Originalmente introduzidas por T. Vicksek et al. [Phys. Rev. Lett. 75, 1226 (1995)],
partÂıculas auto-propelidas (PAP) possuem uma velocidade intrÂınseca constante que sofre
variaÂcËoes em sua direÂcËao como resultados de perturbaÂcËoes externas (outras partÂıculas ou
meio) e sËao usadas para modelar sistemas que apresentam efeitos de aglomeraÂcËao. O
conceito de PAP Âe aplicado para descrever e entender efeitos dinËamicos de aglomeraÂcËao
em sistemas naturais, tais como microorganismos vivos (bactÂerias, vÂırus, etc) e colËonias
de indivÂıduos de que se movem em bandos (peixes, ovelhas, abelhas, etc) ou, produzidos
artificialmente, como sistemas coloidais especialmente preparadas em laboratÂorio. O estudo
de PAP tem sua relevËancia em diversas Âareas do conhecimento, tais como engenharia
de materiais, medicina e ciËencias da natureza (fÂısica, quÂımica 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
indivÂıduo Âe influenciado pela presenÂca dos outros constituintes do sistema, alterando o
seu comportamento geral, como consequËencia da interaÂcËao direta entre eles. Desta forma,
vemos a importËancia da investigaÂcËao e entendimento do comportamento coletivo das PAP.
Nesta dissertaÂcËao, estudamos um sistema bidimensional binÂario de PAP na presenÂca de
obstÂaculos rÂıgidos com geometria anisotrÂopica (semi-cÂırculos) distribuÂıdos na forma de
uma rede quadrada. AlÂem das interaÂcËoes partÂıcula-partÂıcula e partÂıcula-obstÂaculo, o
movimento individual de cada PAP sofre influËencia de um ruÂıdo branco. O objetivo Âe
caracterizar o transporte de PAP atravÂes do substrato bidimensional na ausËencia de uma
forÂca externa propulsora. Apresentamos um estudo sistemÂatico do movimento coletivo
das PAP em funÂcËao das velocidades das partÂıculas, da intensidade do ruÂıdo que define o
movimento estocÂastico das PAP, do tamanho dos obstÂaculos, da densidade de PAP e da
separaÂcËao entre os obstÂaculos. Devido a anisotropia dos obstÂaculos, surge um movimento
coletivo espontËaneo e ordenado na direÂcËao normal `a superfÂıcie plana dos obstÂaculos, caracterizado
por uma velocidade mÂedia nËao-nula para cada tipo de PAP na ausËencia de
forÂca externa e que Âe influenciado pelos parËametros do sistema / 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:9908 |
| Date | 14 August 2015 |
| Creators | Jessà Pereira de Oliveira |
| Contributors | Wandemberg Paiva Ferreira |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em FÃsica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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