Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-12T16:08:20Z No. of bitstreams: 2 TESE Marcelo Pedro dos Santos.pdf: 940932 bytes, checksum: 83d9bd0e5e4990047fbc22c7210f49cb (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T16:08:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Marcelo Pedro dos Santos.pdf: 940932 bytes, checksum: 83d9bd0e5e4990047fbc22c7210f49cb (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014 / CAPES / Neste trabalho apresentamos um estudo para o problema de saber quais massas postas nos vértices de polígonos homotéticos dão origem a um equilíbrio relativo do Problema de N Corpos. Tentamos generalizar o Teorema de Perko-Walter-Elmabsout variando o número de polígonos, como também variando o expoente do potencial associado ao problema. Assim obtemos também resultados para o Problema de N Vórtices de Helmholtz.

Neste trabalho, desenvolvemos um mapeamento simplético que nos permite estudar o comportamento dinâmico de ressonâncias asteroidais no âmbito do problema dos três corpos restrito, elíptico, espacial. Para obter este mapeamento, combinamos um esquema simplético similar ao desenvolvido por Hadjidemetriou (1986) junto com o desenvolvimento assimétrico da função perturbadora (Ferraz-Mello, 1987), que leva em conta as inclinações do perturbado e do perturbador como sendo referidas a um plano invariante (Roig et al., 1997). Este mapeamento é aplicado aos casos das ressonâncias asteroidais 2/1 e 3/2. Estudam-se um grande número de condições iniciais no espaço de fase, de forma a conseguir tirar conclusões de tipo estatístico sobre os processos envolvidos na geração de mecanismos difusivos que podem agir nessas ressonâncias. / In this work, we developed a symplectic mapping which allow us to study the dynamical behaviour of asteroidal resonances in the frame of the non-planar elliptic restricted three-body problem. To obtain such a mapping we combine a symplectic scheme similar to that of Hadjidemetriou (1986) together with an asymmetric expansion of the disturbing funtion (Ferraz-Mello, 1987) which takes into account the inclinations of both the perturber and the disturbed bodies (Roig et al., 1997). This mapping is applied to the 2/1 and 3/2 mean motion resonances in the asteroidal belt. We explore a wide range of initial conditions in the phase space in order to get a large number of results which allow us to make some statistical conclusions about the generation of diffusion mechanisms acting in these resonances.

No presente trabalho apresentaremos alguns aspectos do problema Newtoniano de n Corpos. Estudaremos o caso de dois corpos, que tem solução direta, embora não seja possível obter todas as variáveis como função do tempo. No caso n maior ou igual a 3 mostraremos que não existe método para integrar este problema via quadraturas. Podemos tirar apenas algumas informações sobre o caso geral, como a Identidade de Lagrange-Jacobi, o Teorema de Sundman-Weierstrass entre outros. Veremos alguns casos de soluções particulares, que serão chamadas de soluções homográficas. Nestas soluções a forma geométrica da configuração inicial dos corpos é preservada durante o movimento. Veremos condições necessárias sobre as configurações iniciais para que seja possível obter estas soluções. Mostraremos uma relação existente entre estas soluções particulares e os pontos críticos de uma aplicação, que associa a uma configuração a energia total e o momento angular total do sistema. Nestes vários casos, cairemos numa mesma equação algébrica, que será chamada de equação das configurações centrais. Mostraremos, em seguida, que as equações de configurações centrais são equivalentes a um outro conjunto de equações algébricas, que servem também para calcular as chamadas configurações centrais, porém, com estas equações as simetrias do problema ficam mais claras, às vezes. Faremos algumas aplicações diretas destas equações algébricas. Uma subclasse interessante da classe das configurações centrais são as chamadas de equações diferenciais empilhadas, nas quais um subconjunto próprio dos corpos também forma uma configuração central. Nos dois últimos capítulos veremos alguns exemplos de configurações centrais deste tipo, em especial aquelas onde podemos retirar uma massa e ainda ter uma configuração central. / In this work we present some aspects of the Newtonian n--body problem. We study the case of two bodies, which have a straightforward solution, although we can not get all the variables as functions of the time. For n greater or equal to 3 we show that there is no method to integrate this problem by quadratures. We can have just some information about the general case, as the Lagrange-Jacobi\'s Identity the Sundman-Weierstrass\'s theorem and others. We will see some cases of particular solutions, which will be called homographic solutions. In these solutions the geometric shape of initial configuration of the bodies is preserved during the movement. We will see necessary conditions on the initial positions that turn possible to obtain these solutions. We show a relation between these particular solutions and critical points of an application, that associate the total energy and total angular momentum of the system. In these several cases, we will fall in same algebraic equation, which we called of the central configurations equations. We show that the central configurations equations are equivalent to another set of algebraic equations, which are also used to compute the central configurations, but with these equations the symmetries of the problem become clearer. We will make some direct applications these algebraic equations. An interesting subclass of the class of central configurations are called stacked differential equations, in which a proper subset of the bodies form a central configuration too. In the last two chapters we will see some examples of central configurations of this kind, especially those where we can remove a mass and still have a central configuration.

