Orientador: Claudio Aguinaldo Buzzi / Coorientador: Tiago de Carvalho / Banca: Durval José Tonon / Banca: Luci Any Francisco Roberto / Resumo: A presente dissertação é um estudo de bifurcações de pontos de equilíbrio em sistemas dinâmicos suaves por partes com uma única fronteira de descontinuidade. O objetivo deste trabalho é investigar os cenários que podem surgir nos retratos de fase, de duas classes específicas de sistemas, quando um parâmetro real age como perturbação do sistema inicial. Particularmente estudamos bifurcações para pontos de equilíbrio de fronteira. Damos atenção especial aos sistemas planares, onde observa-se o aparecimento de ciclos limite. Além disso, dedicamos uma seção ao estudo de bifurcações "grazing-sliding", quando ocorre a colisão de um ciclo limite com a fronteira de descontinuidade. Procuramos exemplificar o texto com aplicações / Abstract: This work is a study of bifurcations of equilibrium points inpiecewise-smooth dynamical systems with a single boundary discontinuity set. The goal of this study is to investigate the scenarios that can arise in the phase portraits, for two special class of systems, when a real parameter acts a perturbation of the unperturbed system. Particularly, we study bifurcations of boundary equilibrium points. We give special attention to planar systems, where it can arise limit cycles. In addition, we dedicate a section studying 'grazing-sliding' bifurcations, when it occurs the collision of a limit cycle with the boundary discontinuity set. We try to illustrate the text with applications / Mestre

Orientador: Luci Any Francisco Roberto / Banca: Pedro Toniol Cardin / Banca: Weber Fl'avio Pereira / Resumo: Neste trabalho temos como principal objetivo determinar quota inferior para o número máximo de ciclos limites de um sistema diferencial polinomial de Liénard descontínuo de grau n com m zonas, para m=2,4. A principal ferramenta é uma combinação da Teoria da Média de primeira ordem com o processo de regularização de sistemas descontínuos. Analisamos detalhadamente um caso particular de um sistema polinomial de Liénard de grau 3 com 4 zonas / Abstract: In this work our main aim is to determine the lower upper bound for the maximum number of limit cycles of a m-piecewise discontinuous Liénard polynomial differential system of degree n, for m=2,4. The main tool is a combination of the first order Averaging Method with the regularization process of discontinuous systems. We analyzed in details a particular case of a 4-piecewise discontinuous Liénard polynomial differential system of degree 3 / Mestre

Orientador: Weber Flávio Pereira / Banca: Pedro Toniol Cardin / Banca: Cláudio Gomes Pessoa / Resumo: O conceito de estabilidade estrutural foi introduzido aos estudos de sistemas dinâmicos contínuos por Andronov e Pontryagin (1937). Em 1988, após investigar osciladores com atrito de Coulomb e apresentar equações diferenciais com lado direito descontínuo, Filippov desenvolveu em sua obra uma nomenclatura para o estudo de sistemas dinâmicos descontínuos. Desde então, estudiosos da área vêm tentando analisar a estabilidade estrutural de sistemas dinâmicos descontínuos por diferentes métodos. Um dos métodos é transformar, sem alterar a estrutura dos campos de vetores, estes sistemas descontínuos em sistemas contínuos onde o estudo da estabilidade estrutural já é conhecido. Esta transformação, também conhecida como regularização, pode ser desenvolvida de diversas formas. Este trabalho tem por objetivo a apresentação de um método de regularização através do uso de uma função de transição de campos de vetores Z do plano com um conjunto de descontinuidade S baseando-se no método de regularização apresentado por Sotomayor e Teixeira (1996) em seu artigo, e realizar um breve estudo sobre estabilidade estrutural em campos de vetores regularizados utilizando tal método / Abstract: The concept of structural stability was introduced into the studies of continuous dynamical systems by Andronov and Pontryagin (1937). In 1988, after investigating oscillators with Coulomb friction and differential equations with discontinuous right-hand sides, Filippov developed a nomenclature to the study of discontinuous dynamical systems. Since then, researches have been trying to analyze the structural stability of discontinuous dynamical systems by different methods. One of these methods is to transform, without changing the structure of vector fields, these discontinuous systems in continuous systems where the study of structural stability is already known. This transformation, also known as regularization, can be developed in various ways. This work aims at presenting a regularization method using a transition function of vector fields Z in the plane with a discontinuous set S basing in regularization method presented by Sotomayor and Teixeira (1996) in their article, and, also to do a short study about structural stability in regularized vector fields using this method / Mestre

Orientador: Márcio Ricardo Alves Gouveia / Coorientador: / Banca: Kleyber Mota da Cunha / Banca: Ali Messaoudi / Resumo: Neste trabalho estaremos interessados em compreender a dinâmica de transformações de intercâmbio de intervalos. Dentro desse contexto estudaremos o processo de renormalização de Rauzy-Veech e algumas consequências. Por fim analisaremos a relação entre as transformações de intercâmbio de intervalos e homeomorfismos do círculo onde provaremos a convergência do operador de renormalização para o caso de homeomorfismos do círculo suave por pedaços / Abstract: In this work we are interested in the dynamics of intervals exchange transformations. In this context we study the Rauzy- Veech renormalization process and some consequences. Finally we analyze the relationship between the intervals exchange transformations and homeomorphisms on the circle where we prove the convergence of the renormalization operator in the case of piecewise smooth homeomorphisms on the circle / Mestre

