Experimental Evidence of Critical Sensitivity in Catastrophe

The paper presents an experimental study on critical sensitivity in rocks. Critical sensitivity means that the response of a system to external controlling variable may become significantly sensitive as the system approaches its catastrophic rupture point. It is found that the sensitivities measured by responses on three scales (sample scale, locally macroscopic scales and mesoscopic scale) display increase prior to catastrophic transition point. These experimental results do support the concept that critical sensitivity might be a common precursory feature of catastrophe. Furthermore, our previous theoretical model is extended to explore the fluctuations in critical sensitivity in the rock tests.

Experimental Verification And Theoretical Analysis Of The Relationships Between Hardness, Elastic Modulus, And The Work Of Indentation

The relationship between hardness (H), reduced modulus (E-r), unloading work (W-u), and total work (W-t) of indentation is examined in detail experimentally and theoretically. Experimental study verifies the approximate linear relationship. Theoretical analysis confirms it. Furthermore, the solutions to the conical indentation in elastic-perfectly plastic solid, including elastic work (W-e), H, W-t, and W-u are obtained using Johnson's expanding cavity model and Lame solution. Consequently, it is found that the W-e should be distinguished from W-u, rather than their equivalence as suggested in ISO14577, and (H/E-r)/(W-u/W-t) depends mainly on the conical angle, which are also verified with numerical simulations. (C) 2008 American Institute of Physics.

Experimental Evidence of Critical Sensitivity in Catastrophe

The paper presents an experimental study on critical sensitivity in rocks. Critical sensitivity means that the response of a system to external controlling variable may become significantly sensitive as the system approaches its catastrophic rupture point. It is found that the sensitivities measured by responses on three scales (sample scale, locally macroscopic scales and mesoscopic scale) display increase prior to catastrophic transition point. These experimental results do support the concept that critical sensitivity might be a common precursory feature of catastrophe. Furthermore, our previous theoretical model is extended to explore the fluctuations in critical sensitivity in the rock tests.

The Experimental and Numerical Studies on Gas Production from Hydrate Reservoir by Depressurization

A set of experimental system to study hydrate dissociation in porous media is built and some experiments on hydrate dissociation by depressurization are carried out. A mathematical model is developed to simulate the hydrate dissociation by depressurization in hydrate-bearing porous media. The model can be used to analyze the effects of the flow of multiphase fluids, the kinetic process and endothermic process of hydrate dissociation, ice-water phase equilibrium, the variation of permeability, convection and conduction on the hydrate dissociation, and gas and water productions. The numerical results agree well with the experimental results, which validate our mathematical model. For a 3-D hydrate reservoir of Class 3, the evolutions of pressure, temperature, and saturations are elucidated and the effects of some main parameters on gas and water rates are analyzed. Numerical results show that gas can be produced effectively from hydrate reservoir in the first stage of depressurization. Then, methods such as thermal stimulation or inhibitor injection should be considered due to the energy deficiency of formation energy. The numerical results for 3-D hydrate reservoir of Class 1 show that the overlying gas hydrate zone can apparently enhance gas rate and prolong life span of gas reservoir.

Verificação experimental da largura colaborante em mesas de lajes nervuradas.

Este trabalho apresenta um estudo experimental para determinação da largura colaborante em mesas de lajes nervuradas de concreto armado. Esta largura é definida comumente utilizando-se as recomendações contidas nas diversas normas e procedimentos já consagrados de estruturas de concreto armado. Visando a determinação da largura da mesa que efetivamente contribui na capacidade resistente da seção de lajes nervuradas, foram instrumentados e ensaiados modelos que buscaram reproduzir faixas de nervuras e painéis de laje. As faixas possuíam dimensões reais de duas nervuras principais, enquanto as lajes reproduziam painéis em escala reduzida (1:2). Em parte dos modelos, foram inseridos extensômetros de resistência elétrica nas armaduras e no concreto, além de transdutores para verificação das flechas. Foram calculadas as larguras a partir das curvas de tensões e flechas verificadas experimentalmente. Verificou-se, também, a influência da presença de tubulação embutida ao longo da mesa das faixas de laje.

