Seção de choque de absorção de buracos negros de Schwarzschild e de buracos acústicos canônicos

Na presente dissertação calculou-se a seção de choque de absorção de buracos negros de Schwarzschild para os campos escalar não massivo e eletromagnético. Também calculamos a seção de choque de absorção de buracos acústicos canônicos. Utilizamos um método numérico para obter os resultados em freqüências arbitrárias. Obtemos também expressões analíticas para as seções de choque de absorção nos limites de baixas e altas freqüências. Os resultados numéricos estão em excelente concordância com os valores das seções de choque de absorção em baixas e altas freqüências obtidos analiticamente. No limite em que a freqüência tende a zero, a seção de choque de absorção tende ao valor da área do horizonte de eventos tanto para o caso do campo escalar não massivo em Schwarzschild quanto para o buraco acústico canônico. Entretanto, a medida que a freqüência aumenta, estes resultados se tornam bastante distintos. Isto mostra que, apesar de a forma do espaço-tempo não exercer influência sobre a seção de choque escalar no limite em que a freqüência tende a zero, ela é determinante fora desse limite. Observamos também que os valores das seções de choque de absorção escalar e eletromagnética em Schwarzschild coincidem para freqüências e momentos angulares suficientemente grandes. O spin da partícula espalhada, neste caso, apesar de ter grande influência a baixas energias, é menos importante para o valor da seção de choque de absorção quanto maiores forem a freqüência e o momento angular da onda incidente.

Modelagem sísmica via métodos das diferenças finitas: caso da bacia do Amazonas

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados da modelagem sísmica em meios com fortes descontinuidades de propriedades físicas, com ênfase na existência de difrações e múltiplas reflexões, tendo a Bacia do Amazonas como referência à modelagem. As condições de estabilidade e de fronteiras utilizadas no cálculo do campo de ondas sísmicas foram analisadas numericamente pelo método das diferenças finitas, visando melhor compreensão e controle da interpretação de dados sísmicos. A geologia da Bacia do Amazonas é constituída por rochas sedimentares depositadas desde o Ordoviciano até o Recente que atingem espessuras da ordem de 5 km. Os corpos de diabásio, presentes entre os sedimentos paleozóicos, estão dispostos na forma de soleiras, alcançam espessuras de centenas de metros e perfazem um volume total de aproximadamente 90000 Km³. A ocorrência de tais estruturas é responsável pela existência de reflexões múltiplas durante a propagação da onda sísmica o que impossibilita melhor interpretação dos horizontes refletores que se encontram abaixo destas soleiras. Para representar situações geológicas desse tipo foram usados um modelo (sintético) acústico de velocidades e um código computacional elaborado via método das diferenças finitas com aproximação de quarta ordem no espaço e no tempo da equação da onda. A aplicação dos métodos de diferenças finitas para o estudo de propagação de ondas sísmicas melhorou a compreensão sobre a propagação em meios onde existem heterogeneidades significativas, tendo como resultado boa resolução na interpretação dos eventos de reflexão sísmica em áreas de interesse. Como resultado dos experimentos numéricos realizados em meio de geologia complexa, foi observada a influência significativa das reflexões múltiplas devido à camada de alta velocidade, isto provocou maior perda de energia e dificultou a interpretação dos alvos. Por esta razão recomenda-se a integração de dados de superfície com os de poço, com o objetivo de obter melhor imagem dos alvos abaixo das soleiras de diabásio.

Espalhamento elástico em meios anisotrópicos estratificados

A análise de AVO constitui-se, atualmente, numa importante ferramenta para a extração de informações litológicas a partir de dados sísmicos, através do uso dos contrastes de impedância acústica nas interfaces que separam diferentes litologias. A hipótese usual de isotropia deixa de valer, em muitos casos, após o advento de arranjos de grande afastamento e geofones com multi-superfície. Para a interpretação destes dados, a análise de AVO deve incluir anisotropia. Este trabalho apresenta uma teoria de AVO e resultados numéricos para um meio anisotrópico estratificado. Esta tese contém três contribuições. Inicialmente, é apresentada uma nova abordagem para o estudo da reflexão-transmissão através de interface plana que separam dois meios anisotrópicos com pelo menos um plano horizontal de simetria especular. As equações de Zoeppritz são generalizadas para incluir anisotropia, através da introdução das chamadas matrizes de impedância, o que simplifica bastante o formalismo anterior. Posteriormente, é descrito o estudo da reflexão de ondas P através de interface entre um meio isotrópico e outro transversalmente isotrópico (TI). É mostrado que a reflexão de ondas P, neste tipo de experimento, não fornece informações sobre a presença de anisotropia do semi-espaço TI, pelo menos em incidência pré-crítica. Finalmente, é discutido o comportamento da reflexão e transmissão de pulsos, em incidência pós-crítica, através de meios anisotrópicos estratificados. Observa-se que o comportamento pós-crítico dos pulsos espalhados carregam valiosa informações sobre a anisotropia dos meios atravessados por eles.

