OLIVEIRA, Jessé Pereira de. Transporte em um sistema binário de partículas autopropelidas. 2015. 55 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-28T17:59:25Z
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Previous issue date: 2015 / Originally introduced by T. Vicksek et al. [Phys. Rev. Lett. 75, 1226 (1995)], Self Propelled Particles (SPP) have an intrinsic constant speed which suffer variations ins its direction as results of external perturbations (another particles or system) and are used to model systems that shows agglomeration effects. The concept of SPP is applied to describe and understand dynamic effects of agglomeration in natural systems, such as living micro-organisms (bacteria, virus, etc.) and colonies of individuals which move in flocks (fishes, sheep, bees) or, artificially produced, as colloidal systems especially prepared in laboratory. The study of SPP has its relevance in several areas of knowledge, such as material engineering, medicine and sciences of nature (physics, chemistry and biology). In most of cases, the collective motion has an well-differentiated behaviour of the individual motion of the components of a given system. So, the movement of a certain individual is affected by the presence of the other elements of the system, changing its general behaviour, as direct consequences of the direct interaction between them. In this way, we see the importance of investigation and understanding of collective motion of the SPP. Especially in this dissertation, we study a binary two-dimensional system of SPP subject to the presence of rigid obstacles with anisotropic geometry (semi-circles) distributed neatly in form of a square web. Beyond the particle-particle and particleobstacle interaction, the individual movement of each SPP suffers influence of an white noise. The objective is characterize the transport of SPP trough the two-dimensional substratum in absence of an propeller external force. We present and systematic study of collective motion of SPP in function of the speed of the particles, of the noise intensity which defines the stochastic movement of SPP, of the size of the obstacles, of the SPP density e the separation between the obstacles. Due the anisotropy of the obstacles, arise an spontaneous and ordered collective motion in normal direction of the plane surface of the obstacles, characterized by an non-null mean speed for each type of SPP in absence of an external force which in affected by the system parameters. / Originalmente introduzidas por T. Vicksek et al. [Phys. Rev. Lett. 75, 1226 (1995)], part´ıculas auto-propelidas (PAP) possuem uma velocidade intr´ınseca constante que sofre varia¸c˜oes em sua dire¸c˜ao como resultados de perturba¸c˜oes externas (outras part´ıculas ou meio) e s˜ao usadas para modelar sistemas que apresentam efeitos de aglomera¸c˜ao. O conceito de PAP ´e aplicado para descrever e entender efeitos dinˆamicos de aglomera¸c˜ao em sistemas naturais, tais como microorganismos vivos (bact´erias, v´ırus, etc) e colˆonias de indiv´ıduos de que se movem em bandos (peixes, ovelhas, abelhas, etc) ou, produzidos artificialmente, como sistemas coloidais especialmente preparadas em laborat´orio. O estudo de PAP tem sua relevˆancia em diversas ´areas do conhecimento, tais como engenharia de materiais, medicina e ciˆencias da natureza (f´ısica, qu´ımica e biologia). Na maioria dos casos, o movimento coletivo tem um comportamento bastante diferenciado dos movimentos individuais dos componentes de um dado sistema. Assim, o movimento de um certo indiv´ıduo ´e influenciado pela presen¸ca dos outros constituintes do sistema, alterando o seu comportamento geral, como consequˆencia da intera¸c˜ao direta entre eles. Desta forma, vemos a importˆancia da investiga¸c˜ao e entendimento do comportamento coletivo das PAP. Nesta disserta¸c˜ao, estudamos um sistema bidimensional bin´ario de PAP na presen¸ca de obst´aculos r´ıgidos com geometria anisotr´opica (semi-c´ırculos) distribu´ıdos na forma de uma rede quadrada. Al´em das intera¸c˜oes part´ıcula-part´ıcula e part´ıcula-obst´aculo, o movimento individual de cada PAP sofre influˆencia de um ru´ıdo branco. O objetivo ´e caracterizar o transporte de PAP atrav´es do substrato bidimensional na ausˆencia de uma for¸ca externa propulsora. Apresentamos um estudo sistem´atico do movimento coletivo das PAP em fun¸c˜ao das velocidades das part´ıculas, da intensidade do ru´ıdo que define o movimento estoc´astico das PAP, do tamanho dos obst´aculos, da densidade de PAP e da separa¸c˜ao entre os obst´aculos. Devido a anisotropia dos obst´aculos, surge um movimento coletivo espontˆaneo e ordenado na dire¸c˜ao normal `a superf´ıcie plana dos obst´aculos, caracterizado por uma velocidade m´edia n˜ao-nula para cada tipo de PAP na ausˆencia de for¸ca externa e que ´e influenciado pelos parˆametros do sistema.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/13862 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Oliveira, Jessé Pereira de |
| Contributors | Ferreira, Wandemberg Paiva |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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