Fractional derivatives: probability interpretation and frequency response of rational approximations

The theory of fractional calculus (FC) is a useful mathematical tool in many applied sciences. Nevertheless, only in the last decades researchers were motivated for the adoption of the FC concepts. There are several reasons for this state of affairs, namely the co-existence of different definitions and interpretations, and the necessity of approximation methods for the real time calculation of fractional derivatives (FDs). In a first part, this paper introduces a probabilistic interpretation of the fractional derivative based on the Grünwald-Letnikov definition. In a second part, the calculation of fractional derivatives through Padé fraction approximations is analyzed. It is observed that the probabilistic interpretation and the frequency response of fraction approximations of FDs reveal a clear correlation between both concepts.

QED and relativistic corrections in superheavy elements

In this paper we review the different relativistic and QED contributions to energies, ionic radii, transition probabilities and Landé g-factors in super-heavy elements, with the help of the MultiConfiguration Dirac-Fock method (MCDF). The effects of taking into account the Breit interaction to all orders by including it in the self-consistent field process are demonstrated. State of the art radiative corrections are included in the calculation and discussed. We also study the non-relativistic limit of MCDF calculation and find that the non-relativistic offset can be unexpectedly large.

Redox-active cytotoxic diorganotin(IV) cycloalkylhydroxamate complexes with different ring sizes: Reduction behaviour and theoretical interpretation

Two series of new diorganotin(IV) cycloalkylhydroxamate complexes with different ring sizes (cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl and cyclohexyl), formulated as the mononuclear [R2Sn(HL)(2)] (1:2) (a, R=Bu-n and Ph) and the polymeric [R2SnL](n) (1:1) (b, R=Bu-n) compounds, were prepared and fully characterized. Single crystal X-ray diffraction for [(Bu2Sn)-Bu-n{C5H9C(O)NHO}(2)] (3a) discloses the cis geometry and strong intermolecular NH center dot center dot center dot O interactions. The in vitro cytotoxic activities of the complexes were evaluated against HL-60, Bel-7402, BGC-823 and KB human tumour cell lines, the greater activity concerning [(Bu2Sn)-Bu-n(HL)(2)] [HL=C3H5C(O)NHO (1a), C6H11C(O)NHO (4a)] towards BGC-823. The complexes undergo, by cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis, one irreversible overall two-electron cathodic process at a reduction potential that does not appear to correlate with the antitumour activity. The electrochemical behaviour of [R2Sn(C5H9C(O)NHO)(2)] [R=Bu-n (3a), Ph (7a)] was also investigated using density functional theory (DFT) methods, showing that the ultimate complex structure and the mechanism of its formation are R dependent: for the aromatic (R = Ph) complex, the initial reduction step is centred on the phenyl ligands and at the metal, being followed by a second reduction with Sn-O and Sn-C ruptures, whereas for the alkyl (R=Bu-n) complex the first reduction step is centred on one of the hydroxamate ligands and is followed by a second reduction with Sn-O bond cleavages and preservation of the alkyl ligands. In both cases, the final complexes are highly coordinative unsaturated Sn-II species with the cis geometry, features that can be of biological significance.

Synthesis of organometallic Ruthenium(II) complexes with strong activity against several human canceer cell lines

A new family of "RuCp" (Cp=eta(5)-C5H5) derivatives with bidentate N,O and N,N'-heteroaromatic ligands revealed outstanding cytotoxic properties against several human cell lines namely, A2780, A2780CisR, HT29, MCF7, MDAMB231, and PD. IC50 values were much lower than those found for cisplatin. Crystal structure of compound 4 was determined by X-ray diffraction studies. Density functional theory (DFT) calculations performed for compound 1 showed electronic flow from the ruthenium center to the coordinated bidentate ligand, in agreement with the electrochemical studies and the existence of a metal-to-ligand charge-transfer (MLCT) band evidenced by spectroscopic data.

A resource for signs and Feynman diagrams of the standart model

When performing a full calculation within the standard model (SM) or its extensions, it is crucial that one utilizes a consistent set of signs for the gauge couplings and gauge fields. Unfortunately, the literature is plagued with differing signs and notations. We present all SM Feynman rules, including ghosts, in a convention-independent notation, and we table the conventions in close to 40 books and reviews.