Migração por equação de onda em meios anisotrópicos com correção de amplitude

Este trabalho discute dois aspectos da migração em profundidade através da continuação para baixo dos campos de onda: o tratamento de modos evanescentes e a correção da amplitude dos eventos migrados. Estes dois aspectos são discutidos em meios isotrópicos e para uma classe de meios anisotrópicos. Migrações por diferenças finitas (FD) e por diferenças finitas e Fourier (FFD) podem ser instáveis em meios com forte variação lateral de velocidade. Estes métodos utilizam aproximações de Padé reais para representar o operador que descreve a propagação de ondas descendentes. Estas abordagens não são capazes de tratar corretamente os modos evanescentes, o que pode levar à instabilidades numéricas em meios com forte variação lateral de velocidade. Uma solução possível para esse problema é utilizar aproximação de Padé complexa, que consegue melhor representar os modos evanescentes associados às reflexões pós-críticas, e neste trabalho esta aproximação é utilizada para obter algoritmos FD e híbrido FD/FFD estáveis para migração em meios transversalmente isotrópicos com eixo de simetria vertical (VTI), mesmo na presença de forte variação nas propriedades elásticas do meio. A estabilidade dos algoritmos propostos para meios VTI foi validada através da resposta ao impulso do operador de migração e pela sua aplicação na migração de dados sintéticos, em meios fortemente heterogêneos. Métodos de migração por equação de onda em meios heterogêneos não tratam corretamente a amplitude dos eventos durante a propagação. As equações de onda unidirecionais tradicionais descrevem corretamente apenas a parte cinemática da propagação do campo de onda. Assim, para uma descrição correta das amplitudes deve-se usar as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira. Em meios verticalmente heterogêneos, as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira podem ser resolvidas analiticamente. Em meios lateralmente heterogêneos, essas equações não possuem uma solução analítica. Mesmo soluções numéricas tendem a ser instáveis. Para melhorar a compensação de amplitude na migração, em meios com variação lateral de velocidade, é proposto uma aproximação estável para solução da equação de onda unidirecional de amplitude verdadeira. Esta nova aproximação é implementada nas migrações split-step e diferenças finitas e Fourier (FFD). O algoritmo split-step com correção de amplitude foi estendido para meios VTI. A migração pré e pós-empilhamento de dados sintéticos, em meios isotrópicos e anisotrópicos, confirmam o melhor tratamento das amplitudes e estabilidade dos algoritmos propostos.

