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Type: TCC
Title: Simulação computacional de sistemas de partículas via dinâmica molecular
Authors: Cordeiro, Isabel de Castro
Advisor: Ferreira, Wandemberg Paiva
Co-advisor: Araújo, Jorge Luiz Bezerra de
Keywords: Dinâmica molecular;Sistemas bidimensionais;Potencial de Lennard-Jones
Issue Date: 2021
Citation: CORDEIRO, I. C. Simulação computacional de sistemas de partículas via dinâmica molecular. 2021. 50 f. Monografia (Bacharela em Física) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: As técnicas de modelagem computacional são atualmente essenciais para a compreensão e resolução de problemas cada vez mais complexos e sofisticados em diversas áreas da ciência, como a química, física, biologia. As ferramentas de simulação e os modelos matemáticos e estatísticos são desenvolvidos com o objetivo de descrever os fenômenos naturais e obter as soluções adequadas para cada sistema. Nesse trabalho, apresentamos um estudo sobre o método de simulação computacional de dinâmica molecular, que fornece a dinâmica do sistema de partículas a partir da integração numérica das equações de movimento, considerando, inclusive, as interações entre as partículas. Analisamos um sistema bidimensional de partículas interagentes submetidas ao potencial de Lennard-Jones, que representa um modelo simples da interação molecular, e consiste em uma força atrativa a longo alcance e uma força repulsiva em menores distâncias. Os resultados são obtidos em função da temperatura e da densidade do sistema. A temperatura pode ser controlada no experimento computacional considerando o sistema no ensemble canônico. A densidade é controlada através do número de partículas. Avaliamos algumas propriedades físicas do sistema. Em particular, calculamos a chamada função de distribuição radial, g(r), que está associada a auto-organização espacial das partículas e é útil na indicação da fase termodinâmica do sistema. A função g(r) também é usada para caracterizar transições estruturais.
Abstract: Computational modeling techniques are currently essential for understanding and solving increasingly complex and sophisticated problems in several areas of science, such as chemistry, physics, biology. Simulation tools and mathematical and statistical models are developed with the aim of describing natural phenomena and obtaining the appropriate solutions for each system. In this work, we present a study on the method of computational simulation of molecular dynamics, which provides the dynamics of the particle system from the numerical integration of the equations of motion, considering, also, the interactions between the particles. We analyzed a two-dimensional system of interacting particles subjected to the Lennard-Jones potential, which represents a simple model of molecular interaction, and consists of an attractive longrange force and a repulsive force over shorter distances. The results are obtained according to the temperature and density of the system. The temperature can be controlled in the computational experiment by considering the system in the canonical ensemble. The density is controlled by the number of particles. We evaluated some physical properties of the system. In particular, we calculate the so-called radial distribution function, g(r), which is associated with the spatial self-organization of the particles and is useful in indicating the thermodynamic phase of the system. The g(r) function is also used to characterize structural transitions.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/57701
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