Dispersion of gamma-Alumina Nano-Sized Spherical Particles in a Calamitic Liquid Crystal. Study and Optimization of the Confinement Effects

We report an experimental study on confined systems formed by butyloxybenzylidene octylaniline liquid crystal (4O.8) + gamma-alumina nanoparticles. The effects of the confinement in the thermal and dielectric properties of the liquid crystal under different densities of nanoparticles is analyzed by means of high resolution Modulated Differential Scanning Calorimetry (MDSC) and broadband dielectric spectroscopy. First, a drastic depression of the N-I and SmA-N transition temperatures is observed with confinement, the more concentration of nanoparticles the deeper this depression is, driving the nematic range closer to the room temperature. An interesting experimental law is found for both transition temperatures. Second, the change in shape of the heat capacity peaks is quantified by means of the full width half maximum (FWHM). Third, the confinement does not noticeably affect the molecular dynamics. Finally, the combination of nanoparticles and the external applied electric field tends to favor the alignment of the molecules in metallic cells. All these results indicate that the confinement of liquid crystals by means of gamma-alumina nanoparticles could be optimum for liquid crystal-based electrooptic devices.

Efeito da L-Arginina e Glicina na parede do cólon irradiado Estudo experimental em ratos

A radioterapia é amplamente utilizada no tratamento de tumores pélvicos, incluindo os de bexiga, intestino e reto. Ela apresenta efeitos danosos, notadamente em tecidos que apresentam intensa renovação celular, sendo a mucosa intestinal altamente susceptível. Nesse contexto, a suplementação dietética com aminoácidos tem se mostrado uma terapia promissora para minimizar este dano. O objetivo desse estudo foi determinar o efeito da suplementação dietética com os aminoácidos L-arginina e glicina na estrutura da parede do cólon de ratos submetidos a irradiação abdominal. Quarenta ratos Wistar machos adultos foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos, cada um com dez animais: I controle não irradiado e sem suplementação de aminoácidos; II controle irradiado e sem suplementação de aminoácidos; III irradiado e suplementado com L-arginina; IV irradiado e suplementado com glicina. O período de suplementação dietética foi de 14 dias, com a irradiação ocorrendo no 8. dia do experimento. A análise estereológica mostrou que a irradiação provocou diminuição do volume total da parede colônica dos animais dos grupos II e III em relação aos animais saudáveis, mas não dos ratos que receberam suplementação de glicina. A camada mucosa dos animais irradiados de todos os grupos diminuiu quando comparada com os ratos saudáveis não irradiados. Os animais irradiados que não receberam suplementação de aminoácido apresentaram diminuição da camada muscular da mucosa, quando comparados com os grupos I e IV, e o grupo de ratos suplementados com glicina apresentou aumento significativo da camada submucosa em relação aos grupos I e II. Os animais do grupo III mostraram diminuição da camada muscular própria em comparação aos grupos I e IV. A suplementação com L-arginina foi eficaz na manutenção do volume parcial do epitélio da camada mucosa. Nossos resultados sugerem que a suplementação de glicina apresentou efeitos superiores ao da suplementação com L-arginina na estrutura da parede colônica, haja vista que foi capaz de manter a espessura da parede e a superfície epitelial da mucosa, enquanto a Larginina foi capaz de manter o volume parcial do epitélio e a superfície epitelial, mas não o volume total da parede intestinal.

Estudo teórico e experimental da velocidade do som em sistemas contendo hidrocarbonetos

A descoberta de reservatórios de petróleo na camada do pré-sal abriu novas perspectivas para a economia brasileira. A grandes profundidades, com elevado teor de CO2 e submetidos a altas pressões e temperaturas, a exploração de petróleo das camadas de pré-sal constitui um considerável desafio tecnológico. Neste contexto, o conhecimento dos coeficientes de compressibilidade são fundamentais para o estudo do comportamento termodinâmico e escoamento dos fluidos destes campos de produção. Com este objetivo, foram determinadas experimentalmente nesta dissertação a massa específica e a velocidade do som de sistemas envolvendo quatro hidrocarbonetos puros: n-decano, n-hexadecano, decalina e tetralina, assim como para sistemas multicompostos envolvendo estes hidrocarbonetos e para uma amostra de condensado de petróleo. Os resultados obtidos permitiram o cálculo dos coeficientes de compressibilidade isentrópica, isotérmica e isentálpica. É apresentada uma avaliação sobre a capacidade de se correlacionar dados experimentais de velocidade do som aos dados calculados pelas equações de estado de Peng-Robinson e Lee-Kesler com regras de mistura: (i) Spencer e Danner e (ii) Lee-Kesler