Empilhamento sísmico pela composição de ondas planas

No presente trabalho de tese é apresentada uma nova técnica de empilhamento de dados sísmicos para a obtenção da seção de incidência normal ou afastamento fonte-receptor nulo, aplicável em meios bidimensionais com variações laterais de velocidade. Esta nova técnica denominada Empilhamento Sísmico pela Composição de Ondas Planas (empilhamento PWC) foi desenvolvida tomando como base os conceitos físicos e matemáticos da decomposição do campo de ondas em ondas planas. Este trabalho pode ser dividido em três partes: Uma primeira parte, onde se apresenta uma revisão da técnica de empilhamento sísmico convencional e do processo de decomposição do campo de ondas produzido a partir de fontes pontuais em suas correspondentes ondas planas. Na segunda parte, é apresentada a formulação matemática e o procedimento de aplicação do método de empilhamento sísmico pela composição de ondas planas. Na terceira parte se apresenta a aplicação desta nova técnica de empilhamento na serie de dados Marmousi e uma analise sobre a atenuação de ruído. A formulação matemática desta nova técnica de empilhamento sísmico foi desenvolvida com base na teoria do espalhamento aplicado a ondas sísmicas sob a restrição do modelo de aproximação de Born. Nesse sentido, inicialmente se apresenta a determinação da solução da equação de onda caustica para a configuração com afastamento fonte-receptor finito, que posteriormente é reduzido para a configuração de afastamento fonte-receptor nulo. Por outra parte, com base nessas soluções, a expressão matemática deste novo processo de empilhamento sísmico é resolvida dentro do contexto do modelo de aproximação de Born. Verificou-se que as soluções encontradas por ambos procedimentos, isto é, por meio da solução da equação da onda e pelo processo de empilhamento proposto, são iguais, mostrando-se assim que o processo de empilhamento pela composição de ondas planas produz uma seção com afastamento fonte-receptor nulo. Esta nova técnica de empilhamento basicamente consiste na aplicação de uma dupla decomposição do campo de ondas em onda planas por meio da aplicação de dois empilhamentos oblíquos (slant stack), isto é um ao longo do arranjo das fontes e outro ao longo do arranjo dos detectores; seguido pelo processo de composição das ondas planas por meio do empilhamento obliquo inverso. Portanto, com base nestas operações e com a ajuda de um exemplo de aplicação nos dados gerados a partir de um modelo simples, são descritos os fundamentos e o procedimento de aplicação (ou algoritmo) desta nova técnica de obtenção da seção de afastamento nulo. Como exemplo de aplicação do empilhamento PWC em dados correspondentes a um meio com variações laterais de velocidade, foi aplicado nos dados Marmousi gerados segundo a técnica de cobertura múltipla a partir de um modelo que representa uma situação geológica real. Por comparação da seção resultante com a similar produzida pelo método de empilhamento convencional, observa-se que a seção de afastamento nulo desta nova técnica apresenta melhor definição e continuidade dos reflectores, como também uma melhor caracterização da ocorrência de difrações. Por último, da atenuação de ruído aleatório realizada nos mesmos dados, observa-se que esta técnica de empilhamento também produz uma atenuação do ruído presente no sinal, a qual implica um aumento na relação sinal ruído.

Modelagem acústica por diferenças finitas e elementos finitos em 2-D e 2,5-D

A modelagem acústica fornece dados úteis para avaliação de metodologias de processamento e imageamento sísmico, em modelos com estrutura geológica complexa. Esquemas de diferenças finitas (DF) e elementos finitos (EF) foram implementados e avaliados em modelos homogêneos e heterogêneos. O algoritmo de diferenças finitas foi estendido para o caso 2,5-D em modelos com densidade variável. Foi apresentada a modelagem de alvos geológicos de interesse exploratório existentes na Bacia Paleozóica do Solimões na Amazônia. Reflexões múltiplas de longo período produzidas entre a superfície livre e a discordância Cretáceo-Paleozóica, a baixa resolução da onda sísmica nas proximidades do reservatório e as fracas reflexões na interface entre as rochas reservatório e as rochas selantes são as principais características dos dados sintéticos obtidos, os quais representam um grande desafio ao imageamento sísmico.

