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.

Condições de trabalho de ambiente cirúrgico e a saúde dos trabalhadores de enfermagem

O Centro Cirúrgico é um serviço especializado com estrutura física e organizacional complexa, normas e rotinas rigorosas, intensa atividade técnica, aparato tecnológico que requer profissionais treinados. A pesquisa teve como objeto de estudo os fatores de riscos ocupacionais e os problemas de saúde decorrentes do trabalho, identificados pelos profissionais de enfermagem de um Centro Cirúrgico de um Hospital Universitário da cidade do Rio de Janeiro. Os objetivos foram: analisar os fatores de riscos ocupacionais que possibilitam o aparecimento de problemas de saúde nos profissionais de enfermagem do Centro Cirúrgico segundo esses trabalhadores; descrever as características sociodemográficas dos profissionais lotados no Centro Cirúrgico; levantar os fatores de risco do ambiente cirúrgico identificados pelos trabalhadores de enfermagem do Centro Cirúrgico de um Hospital Universitário; e, discutir a relação entre os riscos do ambiente de trabalho e os problemas de saúde autoreferidos por trabalhadores de enfermagem do Centro Cirúrgico. A metodologia usada foi uma pesquisa não-experimental, de natureza descritiva, com abordagem quantitativa, desenvolvida em um centro cirúrgico de um hospital universitário federal da cidade do Rio de Janeiro. A população escolhida foi composta de trabalhadores da equipe de enfermagem, lotados no mínimo há seis meses neste serviço e que aceitassem participar da pesquisa. O questionário de coleta de dados utilizado foi adaptado por Mauro dos Guias e Avaliação de riscos em indústrias de Boix e Vogel. O estudo foi submetido e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa (CEP) do Hospital Universitário em estudo, através Parecer Consubstanciado no. 287/10, protocolo no. 217/09. Os dados foram analisados através do Programa Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), versão 13.0. Os riscos biológicos foram os mais apontados pelos trabalhadores de enfermagem, seguidos dos riscos químicos, ergonômicos e de acidentes ou mecânicos. As doenças provocadas pelo trabalho mais referidas foram o estresse, a lombalgia, as varizes, a fadiga muscular e os problemas de articulação. As doenças agravadas pelo trabalho mais citadas foram as varizes, a lombalgia, os problemas de articulação, o estresse, as lesões de coluna vertebral, os problemas digestivos e os transtornos do sono. Conclui-se que o Serviço estudado possui riscos inerentes às atividades desenvolvidas que caracterizam os problemas relacionados pelos trabalhadores, e que são passíveis de controle através da intensificação de um Programa de Prevenção de Riscos Ambientais voltado para o Centro Cirúrgico. A partir da NR 17 e a 32, pode-se consultar as diretrizes para prevenção dos riscos encontrados. Uma estratégia de reposição digna de pessoal de enfermagem é imprescindível, assim como estudo e implantação de um Programa de Prevenção de Riscos laborais aos trabalhadores do Centro Cirúrgico, e utilização do questionário aos demais membros da equipe multiprofissional.

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.

Riscos ocupacionais e problemas de saúde associados às condições de trabalho de enfermagem em unidades intensivas hospitalares

