Novel phase-transition behavior in an aqueous electrolyte solution

We have investigated the near-critical behavior of the susceptibility of a ternary liquid mixture of 3-methylpyridine. water, and sodium bromide as a function of the salt concentration. The susceptibility was determined from light-scattering measurements performed at a scattering angle of 90 degrees in the one-phase region near the locus of lower consolute points. A sharp crossover from asymptotic Ising behavior to mean-field behavior has been observed at concentrations ranging from 8 to 16.5 mass% NaBr. The range of asymptotic Ising behavior shrinks with increasing salt concentration and vanishes at a NaBr concentration of about 17 mass%. where complete mean-field-like behavior of the susceptibility is observed. A simultaneous pronounced increase in the background scattering at concentrations above 15 mass%, as well as a dip in the critical locus at 17 mass % NaBr, suggests that this phenomenon can be interpreted as mean-field tricritical behavior associated with the formation of a microheterogeneous phase due to clustering of the molecules and ions. An analogy with tri critical behavior observed in polymer solutions as well as the possibility of a charge-density-wave phase is also discussed. In addition, we, have observed a third soap-like phase an the liquid-liquid interface in several binary and ternary liquid mixtures.

Analysis of clearance fit pin joints

The analysis of clearance fit joints falls within the realm of mixed boundary problems with moving boundaries. In this paper, this problem is solved by a simple continuum method of analysis applying an inverse technique; the region of contact is specified and the corresponding causative load is evaluated. Illustrations are given for a rigid clearance fit pin in a large elastic plate with smooth zero-shear interface between pin and plate, under biaxial plate stress at infinity and due to load transfer through pin.

Optical Tweezers for Single Molecule Biology

Molecular machinery on the micro-scale, believed to be the fundamental building blocks of life, involve forces of 1-100 pN and movements of nanometers to micrometers. Micromechanical single-molecule experiments seek to understand the physics of nucleic acids, molecular motors, and other biological systems through direct measurement of forces and displacements. Optical tweezers are a popular choice among several complementary techniques for sensitive force-spectroscopy in the field of single molecule biology. The main objective of this thesis was to design and construct an optical tweezers instrument capable of investigating the physics of molecular motors and mechanisms of protein/nucleic-acid interactions on the single-molecule level. A double-trap optical tweezers instrument incorporating acousto-optic trap-steering, two independent detection channels, and a real-time digital controller was built. A numerical simulation and a theoretical study was performed to assess the signal-to-noise ratio in a constant-force molecular motor stepping experiment. Real-time feedback control of optical tweezers was explored in three studies. Position-clamping was implemented and compared to theoretical models using both proportional and predictive control. A force-clamp was implemented and tested with a DNA-tether in presence of the enzyme lambda exonuclease. The results of the study indicate that the presented models describing signal-to-noise ratio in constant-force experiments and feedback control experiments in optical tweezers agree well with experimental data. The effective trap stiffness can be increased by an order of magnitude using the presented position-clamping method. The force-clamp can be used for constant-force experiments, and the results from a proof-of-principle experiment, in which the enzyme lambda exonuclease converts double-stranded DNA to single-stranded DNA, agree with previous research. The main objective of the thesis was thus achieved. The developed instrument and presented results on feedback control serve as a stepping stone for future contributions to the growing field of single molecule biology.

Säilörehun korjuuajan vaikutus maitotilan talouteen –lyhyen aikavälin näkökulma

Tässä tutkimuksessa selvitettiin säilörehun korjuuajan vaikutusta maitotilan talouteen lyhyellä aikavälillä. Tutkimuksessa vertailtiin maitotilan vuosittaisia ylijäämiä neljän eri säilörehun korjuuaikastrategian välillä. Tutkimusongelman ratkaisua varten rakennettiin lineaarinen op-timointimalli, jonka tavoitefunktio oli maitotilan ylijäämän maksimointifunktio. Tarkastelussa oli mukana kaksi vakioitua maitotuotostasoa, 9 000 kg ja 10 000 kg. Työssä käytetyt maidon-tuotantotulokset perustuivat MTT Maaningan Karjatilan kannattava peltoviljely (KARPE) –hankkeessa tehtyihin kolmeen erilliseen ruokintakokeeseen sekä neljään aiempaan ruokinta-kokeeseen, jotka oli selvitetty kirjallisuuden perusteella. Säilörehun satotiedot perustuivat MTT Maaningan ja MTT Siikajoen säilörehukokeisiin. Aikaisin korjattu säilörehu, jonka satojen painotettu D-arvo oli 691 g/kg ka, oli taloudellisesti paras lypsylehmien ruokintavaihtoehto lyhyellä aikavälillä lähtöoletusten vallitessa. Suhteelli-set erot maidontuotannon ylijäämissä säilörehun korjuuaikastrategioiden välillä olivat kuiten-kin hyvin pienet, sillä säilörehun sadot kompensoivat toisiaan määrän ja laadun suhteen. Kol-men niiton säilörehunkorjuu osoittautui selkeästi kalliimmaksi vaihtoehdoksi mm. lisääntynei-den työ- ja konekustannusten takia. Tulokset olivat samansuuntaisia molemmilla maitotuotos-tasoilla. Tämän tutkimuksen perusteella säilörehun korjaaminen suositeltua hieman myöhem-min on lyhyellä aikavälillä lähes yhtä hyvä vaihtoehto kuin suositusten mukainen aikainen korjuu. Korkeaa maitotuotostasoa tavoiteltaessa erittäin myöhään korjatun säilörehun syöttä-minen on kyseenalaista, sillä se vaatisi ruokintaan hyvin korkean väkirehumäärän ja siten al-tistaa lehmän erilaisille sairauksille. Rehuohran hinnan noustessa ylijäämä laski aikaisen niiton strategialla suhteessa enemmän kuin muissa vaihtoehdoissa, kun tilalla oli pinta-alaa käytettävissä vähän. Aikaisessa korjuu-aikastrategiassa maitotilalle jouduttiin ostamaan enemmän viljaa karjan käyttöön kuin muissa strategioissa, joiden pinta-alasta riitti enemmän hehtaareja oman rehuviljan tuotantoon. Tällöin eri korjuuajoilla saavutetut ylijäämät lähenivät toisiaan. Myöhäisellä korjuulla saavutettiin paras ylijäämä, kun rehuohran hinta nousi 1,25-kertaiseksi tai enemmän 9 000 kg:n maito-tuotostasolla. Kolme niittoa osoittautui parhaimmaksi vaihtoehdoksi pienen väkirehuprosentin myötä vasta silloin, kun rehuohran hinta nousi 2,5-kertaiseksi lähtötilanteeseen verrattuna. Säilörehun korjuuaikastrategia on valittava tilakohtaisesti, jolloin koko kasvukauden aikana kertyneet nurmisadot ovat ratkaisevia karjan ruokinnassa. Lyhyellä aikavälillä korjuuajan va-linnalla maitotilan ylijäämään voi vaikuttaa vain vähän. Siksi pitkän aikavälin toimiin säilöre-hun satotasojen parantamiseksi on kiinnitettävä tilatasolla entistä enemmän huomiota.

Effect of primary system damping on the optimum design of an untuned viscous dynamic vibration absorber

Explicit criteria for the optimum design of an untuned viscous dynamic vibration absorber are developed for the case of a viscously damped single degree of freedom springmass system. It is shown that for the particular case of an undamped main system, the results reduce to the classical ones obtained by using the concept of a fixed point on the response curve.