Benefícios do treinamento intervalado de alta intensidade (natação) na obesidade (estudo experimental)

É um desafio na sociedade moderna controlar a obesidade e comorbidades associadas na população. O objetivo do estudo foi avaliar o impacto do treinamento intervalado de alta intensidade no contexto da obesidade induzida por dieta em modelo animal. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com ração padrão (grupo magro - LE) ou dieta rica em gordura (grupo obeso - OB). Após 12 semanas, os animais foram divididos em grupos não treinados (LE-NT e OB-NT) e grupos treinados (LE-T e OB-T) e teve início um protocolo de exercício. Nos grupos treinados em comparação aos grupos não treinados observou-se que o treinamento intervalado de alta intensidade levou a reduções significativas na massa corporal, glicemia e tolerância oral à glicose, colesterol total, triglicérides, lipoproteína de baixa densidade-colesterol, aspartato transaminase e alanina aminotransferase no fígado. Além disso, nos grupos treinados, o protocolo de exercício melhorou a imunodensidade de insulina nas ilhotas, reduziu os níveis de citocinas inflamatórias, adiposidade e esteatose hepática. O treinamento de alta intensidade melhorou a beta-oxidação e os níveis de receptores ativados por proliferador de peroxissomo (PPAR)-alfa e reduziu os níveis de lipogênese e de PPAR-gama no fígado. No músculo esquelético, o treinamento de alta intensidade também melhorou o PPAR-alfa e transportador de glicose (GLUT) -4 e reduziu os níveis de PPAR-gama. Esses achados reforçam a noção de que o treinamento de alta intensidade é relevante como uma abordagem não farmacológica para controlar a resistência à insulina, glicemia, e esteatose hepática. Em conclusão, treinamento de alta intensidade leva à perda de massa corporal e pode atenuar os efeitos adversos causados pela ingestão crônica de uma dieta rica em gordura. Apesar de uma ingestão contínua dessa dieta, o treinamento de alta intensidade melhora as enzimas hepáticas e o perfil inflamatório.

Estudo experimental de wetlands construídos como unidade de polimento no tratamento de lixiviados de aterros sanitários.

A grande quantidade de resíduos sólidos gerados nas cidades é um desafio para o saneamento ambiental no Brasil. A fim de se reduzir os impactos gerados ao meio ambiente e à saúde pública, é necessário que haja um gerenciamento adequado, desde a coleta até a disposição final, desses resíduos sólidos urbanos. Os aterros sanitários permitem um maior controle ambiental, desde que sejam bem projetados e operados. A decomposição da matéria orgânica presente nesses resíduos, somada às águas das chuvas gera o lixiviado, líquido com alto potencial poluidor. Várias formas de tratamento são propostas com a finalidade de tornar o lixiviado menos poluente ao meio ambiente. Wetlands construídos tem se mostrado uma alternativa eficiente para a remoção de poluentes em lixiviados, além dos baixos custos operacionais e de implantação. O presente estudo investigou o uso de wetlands subsuperficiais em escala-piloto para o tratamento de um lixiviado prétratado. Os wetlands foram monitorados com a finalidade de se obter remoções de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. As maiores reduções percentuais de concentração de nitrogênio amoniacal, DQO e COD foram, 91%, 42% e 35%, respectivamente. As maiores reduções percentuais em carga de nitrogênio amoniacal e DQO foram, 67% e 50%, respectivamente. Os resultados dos ensaios de toxicidade realizados com os organismos Vibrio fischeri e Danio rerio revelaram que, a toxicidade do lixiviado foi reduzida ao ser tratado pelo wetland.

