Estudo sobre a teoria de vínculos de Hamilton-Jacobi

Abstract

The Hamilton-Jacobi theory is usually presented as an extension of the Hamilton's theory through the canonical transformations. However, the mathematician Constantin Carathéodory showed this theory, its existence and validity, is independent of the Hamiltonian formalism. In this work, we present the Caratheodory's approach to the Hamilton-Jacobi theory. From this procedure, we build a theory of constraints which can solve problems with involutive and non-involutive constraints. For this, we analyze the integrability of the equations and introduce the operation of the generalized brackets that, instead of Poisson brackets, will describe the dynamics of constrained systems. We show an application of this theory in BF model of the field theory. Finally, we will discuss the Carathéodory's Axiomatic Thermodynamics and also show the Hamilton-Jacobi theory in Thermodynamics, which is valid to illustrate the wide coverage of this formalism

A teoria de Hamilton-Jacobi geralmente é apresentada como uma extensão da teoria de Hamilton através das transformações canônicas. No entanto, o matemático Constantin Carathéodory mostrou que essa teoria, sua existência e validade, independem do formalismo hamiltoniano. Neste trabalho, apresentaremos a abordagem de Carathéodory para a teoria de Hamilton-Jacobi. Partindo desse procedimento, construiremos uma teoria de vínculos para que se possa resolver problemas com vínculos involutivos e não-involutivos. Para isso, analisaremos a integrabilidade das equações e introduziremos a operação dos parênteses generalizados que, no lugar do parênteses de Poisson, passará a descrever a dinâmica de sistemas vinculados. Mostraremos uma aplicação dessa teoria de vínculos no modelo BF da teoria de campos. Para finalizar, trataremos da Termodinâmica Axiomática de Carathéodory e também da teoria de Hamilton-Jacobi na Termodinâmica, o que é válido para ilustrar a grande abrangência desse formalismo