Spin stabilized satellite's attitude analytical prediction

An analytical approach for spin stabilized attitude propagation is presented, considering the coupled effect of the aerodynamic torque and the gravity gradient torque. A spherical coordination system fixed in the satellite is used to locate the satellite spin axis in relation to the terrestrial equatorial system. The spin axis direction is specified by its right ascension and the declination angles and the equation of motion are described by these two angles and the magnitude of the spin velocity. An analytical averaging method is applied to obtain the mean torques over an orbital period. To compute the average components of both aerodynamic torque and the gravity gradient torque in the satellite body frame reference system, an average time in the fast varying orbit element, the mean anomaly, is utilized. Afterwards, the inclusion of such torques on the rotational motion differential equations of spin stabilized satellites yields conditions to derive an analytical solution. The pointing deviation evolution, that is, the deviation between the actual spin axis and the computed spin axis, is also availed. In order to validate the analytical approach, the theory developed has been applied for spin stabilized Brazilian satellite SCD1, which are quite appropriated for verification and comparison of the data generated and processed by the Satellite Control Center of the Brazil National Research Institute (INPE). Numerical simulations performed with data of Brazilian Satellite SCD1 show the period that the analytical solution can be used to the attitude propagation, within the dispersion range of the attitude determination system performance of Satellite Control Center of the Brazilian Research Institute.

Nebular gas drag and planetary accretion with eccentric high-mass planets

Aims.We investigate the dynamics of pebbles immersed in a gas disk interacting with a planet on an eccentric orbit. The model has a prescribed gap in the disk around the location of the planetary orbit, as is expected for a giant planet with a mass in the range of 0.1-1 Jupiter masses. The pebbles with sizes in the range of 1 cm to 3 m are placed in a ring outside of the giant planet orbit at distances between 10 and 30 planetary Hill radii. The process of the accumulation of pebbles closer to the gap edge, its possible implication for the planetary accretion, and the importance of the mass and the eccentricity of the planet in this process are the motivations behind the present contribution. Methods. We used the Bulirsch-Stoer numerical algorithm, which is computationally consistent for close approaches, to integrate the Newtonian equations of the planar (2D), elliptical restricted three-body problem. The angular velocity of the gas disk was determined by the appropriate balance between the gravity, centrifugal, and pressure forces, such that it is sub-Keplerian in regions with a negative radial pressure gradient and super-Keplerian where the radial pressure gradient is positive. Results. The results show that there are no trappings in the 1:1 resonance around the L 4 and L5 Lagrangian points for very low planetary eccentricities (e2 < 0.07). The trappings in exterior resonances, in the majority of cases, are because the angular velocity of the disk is super-Keplerian in the gap disk outside of the planetary orbit and because the inward drift is stopped. Furthermore, the semi-major axis location of such trappings depends on the gas pressure profile of the gap (depth) and is a = 1.2 for a planet of 1 MJ. A planet on an eccentric orbit interacts with the pebble layer formed by these resonances. Collisions occur and become important for planetary eccentricity near the present value of Jupiter (e 2 = 0.05). The maximum rate of the collisions onto a planet of 0.1 MJ occurs when the pebble size is 37.5 cm ≤ s < 75 cm; for a planet with the mass of Jupiter, it is15 cm ≤ s < 30 cm. The accretion stops when the pebble size is less than 2 cm and the gas drag dominates the motion. © 2013 ESO.

Anaerobic running capacity determined from the critical velocity model is not significantly associated with maximal accumulated oxygen deficit in army runners

Purpose: The aim of this study was to verify whether there is an association between anaerobic running capacity (ARC) values, estimated from two-parameter models, and maximal accumulated oxygen deficit (MAOD) in army runners. Methods: Eleven, trained, middle distance runners who are members of the armed forces were recruited for the study (20 ± 1 years). They performed a critical velocity test (CV) for ARC estimation using three mathematical models and an MAOD test, both tests were applied on a motorized treadmill. Results: The MAOD was 61.6 ± 5.2 mL/kg (4.1 ± 0.3 L). The ARC values were 240.4 ± 18.6 m from the linear velocity-inverse time model, 254.0 ± 13.0 m from the linear distance-time model, and 275.2 ± 9.1 m from the hyperbolic time-velocity relationship (nonlinear 2-parameter model), whereas critical velocity values were 3.91 ± 0.07 m/s, 3.86 ± 0.08 m/s and 3.80 ± 0.09 m/s, respectively. There were differences (P < 0.05) for both the ARC and the CV values when compared between velocity-inverse time linear and nonlinear 2-parameter mathematical models. The different values of ARC did not significantly correlate with MAOD. Conclusion: In conclusion, estimated ARC did not correlate with MAOD, and should not be considered as an anaerobic measure of capacity for treadmill running. © 2013 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Are early and late rate of force development differently influenced by fast-velocity resistance training?

