Física · Glosario

¿Qué es Retrato de fases, puntos fijos, separatriz?

Definición 2.6 Física universitaria — tercer año · Capítulo 2 — Mecánica hamiltoniana

El retrato de fases de un sistema es la familia de sus trayectorias en el espacio de fases. Un punto fijo es un estado en el que se anulan las dos ecuaciones canónicas — un equilibrio: un mínimo del potencial aparece como un centro rodeado de curvas cerradas, y un máximo como un punto de silla por el que pasa una separatriz, la trayectoria que divide el espacio de fases en regiones de movimiento cualitativamente distinto.

El retrato de fases del péndulo: las curvas de nivel de H. Los óvalos cerrados (oscilaciones) circulan en sentido horario en torno al centro; por encima y por debajo de la separatriz, el péndulo rota. Los puntos de silla en ± 180 son el equilibrio invertido.
El retrato de fases del péndulo: las curvas de nivel de HH. Los óvalos cerrados (oscilaciones) circulan en sentido horario en torno al centro; por encima y por debajo de la separatriz, el péndulo rota. Los puntos de silla en ±180\pm 180^\circ son el equilibrio invertido.

Ejemplos

Ejemplo 2.7 (El retrato de fases del péndulo)

Para H=p2/2m2mgcosθH = p^2/2m\ell^2 - mg\ell\cos\theta: óvalos cerrados alrededor de (0,0)(0, 0) — las libraciones, las oscilaciones ordinarias; curvas onduladas con p|p| grande — las rotaciones, el péndulo dando vueltas por arriba; y por los puntos de silla situados en θ=±π\theta = \pm\pi pasa la separatriz, de energía E=+mgE = +mg\ell, sobre la cual el péndulo tarda un tiempo infinito en alcanzar lo alto. Un estado sobre la separatriz es el impulso lanzado exactamente con la fuerza justa para llegar a la posición invertida sin nada de sobra.

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