Heat conduction in a chain of harmonic and anharmonic oscillators under the presence of an energy conserving noise

Reproducing Fourier's law of heat conduction from a microscopic stochastic model is a long standing challenge in statistical physics. As was shown by Rieder, Lebowitz and Lieb many years ago, a chain of harmonically coupled oscillators connected to two heat baths at different temperatures does not reproduce the diffusive behaviour of Fourier's law, but instead a ballistic one with an infinite thermal conductivity. Since then, there has been a substantial effort from the scientific community in identifying the key mechanism necessary to reproduce such diffusivity, which usually revolved around anharmonicity and the effect of impurities. Recently, it was shown by Dhar, Venkateshan and Lebowitz that Fourier's law can be recovered by introducing an energy conserving noise, whose role is to simulate the elastic collisions between the atoms and other microscopic degrees of freedom, which one would expect to be present in a real solid. For a one-dimensional chain this is accomplished numerically by randomly flipping - under the framework of a Poisson process with a variable “rate of collisions" - the sign of the velocity of an oscillator. In this poster we present Langevin simulations of a one-dimensional chain of oscillators coupled to two heat baths at different temperatures. We consider both harmonic and anharmonic (quartic) interactions, which are studied with and without the energy conserving noise. With these results we are able to map in detail how the heat conductivity k is influenced by both anharmonicity and the energy conserving noise. We also present a detailed analysis of the behaviour of k as a function of the size of the system and the rate of collisions, which includes a finite-size scaling method that enables us to extract the relevant critical exponents. Finally, we show that for harmonic chains, k is independent of temperature, both with and without the noise. Conversely, for anharmonic chains we find that k increases roughly linearly with the temperature of a given reservoir, while keeping the temperature difference fixed.

Study of surface free energy on a lattice-gas model applied to Liquid bridge

The pulmonary crackling and the formation of liquid bridges are problems that for centuries have been attracting the attention of scientists. In order to study these phenomena, it was developed a canonical cubic lattice-gas­ like model to explain the rupture of liquid bridges in lung airways [A. Alencar et al., 2006, PRE]. Here, we further develop this model and add entropy analysis to study thermodynamic properties, such as free energy and force. The simulations were performed using the Monte Carlo method with Metropolis algorithm. The exchange between gas and liquid particles were performed randomly according to the Kawasaki dynamics and weighted by the Boltzmann factor. Each particle, which can be solid (s), liquid (l) or gas (g), has 26 neighbors: 6 + 12 + 8, with distances 1, √2 and √3, respectively. The energy of a lattice's site m is calculated by the following expression: Em = ∑k=126 Ji(m)j(k) in witch (i, j) = g, l or s. Specifically, it was studied the surface free energy of the liquid bridge, trapped between two planes, when its height is changed. For that, was considered two methods. First, just the internal energy was calculated. Then was considered the entropy. It was fond no difference in the surface free energy between this two methods. We calculate the liquid bridge force between the two planes using the numerical surface free energy. This force is strong for small height, and decreases as the distance between the two planes, height, is increased. The liquid-gas system was also characterized studying the variation of internal energy and heat capacity with the temperature. For that, was performed simulation with the same proportion of liquid and gas particle, but different lattice size. The scale of the liquid-gas system was also studied, for low temperature, using different values to the interaction Jij.

Stochastic quantization of the spherical model and supersymmetry.

In this work, we reported some results about the stochastic quantization of the spherical model. We started by reviewing some basic aspects of this method with emphasis in the connection between the Langevin equation and the supersymmetric quantum mechanics, aiming at the application of the corresponding connection to the spherical model. An intuitive idea is that when applied to the spherical model this gives rise to a supersymmetric version that is identified with one studied in Phys. Rev. E 85, 061109, (2012). Before investigating in detail this aspect, we studied the stochastic quantization of the mean spherical model that is simpler to implement than the one with the strict constraint. We also highlight some points concerning more traditional methods discussed in the literature like canonical and path integral quantization. To produce a supersymmetric version, grounded in the Nicolai map, we investigated the stochastic quantization of the strict spherical model. We showed in fact that the result of this process is an off-shell supersymmetric extension of the quantum spherical model (with the precise supersymmetric constraint structure). That analysis establishes a connection between the classical model and its supersymmetric quantum counterpart. The supersymmetric version in this way constructed is a more natural one and gives further support and motivations to investigate similar connections in other models of the literature.