Trata-se de um estudo quantitativo, descritivo, visando uma análise das condições de trabalho em unidades intensivas de um hospital universitário no município do Rio de Janeiro. Foi definido como objeto de estudo a percepção dos trabalhadores de enfermagem sobre os riscos ocupacionais e os problemas de saúde inerentes às condições de trabalho em unidades intensivas e como problema de pesquisa: quais os riscos ocupacionais e problemas de saúde relacionados às condições de trabalho, percebidos pelos trabalhadores de enfermagem, em unidades intensivas de um hospital universitário? O objetivo geral foi estudar nas unidades intensivas os riscos ocupacionais e problemas de saúde da equipe de enfermagem e sua relação com condições de trabalho, a partir da percepção dos mesmos. Os objetivos específicos traçados foram: identificar as características pessoais e profissionais dos trabalhadores de enfermagem de unidades intensivas; descrever os fatores de risco do ambiente de trabalho percebidos pelos trabalhadores de enfermagem; levantar os problemas de saúde percebidos pelos trabalhadores e sua relação com o trabalho; analisar a associação entre os problemas de saúde percebidos pelos trabalhadores de enfermagem e as condições do trabalho em unidades intensivas. Participaram da pesquisa 125 profissionais de enfermagem de quatro unidades intensivas do Hospital Universitário (HU) entre Maio e Julho de 2009. A predominância foi de profissionais do sexo feminino, com idade acima dos 40 anos, com mais de um vínculo empregatício e trabalhando no HU há mais de 10 anos. Os riscos ocupacionais mais percebidos pelos trabalhadores foram os ergonômicos, seguido dos biológicos, de acidentes, físicos e químicos. Os problemas de saúde mais frequentes foram varizes, problemas oculares, lombalgias, estresse e depressão, transtornos do sono, lesões de coluna vertebral, dores de cabeça, mudanças no humor, dores musculares crônicas e hipertensão arterial. Pela associação entre riscos ocupacionais e problemas de saúde, conclui-se que os trabalhadores expostos a fatores de riscos ergonômicos e físicos têm maior probabilidade de adquirir problemas de saúde osteoarticulares e circulatórios (varizes). Diante dos dados desta pesquisa faz-se necessário aprofundamento da investigação sobre os fatores de riscos encontrados e possíveis medidas para minimizá-los, mediante novos estudos. Como recomendações destacam-se a criação de um espaço de discussão entre os gerentes e trabalhadores para a elaboração de um programa que vise a promoção e proteção da saúde do trabalhador de enfermagem de unidades intensivas; implementação de medidas de controle específicas para cada tipo de risco evidenciado e a criação de um Comitê de Ergonomia para operacionalizar a implementação das melhorias no HU, a fim de consolidar as transformações esperadas.

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.

Sistema de Gerenciamento Integrado de resíduos perigosos: modelagem e validação nos laboratórios da Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Apesar dos impactos ambientais ocasionados pela poluição e acidentes químicos, constata-se que algumas organizações ainda investem pouco na prevenção, redução ou eliminação de seus resíduos. Em algumas Instituições de Ensino e Pesquisa (IES) do Brasil, não é incomum o manejo inadequado dos resíduos perigosos gerados em laboratórios de ensino e pesquisa, aumentando tais riscos. Para minimizar ou eliminar tais riscos, há que se realizarem investimentos em processos tecnológicos de tratamento e na seleção de métodos adequados ao gerenciamento. O objetivo desta pesquisa foi modelar um Sistema de Gerenciamento Integrado de Resíduos Perigosos e validá-lo através de sua aplicação em estudo piloto nos laboratórios dos Institutos de Química e Biologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. A pesquisa empírica e exploratória foi realizada através de revisão bibliográfica e coleta de dados sobre o estado da arte no gerenciamento de resíduos em algumas IES nacionais e internacionais, seguido da seleção do sistema adequado a ser modelado e aplicado nestes contextos. O trabalho de campo consistiu na coleta de dados através de observação direta e aplicação de questionário junto aos responsáveis pelos laboratórios. As etapas do estudo foram: levantamento das instalações dos laboratórios; observação do manejo e geração dos resíduos; elaboração do banco de dados; análise qualitativa e quantitativa dos dados; modelagem do Sistema de Gerenciamento Integrado de Resíduos Perigosos SIGIRPE; implantação do modelo; apresentação e avaliação dos resultados; elaboração do manual para uso do sistema. O monitoramento quantitativo de resíduos foi feito através de ferramentas do sistema para a sua análise temporal. Os resultados da pesquisa permitiram conhecer a dinâmica e os problemas existentes nos laboratórios, bem como verificar a potencialidade do modelo. Conclui-se que o SIGIRPE pode ser aplicado a outros contextos desde que seja adequado para tal fim. É imprescindível ter uma estrutura institucional que elabore o Plano de Gerenciamento Integrado de Resíduos e viabilize sua implementação. A universidade, enquanto formadora dos futuros profissionais, é um lócus privilegiado na construção e disseminação do conhecimento, tendo o dever de realizar boas práticas no trato das questões ambientais, em particular, com relação aos resíduos. Assim, elas devem estabelecer entre suas estratégias de ação, a inclusão de políticas ambientais em seus campi, onde a Educação Ambiental deve ser permanente. Espera-se que este trabalho contribua com o planejamento e o gerenciamento dos resíduos perigosos gerados em laboratórios e com as mudanças necessárias rumo à sustentabilidade ambiental. O SIGIRPE foi elaborado e testado, mas não foi possível verificar sua aplicação por outros usuários. É o que se espera com a continuidade desta pesquisa e no desenvolvimento de futuros trabalhos, tais como: teste do sistema em hospitais, laboratórios, clínicas; estudar outras aplicações na área de segurança química de laboratórios através da inclusão de roteiro de transporte interno de resíduos, rotas de fuga, mapas de risco, localização de equipamentos de proteção individual e coletiva; demonstrar a potencialidade de uso do sistema e sensibilizar os segmentos envolvidos através de palestras, mini-cursos e outras estratégias de informação em revistas científicas especializadas.