Orientador: Claudio Gomes Pessoa / Banca: João Carlos da Rocha Medrado / Banca: Weber Flávio Pereira / Resumo: Este trabalho está dividido em duas partes. Na primeira, iremos introduzir a nomenclatura de Fillipov e os conceitos básicos e em seguida iremos estudar a classificação de centros em sistemas lineares por partes em duas zonas no plano. Para tal fim, iremos encontrar uma mudança de variáveis que nos permita reduzir o número de parâmetros de doze para cinco. Na segunda parte deste trabalho iremos estudar o surgimento de ciclos limites para esta classe de campo de vetores descontínuos através das aplicações de Poincaré em cada zona. Neste trabalho nos restringiremos ao caso em que não há regiões de sliding no conjunto de descontinuidade / Abstract: This work is divided into two parts. At rst part we introduce the nomenclature of Fillipov and the basics concepts and then we will study the classi cation of centers in piecewise linear systems in the plan. To this end we nd a change of variables that allows us to reduce the initial twelve parameters to ve. In the second part of this work we study the emergence of limit cycles for this class of systems through the Poincar e applications in each region of the plan. In this work we will consider only the case where the set of discontinuity has no sliding regions / Mestre

Orientador: Edson Denis Leonel / Banca: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Tiago Kroetz / Resumo: Neste trabalho estudamos dois bilhares com fronteira móvel cuja perturbação temporal é dada por um oscilador van der Pol. Estudamos um bilhar unidimensional e outro bidimensional na qual uma ou mais partículas clássicas de massa m não interagentes são confinadas ao interior da fronteira que define o bilhar. Investigando algumas propriedades dinâmicas e estatísticas da partícula em função do parâmetro X que controla o termo não linear e o parâmetro y0 que controla a amplitude do oscilador de van der Pol. O bilhar unidimensional consiste em duas paredes rígidas, em que uma delas é móvel centrada na origem regida pelo oscilador de van der Pol e a outra xa em L. Descrevemos todos os procedimentos para construção do mapeamento que fornece a dinâmica da partícula, assim como as equações necessárias que defnem o movimento da parede móvel. O espaço de fases, o expoente de Lyapunov e a velocidade média são obtidos para diferentes valores de parâmetros de controle. Para o caso em que massa da partícula (mp) é muito menor que a massa da parede móvel (mw), m = mp=mw ' 0, podemos dividir o regime dinâmico em função do parâmetro c em dois tipos: (i) que recupera os resultados do modelo Fermi- Ulam; e (ii) no qual é observado um regime de crescimento da velocidade média nal. Para o caso em que m 6= 0, as colisões da partícula com a parede móvel perturbam o movimento da parede móvel e o sistema se torna dissipativo. Neste caso a dinâmica da partícula tende a pontos xos de forma assintótica passando por um transiente inicial. Para este caso construímos a bacia de atração e a frequência do número de períodos de um conjunto de condições iniciais. Para o bilhar bidimensional, construímos um modelo em que a fronteira é do tipo ovoide, analisamos o caso estático e o móvel regida pelo oscilador de van der Pol... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Some dynamical properties for an ensemble of non-interacting particles con ned in a billiard with a time-dependent boundary are studied. The boundary is given by van der Pol oscillator and two cases are considered namely: (i) one-dimensional and (ii) twodimensional dynamics. For the one-dimensional case, we considered the dynamics of classical particle of mass m con ned to bounce between two rigid walls. One of them is xed at a distance L from the average position of the rst that uctuates according to a van der Pol oscillator. We consider the case where the mass of the particle is su ciently small as compared to the mass of the moving wall. Then we investigate some properties of the phase space including the average velocity of the particle. Our results reveal a scaling invariance for the nal average velocity, i.e., when n!¥. We discuss also the case when the mass of the particle is a fraction of the mass of the moving wall therefore showing the system now shows features of dissipative model. This is characterized speci cally by the presence of attractors in the phase space. For the two-dimensional case, we considered the dynamics of a classical particle of mass m where the particle is con ned to bounce inside a billiard whose boundary is of ellipticaloval like shape. First we analyze the static case. Second we consider the case where the boundary moves according to a van der Pol oscillator. We discuss the model in a similar way as made for the 1-D case including very small mass of the particle (m = 0) and m 6= 0. Dynamical properties for the particle were obtained like the behavior of the average velocity therefore demonstrating that unlimited energy gain is in course, as predicted by the LRA conjecture For the case of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-07. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:54Z : No. of bitstreams: 1 000863076.pdf: 523838 bytes, checksum: e2b0e8e760868c3eb2e926bf15a2543d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-10Bitstream added on 2015-03-03T12:07:11Z : No. of bitstreams: 1 000803634.pdf: 508680 bytes, checksum: bab04e8b7f98eda0b0883ef25409ac2f (MD5) / Este trabalho está dividido em duas partes. Na primeira, iremos introduzir a nomenclatura de Fillipov e os conceitos básicos e em seguida iremos estudar a classificação de centros em sistemas lineares por partes em duas zonas no plano. Para tal fim, iremos encontrar uma mudança de variáveis que nos permita reduzir o número de parâmetros de doze para cinco. Na segunda parte deste trabalho iremos estudar o surgimento de ciclos limites para esta classe de campo de vetores descontínuos através das aplicações de Poincaré em cada zona. Neste trabalho nos restringiremos ao caso em que não há regiões de sliding no conjunto de descontinuidade / This work is divided into two parts. At rst part we introduce the nomenclature of Fillipov and the basics concepts and then we will study the classi cation of centers in piecewise linear systems in the plan. To this end we nd a change of variables that allows us to reduce the initial twelve parameters to ve. In the second part of this work we study the emergence of limit cycles for this class of systems through the Poincar e applications in each region of the plan. In this work we will consider only the case where the set of discontinuity has no sliding regions

