Exact solutions for an oscillator with anti-symmetric quadratic nonlinearity

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Título: Exact solutions for an oscillator with anti-symmetric quadratic nonlinearity
Autor/es: Beléndez, Augusto | Martínez Guardiola, Francisco Javier | Beléndez, Tarsicio | Pascual, Carolina | Alvarez, Mariela L. | Gimeno, Encarnación | Arribas Garde, Enrique
Grupo/s de investigación o GITE: Holografía y Procesado Óptico | Grupo de Microondas y Electromagnetismo Computacional Aplicado (GMECA) | Grupo de Ingeniería y Riesgo Sísmico (GIRS)
Centro, Departamento o Servicio: Universidad de Alicante. Departamento de Física, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal | Universidad de Castilla-La Mancha. Departamento de Física Aplicada | Universidad de Alicante. Instituto Universitario de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías
Palabras clave: Dynamical systems | Nonlinear oscillators | Conservative systems | Elliptic integrals | Jacobi elliptic functions
Área/s de conocimiento: Física Aplicada
Fecha de publicación: abr-2018
Editor: Springer India
Cita bibliográfica: Beléndez, A., Martínez, F.J., Beléndez, T. et al. Indian J Phys (2018) 92: 495. https://doi.org/10.1007/s12648-017-1125-9
Resumen: Closed-form exact solutions for an oscillator with anti-symmetric quadratic nonlinearity are derived from the first integral of the nonlinear differential equation governing the behaviour of this oscillator. The mathematical model is an ordinary second order differential equation in which the sign of the quadratic nonlinear term changes. Two parameters characterize this oscillator: the coefficient of the linear term and the coefficient of the quadratic term. Not only the common case in which both coefficients are positive but also all possible combinations of positive and negative signs of these coefficients which provide periodic motions are considered, giving rise to four different cases. Three different periods and solutions are obtained, since the same result is valid in two of these cases. An interesting feature is that oscillatory motions whose equilibrium points are not at x = 0 are also considered. The periods are given in terms of an incomplete or complete elliptic integral of the first kind, and the exact solutions are expressed as functions including Jacobi elliptic cosine or sine functions.
Patrocinador/es: This work was supported by the “Generalitat Valenciana” of Spain, under project PROMETEOII/2015/015 and by the “Vicerrectorado de Campus y Tecnología” of the University of Alicante, Spain, under project GITE-09006-UA.
URI: http://hdl.handle.net/10045/74203
ISSN: 0973-1458 (Print) | 0974-9845 (Online)
DOI: 10.1007/s12648-017-1125-9
Idioma: eng
Tipo: info:eu-repo/semantics/article
Derechos: © Indian Association for the Cultivation of Science 2017
Revisión científica: si
Versión del editor: https://doi.org/10.1007/s12648-017-1125-9
Aparece en las colecciones:INV - GHPO - Artículos de Revistas
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