Vulnerabilidade de enfermeiros no cuidado a pacientes com HIV/Aids: um estudo de representações sociais

Vulnerabilidade e empoderamento apresentam-se como elementos presentes na vida profissional e pessoal dos enfermeiros. Delimitou-se como objeto de estudo as representações sociais elaboradas por enfermeiros que cuidam de pacientes com HIV/Aids acerca de sua vulnerabilidade no contexto do cuidar em enfermagem. O objetivo geral foi analisar as representações sociais construídas por enfermeiros acerca de sua vulnerabilidade no contexto do cuidado que exercem. Trata-se de pesquisa qualitativa, descritiva e exploratória, orientada pelo referencial teórico-metodológico das Representações Sociais em sua abordagem processual. Participaram do estudo trinta enfermeiros de um hospital público municipal do Rio de Janeiro. Como técnicas de coleta de dados foram utilizados o questionário sociodemográfico e a entrevista semiestruturada em profundidade. Como técnica de análise de dados adotou-se a análise de conteúdo temático-categorial proposta por Bardin, sistematizada por Oliveira e operacionalizada pelo software QSR NVivo 9.0. Entre os sujeitos, há predomínio do gênero feminino, da faixa etária de 41 a 45 anos, da realização de pós-graduação lato sensu e de tempo de atuação mínimo de 16 anos em HIV/Aids. Sete categorias emergiram na segmentação do material discursivo: 1) O acesso a informações, a formação profissional e o desenvolvimento da naturalização da aids através da experiência: elementos de vulnerabilidade e de empoderamento; 2) A instituição hospitalar e sua infraestrutura como polo de vulnerabilidade e de empoderamento nas construções simbólicas de enfermeiros que cuidam de pacientes com HIV/Aids; 3) Entre o risco e a prevenção: a vulnerabilidade e o empoderamento no contexto dos acidentes ocupacionais biológicos e as práticas preventivas adotadas por enfermeiros frente ao HIV/Aids no cotidiano hospitalar; 4) Relações interpessoais entre enfermeiro e paciente soropositivo para o HIV enquanto mediadoras da vulnerabilidade e do empoderamento de ambos; 5) As limitações psíquicas enfrentadas por enfermeiros no vivenciar do trabalho junto a portadores do HIV/Aids; 6) A busca pela espiritualidade e pela religiosidade como bases de apoio para a vida profissional contextualizada na aids; e 7) O HIV e a aids no contexto de diferentes modalidades de relacionamento: a presença do risco como elemento organizador da discursividade. Na vida profissional, as representações sociais da vulnerabilidade são compostas pela fragilidade, pelo risco e pela dificuldade. O empoderamento, por sua vez, emerge sustentado por um tripéformado pela proteção, suporte e satisfação como elementosdo bem-estar. Na vida pessoal, o risco possui centralidade nas representações. Já o empoderamento se mostra oriundo do bem-estar e da proteção. Conclui-se que a reconstrução sociocognitiva da vulnerabilidade e do empoderamento permitiu o acesso ao arsenal simbólico do qual o grupo dispõe para a superação do que o ameaça. Vulnerabilidade e empoderamento são, portanto, diversificados e mutáveis em suas bases e produtos e, em movimentos de balanço e contrabalanço, corporificam a díade vulnerabilidade-empoderamento.

