Oscilador
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Charles François (1992). Oscilador, Diccionario de Teoría General de Sistemas y Cibernética, 1(1): 180.
Dispositivo cuyo comportamiento depende del tiempo y es periódico.
El péndulo es el ejemplo más conocido de oscilador. Una masa pesada suspendida de un resorte, el circuito self-capacitador, o el resonador acústico de HELMHOLTZ, son también osciladores simples.
Existen numerosos osciladores químicos, bioquímicos y biológicos, y se sospecha que los sistemas demográficos, económicos y sociales, pueden ser también oscilantes.
La existencia de oscilaciones está estrechamente ligada a los comportamientos cíclicos, periódicos, o reducibles a periódicos.
El péndulo, como oscilador teóricamente libre y sin fricciones, es el modelo clásico e ideal, que sirve al estudio elemental de los fenómenos periódicos. Sin embargo, se trata sólo de una primera simplificación arbitraria, ya que no existe ningún oscilador independiente de su entorno, e invariable.
- Oscilador forzado
- Oscilador en el que la introducción de una condición inicial suplementaria perturba el comportamiento periódico regular, hasta transformarlo en parcialmente o totalmente aperiódico (o sea caótico).
- Es probable que toda modificación de un sistema complejo, que ofrece una regularidad determinística de comportamientos en gran escala, pueda resultar en una imprevisibilidad mayor.
- Ello es muy importante para el manejo (real o supuesto) de los sistemas ecológicos y económico-sociales.
- Oscilante (Sistema)
- Sistema que presenta variaciones periódicas, cuasi periódicas o aleatorias, pero dentro de límites determinados.
- Todos los sistemas complejos parecen responder a la definición.
- En efecto, su coherencia global y permanencia exigen que se mantengan dentro de límites, característicos a la vez de su naturaleza y de su entorno significativo.
- Sin embargo, deben fluctuar para responder a las variaciones de su equilibrio interno y de su entorno.
- Al parecer, tanto los sistemas muy integrados, como por ejemplo, un ser viviente, como los sistemas muy complejos pero difíciles de describir, como las atmósferas planetarias o las poblaciones, son oscilantes.
- Queda planteada la pregunta de si lo son también, los sistemas físico-químicos y los astrofísicos, aunque parece probable.
- Los diferentes modos de oscilación de los sistemas son objeto de un conjunto de teorías actualmente en curso de integración (ver P. BERGE, Y. POMEAU y Ch. VIDAL - O.Ch.).
- Oscilantes (Teoría de los sistemas)
- La teoría de los sistemas oscilantes se ha desarrollado en fases sucesivas, caracterizadas por aproximaciones cada vez más cercanas a los sistemas concretos.
- El oscilador más sencillo presenta un comportamiento periódico regular e invariable, que no tiene en cuenta la no conservación de la energía, que resulta, por ejemplo, de las fricciones. Este tipo de sistema es independiente del tiempo y de su entorno y puede describirse por una función de Hamilton, característica de los sistemas no disipativos, que no tienen atractor. Pero se trata de un simple modelo, muy simplificado, absolutamente teórico y abstracto, muy afín al sistema aislado, en el que no intervienen condiciones de entorno.
- El segundo modelo de oscilador, al contrario, toma en cuenta la disipación irreversible de la energía. En este caso, más realista, las trayectorias del sistema tienden hacia un punto final de estabilidad estática, llamado punto atractor o, simplemente, atractor. Es el caso, por ejemplo, de un péndulo que no recibe ningún aporte exterior de energía, o aportes que no compensan la disipación y no impiden un decrecimiento continuo de la energía disponible. El comportamiento de estos sistemas oscilantes está definido por una función de Liapunov (positiva y decreciente) y corresponde a la amortización monótona del movimiento o a su amortización por oscilaciones decrecientes.
- Sin embargo, existen numerosos sistemas que no se conforman a este modelo, en los cuales la energía aportada por el entorno es igual o superior a la energía disipada. En el primer caso, aumentan su producción de entropía, y mantienen su estabilidad dinámica por largo tiempo. Este caso corresponde a la aparición de un ciclo límite estable de oscilación, o atractor de VAN DER POL. El régimen de este tipo de sistemas es periódico.
- Si el aporte de energía es superior a las posibilidades de disipación del sistema, éste sale de sus límites de estabilidad, franquea umbrales, y su comportamiento presenta bifurcaciones que corresponden a profundas alteraciones, aunque pueda todavía presentar un régimen casi periódico. Este caso lleva a los comportamientos caóticos, y el futuro del sistema se torna imprevisible.