Estudo Experimental de Gases em Camadas de Cobertura no Aterro de Nova Iguaçu - RJ.

Esta pesquisa apresenta uma revisão bibliográfica sobre as emissões de metano em aterros sanitários, os conceitos de geração de gases em aterros sanitários, movimentações de gases em aterro, apresenta os métodos de medição de gases in situ, tipos de cobertura finais para aterros e a oxidação do metano na camada de cobertura. A pesquisa também tem como objetivo medir as emissões de gases e avaliar a infiltração das águas pluviais através da camada de cobertura do aterro sanitário da CTR Nova Iguaçu. As medições foram realizadas nos meses de julho a novembro de 2010, na camada de cobertura monolítica existente e em outra construída sobre uma barreira capilar. Sensores para medir temperatura e umidade foram instalados em profundidade nas duas camadas. Foram realizados ensaios de placa de fluxo para medir a composição dos gases e o fluxo através dos dois tipos de camadas, e avaliadas duas situações: com os poços de extração de gás ativos e desligados. Os sensores indicaram que em período de baixa pluviosidade, a barreira capilar apresenta uma eficácia superior à camada monolítica, e com a intensificação das chuvas, as umidades medidas nos dois tipos de camadas aumentam, e na barreira capilar o gradiente estabelecido entre os sensores diminui, indicando uma possível tendência à saturação desta barreira capilar. Porém, com a paralisação das chuvas, recupera e retoma sua condição inicial. Os resultados de medidas dos gases demostraram a eficiência do sistema de extração de gás quando ativado, resultando em emissões quase nulas de metano e gás carbônico nos dois tipos de camadas. No entanto, quando o sistema está desativado, as emissões através da camada monolítica são cerca de 3 vezes maiores do que através da barreira capilar.

Estudo Experimental da Camada de Cobertura do Aterro Morro do Céu, Niterói - RJ.

Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre os conceitos de solos não saturados e descreve os diversos tipos de camada de cobertura usadas em aterro de resíduos sólidos urbanos. Apresenta trabalhos científicos que contemplam curvas características de solos tropicais brasileiros. Caracteriza o solo usado antigamente como camada de cobertura do Aterro Morro do Céu e este solo com adição de 5% de bentonita. Determina a curva característica desses dois solos pelo Método do Papel Filtro e pela Placa de Sucção e, em seguida, Placa de Pressão. As curvas obtidas por esses métodos apresentaram diferenças. A adição da bentonita no solo teve como objetivo avaliar o desempenho do mesmo. O solo com adição de bentonita apresentou maior plasticidade, menor permeabilidade e maior capacidade de retenção de água no solo. Apresenta a modelagem de camadas monolíticas, camadas monolíticas evapotranspirativas, barreiras capilares, barreiras capilares evapotranspirativas através do uso do Programa VADOSE/W como ferramenta para aferição.

