Solución numérica del modelo finito de Kuramoto con fuerza de acoplamiento dependiente del tiempo: abordando eventos de sincronización de la naturaleza
Autores: Khatiwada, Dharma Raj
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Solución numérica del modelo finito de Kuramoto con fuerza de acoplamiento dependiente del tiempo: abordando eventos de sincronización de la naturaleza
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Sincronización
Osciladores
Modelo de Kuramoto
Fuerza de acoplamiento
Parámetro de orden
Fases
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La sincronización de un conjunto de osciladores es un fenómeno presente en sistemas de diferentes campos, que van desde sistemas sociales hasta sistemas físicos y biológicos. Este fenómeno se describe matemáticamente a menudo mediante el modelo de Kuramoto, que asume osciladores con frecuencias naturales fijas conectados por una fuerza de acoplamiento igual y uniforme, con una solución analítica posible solo para un número infinito de osciladores. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de sincronización en la vida real consisten en un número finito de osciladores y suelen ser perturbados por campos externos. Este documento acomoda la perturbación utilizando una fuerza de acoplamiento dependiente del tiempo en forma de una función sinusoidal y una función escalón utilizando 32 osciladores que sirven como representantes de osciladores finitos. La evolución temporal del parámetro de orden y las fases, indicadores clave de la sincronización, se comparan entre los casos uniforme y dependiente del tiempo. Las tendencias idénticas observadas en los dos casos dan una indicación importante de que la sincronía persiste incluso bajo la influencia de factores externos, algo muy plausible en el contexto de eventos de sincronización en la vida real. El aumento ocasional de la fuerza de acoplamiento también es suficiente para mantener el conjunto de osciladores en un estado sincronizado de manera persistente.
Descripción
La sincronización de un conjunto de osciladores es un fenómeno presente en sistemas de diferentes campos, que van desde sistemas sociales hasta sistemas físicos y biológicos. Este fenómeno se describe matemáticamente a menudo mediante el modelo de Kuramoto, que asume osciladores con frecuencias naturales fijas conectados por una fuerza de acoplamiento igual y uniforme, con una solución analítica posible solo para un número infinito de osciladores. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de sincronización en la vida real consisten en un número finito de osciladores y suelen ser perturbados por campos externos. Este documento acomoda la perturbación utilizando una fuerza de acoplamiento dependiente del tiempo en forma de una función sinusoidal y una función escalón utilizando 32 osciladores que sirven como representantes de osciladores finitos. La evolución temporal del parámetro de orden y las fases, indicadores clave de la sincronización, se comparan entre los casos uniforme y dependiente del tiempo. Las tendencias idénticas observadas en los dos casos dan una indicación importante de que la sincronía persiste incluso bajo la influencia de factores externos, algo muy plausible en el contexto de eventos de sincronización en la vida real. El aumento ocasional de la fuerza de acoplamiento también es suficiente para mantener el conjunto de osciladores en un estado sincronizado de manera persistente.