O espaço-tempo não comutativo em Teoria Quântica de Campos, Matéria Condensada Mole e Física Biológica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização física e química e potencial de deriva de caldas contendo surfatantes em pulverizações agrícolas

The aim of this work was to evaluate the effect of the addition of different surfactants in physical and chemical properties of spray solutions, droplets spectra and drift potential on agricultural spraying. The surfactants and concentrations (v v-1) were: Haiten (0.1%), Antideriva and Intec (0.05% and 0.1%). The following characteristics were analyzed: surface tension, viscosity, density and electric conductivity. The droplet size spectrum was determined by a laser particle analyzer (Mastersizer S®, version 2.15) including measurements of volume medium diameter (VMD), the percent of droplets below 50 and 100 μm (V50 e V100) and index span. In order to estimate the drift potential, a series of wind tunnel tests were performed with a Teejet XR 8003 flat fan nozzle at 200 kPa (medium droplets) used to apply the spray solutions containing water, the adjuvants and a food color dye (Brilliant blue FD & C no 1) at 0,6% m v-1. The drift was collected on nylon strips transversally fixed along the tunnel at different distances from the nozzle and different high from the bottom part of the tunnel. Drift deposits were evaluated by spectrophotometry. The results showed that the addition of adjuvants changed physical and chemical properties of spray solutions in different magnitudes according to the surfactant. Surfactants changed the droplet spectrum and drift potential, indicating that higher VMD and smaller V100 induced higher percentage of drift.

Termodinâmica de um conjunto de partículas em um bilhar bidimensional dependente do tempo: um gás bidimensional simplificado

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Pseudomecânica: partículas de spins inteiros, semi-inteiros e fracionários