This study examined the effect of fast-velocity concentric isokinetic resistance training (FV) on the rate of force development (RFD) at early (<100 ms) and late phases (>100 ms) of rising muscle force. Nine men participated in a 6-week resistance training intervention for the lower body, and nine matched subjects participated as controls (CON). During concentric isokinetic (180°s-1) knee extension training, subjects were instructed to do each contraction 'as fast and forcefully as possible'. Maximal muscle strength (MVC) and RFD (0-10, 0-20, ..., 0-250 ms from the onset of contraction) were measured during maximal voluntary isometric contraction of the knee extensors (KE). There were no significant changes in MVC of KE in both groups after intervention (FV = 314·2 ± 101·1 versus 338·7 ± 88·0 N{bullet operator}m, P>0·05; CON = 293·3 ± 94·8 versus 280·0 ± 72·2 N{bullet operator}m, P>0·05). The RFD increased 39-71% at time intervals up to 90 ms from the onset of the contraction (P<0·05), whereas no change occurred at later time intervals. Similarly, relative RFD (i.e.%MVC{bullet operator}s-1) (RFDr) increased 33-56% at time intervals up to 70 ms from the onset of the contraction (P<0·05). It can be concluded that a short period of resistance training performed with concentric fast-velocity isokinetic muscle contractions is able to enhance RFD and RFDr obtained at the early phase of rising muscle force. © 2013 The Authors Clinical Physiology and Functional Imaging © 2013 Scandinavian Society of Clinical Physiology and Nuclear Medicine.

Disturbances, elevation, topography and spatial proximity drive vegetation patterns along an altitudinal gradient of a top biodiversity hotspot

The correlation between vegetation patterns (species distribution and richness) and altitudinal variation has been widely reported for tropical forests, thereby providing theoretical basis for biodiversity conservation. However, this relationship may have been oversimplified, as many other factors may influence vegetation patterns, such as disturbances, topography and geographic distance. Considering these other factors, our primary question was: is there a vegetation pattern associated with substantial altitudinal variation (10-1,093 m a.s.l.) in the Atlantic Rainforest-a top hotspot for biodiversity conservation-and, if so, what are the main factors driving this pattern? We addressed this question by sampling 11 1-ha plots, applying multivariate methods, correlations and variance partitioning. The Restinga (forest on sandbanks along the coastal plains of Brazil) and a lowland area that was selectively logged 40 years ago were floristically isolated from the other plots. The maximum species richness (>200 spp. per hectare) occurred at approximately 350 m a.s.l. (submontane forest). Gaps, multiple stemmed trees, average elevation and the standard deviation of the slope significantly affected the vegetation pattern. Spatial proximity also influenced the vegetation pattern as a structuring environmental variable or via dispersal constraints. Our results clarify, for the first time, the key variables that drive species distribution and richness across a large altitudinal range within the Atlantic Rainforest. © 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht.

Predição analítica do movimento rotacional de satélites estabilizados por rotação

Pós-graduação em Física - FEG

Satélites estabilizados por rotação: torques externos e ângulo de aspecto solar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo dos padrões de canal fluvial do Rio Mogi Guaçu/SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Distribution of phlebotomine fauna (Diptera: Psychodidae) across an urban-rural gradient in an area of endemic visceral leishmaniasis in northern Brazil

The number of visceral leishmaniasis (VL) cases has increased over the past 10 years in Brazil, especially in the North and Northeast regions of the country. The aim of this study was to evaluate the urbanisation of VL vectors in Barcarena, Pará, an area in northern Brazil where VL is endemic. Sandflies were captured using Centers for Disease Control (CDC) light traps along an urban-rural gradient. The CDC traps were installed inside hen houses at a height of 150 cm. A total of 5,089 sandflies were collected and 11 species were identified. The predominant species was Lutzomyia longipalpis (rate of 95.15%), which suggests its participation in the transmission of VL. A total of 1,451 Lu. longipalpis females were dissected and no Leishmania infections were detected. Most of the sandflies were captured at the border of a forest (88.25%) and no flies were captured in the urban area, which suggests that transmission is still restricted to rural sites. However, the fact that a specimen was collected in an intermediate area indicates that urbanisation is a real possibility and that vector monitoring is important.