Modelagem sísmica por diferenças finitas em meios bidimensionais com difratores

Este trabalho tem por objetivo a modelagem sísmica em meios com fortes descontinuidades de propriedades físicas, com ênfase na existência de difrações. Como parte deste estudo foi feita a análise numérica visando as condições de estabilidade e de fronteiras utilizadas no cálculo do campo de ondas sísmicas. Para a validação do programa de diferenças finitas foi feita a comparação cinemática com a Teoria do Raio para um modelo simples. O motivo deste estudo é ter uma melhor compreensão e controle sobre os problemas de modelagem, visando contribuir para a solução de problemas na interpretação de dados sísmicos. Segundo vários autores na literatura geológica, Derby (1877), Evans (1906), Paiva (1929) e Moura (1938). A Bacia do Amazonas é constituída por rochas sedimentares depositadas desde o Ordoviciano até o recente, atingindo espessuras da ordem de 5 km. Os corpos de diabásio, presentes entre os sedimentos paleozóicos, estão dispostos na forma de soleiras, alcançando espessuras de centenas de metros, perfazendo um volume total de 90.000 quilômetros cúbicos. A ocorrência de tais estruturas é responsável pela existência de reflexões múltiplas durante a propagação da onda sísmica, impossibilitando uma melhor interpretação dos horizontes refletores que se encontram abaixo das soleiras. Para representar situações geológicas desse tipo foi usado um modelo acústico de velocidades. Para o cálculo dos sismogramas foi utilizado um programa de diferenças finitas com aproximação de quarta ordem da equação da onda acústica no espaço e no tempo. As aplicações dos métodos de diferenças finitas para o estudo de propagação de ondas sísmicas têm melhorado a compreensão sobre a propagação em meios onde existem heterogeneidades significativas, tendo como resultado boa resolução na interpretação dos eventos de reflexão sísmica em áreas de interesse. Como resultado dos experimentos numéricos realizados em meio de geologia complexa, foi observado a influência significativa das múltiplas devido a camada de alta velocidade, o que faz com que haja maior perda de energia dificultando a interpretação dos alvos. Por esta razão recomendo a integração de dados de superfície com os dados de poço, com o objetivo de se obter uma melhor imagem dos alvos abaixo das soleiras de diabásio.

How a simple and stereotyped acoustic signal transmits individual information: the song of the White-browed Warbler Basileuterus leucoblepharus

O Pula-pula-assobiador Basileuterus leucoblepharus, um pássaro comum da Mata Atlântica, emite um único e distintivo tipo de canto para defesa territorial. O reconhecimento individual ou entre vizinho e estranho pode ser mais difícil quando as aves compartilham cantos semelhantes. De fato, a análise dos cantos de diferentes indivíduos revelou ligeiras diferenças nos domínios temporal e das freqüências. Efetivamente, um exame cuidadoso dos sinais de 21 indivíduos diferentes por 5 métodos complementares de análise revelou que, primeiro, um ou dois espaços na série tonal ocorrem entre duas notas sucessivas em determinados momentos do canto e, segundo, ocupam posições em tempo e freqüência estereotipadas para cada indivíduo. Experiências de "play-back" confirmam esses dados. Através de experiências de propagação, mostramos que esta informação individual pode ser transmitida somente a curta distância ( < 100 m) na mata. Considerando o tamanho e a repartição dos territórios, este processo de comunicação mostra-se eficiente e bem adaptado.

Brainstem auditory evoked potential testing in Dalmatian dogs in Brazil

The brain stem auditory-evoked potential (BAEP) is an electrophysiologic test that detects and records the electrical activity in the auditory system from cochlea to midbrain, generated after an acoustic stimulus applied to the external ear. The aim of this study is to obtain normative data for BAEP in Dalmatian dogs in order to apply this to the evaluation of deafness and other neurologic disorders. BAEP were recorded from 30 Dalmatian dogs for a normative Brazilian study. Mean latencies for waves I, III, and V were 1.14 (±0.09), 2.62 (±0.10), and 3.46 (±0.14) ms, respectively. Mean inter-peak latencies for I-III, III-V, and I-V intervals were 1.48 (±0.17), 0.84 (±0.12), and 2.31 (±0.18) ms, respectively. Unilateral abnormalities were found in 16.7% of animals and bilateral deafness was seen in one dog. The normative data obtained in this paper is compatible with other published data. As far as we know this is the first report of deafness occurrence in Dalmatian dogs in Brazil.

Efeitos de descontinuidades na propagação de ondas em estruturas unidimensionais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Simulation-based ultrasound-guided central venous cannulation training program

PURPOSE: To propose a simulation-based ultrasound-guided central venous cannulation skills' training program, during residency.METHODS: This study describes the strategies for learning the ultrasound-guided central venous cannulation on low-fidelity bench models. The preparation of bench models, educational goals, processes of skill acquisition, feedback and evaluation methods were also outlined. The training program was based on key references to the subject.RESULTS: It was formulated a simulation-based ultrasound-guided central venous cannulation teaching program on low-fidelity bench models.CONCLUSION: A simulation-based inexpensive, low-stress, no-risk learning program on low-fidelity bench models was proposed to facilitate acquisition of ultrasound-guided central venous cannulation skills by residents-in-training before exposure to the living patient.