Pós-graduação em Física - IFT

Quantização de partículas com spin

Pós-graduação em Física - IFT

Aplicación de la física estadística a los medios granulares

Esta tesis se centra en el estudio de medios granulares blandos y atascados mediante la aplicación de la física estadística. Esta aproximación se sitúa entre los tradicionales enfoques macro y micromecánicos: trata de establecer cuáles son las propiedades macroscópicas esperables de un sistema granular en base a un análisis de las propiedades de las partículas y las interacciones que se producen entre ellas y a una consideración de las restricciones macroscópicas del sistema. Para ello se utiliza la teoría estadística junto con algunos principios, conceptos y definiciones de la teoría de los medios continuos (campo de tensiones y deformaciones, energía potencial elástica, etc) y algunas técnicas de homogeneización. La interacción entre las partículas es analizada mediante las aportaciones de la teoría del contacto y de las fuerzas capilares (producidas por eventuales meniscos de líquido cuando el medio está húmedo). La idea básica de la mecánica estadística es que entre todas soluciones de un problema físico (como puede ser el ensamblaje en equilibrio estático de partículas de un medio granular) existe un conjunto que es compatible con el conocimiento macroscópico que tenemos del sistema (por ejemplo, su volumen, la tensión a la que está sometido, la energía potencial elástica que almacena, etc.). Este conjunto todavía contiene un número enorme de soluciones. Pues bien, si no hay ninguna información adicional es razonable pensar que no existe ningún motivo para que alguna de estas soluciones sea más probable que las demás. Entonces parece natural asignarles a todas ellas el mismo peso estadístico y construir una función matemática compatible. Actuando de este modo se obtiene cuál es la función de distribución más probable de algunas cantidades asociadas a las soluciones, para lo cual es muy importante asegurarse de que todas ellas son igualmente accesibles por el procedimiento de ensamblaje o protocolo. Este enfoque se desarrolló en sus orígenes para el estudio de los gases ideales pero se puede extender para sistemas no térmicos como los analizados en esta tesis. En este sentido el primer intento se produjo hace poco más de veinte años y es la colectividad de volumen. Desde entonces esta ha sido empleada y mejorada por muchos investigadores en todo el mundo, mientras que han surgido otras, como la de la energía o la del fuerza-momento (tensión multiplicada por volumen). Cada colectividad describe, en definitiva, conjuntos de soluciones caracterizados por diferentes restricciones macroscópicas, pero de todos ellos resultan distribuciones estadísticas de tipo Maxwell-Boltzmann y controladas por dichas restricciones. En base a estos trabajos previos, en esta tesis se ha adaptado el enfoque clásico de la física estadística para el caso de medios granulares blandos. Se ha propuesto un marco general para estudiar estas colectividades que se basa en la comparación de todas las posibles soluciones en un espacio matemático definido por las componentes del fuerza-momento y en unas funciones de densidad de estados. Este desarrollo teórico se complementa con resultados obtenidos mediante simulación de la compresión cíclica de sistemas granulares bidimensionales. Se utilizó para ello un método de dinámica molecular, MD (o DEM). Las simulaciones consideran una interacción mecánica elástica, lineal y amortiguada a la que se ha añadido, en algunos casos, la fuerza cohesiva producida por meniscos de agua. Se realizaron cálculos en serie y en paralelo. Los resultados no solo prueban que las funciones de distribución de las componentes de fuerza-momento del sistema sometido a un protocolo específico parecen ser universales, sino que también revelan que existen muchos aspectos computacionales que pueden determinar cuáles son las soluciones accesibles. This thesis focuses on the application of statistical mechanics for the study of static and jammed packings of soft granular media. Such approach lies between micro and macromechanics: it tries to establish what the expected macroscopic properties of a granular system are, by starting from a micromechanical analysis of the features of the particles, and the interactions between them, and by considering the macroscopic constraints of the system. To do that, statistics together with some principles, concepts and definitions of continuum mechanics (e.g. stress and strain fields, elastic potential energy, etc.) as well as some homogenization techniques are used. The interaction between the particles of a granular system is examined too and theories on contact and capillary forces (when the media are wet) are revisited. The basic idea of statistical mechanics is that among the solutions of a physical problem (e.g. the static arrangement of particles in mechanical equilibrium) there is a class that is compatible with our macroscopic knowledge of the system (volume, stress, elastic potential energy,...). This class still contains an enormous number of solutions. In the absence of further information there is not any a priori reason for favoring one of these more than any other. Hence we shall naturally construct the equilibrium function by assigning equal statistical weights to all the functions compatible with our requirements. This procedure leads to the most probable statistical distribution of some quantities, but it is necessary to guarantee that all the solutions are likely accessed. This approach was originally set up for the study of ideal gases, but it can be extended to non-thermal systems too. In this connection, the first attempt for granular systems was the volume ensemble, developed about 20 years ago. Since then, this model has been followed and improved upon by many researchers around the world, while other two approaches have also been set up: energy and force-moment (i.e. stress multiplied by volume) ensembles. Each ensemble is described by different macroscopic constraints but all of them result on a Maxwell-Boltzmann statistical distribution, which is precisely controlled by the respective constraints. According to this previous work, in this thesis the classical statistical mechanics approach is introduced and adapted to the case of soft granular media. A general framework, which includes these three ensembles and uses a force-moment phase space and a density of states function, is proposed. This theoretical development is complemented by molecular dynamics (or DEM) simulations of the cyclic compression of 2D granular systems. Simulations were carried out by considering spring-dashpot mechanical interactions and attractive capillary forces in some cases. They were run on single and parallel processors. Results not only prove that the statistical distributions of the force-moment components obtained with a specific protocol seem to be universal, but also that there are many computational issues that can determine what the attained packings or solutions are.

Creación de experiencias virtuales en física nuclear

El estudio de la radiactividad y su influencia en los seres vivos es un tema fundamental para la formación de los alumnos de los grados en Biología y Ciencias del Mar, y por lo tanto aparece incluido en el plan de estudios de la asignatura de Física de las dos carreras anteriormente mencionadas. A pesar de esto, dicha signatura no cuenta con ninguna práctica de laboratorio en el tema de radiactividad. Esto es debido, principalmente, al alto coste de los equipos y a cuestiones de seguridad. Con el objetivo de solventar este problema en la formación de los alumnos de Física hemos programado, usando el lenguaje JAVA, dos prácticas de laboratorio virtuales en el área de radiactividad. En una de las experiencias, el alumno mide la evolución de la actividad de una muestra radiactiva con el tiempo y a partir de esto podrá obtener la vida media del isótopo radiactivo estudiado, calcular la cantidad de isótopo que queda en la muestra al transcurrir un cierto tiempo, o evaluar el tiempo necesario que debe de transcurrir para que quede un cierto porcentaje del material radiactivo inicial. En la otra experiencia la medición de la actividad y la masa de una muestra dada de carbono de origen biológico, permitirá establecer la edad de la muestra usando el método del 14C. En ambas prácticas el alumno utiliza el instrumental virtual tal y como si estuviera en un laboratorio real con el instrumental adecuado. La interactividad de la práctica y la posibilidad de realizarla fuera de la universidad, a través de internet, hacen de los experimentos virtuales diseñados un excelente complemento a las prácticas tradicionales de laboratorio.

