Work and energy equations and the principle of generalized effective stress for unsaturated soils

The effective stress principle has been efficiently applied to saturated soils in the soil mechanics and geotechnical engineering practice; however, its applicability to unsaturated soils is still under debate. The appropriate selection of stress state variables is essential for the construction of constitutive models for unsaturated soils. Owing to the complexity of unsaturated soils, it is difficult to determine the deformation and strength behaviors of unsaturated soils uniquely with the previous single-effective-stress variable theory and two-effective-stress-variable theory in all the situations. In this paper, based on the porous media theory, the specific expression of work is proposed, and the effective stress of unsaturated soils conjugated with the displacement of the soil skeleton is further derived. In the derived work and energy balance equations, the energy dissipation in unsaturated soils is taken into account. According to the derived work and energy balance equations, all of the three generalized stresses and the conjugated strains have effects on the deformation of unsaturated soils. For considering these effects, a principle of generalized effective stress to describe the behaviors of unsaturated soils is proposed. The proposed principle of generalized effective stress may reduce to the previous effective stress theory of single-stress variable or the two-stress variables under certain conditions. This principle provides a helpful reference for the development of constitutive models for unsaturated soils.

Topics in LIGO-related physics: interferometric speed meters and tidal work

In the quest to develop viable designs for third-generation optical interferometric gravitational-wave detectors, one strategy is to monitor the relative momentum or speed of the test-mass mirrors, rather than monitoring their relative position. The most straightforward design for a speed-meter interferometer that accomplishes this is described and analyzed in Chapter 2. This design (due to Braginsky, Gorodetsky, Khalili, and Thorne) is analogous to a microwave-cavity speed meter conceived by Braginsky and Khalili. A mathematical mapping between the microwave speed meter and the optical interferometric speed meter is developed and used to show (in accord with the speed being a quantum nondemolition observable) that in principle the interferometric speed meter can beat the gravitational-wave standard quantum limit (SQL) by an arbitrarily large amount, over an arbitrarily wide range of frequencies . However, in practice, to reach or beat the SQL, this specific speed meter requires exorbitantly high input light power. The physical reason for this is explored, along with other issues such as constraints on performance due to optical dissipation.

Chapter 3 proposes a more sophisticated version of a speed meter. This new design requires only a modest input power and appears to be a fully practical candidate for third-generation LIGO. It can beat the SQL (the approximate sensitivity of second-generation LIGO interferometers) over a broad range of frequencies (~ 10 to 100 Hz in practice) by a factor h/h_SQL ~ √W^(SQL)_(circ)/W_circ. Here W_circ is the light power circulating in the interferometer arms and W_SQL ≃ 800 kW is the circulating power required to beat the SQL at 100 Hz (the LIGO-II power). If squeezed vacuum (with a power-squeeze factor e^-2R) is injected into the interferometer's output port, the SQL can be beat with a much reduced laser power: h/h_SQL ~ √W^(SQL)_(circ)/W_circe^-2R. For realistic parameters (e^-2R ≃ 10 and W_circ ≃ 800 to 2000 kW), the SQL can be beat by a factor ~ 3 to 4 from 10 to 100 Hz. [However, as the power increases in these expressions, the speed meter becomes more narrow band; additional power and re-optimization of some parameters are required to maintain the wide band.] By performing frequency-dependent homodyne detection on the output (with the aid of two kilometer-scale filter cavities), one can markedly improve the interferometer's sensitivity at frequencies above 100 Hz.

Chapters 2 and 3 are part of an ongoing effort to develop a practical variant of an interferometric speed meter and to combine the speed meter concept with other ideas to yield a promising third- generation interferometric gravitational-wave detector that entails low laser power.