Mães obesas, filhotes obesos: estudo experimental

O aumento da obesidade materna pode refletir em efeitos deletérios na prole adulta, manifestos diferentemente de acordo com o gênero do indivíduo. Este trabalho teve como objetivo verificar a hipótese de que a obesidade materna provoca alterações metabólicas, na estrutura do tecido adiposo e hepático e mudanças de perfil inflamatório nas proles adultas de machos e fêmeas. Fêmeas C57BL/ 6 receberam dieta padrão (SC, 17% da energia proveniente do lipídeo) ou dieta hiperlipídica (HF; 49% da energia proveniente do lipídeo) durante oito semanas pré-gestacionais até a lactação. Após o desmame, os filhotes foram divididos nos grupos: SCM (machos), SCF (fêmeas), HFM (machos) e HFF (fêmeas). As características metabólicas foram avaliadas pela massa corporal (MC), glicemia de jejum, área sob a curva no teste oral de tolerância a glicose; concentrações de triglicerídes (TG) hepáticos e estimativa da esteatose hepática; análise plasmática de insulina, colesterol total (CT), triglicerídes (TG) e adipocinas; distribuição e análise morfológica do tecido adiposo e estado pró-inflamatório dos filhotes. Diferenças entre os grupos foram analisadas pelo Teste T não pareado (dados entre progenitoras e pares de grupos nas proles); one-way ANOVA com pós-teste de Tukey (para proles) e two-way ANOVA (efeito da dieta materna e gênero). O nível de significância adotado foi de P≤0,05. Progenitoras HF tiveram maior MC (+20%), glicemia elevada (+22%) e intolerância à glicose em comparação ao grupo SC. A partir da quarta semana, a MC mostrou-se maior nas proles HF, em ambos os gêneros, quando comparados às proles SC. Na 12 semana, a MC foi 20% maior no grupo HF macho e 30% maior no grupo HF fêmea do que seus controles (p<0,0001, ambos os gêneros). Intolerância à glicose foi observada em machos e fêmeas HF em relação aos seus contrapares SC (+20%, p<0,05). Proles HF demonstraram hepatomegalia com maior acúmulo de TG hepático, resultando em maior percentual de esteatose em machos (27%) e fêmeas HF (25%). Proles HF apresentaram incremento na adiposidade (+20%) e nos níveis de CT e TG do que seus congêneres SC. Níveis plasmáticos de leptina e insulina foram maiores, enquanto houve diminuição da adiponectina no grupo HF macho em relação ao grupo SC macho. Hipertrofia de adipócitos foi observada nas proles HF. TNF-alfa, IL-6 e leptina foram mais expressos em proles HF, porém diminuição na expressão de adiponectina foi evidenciada nas proles geradas por mães obesas. A luz do exposto, a dieta HF administrada em mães antes e durante períodos de gestação e lactação leva à obesidade materna que tem consequências na prole, tais como remodelamento do tecido adiposo, juntamente com alterações bioquímicas e metabólicas dos adipócitos, intensificando o estado pró-inflamatório da prole, em ambos os gêneros, na idade adulta.

Study of the rocky intertidal communities of central and northern California: Years III and IV

The study objectives are to describe seasonal and successional variation in rocky intertidal community structure; determine the response of rocky intertidal communities to natural and human-induced disturbances and correlate these responses with successional, seasonal, and latitudinal variation; and correlate life history information and oil toxicity data with data from this and other relevant studies. The Year III and IV report is for the third (1987) and fourth (1988) years of a five-year field experimental study investigating two biological assemblages, the Mytilus assemblage and the Endocladia/Mastocarpus papillatus assemblage, that are being studied at six sites along the California coast. Volume I includes the report, Appendix A, and Appendix B. Volume II includes Appendix C. Volume III includes Appendix D. Volume IV includes Appendix E and Appendix F. Volume V includes Appendix G, Appendix H, and Appendix I.

The effect of remodelling and contractility of the actin cytoskeleton on the shear resistance of single cells: a computational and experimental investigation.

The biomechanisms that govern the response of chondrocytes to mechanical stimuli are poorly understood. In this study, a series of in vitro tests are performed, in which single chondrocytes are subjected to shear deformation by a horizontally moving probe. Dramatically different probe force-indentation curves are obtained for untreated cells and for cells in which the actin cytoskeleton has been disrupted. Untreated cells exhibit a rapid increase in force upon probe contact followed by yielding behaviour. Cells in which the contractile actin cytoskeleton was removed exhibit a linear force-indentation response. In order to investigate the mechanisms underlying this behaviour, a three-dimensional active modelling framework incorporating stress fibre (SF) remodelling and contractility is used to simulate the in vitro tests. Simulations reveal that the characteristic force-indentation curve observed for untreated chondrocytes occurs as a result of two factors: (i) yielding of SFs due to stretching of the cytoplasm near the probe and (ii) dissociation of SFs due to reduced cytoplasm tension at the front of the cell. In contrast, a passive hyperelastic model predicts a linear force-indentation curve similar to that observed for cells in which the actin cytoskeleton has been disrupted. This combined modelling-experimental study offers a novel insight into the role of the active contractility and remodelling of the actin cytoskeleton in the response of chondrocytes to mechanical loading.