Un estudio comparativo de la dinámica browniana basado en la ecuación de la sacudida frente a un proceso estocástico bajo un campo de fuerza externo
Autores: Ruiz-Silva, Adriana; Cassal-Quiroga, Bahia Betzavet; Escalante-Gonzalez, Rodolfo de Jesus; Del-Puerto-Flores, José A.; Gilardi-Velazquez, Hector Eduardo; Campos, Eric
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un estudio comparativo de la dinámica browniana basado en la ecuación de la sacudida frente a un proceso estocástico bajo un campo de fuerza externo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Movimiento browniano
Modelo determinista
Sistema dinámico estocástico
Modelo de Ornstein-Uhlenbeck
Ecuación de jerk
Superficies de conmutación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El movimiento browniano ha sido estudiado desde 1827, lo que ha llevado a numerosos avances importantes en muchas ramas de la ciencia y a que sea estudiado principalmente como un sistema dinámico estocástico. En este documento, presentamos un modelo determinista para el movimiento browniano de una partícula en un campo de fuerza constante basado en el modelo de Ornstein-Uhlenbeck. Al agregar un grado de libertad, el sistema evoluciona en tres ecuaciones diferenciales. Este cambio en el modelo se basa en la ecuación de Jerk con superficies de conmutación y se analiza en tres casos: sobreamortiguado, críticamente amortiguado y subamortiguado. La dinámica del modelo propuesto se compara con resultados clásicos utilizando un proceso aleatorio con distribución normal, donde a pesar de la ausencia de un componente estocástico, el modelo conserva características clave del movimiento browniano, que se pierden en modelos estocásticos, ofreciendo una nueva perspectiva para el estudio de la dinámica de partículas bajo diferentes campos de fuerza. Esto se valida mediante un desplazamiento cuadrático medio lineal y una distribución gaussiana del desplazamiento de la partícula en todos los casos. Además, las propiedades de correlación se examinan utilizando el análisis de fluctuación detrended (DFA) para casos comparados, lo que confirma que el modelo replica efectivamente los comportamientos esenciales del movimiento browniano que los modelos clásicos pierden.
Descripción
El movimiento browniano ha sido estudiado desde 1827, lo que ha llevado a numerosos avances importantes en muchas ramas de la ciencia y a que sea estudiado principalmente como un sistema dinámico estocástico. En este documento, presentamos un modelo determinista para el movimiento browniano de una partícula en un campo de fuerza constante basado en el modelo de Ornstein-Uhlenbeck. Al agregar un grado de libertad, el sistema evoluciona en tres ecuaciones diferenciales. Este cambio en el modelo se basa en la ecuación de Jerk con superficies de conmutación y se analiza en tres casos: sobreamortiguado, críticamente amortiguado y subamortiguado. La dinámica del modelo propuesto se compara con resultados clásicos utilizando un proceso aleatorio con distribución normal, donde a pesar de la ausencia de un componente estocástico, el modelo conserva características clave del movimiento browniano, que se pierden en modelos estocásticos, ofreciendo una nueva perspectiva para el estudio de la dinámica de partículas bajo diferentes campos de fuerza. Esto se valida mediante un desplazamiento cuadrático medio lineal y una distribución gaussiana del desplazamiento de la partícula en todos los casos. Además, las propiedades de correlación se examinan utilizando el análisis de fluctuación detrended (DFA) para casos comparados, lo que confirma que el modelo replica efectivamente los comportamientos esenciales del movimiento browniano que los modelos clásicos pierden.