Chapter 4 is a contribution to the foundations for analyzing sources of gravitational waves for LIGO. Specifically, it presents an analysis of the tidal work done on a self-gravitating body (e.g., a neutron star or black hole) in an external tidal field (e.g., that of a binary companion). The change in the mass-energy of the body as a result of the tidal work, or "tidal heating," is analyzed using the Landau-Lifshitz pseudotensor and the local asymptotic rest frame of the body. It is shown that the work done on the body is gauge invariant, while the body-tidal-field interaction energy contained within the body's local asymptotic rest frame is gauge dependent. This is analogous to Newtonian theory, where the interaction energy is shown to depend on how one localizes gravitational energy, but the work done on the body is independent of that localization. These conclusions play a role in analyses, by others, of the dynamics and stability of the inspiraling neutron-star binaries whose gravitational waves are likely to be seen and studied by LIGO.

Interrelated contributions to freshwater science over 78 years: A guide to published work from the Freshwater Biological Association, Institute of Freshwater Ecology and Centre for Ecology and Hydrology, 1929-2006

This article introduces a new listing of published scientific contributions from the Freshwater Biological Association (FBA) and its later Research Council associates – the Institute of Freshwater Ecology (1989–2000) and the Centre for Ecology and Hydrology (2000+). The period 1929–2006 is covered. The authors offer also information on specific features of the listing; also an outline of influences that underlay the research, and its scientific scope.

A Previdência Social no estado contemporâneo Fundamentos, financiamento e regulação

A previdência social brasileira, apesar de constituir um dos modelos mais antigos e tradicionais de proteção social da América Latina, não muito distante dos modelos europeus quanto a sua gênese, passa por momentos difíceis. Em um contexto de rápido envelhecimento populacional, acelerada redução de natalidade e novas realidades de trabalho, nas quais a mão-de-obra assalariada perde seu espaço, o modelo tradicional de cobertura, nos moldes bismarckianos, carece de revisão, de forma a não somente adequar-se às novas premissas demográficas, mas permitir uma universalidade de cobertura efetiva. Para tanto, adota-se, como fundamento de um novo modelo, a justiça social em três dimensões necessidade, igualdade e mérito. A necessidade visa atender e assegurar a qualquer pessoa, dentro das necessidades sociais cobertas, um pagamento mínimo de forma a assegurar o mínimo existencial. A dimensão da igualdade, no viés material, visa preservar nível de bem-estar compatível, em alguma medida, com o usufruído durante a vida ativa. Já o mérito individual implica fornecer prestações mais elevadas aos que, conscientemente, reduziram o consumo presente, preservando parte de suas receitas para o futuro. As duas primeiras dimensões são, na proposta apresentada, organizadas pelo Estado, em pilares compulsórios e financiados, preponderantemente, por repartição simples. O modelo de financiamento adotado, no longo prazo, tem se mostrado mais seguro e isonômico frente a modelos capitalizados. As variantes demográficas podem ser adequadas mediante novos limites de idade para aposentadorias e, em especial, estímulo a natalidade, como novos serviços da previdência social, incluindo creches e pré-escolas. O terceiro pilar, fundado no mérito individual, é a previdência complementar, organizado de forma privada, autônoma e voluntária. Aqui, o financiamento sugerido é a capitalização, de forma a priorizar o rendimento e a eficiência, com as externalidades positivas para a economia e a sociedade, com risco assumido e aceitável em razão do papel subsidiário deste pilar protetivo. Os pilares estatais, no modelo proposto, serão financiados, exclusivamente, por impostos, pondo-se fim às contribuições sociais, que perdem a importância em um modelo universal de proteção. Troca-se a solidariedade do grupo pela solidariedade social e, como conseqüência, saem as contribuições e ingressam os impostos. Mesmo o segundo pilar, que visa prestações correlacionadas com os rendimentos em atividade, será financiado por adicional de imposto de renda. Sistema mais simples, eficaz, e com estímulo à formalização da receita por parte das pessoas. A gestão do modelo previdenciário, em todos os segmentos, contará com forte regulação estatal, mas com efetiva participação dos interessados, afastadas, dentro do possível, as ingerências políticas e formas de captura. A regulação previdenciária, desde adequadamente disciplinada e executada, permitirá que os pilares propostos funcionem em harmonia.