No presente trabalho apresentaremos alguns aspectos do problema Newtoniano de n Corpos. Estudaremos o caso de dois corpos, que tem solução direta, embora não seja possível obter todas as variáveis como função do tempo. No caso n maior ou igual a 3 mostraremos que não existe método para integrar este problema via quadraturas. Podemos tirar apenas algumas informações sobre o caso geral, como a Identidade de Lagrange-Jacobi, o Teorema de Sundman-Weierstrass entre outros. Veremos alguns casos de soluções particulares, que serão chamadas de soluções homográficas. Nestas soluções a forma geométrica da configuração inicial dos corpos é preservada durante o movimento. Veremos condições necessárias sobre as configurações iniciais para que seja possível obter estas soluções. Mostraremos uma relação existente entre estas soluções particulares e os pontos críticos de uma aplicação, que associa a uma configuração a energia total e o momento angular total do sistema. Nestes vários casos, cairemos numa mesma equação algébrica, que será chamada de equação das configurações centrais. Mostraremos, em seguida, que as equações de configurações centrais são equivalentes a um outro conjunto de equações algébricas, que servem também para calcular as chamadas configurações centrais, porém, com estas equações as simetrias do problema ficam mais claras, às vezes. Faremos algumas aplicações diretas destas equações algébricas. Uma subclasse interessante da classe das configurações centrais são as chamadas de equações diferenciais empilhadas, nas quais um subconjunto próprio dos corpos também forma uma configuração central. Nos dois últimos capítulos veremos alguns exemplos de configurações centrais deste tipo, em especial aquelas onde podemos retirar uma massa e ainda ter uma configuração central. / In this work we present some aspects of the Newtonian n--body problem. We study the case of two bodies, which have a straightforward solution, although we can not get all the variables as functions of the time. For n greater or equal to 3 we show that there is no method to integrate this problem by quadratures. We can have just some information about the general case, as the Lagrange-Jacobi\'s Identity the Sundman-Weierstrass\'s theorem and others. We will see some cases of particular solutions, which will be called homographic solutions. In these solutions the geometric shape of initial configuration of the bodies is preserved during the movement. We will see necessary conditions on the initial positions that turn possible to obtain these solutions. We show a relation between these particular solutions and critical points of an application, that associate the total energy and total angular momentum of the system. In these several cases, we will fall in same algebraic equation, which we called of the central configurations equations. We show that the central configurations equations are equivalent to another set of algebraic equations, which are also used to compute the central configurations, but with these equations the symmetries of the problem become clearer. We will make some direct applications these algebraic equations. An interesting subclass of the class of central configurations are called stacked differential equations, in which a proper subset of the bodies form a central configuration too. In the last two chapters we will see some examples of central configurations of this kind, especially those where we can remove a mass and still have a central configuration.