El proceso enseñanza-aprendizaje de la física para la ingeniería/arquitectura

Cuando finalice el curso 2013-14 se producirá la salida de la primera promoción de graduados en la Escuela Politécnica Superior (EPS). Teniendo en cuenta que antes de que transcurran seis años se debe renovar la acreditación de los títulos oficiales de Grado, consideramos adecuado efectuar un análisis crítico del proceso de enseñanza-aprendizaje. En este trabajo presentamos los resultados del seguimiento realizado en el contexto educativo de los fundamentos físicos en los títulos de grado de la EPS. Estos resultados muestran la necesidad de abordar los cambios necesarios para corregir las deficiencias detectadas y mejorar la calidad del aprendizaje. Conviene recordar que el cambio que se pretendía realizar en la enseñanza universitaria era para centrarse en el aprendizaje del alumnado. Además incluimos un estudio de la evolución del aprendizaje de la física analizando las calificaciones de acceso en física y matemáticas y comparándolas con las obtenidas en los fundamentos físicos de los diferentes grados impartidos en la EPS. También presentaremos buena parte de las actividades realizadas para facilitar el aprendizaje continuo de nuestro alumnado mediante el uso de nuevas herramientas informáticas, como blogs, OpenCourseWare, materiales audiovisuales (pUAs), etc.

Coordinación de asignaturas de Física en titulaciones de Grado y Master para Ingenierías y Arquitectura

En este trabajo de investigación docente realizamos una puesta en común y recopilación de materiales docentes relacionados con asignaturas de Física de titulaciones de Master y Grado orientadas a la ingeniería y la arquitectura impartidas en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante. Para ello se fomenta la comunicación e intercambio de experiencias entre los docentes de nuestro departamento que imparten estas asignaturas con la finalidad de optimizar los recursos humanos, técnicos y económicos disponibles. Todo el material recopilado se revisa previamente por cada docente y se publica en servidores conectados a una red interna del departamento lo que permite el acceso de todo el personal docente relacionado con estas asignaturas a dichos recursos docentes fomentando la colaboración, mejora y enriquecimiento profesional entre los miembros involucrados de nuestro departamento. De esta forma se mejora la calidad de las asignaturas sobre las que se realiza este trabajo repercutiendo positivamente entre el alumnado.

Diseño de materiales y actividades interactivas para el autoaprendizaje de la física

Numerosos estudios han puesto de manifiesto la dificultad del aprendizaje de la física tanto en la educación secundaria y bachillerato como en la educación universitaria. El espacio Europeo de Educación Superior (EEES) pone énfasis en el aprendizaje del alumnado y modifica el rol del profesorado como tutor de su aprendizaje, potenciando la adquisición de los conocimientos mediante metodologías activas. Nosotros nos centraremos en desarrollar competencias transversales y favorecer un aprendizaje interactivo y global. Por ejemplo, se potenciará la búsqueda de información relacionada con un tema, se provocará la reacción o participación del alumnado sobre aspectos de aplicación de los fundamentos físicos en la edificación y en la ingeniería, se comprobará mediante la autoevaluación la adquisición de los objetivos, se favorecerá el aprendizaje atemporal, etc. También proporcionará el trabajo de algunas capacidades como la planificación de las tareas, la comunicación y exposición de ideas sobre aspectos académicos o profesionales, la generación de nuevas ideas o la construcción de conocimiento a partir de sus aportaciones. Finalmente se recogerán los comentarios y sugerencias del alumnado para adaptar los materiales diseñados a sus necesidades.

