An investigation of wind tunnel wall effects at high Mach numbers

This paper presents the results of an investigation of wind tunnel wall interference in a two-dimensional wind tunnel at high Mach numbers. The results are presented in the form of curves of lift coefficient versus the ratio of model chord to tunnel height, as functions of Mach number and angle of attack. The investigation was carried out by the authors at the Guggenheim Aeronautical Laboratory of the California Institute of Technology during the school year 1944-45.

Tests were carried out on the NACA low drag airfoil section 65,1-012 at Mach numbers from .60 to .80, and angles of attack of from 1 to 3 degrees. Models were 1", 2", 4" and 6" chord, giving values of the chord to tunnel height ration of .1 to .6. Schlieren photographs were made of shock waves where they occurred.

Avaliação da influência do material de confecção das matrizes no teste de conversão monomérica por espectrometria no infravermelho de um compósito

Este estudo teve por objetivo avaliar, in vitro, a influência do material de confecção das matrizes, traçando um perfil da conversão monomérica de um compósito micro-híbrido, além de avaliar qual dos materiais testados mais se assemelha a uma matriz de dentina. A avaliação foi feita através da análise do grau de conversão (GC). Foram confeccionadas 3 matrizes bipartidas, sendo estas de teflon negro, tefon branco e aço inoxidável, ambas com 10mm de diâmetro e 2 mm de profundidade. Para o grupo controle foi utilizado um incisivo central bovino, o qual teve sua face vestibular aplainada em uma lixadeira sob refrigeração constante, com o auxílio de uma lixa de carbeto de silício, número 800. Após, este dente foi preparado com uma broca diamantada número 2294 (KG Sorensen) em alta rotação, própria para a preparação de cavidades padronizadas para ensaios de laboratório, apresentando um limitador de penetração. Em seguida, com um motor de baixa rotação foi realizado o acabamento das paredes, obtendo-se uma cavidade de 2,0 mm de profundidade por 9,0 mm de diâmetro. Pela palatina desse dente, com uma broca carbide cilíndrica de numeração 2056 (KG Sorensen), fez-se uma penetração até se obter uma parede de dentina extremamente fina, porém sem que esta fosse rompida. Assim, com uma agulha, fez-se uma pequena perfuração no centro dessa dentina para que este instrumental servisse como um pino para remoção do corpo de prova de dentro da matriz de dente. Os corpos de prova (CP) foram obtidos a partir da inserção do compósito no interior da perfuração das matrizes em um único incremento e cobertos na superfície externa com uma matriz de poliéster mais uma lamínula de vidro. Os CP foram fotopolimerizados por 40 s pela fonte de luz halógena Optilux 501 (Demetron), com 500 mW/cm. Imediatamente após a polimerização, os corpos de prova eram submetidos no topo e na base para a análise de espectrometria no infravermelho para a determinação da profundidade de polimerização, pela técnica do filme vazado para o compósito não polimerizado e pela técnica da pastilha de brometo de potássio (KBr) para o compósito polimerizado. Foram confeccionados 5 CP de cada grupo. Em cada grupo, o compósito da base e do topo das amostras foi moído até se obter de 1,5 a 2,0 mg de pó e misturado com 70 mg de KBr, para obtenção da pastilha de KBr. Foi feita a análise de espectrofotometria no infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). As absorções selecionadas para o cálculo foram 1610 cm-1 e 1637 cm-1, os picos dos espectros das ligações dos carbonos aromáticos e alifáticos, respectivamente. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente. Os grupos Gr1B, Gr2B, Gr3B e Gr4B representam, respectivamente, as bases dos CP confeccionados pelas matrizes de DB, TN, TB e AI. Já os Gr1T, Gr2T, Gr3T e Gr4T representam os topos. Médias (%) e DP: Gr1T (46,461,99), Gr2T (39,864,51), Gr3T (44,053,44) e Gr4T (38,045,08). Gr1B (40,441,49), Gr2B (36,153,81), Gr3B (40,093,18) e Gr4B (35,593,35). Em posse dos resultados, pôde-se concluir que os grupos do teflon negro, teflon branco e aço inoxidável não apresentaram diferenças entre o grau de conversão do topo e da base, enquanto que o grupo da dentina apresentou maior conversão do topo. Comparando as matrizes entre elas, pôde-se perceber que no topo, o GC do dente bovino é maior que o GC do aço inoxidável e do que o de teflon negro, o GC do teflon branco é maior que o GC do aço inoxidável e do que o de teflon negro. Já o topo dos grupos de dente bovino e teflon banco foram semelhantes. Nas bases dos CPs, não houve diferença significativa entre os grupos testados. De acordo com os resultados obtidos no experimento, pôde-se concluir que nos grupos do teflon negro, teflon branco e aço inoxidável não houve diferença entre 0 e 2 mm, ou seja, topo e base, o que mostra que o material de confecção da matriz não influênciou o grau de conversão do compósito. Já para o grupo da matriz de dentina, o topo apresentou valor de conversão monomérica maior, mostrando que, neste caso, o material da matriz interferiu no grau de conversão. Pode-se perceber também que existe uma tendência da matriz de teflon branco se assemelhar mais a matriz de dentina, pois foi o único grupo que apresentou semelhança nos valores de conversão monomérica no topo das amostras. Porém analisando a base das amostras, percebe-se que todos os grupos se comportaram de forma semelhante, obtendo valores do grau de conversão sem diferença significante.

