Orientador : Ricardo Luiz Viana / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Um oscilador linear por partes, carregado, amortecido e forçado é investigado numericamente. A não-linearidade é devida à rigidez assimétrica. A motivação física remete às ondulações de uma ponte pênsil, estimulada pelo fluxo lateral do vento. Um mapa de Poincaré bidimensional é obtido. Os parâmetros são introduzidos gradualmente, favorecendo uma abordagem fenomenológica. Retratos de fase revelam multi-estabilidade com estrutura de bacia muito intrincada, cujo expoente de incerteza resulta não-inteiro, apesar de argumentos geométricos demonstrarem que esta estrutura não é fractal. Um atrator caótico é destruído por uma crise de fronteira. Próximo ao parâmetro crítico, o tempo médio de transiente diminui com o amortecimento segundo uma lei de potência. Ocorre erosão da bacia de segurança quando é introduzido um limiar de ruptura para a mola unilateral. Atratores de períodos mais altos são destruídos pela adição de ruído. Movimento quasiperiódico, sincronização e caos são criados pelo acoplamento entre dois osciladores conectados por uma mola unilateral. / Abstract: A forced damped and preloaded piecewise-linear oscillator is numerically investigated. Nonlinearity is due to asymmetrical stiffness. Physical motivation alludes to the undulations of a suspension bridge, stimulated by transversal wind flow. A two-dimensional Poincare map is obtained. Parameters are gradually introduced, enhancing a phenomenological approach. Phase portraits reveal multistability with a highly entangled basin structure, which uncertainty exponent is non-integer, despite geometrical arguments demonstrate this structure is not fractal. A chaotic attractor is destroyed through boundary crisis. Close to critical parameter, average transient time decreases with damping as a power-law. Erosion of safe basin occurs as a rupture threshold for the one-sided spring is established. Periodic attractors with higher periods are destroyed by addition of noise. Quasiperiodic motion, synchronization and chaos are created by the coupling between two oscillators connected by a one-sided spring.

Orientador: Sergio Roberto Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Neste trabalho nos analisamos um modelo simplificado da dinâmica cardíaca, apresentado por dois osciladores de van der Pol acoplados assimetricamente. Neste caso, os osciladores e os acoplamentos entre eles, modelam o comportamento dos dois marcapassos cardíacos (os nodos sinoatrial e o atrioventricular) e das fibras nervosas que transmitem os impulsos nervosos. Estudamos as condições necessárias para a ocorrência de sincronização entre os osciladores além de outras dinâmicas do sistema que demonstram como seu comportamento evolui. Para este estudo utilizamos a análise dos expoentes de Lyapunov, expoentes de Lyapunov condicionais, diagramas de parâmetros, diagramas de bifurcações, entre outros. / Abstract: In this work, we analyze a simplified model of cardiac dynamics. The model is composed by two asymmetric coupled van der Pol oscillators. In this case the oscillators and the coupling between them model the behavior of the two cardiac pacemaker (the sinus and atriventricular nodes) and the fibers nervous that transmit the nervous impulse. We study here the necessary conditions to get synchronization between the oscillators as well as the dynamics of system that shows how it evolves. This study is made analyzing the Lyapunov exponent, conditional transverse Lyapunov exponents, parameters diagrams, bifurcations diagrams and others.