Materiales para el autoaprendizaje y análisis de resultados académicos en dos grupos de física

La preparación previa del alumnado que cursa la asignatura de Fundamentos Físicos en primer curso de grado implantado en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante, es muy heterogénea. Además, se da la circunstancia que en los últimos cursos alrededor de un 50% del alumnado no ha cursado nunca una asignatura de física anteriormente, aunque esta situación depende del grado concreto. En este trabajo presentamos un análisis de los resultados obtenidos en el curso 14-15 en dos grupos teóricos de Fundamentos Físicos de la Informática a lo largo del curso. Nuestro objetivo es mejorar la metodología de la asignatura en actividades como cursos de iniciación, distribución homogénea del alumnado en los grupos teóricos, o adaptación de la guía docente al contexto particular de cada grupo. Otro aspecto que trabaja la red es el desarrollo de materiales para el autoaprendizaje de la física. Nuestro objetivo es facilitar que el alumnado pueda prepararse la asignatura de Fundamentos Físicos utilizando estos materiales. Entre ellos destacamos la elaboración de libros de resolución de problemas y la elaboración de blogs educativos.

Experiències senzilles de física recreativa: Conservació del moment lineal, efecte Coandă i emissió atòmica

La realització pràctica d’experiments és fonamental en qualsevol disciplina científica. Per això, en aquest treball exposem una sèrie d’experiències de física senzilles i sorprenents que ens permetran reforçar diversos conceptes físics d’una manera amena, utilitzant materials molt assequibles i barats. Amb la realització d’aquests experiments volem estimular la curiositat de l’alumnat i el plaer per la investigació i el descobriment de nous fenòmens físics. Aquestes experiències estan adreçades tant a estudiants d’educació secundària i batxillerat com a alumnes dels primers cursos d’universitat. Hem dissenyat i dut a terme experiències de diversos camps de la física, entre els quals hi ha algunes pràctiques per a posar de manifest la conservació del moment lineal, o l’efecte Coandă en fluids en moviment, i també experiments de física atòmica relacionats amb l’emissió atòmica en l’espectre visible, que posen de manifest la quantització de l’energia dels nivells atòmics. Amb aquestes experiències volem motivar els alumnes en l’estudi i l’interès per la física des d’una perspectiva diferent de l’habitual.

Influência da estratigrafia mecânica no desenvolvimento de falhas distensionais em bacias do tipo Rifte: contribuição da modelagem física

In the last decades, analogue modelling has been used in geology to improve the knowledge of how geological structures are nucleated, how they grow and what are the main important points in such processes. The use of this tool in the oil industry, to help seismic interpretations and mainly to search for structural traps contributed to disseminate the use of this tool in the literature. Nowadays, physical modelling has a large field of applications, since landslide to granite emplacement along shear zones. In this work, we deal with physical modelling to study the influence of mechanical stratifications in the nucleation and development of faults and fractures in a context of orthogonal and conjugated oblique basins. To simulate a mechanical stratigraphy we used different materials, with distinct physical proprieties, such as gypsum powder, glass beads, dry clay and quartz sand. Some experiments were run along with a PIV (Particle Image Velocimetry), an instrument that shows the movement of the particles to each deformation moment. Two series of experiments were studied: i) Series MO: We tested the development of normal faults in a context of an orthogonal (to the extension direction) basin. Experiments were run taking into account the change of materials and strata thickness. Some experiments were done with sintectonic sedimentation. We registered differences in the nucleation and growth of faults in layers with different rheological behavior. The gypsum powder layer behaves in a more competent mode, which generates a great number of high angle fractures. These fractures evolve to faults that exhibit a higher dip than when they cross less competent layers, like the one of quartz sand. This competent layer exhibits faulted blocks arranged in a typical domino-style. Cataclastic breccias developed along the faults affecting the competent layers and showed different evolutional history, depending on the deforming stratigraphic sequence; ii) Series MOS2: Normal faults were analyzed in conjugated sub-basins (oblique to the extension direction) developed in a sequence with and without rheological contrast. In experiments with rheological contrast, two important grabens developed along the faulted margins differing from the subbasins with mechanical stratigraphy. Both experiments developed oblique fault systems and, in the area of sub-basins intersection, faults traces became very curved.