Migração (2,5-D) com amplitudes verdadeiras em meios com gradiente constante de velocidade

A migração com amplitudes verdadeiras de dados de reflexão sísmica, em profundidade ou em tempo, possibilita que seja obtida uma medida dos coeficientes de reflexão dos chamados eventos de reflexão primária. Estes eventos são constituídos, por exemplo, pelas reflexões de ondas longitudinais P-P em refletores de curvaturas arbitrárias e suaves. Um dos métodos mais conhecido é o chamado migração de Kirchhoff, através do qual a imagem sísmica é produzida pela integração do campo de ondas sísmicas, utilizando-se superfícies de difrações, denominadas de Superfícies de Huygens. A fim de se obter uma estimativa dos coeficientes de reflexão durante a migração, isto é a correção do efeito do espalhamento geométrico, utiliza-se uma função peso no operador integral de migração. A obtenção desta função peso é feita pela solução assintótica da integral em pontos estacionários. Tanto no cálculo dos tempos de trânsito como na determinação da função peso, necessita-se do traçamento de raios, o que torna a migração em situações de forte heterogeneidade da propriedade física um processo com alto custo computacional. Neste trabalho é apresentado um algoritmo de migração em profundidade com amplitudes verdadeiras, para o caso em que se tem uma fonte sísmica pontual, sendo o modelo de velocidades em subsuperfície representado por uma função que varia em duas dimensões, e constante na terceira dimensão. Esta situação, conhecida como modelo dois-e-meio dimensional (2,5-D), possui características típicas de muitas situações de interesse na exploração do petróleo, como é o caso da aquisição de dados sísmicos 2-D com receptores ao longo de uma linha sísmica e fonte sísmica 3-D. Em particular, é dada ênfase ao caso em que a velocidade de propagação da onda sísmica varia linearmente com a profundidade. Outro tópico de grande importância abordado nesse trabalho diz respeito ao método de inversão sísmica denominado empilhamento duplo de difrações. Através do quociente de dois empilhamentos com pesos apropriados, pode-se determinar propriedades físicas e parâmetros geométricos relacionados com a trajetória do raio refletido, os quais podem ser utilizados a posteriori no processamento dos dados sísmicos, visando por exemplo, a análise de amplitudes.

Análise de velocidade por otimização do semblance na reflexão sísmica

Este trabalho teve como objetivo geral desenvolver uma metodologia sistemática para a inversão de dados de reflexão sísmica em arranjo ponto-médio-comum (PMC), partindo do caso 1D de variação vertical de velocidade e espessura que permite a obtenção de modelos de velocidades intervalares, v_int,n, as espessuras intervalares, z_n, e as velocidades média-quadrática, v_RMS,n, em seções PMC individualizadas. Uma consequência disso é a transformação direta destes valores do tempo para profundidade. Como contribuição a análise de velocidade, foram desenvolvidos dois métodos para atacar o problema baseado na estimativa de velocidade intervalar. O primeiro método foi baseado na marcação manual em seções PMC, e inversão por ajuste de curvas no sentido dos quadrados-mínimos. O segundo método foi baseado na otimização da função semblance para se obter uma marcação automática. A metodologia combinou dois tipos de otimização: um Método Global (Método Price ou Simplex), e um Método Local (Gradiente de Segunda Ordem ou Conjugado), submetidos a informação à priori e vínculos. A marcação de eventos na seção tempo-distância faz parte dos processos de inversão, e os pontos marcados constituem os dados de entrada juntamente com as informações à priori do modelo a ser ajustado. A marcação deve, por princípio, evitar eventos que representem múltiplas, difrações e interseções, e numa seção pode ser feita mais de 50 marcações de eventos, enquanto que num mapa semblance não se consegue marcar mais de 10 eventos de reflexão. A aplicação deste trabalho é voltada a dados sísmicos de bacias sedimentares em ambientes marinhos para se obter uma distribuição de velocidades para a subsuperfície, onde o modelo plano-horizontal é aplicado em seções PMC individualizadas, e cuja solução pode ser usada como um modelo inicial em processos posteriores. Os dados reais da Bacia Marinha usados neste trabalho foram levantados pela PETROBRAS em 1985, e a linha sísmica selecionada foi a de número L5519 da Bacia do Camamu, e o PMC apresentado é a de número 237. A linha é composta de 1098 pontos de tiro, com arranjo unilateraldireito. O intervalo de amostragem é 4 ms. O espaçamento entre os geofones é 13,34 m com o primeiro geofone localizado a 300 m da fonte. O espaçamento entre as fontes é de 26,68 m. Como conclusão geral, o método de estimativa de velocidade intervalar apresentada neste trabalho fica como suporte alternativo ao processo de análise de velocidades, onde se faz necessário um controle sobre a sequência de inversão dos PMCs ao longo da linha sísmica para que a solução possa ser usada como modelo inicial ao imageamento, e posterior inversão tomográfica. Como etapas futuras, podemos propor trabalhos voltados direto e especificamente a análise de velocidade sísmica estendendo o caso 2D de otimização do semblance ao caso 3D, estender o presente estudo para o caso baseado na teoria do raio imagem com a finalidade de produzir um mapa continuo de velocidades para toda a seção sísmica de forma automática.

