Atractor

Atractor

Atractor

Un atractor es el conjunto al que el sistema evoluciona después de un tiempo suficientemente largo. Para que el conjunto sea un atractor, las trayectorias que le sean suficientemente próximas han de permanecer próximas incluso si son ligeramente perturbadas. Geométricamente, un atractor puede ser un punto, una curva, una variedad o incluso un conjunto complicado de estructura fractal conocido como atractor extraño. La descripción de atractores de sistemas dinámicos caóticos ha sido uno de los grandes logros de la teoría del caos.

La trayectoria del sistema dinámico en el atractor no tiene que satisfacer ninguna propiedad especial excepto la de permanecer en el atractor; puede ser periódica, caótica o de cualquier otro tipo.

Contenido

Definición

Los sistemas dinámicos suelen ser definidos en términos de ecuaciones diferenciales. Estas ecuaciones describen el comportamiento del sistema para un período de tiempo breve. Para determinar el comportamiento del sistema para períodos más largos es necesario integrar las ecuaciones, ya sea analíticamente o por métodos numéricos (iteración), para lo que se ha hecho imprescindible la ayuda de los ordenadores.

Los sistemas dinámicos procedentes de aplicaciones físicas tienden a ser disipativos: si no fuera por alguna fuerza externa el movimiento cesaría. La disipación puede proceder de fricción interna, pérdidas termodinámicas o pérdida de material, entre otras causas. La disipación y la fuerza externa tienden a combinarse para eliminar el transitorio inicial y hacer entrar al sistema en su comportamiento típico. La parte del espacio de fases del sistema dinámico que corresponde al comportamiento típico es el atractor.

Los conjuntos invariantes y los conjuntos límite son conceptos muy relacionados con el de atractor:

  • Un conjunto invariante es un conjunto que evoluciona hacia sí mismo cuando está sujeto a la legalidad del sistema dinámico. Los atractores pueden contener conjuntos invariantes.
  • Un conjunto límite es el estado al que llega el sistema después de un tiempo infinito. Los atractores son conjuntos límite, pero no todos los conjuntos límite son atractores: es posible que un sistema converja hacia un conjunto límite, pero que, una vez instalado en él, sufra pequeñas perturbaciones que lo alejen definitivamente del conjunto.

Por ejemplo, el péndulo real tiene dos puntos invariantes:el punto x0 de mínima altura y el punto x1 de máxima altura. El punto x0 es también un conjunto límite, pues las trayectorias convergen en él; el punto x1 no es un ciclo límite. Debido a la disipación, el punto x0 es también un atractor. Si no hubiera disipación, x0 no sería un atractor.

Definición matemática

En un sistema dinámico con dinámica f(t, •), el atractor Λ es un subconjunto del espacio de fases tal que:

  • existe un entorno de Λ, llamado cuenca de atracción, al que converge cualquier sistema abierto que contenga Λ, y
  • f(t, Λ) ⊃ Λ para t suficientemente grande.

Comúnmente se considera el atractor como un conjunto cerrado formado por los puntos de acumulación o convergencia de las órbitas, así el atractor propiamente dicho puede definirse como:

\Lambda = \bigcap_{t>t_0}^\infty f(t,\Lambda_{t_0}) =
\bigcap_{t>t_0}^\infty \Lambda_t

Siendo \Lambda_{t_0}\; cualquier conjunto invariante tal que:

\Lambda_{t_0} \supseteq f(t,\Lambda_{t_0})

Tipos de atractores

Los atractores son partes del espacio de fases del sistema dinámico. Hasta los años 60, se creyó que los atractores eran conjuntos geométricos del espacio de fases (puntos, líneas, superficies o volúmenes) y que los conjuntos topológicamente extraños eran frágiles anomalías. Stephen Smale demostró que su mapa de herradura de caballo (herradura de Smale) era estructuralmente robusta y que su atractor tenía la estructura de un conjunto de Cantor.

El punto fijo y el ciclo límite son atractores simples o clásicos. Cuando los conjuntos son complicados de describir, nos encontramos ante un atractor extraño.

Atractores clásicos

En los atractores clásicos, todas las trayectorias convergen en un único punto, es decir, todas las trayectorias terminan en un estado estacionario.

Punto fijo

Un punto fijo o punto de equilibrio es el punto correspondiente al estado del sistema que permanece constante el tiempo. Ejemplos: el estado final de una piedra que cae, un péndulo o un vaso con agua.