Polymer Matrix-Based Piezoelectric Composite for Structural Health Monitoring

Structural health monitoring (SHM) refers to the procedure of assessing the structure conditions continuously so it is an alternative to conventional nondestructive evaluation (NDE) techniques [1]. With the growing developments in sensor technology acoustic emission (AE) technology has been attracting attention in SHM applications. AE are characterized by waves produced by the sudden internal stress redistribution caused by the changes in the internal structure, such as fatigue, crack growth, corrosion, etc. Piezoelectric materials such as Lead Zirconate Titanate (PZT) ceramic have been widely used as sensor due to its high electromechanical coupling factor and piezoelectric d coefficients. Because of the poor mechanical characteristic and the lack in the formability of the ceramic, polymer matrix-based piezoelectric composites have been studied in the last decade in order to obtain better properties in comparison with a single phase material. In this study a composite film made of polyurethane (PU) and PZT ceramic particles partially recovered with polyaniline (PAni) was characterized and used as sensor for AE detection. Preliminary results indicate that the presence of a semiconductor polymer (PAni) recovering the ceramic particles, make the poling process easier and less time consuming. Also, it is possible to observe that there is a great potential to use such type of composite as sensor for structure health monitoring.

Perceptual and acoustic parameters of vocal nodules in children

Vocal nodules constitute the major cause of dysphonia during childhood. Auditory-perceptual and acoustic vocal analyses have been used to differentiate vocal nodules from normal voice in children.Purpose: To study the value of auditory-perceptual and acoustic vocal analyses in assessments of children with nodules.Design: Diagnostic test study.Patients and interventions: A comparative study was carried out including 100 children with videolaryngoscopic diagnosis of vocal nodules (nodule group-NG); and 100 children without vocal symptoms and with normal videolaryngoscopic exams (control group-CG). The age range of both groups was between 4 and 11 years. All children underwent auditory-perceptual vocal analyses (GRBASI scale); maximum phonation time and s/z ratio were calculated, and acoustic vocal analysis (MDVP software) were carried out.Results: There was no difference in the values of maximum phonation time and s/z ratio between groups. Auditory-perceptual analysis indicated greater compromising of voice parameters for NG, compared to CG: G (79 versus 24), R (53 versus 3), B (67 versus 23) and S (35 versus 1). The values of acoustic parameters jitter, PPQ shimmer, APQ, NHR and SPI were higher for NG for CG. The parameter f0 did not differ between groups.Conclusion: Compromising of auditory-perceptual (G, R, B and S) and acoustic vocal parameters (jitter, PPQ shimmer, APQ, NHR and SPI) was greater for children with nodules than for those of the control group, which makes them important methods for assessing child dysphonia. (C) 2013 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Evaluation of Bone Heating, Drill Deformation, and Drill Roughness After Implant Osteotomy: Guided Surgery and Classic Drilling Procedure

Purpose: This study evaluated and compared bone heating, drill deformation, and drill roughness after several implant osteotomies in the guided surgery technique and the classic drilling procedure. Materials and Methods: The tibias of 20 rabbits were used. The animals were divided into a guided surgery group (GG) and a control group (CG); subgroups were then designated (G0, G1, G2, G3, and G4, corresponding to drills used 0, 10, 20, 30 and 40 times, respectively). Each animal received 10 sequential osteotomies (5 in each tibia) with each technique. Thermal changes were quantified, drill roughness was measured, and the drills were subjected to scanning electron microscopy. Results: Bone temperature generated by drilling was significantly higher in the GG than in the CG. Drill deformation in the GG and CG increased with drill use, and in the CG a significant difference between GO and groups G3 and G4 was observed. In the GG, a significant difference between GO and all other groups was found. For GG versus CG, a significant difference was found in the 40th osteotomy. Drill roughness in both groups was progressive in accordance with increased use, but there was no statistically significant difference between subgroups or between GG and CG overall. Conclusion: During preparation of implant osteotomies, the guided surgery technique generated a higher bone temperature and deformed drills more than the classic drilling procedure. The increase in tissue temperature was directly proportional to the number of times drills were used, but neither technique generated critical necrosis-inducing temperatures. Drill deformation was directly proportional to the number of times the drills were used. The roughness of the drills was directly proportional to the number of reuses in both groups but tended to be higher in the GG group.

Measuring the Spin of Black Holes in Binary Systems Using Gravitational Waves

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)