Properties of patchy colloidal particles close to a surface: a Monte Carlo and density functional study

We investigate the behavior of a patchy particle model close to a hard-wall via Monte Carlo simulation and density functional theory (DFT). Two DFT approaches, based on the homogeneous and inhomogeneous versions of Wertheim's first order perturbation theory for the association free energy are used. We evaluate, by simulation and theory, the equilibrium bulk phase diagram of the fluid and analyze the surface properties for two isochores, one of which is close to the liquid side of the gas-liquid coexistence curve. We find that the density profile near the wall crosses over from a typical high-temperature adsorption profile to a low-temperature desorption one, for the isochore close to coexistence. We relate this behavior to the properties of the bulk network liquid and find that the theoretical descriptions are reasonably accurate in this regime. At very low temperatures, however, an almost fully bonded network is formed, and the simulations reveal a second adsorption regime which is not captured by DFT. We trace this failure to the neglect of orientational correlations of the particles, which are found to exhibit surface induced orientational order in this regime.

Modeling of a solid-state bipolar blumlein generator for N stages

This paper models an n-stage stacked Blumlein generator for bipolar pulses for various load conditions. Calculation of the voltage amplitudes in time domain at the load and between stages is described for an n-stage generator. For this, the reflection and transmission coefficients are mathematically modeled where impedance discontinuity occurs (i.e., at the junctions between two transmission lines). The mathematical model developed is assessed by comparing simulation results to experimental data from a two-stage Blumlein solid-state prototype.

Pulsed electric field pre-treatment for apple juice extraction: Evaluation of monopolar and bipolar pulses effects

Additional apple juice extraction with pulsed electric field pretreated apple cubes towards control samples is evaluated. Monopolar and bipolar shaped pulses are compared and their effect is studied with variation of electric field, pulse width and number of pulses. Variation of electric field strength is ranged from 100 V/cm to 1300 V/cm, pulse width from 20 mu s to 300 mu s and number of pulses from 10 to 200, at frequency of 200Hz. Two pulse trains separated by 1 second are applied to all samples. Bipolar pulses showed higher apple juice yields with all studied parameters. Calculation of specific energies consumed was assessed and a threshold where higher energy inputs do not increase juice yield is found for a number of used parameters. Qualitative parameters of total soluble matter (Brix) and absorbance at 390 nm wavelength were determined for each sample and results show that no substantial differences are found for PEF pre-treated and control samples.

Estruturas de suporte de terras executadas com pneus

O aproveitamento de pneus em fim de vida revela ser uma alternativa eficaz e promissora na indústria da construção civil, na utilização deste resíduo em muros de suporte. O presente trabalho tem como principal objetivo a apresentação de uma técnica de aproveitamento de pneus em fim de vida na execução de muros de gravidade, combinando solo e pneus. Neste sentido, tomou-se como referência um estudo realizado no Brasil por Sieira, Sayão, Medeiros e Gerscovich, para avaliar a eficiência e o custo deste tipo de estruturas, comparando-o com um muro de suporte tradicional de betão simples. Inicialmente, avaliou-se a segurança do muro de solo-pneus, de acordo com a metodologia proposta no Eurocódigo 7 (NP EN 1997-1, 2010), considerando a geometria e as características dos materiais apresentados no estudo referido e usando o programa de cálculo automático Slide, da Rocscience, para a verificação da estabilidade global. Reproduziu-se a análise numérica realizada no âmbito do caso de estudo brasileiro de referência, recorrendo também a uma formulação por elementos finitos com o programa de cálculo automático Phase2, da Rocscience. Por último, utilizando uma vez mais o programa Slide, definiu-se a geometria de um muro de betão simples cuja geometria garantisse o mesmo valor do fator de segurança à estabilidade global, obtido com o muro de solo-pneus e compararam-se os custos respetivos. O presente trabalho confirmou a eficiência e o baixo custo desta solução construtiva, sendo necessários, no entanto, estudos mais detalhados que reforcem estas conclusões.