Ciclo límite

Un ciclo limite es una órbita periódica del sistema que está aislada. Ejemplos: el circuito de sintonía de una radio.

Espacio de fases de Vanderpol

Toro límite

Una trayectoria periódica de un sistema puede ser gobernada por más de una frecuencia. Si dos de estas frecuencias forman una fracción irracional (es decir, si son inconmensurables), la trayectoria no se cerrará y el ciclo límite se convertirá en un toro. Toro

Atractor extraño

A diferencia de los atractores clásicos, los atractores extraños tienen estructura a todas las escalas. Un atractor es extraño si tiene dimensión de Hausdorff no entera (o "fractal") o si la dinámica en el atractor es caótica.

Ejemplos: mapa de Hénon, atractor de Rössler, atractor de Lorenz

Véase también

  • Teoría del caos

Referencias

  • David Ruelle y Floris Takens (1971). «On the nature of turbulence» Communications of Mathematical Physics. Vol. 20. pp. 167-192.
  • D. Ruelle (1981). «Small random perturbations of dynamical systems and the definition of attractors» Communications of Mathematical Physics. Vol. 82. pp. 137-151.
  • John Milnor (1985). «On the concept of attractor» Communications of Mathematical Physics. Vol. 99. pp. 177-195.
  • David Ruelle, 1989. Elements of Differentiable Dynamics and Bifurcation Theory, Academic Press.
  • R. Temam, 1997. Infinite dimensional dynamical systems in mechanics and physics, 2ª ed., Springer-Verlag.
  • Manfred Schroeder, 1991. Fractals, Chaos, Power Laws,W.H. Freeman and Company.
  • http://www.research.ibm.com/journal/rd/471/martens.html
  • http://mathworld.wolfram.com/Attractor.html

Para saber más

Enlaces externos

Obtenido de "Atractor"

Wikimedia foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Mira otros diccionarios:

  • Atractor de Lorenz — Saltar a navegación, búsqueda El atractor de Lorenz, con valores r = 28, σ = 10, b = 8/3 …   Wikipedia Español

  • Gran Atractor — Véase también: Agrupaciones galácticas El Gran Atractor es una anomalía gravitacional en el espacio intergaláctico, en el centro del supercúmulo de Virgo, que arrastra a las galaxias a lo largo de una región de millones de años luz. Todas estas… …   Wikipedia Español

  • Gran Atractor — El Gran Atractor es una anomalía gravitacional en el espacio intergaláctico, en el centro del supercúmulo local, que arrastra a las galaxias a lo largo de una región de millones de años luz. Todas éstas galaxias presentan un desplazamiento al… …   Enciclopedia Universal

  • Caos determinista — Saltar a navegación, búsqueda El caos y los fractales son parte de un tema mayor, la dinámica, rama de la física que empezó a mediados de 1600 cuando Isaac Newton descubrió las ecuaciones diferenciales, descubrió las leyes de movimiento y la… …   Wikipedia Español

  • Teoría del Caos — Saltar a navegación, búsqueda Diagrama de la trayectoria del sistema de Lorenz para los valores r = 28, σ = 10, b = 8/3 Teoría del caos es la denominación popular de la rama de las matemáticas y la física que trata… …   Wikipedia Español

  • Teoría del caos — Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas. Puedes añadirlas así o avisar a …   Wikipedia Español

  • Dinámica espiral — Saltar a navegación, búsqueda Dinámica Espiral es un modelo transdisciplinario (bio psico socio cultural) diseñado para la transformación cultural y la gestión integral basada en valores, que aborda desde las llamadas teorías de la complejidad el …   Wikipedia Español

  • Lemmings 2: The Tribes — Desarrolladora(s) DMA Design Distribuidora(s) Psygnosis Diseñador(es) DMA Design Plataforma(s) Commod …   Wikipedia Español

  • Sistema de funciones iteradas — Compacto inicial y 6 iteraciones de un IFS formado por 3 aplicaciones contractivas. En la primera iteración el recuadro inicial se hace corresponder con la unión de los recuadros A, B y C …   Wikipedia Español

  • Caos y fractales — Saltar a navegación, búsqueda La Teoría del Caos surgió cuando Edward Lorenz dio a conocer en 1963 un modelo climático que, por su comportamiento, atrajo la atención de muchos físicos, aunque se basa en trabajos anteriores, como los de Julia,… …   Wikipedia Español

Compartir el artículo y extractos

Link directo
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”