Metaphysics in the Work of Charles Darwin

It is not hard to see how two visions of nature are intertwined in Darwin’s Journal of Researches: one vision, the province of romantic authors depicting the sentiments awakened by certain landscapes, the other, the domain of natural scientists describing the world without reference to the aesthetic qualities of the scenery. Nevertheless, analyses of this double perspective in Darwin’s work are relatively rare. Most scholars focus on Darwin, the scientist, and more or less ignore the aesthetic aspects of his work. Perceiving the gradual transformation of Darwin’s world view, however, depends on analyzing the two different modes in which Darwin approached and perceived the world. While one can, on occasion, find commentaries on the beauty of the natural world in Darwin’s early work, the passage of time produces a modification in the naturalist’s manner of perceiving nature. This does not, however, mean that Darwin ceases to find beauty in nature; on the contrary, the disenchantment, in Max Weber’s words, that Darwin’s theory produces should not be understood in a pejorative, but rather in a literal sense. The theory of evolution, in effect, divests nature of its magical character and begins to explain it in terms of natural selection, according it, in the process a new and more intense attraction. In the present work, the metaphysical implications of this new vision of the world are analyzed through the eyes of its discoverer.

Infiltration of fine and coarse sand into an open-work gravel bed

The siltation of an experimental gravel bed, with three grades of sand moving in suspension and as bedload, was examined. The rate of infiltration of sand into the void space of the gravel was determined under differing conditions of discharge, water depth, and velocity (jointly expressed as variation in the Froude Number) and suspended sediment concentration. The downstream reduction in siltation from the point source was also examined.

Published work on freshwater science from the FBA, IFE and CEH, 1929-2006

A new listing of published scientific contributions from the Freshwater Biological Association (FBA) and its later Research Council associates – the Institute of Freshwater Ecology (1989–2000) and the Centre for Ecology and Hydrology (2000+) is provided. The period 1929–2006 is covered. The compilation extends an earlier list assembled by in 1979.

Fatores associados ao aleitamento materno exclusivo em Juiz de Fora, MG

Este trabalho teve como objetivos identificar e analisar fatores associados ao aleitamento materno exclusivo, com significância estatística, em crianças menores de quatro meses residentes em Juiz de Fora, Minas Gerais. Fornece informações básicas para planejamento de política de amamentação neste município, estudando fatores influentes no desmame e criando Banco de Dados em Aleitamento Materno no Centro de Computação do Núcleo de Assessoria Técnica aos Estudos em Saúde da Universidade Federal de Juiz de Fora, disponível pára uso público. Compara os resultado desta pesquisa aos de outras cidades brasileiras com estudo de metodologia semelhante. Para atingir os objetivos propostos foi realizada pela autora desta tese uma pesquisa no período de 10 de agosto a 13 de setembro de 2002, época da campanha de vacinação na cidade, em uma amostra por conglomerado, tendo sido entrevistadas 1859 pessoas, sendo 625 mães e acompanhantes de crianças menores de 4 meses, em 24 postos de vacinação. A terminologia empregada deu-se de acordo com a recomendação da OMS (1991). Aplicou-se um questionário por intermédio de 268 entrevistadores voluntários, previamente treinados, incluindo estudantes da área de saúde. A pesquisa fez parte de um estudo multicêntrico em conjunto com o Núcleo de Pesquisas Epidemiológicas em Nutrição e Saúde da Universidade de São Paulo e do Núcleo de Investigação em Saúde da Mulher e da Criança, Instituto de Saúde, Secretaria Estadual de Saúde de São Paulo denominado Avaliação das práticas alimentares no primeiro ano de vida em dias nacionais de vacinação. A análise dos dados foi processada utilizando-se o programa Statiscal Package for The Social Sciences (SPSS) e os resultados foram descritos utilizando-se o teste do qui-quadrado para verificar a significância estatística da associação dos fatores independentes com o fator de desfecho aleitamento materno exclusivo. Para estudar possíveis fatores de confusão foi aplicada a técnica de análise de regressão logística. A pesquisa evidenciou que a prevalência de Aleitamento Materno Exclusivo aos 4 meses é baixa, sendo que esta é menor que as taxas da maioria das capitais brasileiras, com exceção de Cuiabá. Os hábitos de usar chupetas e mamadeiras são muito freqüentes no município. Os fatores de risco para interrupção do aleitamento materno exclusivo até os quatro meses encontrados foram: primiparidade, nascimento em hospital público ou público-privado, não disponibilidade para amamentar, uso de chupetas ou mamadeiras. A maioria das crianças inicia a amamentação no primeiro dia de vida em casa mas não de forma exclusiva. À medida que a idade aumenta, o índice de amamentação vai diminuindo progressivamente, indicando a necessidade urgente de programas de apoio e incentivo ao aleitamento materno, em especial de sua forma exclusiva, bem como de promoção do mesmo no município. Deve ser dada ênfase nesta atenção às mulheres primíparas e àquelas mulheres cujos partos ocorreram em hospitais públicos ou públicos-privados, que não tenham disponibilidade para amamentar e que utilizam mamadeiras ou chupetas para seus filhos.