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-14Bitstream added on 2015-03-03T12:07:07Z : No. of bitstreams: 1 000807828.pdf: 485090 bytes, checksum: ea8d45612668f5d714d21e0172984a1b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho temos por objetivo estudar o número de ciclos limites de uma equação diferencial que persistem por pequenas perturbações de um parâmetro ? suficientemente pequeno. Para tanto, estudamos o método proposto por B. Coll, A. Gasull e R. Prohens, que se baseia no estudo das equações variacionais, a Teoria da Média de primeira ordem em sua forma padrão, e uma variação dessa teoria que utiliza o Teorema de Redução de Lyapunov-Schmidt. E foram feitas aplicações de cada método / In this work our goal is to study the number of limit cicles of a differential equation that remain after a small pertubation of a small parameter ?. For that, we study a method proposed by B. Coll, A. Gasull and R. Prohens, which is based on the study of variational equations, the averaging theory of first order, and a variation of this theory that uses the Lyapunov-Schmidt reduction Theorem. We apply these results to several families of differental equations

Orientador: Marcelo Messias / Banca: Paulo Ricardo da Silva / Banca: João Carlos da Rocha Medrado / Banca: Regilene Delazaridos Santos Oliveira / Banca: Fábio Scalco Dias / Resumo: Neste trabalho, consideramos aspectos algébricos e dinâmicos de alguns problemas envolvendo superfícies algébricas invariantes em sistemas diferenciais polinomiais definidos em R³. Determinamos o número máximo de planos invariantes que um sistema diferencial quadrático pode ter e estudamos a realização e integrabilidade de tais sistemas. Fornecemos a forma normal para sistemas diferenciais com quádricas invariantes e estudamos de forma mais detalhada a dinâmica e integrabilidade de sistemas diferenciais quadráticos com um paraboloide elíptico como superfície algébrica invariante. Por fim, estudamos as consequências dinâmicas ao se perturbar um sistema diferencial, cujo espaço de fase é folheado por superfícies algébricas invariantes. Para tal, consideramos o sistema diferencial quadrático conhecido como sistema Sprott A, que depende de um parâmetro real a e apresenta comportamento caótico mesmo sem ter pontos de equilíbrio, tendo, assim, um hidden attractor para valores adequados do parâmetro a. Provamos que, para a=0, o espaço de fase desse sistema é folheado por esferas concêntricas invariantes. Utilizando a Teoria do Averaging e o Teorema KAM (Kolmogorov-Arnold-Moser), provamos que, para a>0 suficientemente pequeno, uma órbita periódica orbitalmente estável emerge de um equilíbrio do tipo zero-Hopf não isolado localizado na origem e que formam-se toros invariantes em torno desta órbita periódica. Concluímos que a ocorrência de tais fatos tem um papel importante na formação... / Abstract: In this work, we consider algebraic and dynamical aspects of some problems involving invariant algebraic surfaces in polynomial differential systems defined in R³. We determine the maximum number of invariant planes that a quadratic differential system can have and we study the realization and integrability of such systems. We provide the normal form for differential systems having an invariant quadric and we study in more detail the dynamics and integrability of quadratic differential systems having an elliptic paraboloid as invariant algebraic surface. Finally, we study the dynamic consequences of perturbing differential system whose phase space is foliated by invariant algebraic surfaces. For this we consider the quadratic differential system known as Sprott A system, which depends on one real parameter a and presents chaotic behavior even without having any equilibrium point, thus having a hidden attractor for suitable values of parameter a. We prove that, for a=0, the phase space of this system is foliated by invariant concentric spheres. By using the Averaging Theory and the KAM (Kolmogorov-Arnold-Moser) Theorem, we prove that, for a>0 sufficiently small, an orbitally stable periodic orbit emerges from a zero-Hopf nonisolated equilibrium point located at the origin and that invariant tori are formed around this periodic orbit. We conclude that the occurrence of these facts has an important role in the formation of the hidden attractor. / Doutor