Migração FFD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

Implementações dos métodos de migração diferença finita e Fourier (FFD) usam fatoração direcional para acelerar a performance e economizar custo computacional. Entretanto essa técnica introduz anisotropia numérica que podem erroneamente posicionar os refletores em mergulho ao longo das direções em que o não foi aplicado a fatoração no operador de migração. Implementamos a migração FFD 3D, sem usar a técnica do fatoração direcional, no domínio da frequência usando aproximação de Padé complexa. Essa aproximação elimina a anisotropia numérica ao preço de maior custo computacional buscando a solução do campo de onda para um sistema linear de banda larga. Experimentos numéricos, tanto no modelo homogêneo e heterogêneo, mostram que a técnica da fatoração direcional produz notáveis erros de posicionamento dos refletores em meios com forte variação lateral de velocidade. Comparamos a performance de resolução do algoritmo de FFD usando o método iterativo gradiente biconjugado estabilizado (BICGSTAB) e o multifrontal massively parallel direct solver (MUMPS). Mostrando que a aproximação de Padé complexa é um eficiente precondicionador para o BICGSTAB, reduzindo o número de iterações em relação a aproximação de Padé real. O método iterativo BICGSTAB é mais eficiente que o método direto MUMPS, quando usamos apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para maior ângulo de abertura do operador, mais termos da série são requeridos no operador de migração, e neste caso, a performance do método direto é mais eficiente. A validação do algoritmo e as propriedades da evolução computacional foram avaliadas para a resposta ao impulso do modelo de sal SEG/EAGE.

Approximate controllability for the semilinear heat equation in RN involving gradient terms

We prove the approximate controllability of the semilinear heat equation in R^N, when the nonlinear term is globally Lipschitz and depends both on the state u and its spatial gradient Ñu. The approximate controllability is viewed as the limit of a sequence of optimal control problems. In order to avoid the difficulties related to the lack of compactness of the Sobolev embeddings, we work with the similarity variables and use weighted Sobolev spaces.

Palm community transitions along a topographic gradient from floodplain to terra firme in the eastern Amazon

Palmeiras apresentam padrões claros de segregação de nicho ao longo de gradientes topográficos, com algumas espécies associadas a florestas de terra firme e outras a áreas alagáveis. O objetivo desse estudo foi descrever quantitativamente as variações em pequena escala dentro de uma comunidade de palmeiras, investigando as mudanças na abundância de espécies ao longo de gradientes ambientais associados com um igarapé perene na Amazônia Oriental. O estudo de comunidades de palmeiras foi baseado em 60 parcelas florestais em que todos os adultos de palmeiras foram contados. Encontramos um total de 566 palmeiras em uma comunidade contendo 11 espécies. Além disso, encontramos uma separação significativa na comunidade de palmeiras entre florestas sazonalmente inundadas e florestas de terra firme e um gradiente das densidades das três espécies mais abundantes, ao longo dos primeiros 100 m de distância da área alagada. A abundância das seis espécies mais comuns variou em relação ao gradiente de umidade das áreas alagáveis para a terra firme, com a distribuição das palmeiras da mais tolerante a alagamentos a menos tolerante a alagamentos da seguinte forma: Euterpe oleracea, Attalea phalerata, Socratea exorrhiza (espécies associadas a áreas alagadas), Astrocaryum gynacanthum, Astrocaryum aculeatum, Attalea maripa (espécies com afinidade por terra firme).

Analysis of fish assemblages in sectors along a salinity gradient based on species, families and functional groups

Neste trabalho foi testado o efeito do gradiente de salinidade do eixo-leste oeste do sistema subtropical Complexo Estuarino da Baía de Paranaguá na estrutura dos peixes de águas rasas, determinado de acordo com as métricas taxonômica (famílias e espécies) e de composição funcional. Um total de 152 espécies foi registrado. As famílias com maior número de espécies foram Sciaenidae, Carangidae, Haemulidae e Gobiidae. As espécies mais abundantes foram A. brasiliensis, H. clupeola, A. januaria e A. tricolor. Os visitantes marinhos dominaram em número de espécies, seguidos pelos migrantes marinhos e estuarinos. A maioria das espécies são zoobentívoras, seguidas pelas piscívoras e zooplanctívoras. As famílias e espécies mais relacionadas com condições estuarinas dominaram no setor mesohalino e aquelas mais relacionadas com condições marinhas dominaram no setor euhalino. A métrica taxonômica foi mais eficiente na caracterização das assembleias de peixes ao longo do gradiente estuarino de salinidade do que a funcional. Isso ocorreu principalmente porque indivíduos de todos os grupos funcionais estiveram presentes ao longo de todos os setores de salinidade, invalidando o emprego dessa métrica na diferenciação das assembleias nos diversos setores. Nosso resultado foi diferente do encontrado em outros estuários tropicais e subtropicais, que enfatizaram a importância dos grupos funcionais na estruturação das assembleias de peixes ao longo de um gradiente de salinidade.