Gerenciamento de resíduos químicos de laboratórios: estudo de caso do Instituto de Química da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Instituições de Ensino e Pesquisa possuem um papel fundamental na formação de seus profissionais considerando a ciência, tecnologia e o conhecimento que afetam toda a sociedade. A falta de um programa de gestão de resíduos, na maioria das instituições de ensino e pesquisa do país, tem levado, com certa frequência, a um descarte pouco responsável dos materiais residuais no ambiente, através das pias dos laboratórios ou do lixo comum, ou em muitos casos, resultando na geração de passivos ambientais acumulados precariamente por longo tempo à espera de um eventual tratamento. Entretanto, essas Instituições de Ensino Superior (IES), através de suas atividades de pesquisa, ensino e extensão, acabam gerando resíduos químicos perigosos, como os de laboratórios químicos. Nas Universidades, o volume de resíduos gerados é muito pequeno, porém a diversidade de resíduos é muito grande, o que dificulta o tratamento dos mesmos. Os resíduos químicos perigosos gerados no Instituto de Química situado no Pavilhão Reitor Haroldo Lisboa da Cunha da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, necessitam de procedimentos seguros de manejo para a sua passivação e/ou disposição final, já que eles requerem um descarte distinto daquele dado ao lixo doméstico, conforme estabelecidos na legislação. Este trabalho objetiva estudar os aspectos de gestão, saúde e segurança do trabalho relacionado ao manejo de resíduos gerados em laboratórios químicos, potencialmente perigosos, enfocando ações preventivas de minimização dos resíduos e o seu tratamento, particularmente nas fontes geradoras, estudando o caso dos laboratórios de Química Geral e Inorgânica comparando-os com o laboratório de Engenharia e Tecnologia de Petróleo e Petroquímica. O trabalho classificou-se como pesquisa exploratória e empírica através do estudo de caso. A metodologia utilizada constituiu-se da aplicação de um questionário, dirigido aos técnicos dos laboratórios, e observações, para avaliação do manejo de resíduos químicos perigosos de forma a propor uma possível adequação dos laboratórios às legislações vigentes, como as resoluções NBR RDC 306/04, CONAMA 358/05, das Fichas de Informação de Segurança, das Normas Regulamentadoras e a OHSAS 18001/07. Os resultados obtidos demonstram que os dois laboratórios estudados de Química Geral e Inorgânica não atendem, ainda, o que preconiza a legislação RDC 306/04 da ANVISA. Observa-se que os resíduos químicos perigosos são manejados inadequadamente, expondo a graves riscos físicos, químicos e de acidentes para os usuários dos laboratórios, além da poluição ambiental gerado pelo lançamento dos efluentes nas redes de esgoto, sem tratamento. O estudo corrobora para a necessidade da implementação do Programa de Gerenciamento de Resíduos Químicos Perigosos, da criação de uma Coordenação de Gestão Ambiental presidida por um especialista da área, da construção de saídas de emergência, com escadas de escape externo para os laboratórios estudados e, sobretudo, de capacitação permanente dos funcionários e alunos.

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.