Neste trabalho, desenvolvemos um mapeamento simplético que nos permite estudar o comportamento dinâmico de ressonâncias asteroidais no âmbito do problema dos três corpos restrito, elíptico, espacial. Para obter este mapeamento, combinamos um esquema simplético similar ao desenvolvido por Hadjidemetriou (1986) junto com o desenvolvimento assimétrico da função perturbadora (Ferraz-Mello, 1987), que leva em conta as inclinações do perturbado e do perturbador como sendo referidas a um plano invariante (Roig et al., 1997). Este mapeamento é aplicado aos casos das ressonâncias asteroidais 2/1 e 3/2. Estudam-se um grande número de condições iniciais no espaço de fase, de forma a conseguir tirar conclusões de tipo estatístico sobre os processos envolvidos na geração de mecanismos difusivos que podem agir nessas ressonâncias. / In this work, we developed a symplectic mapping which allow us to study the dynamical behaviour of asteroidal resonances in the frame of the non-planar elliptic restricted three-body problem. To obtain such a mapping we combine a symplectic scheme similar to that of Hadjidemetriou (1986) together with an asymmetric expansion of the disturbing funtion (Ferraz-Mello, 1987) which takes into account the inclinations of both the perturber and the disturbed bodies (Roig et al., 1997). This mapping is applied to the 2/1 and 3/2 mean motion resonances in the asteroidal belt. We explore a wide range of initial conditions in the phase space in order to get a large number of results which allow us to make some statistical conclusions about the generation of diffusion mechanisms acting in these resonances.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4246_1.pdf: 1330348 bytes, checksum: 1a7b0bc74eca2991f866660cf076d055 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Universidade Estadual de Feira de Santana / Neste trabalho de pesquisa encontram-se demonstrados de forma analítica os resultados numéricos, obtidos na década de 40, e confirmados, também, numericamente, por Simó, na década de 70. Até nosso trabalho, o melhor que se tinha, neste sentido, era a tese de doutorado de J. R. Gannaway, na Vanderbilt University, Nashville, Tennessee, U.S.A., 1981, intitulada ``Determination of all central configurations in the planar four-body problem with one inferior mass' , orientada por Arenstorf, na qual, usando métodos analíticos, demonstrou casos particulares de alguns resultados do Pedersen. Porém, a parte substancial do trabalho do Pedersen ainda estava sem demonstração analítica, principalmente, a parte referente à curva de degenerescência. A intenção de Pedersen era contar o número de configurações centrais no Problema Restrito dos 4 Corpos no Plano (PR4CP). Para isso, Pedersen procurou saber, inicialmente, aonde o problema degenerava-se. E então, concluiu que as configurações centrais na condição de degenerescência formam uma curva fechada e simples no interior do triângulo equilátero, cujos vértices definem a solução Lagrangeana do problema. No Capítulo 2, ocupamo-nos por descrever analiticamente esta curva. E como uma consequência, obtivemos a caracterização algébrica da condição de degenerescência, a qual torna nosso método eficaz. O nosso método é inspirado no trabalho de Vincent, cujo método diz respeito à separação de raízes de um polinômio. Conjuntamente ao método de Vincent, utilizamos: o Resultante de Polinômios, a Regra de Sinais de Descartes, o Teorema Fundamental sobre Polinômios Simétricos, as Fórmulas de Cardano e a Natureza das Raízes da Equação Cúbica. Para realizarmos os cálculos utilizamos o software MAPLE. No Capítulo 3, demonstramos, por métodos analíticos, que as configurações centrais convexas (ver Teorema 18) e não-convexas exteriores ao triângulo (ver Teorema 19) são não-degeneradas. Estes teoremas são nossas primeiras contribuições ao PR4CP. No Capítulo 4, mostramos, por métodos analíticos, que a curva de degenerescência é fechada e simples, em conformidade com os resultados numéricos de Pedersen. Além disso, obtivemos algo inédito: a curva de degenerescência é analítica (ver Capítulo 4, Seções 4.3 e 4.4). Estes resultados são mais uma das nossas contribuições ao PR4CP. No capítulo 5, passamos a realizar a contagem do número de configurações no PR4CP. Inicialmente, mapeamos a curva de degenerescência no espaço dos parâmetros, mais precisamente, no interior do 2-simplexo. E verificamos que a curva mapeada é fechada e simples (ver Capítulo 5, Seção 5.1). Desta forma, utilizando o Teorema da Curva de Jordan e o Teorema da Aplicação Inversa, realizamos a contagem do número de configurações centrais no PR4CP (ver Capítulo 5, Seção 5.2)