Cryogenic Silicon Optical Reference Cavities

Thermodynamical fluctuations in temperature and position exist in every physical system, and show up as a fundamental noise limit whenever we choose to measure some quantity in a laboratory environment. Thermodynamical fluctuations in the position of the atoms in the dielectric coatings on the mirrors for optical cavities at the forefront of precision metrology (e.g., LIGO, the cavities which probe atomic transitions to define the second) are a current limiting noise source for these experiments, and anything which involves locking a laser to an optical cavity. These thermodynamic noise sources scale physical geometry of experiment, material properties (such as mechanical loss in our dielectric coatings), and temperature. The temperature scaling provides a natural motivation to move to lower temperatures, with a potential huge benefit for redesigning a room temperature experiment which is limited by thermal noise for cryogenic operation.

We design, build, and characterize a pair of linear Fabry-Perot cavities to explore limitations to ultra low noise laser stabilization experiments at cryogenic temperatures. We use silicon as the primary material for the cavity and mirrors, due to a zero crossing in its linear coefficient of thermal expansion (CTE) at 123 K, and other desirable material properties. We use silica tantala coatings, which are currently the best for making high finesse low noise cavities at room temperature. The material properties of these coating materials (which set the thermal noise levels) are relatively unknown at cryogenic temperatures, which motivates us to study them at these temperatures. We were not able to measure any thermal noise source with our experiment due to excess noise. In this work we analyze the design and performance of the cavities, and recommend a design shift from mid length cavities to short cavities in order to facilitate a direct measurement of cryogenic coating noise.

In addition, we measure the cavities (frequency dependent) photo-thermal response. This can help characterize thermooptic noise in the coatings, which is poorly understood at cryogenic temperatures. We also explore the feasibility of using the cavity to do macroscopic quantum optomechanics such as ground state cooling.

Negative refraction via domain wall resonances in a homogeneous mixture of ferro- and nonmagnetic substances

We deliver the general conditions on the synthetic proportions for a homogeneous mixture of ferro- and nonmagnetic substances to become left-handed. As an alternative for left-handed metamaterials, we consider mixing ferromagnetic materials with nonmagnetic microscopic particles. In the mixture, the ferromagnetic material provides the needed permeability via domain wall resonances at high frequencies, whereas the nonmagnetic material gives the required permittivity. Using the effective medium theory, we have found that when the concentration of the nonmagnetic particles falls into a certain range, the refractive index of the mixture is negative, n < 0, which includes the double negative ( epsilon < 0 and mu < 0) and other cases ( e. g. epsilon < 0 and mu > 0). We finally give the requirements on the microscopic material properties for the ferromagnetic materials to reach the domain wall resonances at high frequencies.

A Novel Micro- and Nano-Scale Positioning Sensor Based on Radio Frequency Resonant Cavities

In many micro- and nano-scale technological applications high sensitivity displacement sensors are needed, especially in ultraprecision metrology and manufacturing. In this work a new way of sensing displacement based on radio frequency resonant cavities is presented and experimentally demonstrated using a first laboratory prototype. The principle of operation of the new transducer is summarized and tested. Furthermore, an electronic interface that can be used together with the displacement transducer is designed and proved. It has been experimentally demonstrated that very high and linear sensitivity characteristic curves, in the range of some kHz/nm; are easily obtainable using this kind of transducer when it is combined with a laboratory network analyzer. In order to replace a network analyzer and provide a more affordable, self-contained, compact solution, an electronic interface has been designed, preserving as much as possible the excellent performance of the transducer, and turning it into a true standalone positioning sensor. The results obtained using the transducer together with a first prototype of the electronic interface built with cheap discrete elements show that positioning accuracies in the micrometer range are obtainable using this cost-effective solution. Better accuracies would also be attainable but using more involved and costly electronics interfaces.