewis and Riesenfeld method to obtain the mean features of this phenomena to our system.

Através de um mapa de ondas de deriva, estudamos o transporte de partículas no Texas Helimak, considerando diversos perfis do campo elétrico radial. O Texas Helimak é um equipamento de confinamento magnético caracterizado por linhas de campo helicoidais e que fornece uma aproximação experimental de um plasma unidimensional. Ele possibilita a imposição de um potencial elétrico externo ao plasma, chamado bias, que altera o perfil radial do campo elétrico de equilíbrio e, consequentemente, possui influência sobre as características de transporte no plasma. Para estudar o efeito do bias sobre o transporte, utilizamos um modelo que considera flutuações eletrostáticas, associadas à deriva E x B, como mecanismo de turbulência. Com isso, introduzimos um mapa de ondas de deriva, cujos parâmetros estão relacionados a dados experimentais para diversos valores de bias. Assim, ao variar o bias, pudemos observar a formação e a destruição da curva sem shear, bem como seu efeito sobre o transporte das trajetórias no espaço de fase. / Using a drift wave map, we studied the particle transport in Texas Helimak considering various electric field radial profiles. Texas Helimak is a device for magnetic confinement characterized by helical field lines, and constitutes an experimental approximation to a one-dimensional plasma. It allows for the imposing of an external electric potential, known as bias, which changes the equilibrium electric field radial profile and hence the transport properties of the plasma. In order to study the effects of the bias potential on the particle transport, we used a model with electrostatic fluctuations associated to E x B drift as the turbulence mechanism. Thus, we introduced a drift wave map whose parameters are related to experimental data for various values of bias. Therefore, by varying the bias, we observed the formation and destruction of the shearless curve, as well as its effects on trajectories transport in the map\'s phase space.