We can work it out: an enactive look at cooperation

The past years have seen an increasing debate on cooperation and its unique human character. Philosophers and psychologists have proposed that cooperative activities are characterized by shared goals to which participants are committed through the ability to understand each other’s intentions. Despite its popularity, some serious issues arise with this approach to cooperation. First, one may challenge the assumption that high-level mental processes are necessary for engaging in acting cooperatively. If they are, then how do agents that do not possess such ability (preverbal children, or children with autism who are often claimed to be mind-blind) engage in cooperative exchanges, as the evidence suggests? Secondly, to define cooperation as the result of two de-contextualized minds reading each other’s intentions may fail to fully acknowledge the complexity of situated, interactional dynamics and the interplay of variables such as the participants’ relational and personal history and experience. In this paper we challenge such accounts of cooperation, calling for an embodied approach that sees cooperation not only as an individual attitude toward the other, but also as a property of interaction processes. Taking an enactive perspective, we argue that cooperation is an intrinsic part of any interaction, and that there can be cooperative interaction before complex communicative abilities are achieved. The issue then is not whether one is able or not to read the other’s intentions, but what it takes to participate in joint action. From this basic account, it should be possible to build up more complex forms of cooperation as needed. Addressing the study of cooperation in these terms may enhance our understanding of human social development, and foster our knowledge of different ways of engaging with others, as in the case of autism.

Erretiroaren pentsioa eta adinez langile nagusien lan-bizitzaren luzamena

[Pentsio-sistema honela antolatzen da: lehen maila, kotizaziopeko pentsioak jasotzen ez dituztenei pentsioak ordaintzera bideratzen da; bigarren maila, Gizarte Segurantza edo kotizaziopeko pentsioena da; hirugarren maila, borondatezko gizarte-aurreikuspen osagarriari dagokio Euskal Autonomia Erkidegoan eta pentsio-planei Espainian. Bigarren mailan, Gizarte Segurantza banaketa-sisteman oinarritzen da. 2050ean erretiro-pentsioak finantzatzeko arazoak egotea espero da. Etorkizuneko egoerari aurre egiteko, 27/2011 Legearen eta 5/2013 Errege Lege Dekretuaren bitartez, erreformak burutu dira. Hirugarren mailan, Euskal Autonomia Erkidegoan gizarte-aurreikuspen osagarria Eusko Jaurlaritzaren esku dago eta Borondatezko Aurreikuspen Sozialeko Erakundeen (BASE) aurreikuspen-planak bertako pentsio-plan propioak dira. Lan honetan, batez ere, pentsio-sistemaren bigarren eta hirugarren mailak aztertuko ditut. Lehenengo marko teorikoa, ondoren alde praktikoa, eta azkenean datuetan oinarrituz proposamen batzuk eman eta ondorioak aterako ditut.]