Cálculo mental com números racionais não negativos: um estudo sobre as estratégias utilizadas por alunos do 4.º ano de escolaridade

Relatório Final apresentado à Escola Superior de Educação de Lisboa para a obtenção de grau de mestre em Ensino do 1.º e 2.º Ciclo do Ensino Básico

A influência dos jogos matemáticos na predisposição dos alunos para a matemática e na sua aprendizagem

Relatório de estágio apresentado à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ensino do 1.º e do 2.º Ciclo do Ensino Básico

Cálculo mental – um estudo sobre as estratégias utilizadas por alunos do 3.º ano na adição e subtração

Relatório de Estágio apresentado à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ensino do 1.º e do 2.º Ciclo do Ensino Básico

Planeamento da construção repetitiva e não repetitiva – Caso de estudo comparativo

O planeamento da construção tem sido considerado como uma mera burocracia e utilizado essencialmente como uma orientação temporal do desenvolvimento da obra, que se reflete, frequentes vezes, na utilização inadequada das técnicas de planeamento. Com esta dissertação pretende-se oferecer uma nova perspectiva sobre as técnicas e softwares de planeamento e a sua melhor utilização. Contudo, focalizando-se mais nos métodos CPM e LOB, efetua-se o seu planeamento nos softwares Microsoft Project e CCS- Candy respetivamente. Inicia-se este trabalho com uma breve descrição acerca do estado da arte das metodologias e softwares de planeamento da construção. Seguidamente efetua-se a demonstração do planeamento de dois casos de estudo, sendo o primeiro caso de estudo referente ao planeamento da construção de uma ponte com recurso ao Microsoft Project. Realiza-se o cálculo dos rendimentos, dimensionamentos das equipas de trabalho e análise dos diagramas de planeamento fornecido pelo Microsoft Project. No segundo caso de estudo, demonstra-se o planeamento da estrutura de dois edifícios no software CCS - Candy. Efetua-se igualmente o cálculo dos rendimentos, dimensionamento das equipas de trabalho e análise, essencialmente, do Gráfico Espaço/Tempo (LOB). Após a realização do planeamento dos dois casos de estudo, realiza-se uma pequena comparação das duas metodologias, CPM e LOB, referenciando as vantagens e desvantagens da sua utilização no planeamento de obras, seguido de uma breve conclusão. Termina-se esta dissertação com a apresentação das conclusões gerais e das propostas para trabalhos futuros.

Reforço de estruturas de betão armado com CFRP

Ao longo dos anos as estruturas existentes têm sido adaptadas para novas utilizações. No entanto, devido aos condicionalismos arquitetónicos e patrimoniais, a demolição e substituição por estruturas novas, pode-se tornar pouco viável, sendo cada vez mais exequível a opção de reforçar. A presente dissertação refere-se a uma dessas opções de reforço nomeadamente ao reforço de estruturas em betão armado com CFRP (Compósitos Reforçados com Fibras de Carbono), nomeadamente lajes e vigas. Os objetivos principais deste trabalho consistem em desenvolver uma proposta de critérios de dimensionamento de estruturas de betão armado reforçadas com CFRP tendo por base o disposto no Eurocódigo 2 comparando -a com o relatório técnico publicado “bulletin 14 - Externally bonded FRP reinforcement for RC structures”, da Fédération Internationale du Béton. Recorrendo à revisão bibliográfica, onde estão referidos temas como as características dos materiais de um sistema FRP, as suas técnicas de reforço e com uma exposição do comportamento das vigas reforçadas à flexão, particularmente no seu comportamento mecânico e modos de ruína associados a este tipo de reforço. Apresentam-se duas metodologias de cálculo para dimensionamento deste tipo de reforço para os diferentes estados limites, e aplicam-se a cada uma das metodologias de cálculo a uma viga com necessidade de reforço à flexão e ao corte, devido a um aumento de esforços provocado pelo aumento da sobrecarga. Desenvolve-se um estudo experimental onde se pretende avaliar a eficácia de um sistema de reforço à flexão com compósitos de CFRP colado externamente a uma viga e com diferentes taxas de reforço.

Estágio curricular na empresa Consulfrio

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica