Método de Verlet

De Física Computacional
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Para o método de Euler implícito havíamos utilizado a derivada a esquerda:

f′(t)≈f(t)−f(t−Δt)Δt

Então se y(t)=f′(t) a segunda derivada é y′(t)=f″(t), pela definição, da derivada a direita:

y′(t)=limΔt→0y(t+Δt)−y(t)Δt=limΔt→0f′(t+Δt)−f′(t)Δt

Logo utilizando as aproximações:

f″(t)≈1Δt(f′(t+Δt)−f′(t))≈1Δt(f(t+Δt)−f(t+Δt−Δt)Δt−f(t)−f(t−Δt)Δt)≈f(t+Δt)+f(t−Δt)−2f(t)(Δt)2

Isolando então f(t+Δt):

f(t+Δt)=(Δt)2f″(t)−f(t−Δt)+2f(t)

Temos o método de Verlet. Podemos notar que precisamos conhecer f(t) em dois tempos anteriores. Podemos utilizar outro algoritmo para o primeiro passo. Se f(t)=x(t) é posição, então f″(t)=x¨(t)=a(x,t) logo podemos reescrever:

x(t+Δt)=a(x,t)(Δt)2−x(t−Δt)+2x(t)

Para calcular a energia, podemos obter a velocidade então utilizando a derivada centrada: v(t)=x˙(t)=x(t+Δt)−x(t−Δt)2Δt


Principais materiais utilizados

  1. The Second Derivative (Matthew Boelkins, David Austin & Steven Schlicker; LibreTexts)