Nesta tese estudamos algumas regiões de aparente estabilidade no cinturão de asteróides e no cinturão de Kuiper, analisando a evoluçãao dinâmica dos objetos nessas regiões por intervalos de tempo muito longos, em geral, da ordem da idade do Sistema Solar. Centramos principalmente nossa atenção no estudo das populações de pequenos corpos ressonantes, analisando três exemplos diferentes: a ressonância 2/1 com Júpiter e seu entorno (falha de Hecuba), a ressonância 2/3 com Netuno (Plutinos), e a ressonância 1/1 com Júpiter (Troianos). Atacamos o problema com diferentes ferramentas numéricas e analíticas: integração numérica direta de modelos precisos, modelos estatísticos de caminhada aleatória, modelos semi-analíticos baseados no desenvolvimento assimétrico da função perturbadora, cálculo de expoentes de Lyapunov, análise de freqüências, determinação de elementos próprios e taxas de difusão, etc. Os resultados obtidos permitem elaborar conclusões sobre a possível origem e evolução dinâmica destas populações. / In this thesis, we study some regions of regular motion in the asteroid main belt and in the Kuiper belt. We analyze the dynamical evolution in these regions over time scales of the order of the age of the Solar System. We centered our study on the populations of resonant minor bodies, discussing three examples: the 2/1 mean motion resonance with Jupiter (Hecuba gap), the 2/3 resonance with Neptune (Plutinos), and the 1/1 resonance with Jupiter (Trojans). We attack the problem with several different tools, both analytic and numeric: integration of N-body models, random-walk statistical models, semi-analytical models based on the assymetric expansion of the disturbing function, calculation of the maximum Lyapunov exponent, frequancy analysis, estimates of the diffusion of proper elements, etc. The results allow to draw conclusions about the possible origin of these populations.

Nesta tese estudamos algumas regiões de aparente estabilidade no cinturão de asteróides e no cinturão de Kuiper, analisando a evoluçãao dinâmica dos objetos nessas regiões por intervalos de tempo muito longos, em geral, da ordem da idade do Sistema Solar. Centramos principalmente nossa atenção no estudo das populações de pequenos corpos ressonantes, analisando três exemplos diferentes: a ressonância 2/1 com Júpiter e seu entorno (falha de Hecuba), a ressonância 2/3 com Netuno (Plutinos), e a ressonância 1/1 com Júpiter (Troianos). Atacamos o problema com diferentes ferramentas numéricas e analíticas: integração numérica direta de modelos precisos, modelos estatísticos de caminhada aleatória, modelos semi-analíticos baseados no desenvolvimento assimétrico da função perturbadora, cálculo de expoentes de Lyapunov, análise de freqüências, determinação de elementos próprios e taxas de difusão, etc. Os resultados obtidos permitem elaborar conclusões sobre a possível origem e evolução dinâmica destas populações. / In this thesis, we study some regions of regular motion in the asteroid main belt and in the Kuiper belt. We analyze the dynamical evolution in these regions over time scales of the order of the age of the Solar System. We centered our study on the populations of resonant minor bodies, discussing three examples: the 2/1 mean motion resonance with Jupiter (Hecuba gap), the 2/3 resonance with Neptune (Plutinos), and the 1/1 resonance with Jupiter (Trojans). We attack the problem with several different tools, both analytic and numeric: integration of N-body models, random-walk statistical models, semi-analytical models based on the assymetric expansion of the disturbing function, calculation of the maximum Lyapunov exponent, frequancy analysis, estimates of the diffusion of proper elements, etc. The results allow to draw conclusions about the possible origin of these populations.