Artroplastia do joelho navegada x mecânica: comparação entre casos iniciais de navegação e convencionais pelo mesmo cirurgião

OBJETIVO: Foram avaliados e comparados os eixos mecânicos pós-operatórios de 36 artroplastias totais de joelho pelos sistemas de alinhamento navegado e mecânico feitos no mesmo período pelo mesmo cirurgião e equipe, iniciantes na técnica navegada e com experiência na técnica mecânica. MÉTODOS: Entre 2008 e 2010, 36 próteses totais de joelho foram executadas e comparadas, 25 navegadas e 11 mecânicas. Qualquer desvio de eixo medido no RX panorâmico pós-operatório foi considerado positivo. RESULTADOS: As próteses navegadas obtiveram média de desvio de eixo de 1,32 graus e desvio padrão de 1,57 graus e as mecânicas, respectivamente, 3,18 e 2,99 graus. Houve um melhor alinhamento com tendência à diferença estatística em favor da técnica navegada. CONCLUSÃO: Os casos com desvio de eixo maior que três graus foram significativamente maiores na técnica mecânica. A técnica por navegação foi incorporada por nossa equipe sem complicações adicionais e, mesmo sem experiência em cirurgia navegada, os primeiros casos obtiveram melhor alinhamento em relação à técnica mecânica e número significativamente menor de casos fora da zona de segurança de três graus em relação ao eixo mecânico.

Qualidade de sementes de soja colhidas de forma manual e mecânica com diferentes teores de água

A colheita é uma das principais etapas no processo de produção de sementes de soja. O momento adequado para se efetuar a colheita pode variar em função do tipo de colheita e do grau de umidade das sementes. Neste sentido, o objetivo dessa pesquisa foi determinar as alterações fisiológicas de sementes de soja colhidas de forma manual e mecânica com diferentes teores de água. Para tanto, utilizaram-se sementes das cultivares Embrapa 48 e FTS Águia, que têm diferenças no teor de lignina do tegumento, colhidas de forma manual e mecanicamente com 18,0; 15,0 e 12,0% de água. Após a colheita, as sementes foram submetidas à secagem, e a qualidade das sementes foi avaliada pelos testes de germinação, emergência de plântulas, tetrazólio (viabilidade e vigor), envelhecimento acelerado e índice de velocidade de emergência de plântula. Em seguida, as sementes foram armazenadas (20 °C e 45% UR do ar) e analisadas logo após a colheita e aos seis meses de armazenamento. Os resultados obtidos indicam que o parâmetro fisiológico das sementes de soja, não é afetado, quando: se realiza colheita manual com grau de umidade das sementes de 11,4% a 18,4%; e para sementes colhidas à máquina, com grau de umidade entre 12,0% a 15,9%; mantendo a qualidade fisiológica mesmo após seis meses de armazenamento.

Qualidade física de um latossolo vermelho sob plantio direto submetido à descompactação mecânica e biológica

A escarificação e o uso de plantas de cobertura de inverno têm sido adotados para promover a melhoria dos atributos físicos do solo relacionados à aeração. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito das plantas de cobertura de inverno e escarificação nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico, textura argilosa, após 16 anos em sistema plantio direto. Os tratamentos foram realizados em maio de 2009 e consistiram de: plantio direto (PD), plantio direto com escarificação mecânica a 0,25 m (PD-E) e plantio direto com descompactação biológica por meio da cultura do nabo forrageiro (PD-B). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições, totalizando 12 unidades experimentais. Dezoito meses após a aplicação dos tratamentos, foram coletadas amostras indeformadas de solo em cada unidade experimental, em cinco camadas: 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3; 0,3-0,4; e 0,4-0,5 m. Foram avaliados os atributos físicos do solo: porosidade, densidade do solo (Ds), permeabilidade ao ar (Ka) e índices de continuidade de poros. A Ka foi medida por meio de um permeâmetro de carga constante de ar em nove potenciais mátricos (ψm): -0,5; -1; -2; -3; -5; -7; -10; -50; e -100 kPa. Os resultados indicam que os atributos físicos do solo avaliados não foram alterados pelo uso de plantas de cobertura e escarificação. Por outro lado, houve diferenças entre camadas de solo, principalmente entre 0,0-0,1 e 0,1-0,2 m. Na camada de 0,1-0,2 m, a Ds foi maior e a porosidade total e Ka (ψm = -5 kPa) foram menores do que na camada de 0,0-0,1 m. No PD-E, verificou-se que a macroporosidade foi maior na camada de 0,0-0,1 m em comparação com os outros tratamentos. Os resultados sugerem que o solo estudado submetido aos tratamentos de descompactação, após 18 meses, retornou a valores semelhantes aos da testemunha.

Emprego de ferramentas numéricas na avaliação do módulo de elasticidade em vigas roliças de madeira

Vigas são elementos estruturais encontrados na maioria das construções civis. Dentre os materiais de engenharia, destaca-se a madeira, por ter resistência mecânica satisfatória aliada a baixa densidade. A madeira roliça apresenta-se como boa solução na confecção de vigas, uma vez que não precisa ser processada, como é o caso da madeira serrada. O projeto de elementos estruturais de madeira requer o conhecimento de suas propriedades físicas e mecânicas, obtidas segundo as premissas de documentos normativos. Em se tratando da madeira roliça, os documentos normativos nacionais que tratam da determinação das propriedades de resistência e rigidez estão vigentes há mais de vinte anos sem revisão técnica. De forma geral, tanto as normas nacionais como as internacionais idealizam geometria troncocônica para as peças roliças de madeira, implicando equações simplificadas incapazes de prever a influência das irregularidades da forma na determinação do módulo de elasticidade longitudinal. Este trabalho objetiva avaliar a influência das irregularidades da geometria em peças roliças de madeira Corymbia citriodora e Pinus caribaea no cálculo do módulo de elasticidade longitudinal. Para tanto, utilizou-se do ensaio de flexão estática a três pontos, considerando também um modelo matemático simplificado, assumindo seção circular constante para a forma do elemento. As irregularidades das peças são consideradas nos modelos numéricos, constituídos de elementos finitos de barra e tridimensionais. Os resultados encontrados revelam equivalência estatística entre os módulos de elasticidade para ambas as formas de cálculo, indicando ser plausível a consideração de seção circular constante para as peças de madeira aqui avaliadas.

Descrição de algumas das dimensões que compõem o perfil do corpo docente dos Departamentos de Estatística do Brasil

O ensino da ciência estatística é obrigatório em praticamente todos os cursos de graduação das universidades brasileiras. Além disso, vários são cursos de Graduação em Estatística, distribuídos pelas várias universidades nacionais. Entretanto, apesar da importância desta ciência, não existem, na literatura nacional, estudos sistemáticos direcionados à caracterização dos docentes responsáveis pelo ensino da ciência estatística no país. Neste contexto, apresentamos, neste artigo, uma descrição de tais docentes, particularmente, no que tange aos cursos de Graduação em Estatística Esta descrição foi realizada por meio de um levantamento amostral descritivo, relacionado aos aspectos de sua formação e produção científica, sendo finalizada com a apresentação da previsão de demanda de Doutores em Estatística necessários para suprir as vagas em aberto a partir das ocorrências das aposentadorias dos docentes das Graduações em Estatística no país.

Abrasividade pendular e a resistência mecânica das rochas

Esse trabalho emprega o método para avaliar a abrasividade proposto por Golovanevskiy e Bearman (2008). Esse método, ensaio de abrasão por impacto deslizante (Gouging Abrasion Test), é realizado em condições de alta tensão/alto impacto de desgaste. O método consiste de uma ponteira cilíndrica com uma ponta cônica de 90º, que, em trajetória pendular, atinge uma amostra de rocha com energia de impacto de 300 J e velocidade da ordem de 5,2 m/s. O Gouging Abrasion Index (Gi) é calculado como sendo a média do diâmetro da ponta cônica, após desgaste, em milímetros e o resultado é multiplicado por 10. Esse trabalho verificou a adequabilidade do Gouging Abrasion Test, para um pequeno número de amostras de rocha, que representam, qualitativamente, os principais tipos de rocha encontrados em trabalhos de corte, perfuração e britagem no Brasil, e a sua correlação com outros ensaios consagrados como a resistência à compressão, o desgaste Amsler e a dureza Knoop. Essa análise mostrou alta correlação entre Gi e a dureza Knoop (R² = 0,94), baixa correlação com o desgaste

Model for the Dynamics of the Cytoskeleton.

Particle tracking of microbeads attached to the cytoskeleton (CSK) reveals an intermittent dynamic. The mean squared displacement (MSD) is subdiffusive for small Δt and superdiffusive for large Δt, which are associated with periods of traps and periods of jumps respectively. The analysis of the displacements has shown a non-Gaussian behavior, what is indicative of an active motion, classifying the cells as a far from equilibrium material. Using Langevin dynamics, we reconstruct the dynamic of the CSK. The model is based on the bundles of actin filaments that link themself with the bead RGD coating, trapping it in an harmonic potential. We consider a one- dimensional motion of a particle, neglecting inertial effects (over-damped Langevin dynamics). The resultant force is decomposed in friction force, elastic force and random force, which is used as white noise representing the effect due to molecular agitation. These description until now shows a static situation where the bead performed a random walk in an elastic potential. In order to modeling the active remodeling of the CSK, we vary the equilibrium position of the potential. Inserting a motion in the well center, we change the equilibrium position linearly with time with constant velocity. The result found exhibits a MSD versus time ’tau’ with three regimes. The first regime is when ‘tau’ < ‘tau IND 0’, where ‘tau IND 0’ is the relaxation time, representing the thermal motion. At this regime the particle can diffuse freely. The second regime is a plateau, ‘tau IND 0’ < ‘tau’ < ‘tau IND 1’, representing the particle caged in the potential. Here, ‘tau IND 1’ is a characteristic time that limit the confinement period. And the third regime, ‘tau’ > ‘tau IND 1’, is when the particles are in the superdiffusive behavior. This is where most of the experiments are performed, under 20 frames per second (FPS), thus there is no experimental evidence that support the first regime. We are currently performing experiments with high frequency, up to 100 FPS, attempting to visualize this diffusive behavior. Beside the first regime, our simple model can reproduce MSD curves similar to what has been found experimentally, which can be helpful to understanding CSK structure and properties.