Random-field Potts model with dipolarlike interactions: Hysteresis avalanches and microstructure

A model for the study of hysteresis and avalanches in a first-order phase transition from a single variant phase to a multivariant phase is presented. The model is based on a modification of the random-field Potts model with metastable dynamics by adding a dipolar interaction term truncated at nearest neighbors. We focus our study on hysteresis loop properties, on the three-dimensional microstructure formation, and on avalanche statistics.

Self-similarity of complex networks and hidden metric spaces

We demonstrate that the self-similarity of some scale-free networks with respect to a simple degree-thresholding renormalization scheme finds a natural interpretation in the assumption that network nodes exist in hidden metric spaces. Clustering, i.e., cycles of length three, plays a crucial role in this framework as a topological reflection of the triangle inequality in the hidden geometry. We prove that a class of hidden variable models with underlying metric spaces are able to accurately reproduce the self-similarity properties that we measured in the real networks. Our findings indicate that hidden geometries underlying these real networks are a plausible explanation for their observed topologies and, in particular, for their self-similarity with respect to the degree-based renormalization.

On the q=1/2 non-extensive maximum entropy distribution

A detailed mathematical analysis on the q = 1/2 non-extensive maximum entropydistribution of Tsallis' is undertaken. The analysis is based upon the splitting of such adistribution into two orthogonal components. One of the components corresponds to theminimum norm solution of the problem posed by the fulfillment of the a priori conditionson the given expectation values. The remaining component takes care of the normalizationconstraint and is the projection of a constant onto the Null space of the "expectation-values-transformation"

Random-field Potts model with dipolarlike interactions: Hysteresis avalanches and microstructure

A model for the study of hysteresis and avalanches in a first-order phase transition from a single variant phase to a multivariant phase is presented. The model is based on a modification of the random-field Potts model with metastable dynamics by adding a dipolar interaction term truncated at nearest neighbors. We focus our study on hysteresis loop properties, on the three-dimensional microstructure formation, and on avalanche statistics.

Métodos de mecánica estadística en materia condensada

El proyecto de investigación propuesto tiene como principal objetivo profundizar en el estudio de la Mecánica Estadística y su aplicación a la resolución de problemas en esta área. Los temas de interés son los siguientes: 1. Estudio de la influencia del desorden en las propiedades dinámicas y termodinámicas de sistemas clásicos y cuánticos. 2. Reacciones controladas por difusión; influencia de campos externos aplicados. 3. Estudio de la influencia de la autocorrelación temporal finita sobre un sistema excitado por un ruido (ruido coloreado). 4. Resonancia Estocástica analizada a través de la función de Estructura Dinámica. 5. Estudio de procesos de quimiorrecepción de sistemas biológicos. 6. Cálculo del operador de evolución temporal para sistemas con Hamiltonianos dependientes del tiempo (Fase de Berry). 7. Influencia del desorden en la estadística del tiempo del primer pasaje en sistemas finitos. 8. Estudio del modelo de "Tight Binding" con desorden estático. Objetivos específicos * Se continuará con el estudio de la evolución temporal para sistemas Hamiltonianos dependientes del tiempo (Fase de Berry). * Se estudiará de las propiedades termodinámicas de sistemas Hamiltonianos clásicos y cuánticos con desorden estático. * Se estudiará la probabilidad de supervivencia y los momentos de desplazamientos para partículas que difunden en un sistema unidimensional con trampas estáticas. En particular se tratará el caso de campo fuerte, extendiendo los resultados ya obtenidos en el caso de campo débil; se analizará la conexión con la estadística del tiempo del primer pasaje. * Se continuará con el estudio analítico de los exponentes críticos para Modelos de la Mayoría. (...) * Se realizará un estudio detallado de las propiedades de la función de estructura dinámica asociada con el movimiento uni-dimensional de partículas sometidas a potenciales anarmónicos con múltiples pozos y fricción débil. Se estudiará el fenómeno de resonancia estocástica a través de la función de estructura dinámica. * Se estudiará la estadística del tiempo del primer pasaje en sistemas finitos homogéneos y desordenados con diversas condiciones de entorno.

Estudios en Mecánica Estadística y Mecánica Cuántica

Objetivos generales y específicos: * "Large Deviations" no-comutativas. (...) * Propiedades (sobre todo extremales) de la entropía relativa. (...) * Estados fundamentales de sistemas (de spins) cuánticos. (...) Pero se espera sobre todo concentrar esfuerzos en los siguientes dos proyectos: 1. Termodinámica de equilibrio para modelos con desorden. Se pretende continuar con los estudios acerca de los aspectos termodinámicos y dinámicos de modelos importantes en el ámbito de los sistemas desordenados. (...) El principal interés concierne a la mecánica estadística de sistemas de spines cuyas constantes de interacción tienen componentes aleatorias. Estos modelos están relacionados con los modelos conocidos como vidrios de spin y el principal objetivo consiste en obtener información acerca de los diagramas de fases. (...) 2. Efectos no-adiabáticos en dinámica molecular. El proyecto tiene como objetivo general el estudio de aspectos conceptuales y computacionales de la dinámica de sistemas que involucran dos tipos de grados de libertad asociados usualmente con masas muy diferentes. Tal es el caso de los sistemas moleculares en los cuales las masas nucleares y electrónicas difieren en tres órdenes de magnitud. La investigación se centrará en situaciones en que falla la hipótesis (usual) de adiabaticidad. (...) Se estudiarán en un principio las bases matemáticas y conceptuales de los algoritmos de cálculo numérico conocido como "surface hopping methods". (...) Se reexaminará la base teórica de los métodos actuales para el estudio de fenómenos no adiabáticos. Se intentará el desarrollo de nuevos algoritmos de cálculo basados en las expansiones asintóticas de Hagedorn.

Determinación de alcoholismo laboral en una empresa metal mecánica en Apodaca, N.L.

Tesis (Maestría en Salud Pública con Especialidad en Salud en el Trabajo) U.A.N.L., 2001.

Efecto del Heliox sobre la resistencia en la vía aérea en niños con patología bronquial obstructiva que requieren ventilación mecánica

Efecto del heliox sobre la resistencia en la vía área en niños con patología bronquial obstructiva que requieren ventilación mecánica Contreras, MA; Angarita, D; Fernandez, J; Godoy, J; Mullet, H; Briceño, G. Resumen: Los pacientes con enfermedad bronquial obstructiva que requieren ventilación mecánica presentan un aumento en la resistencia de la vía aérea que produce efectos deletéreos sobre la mecánica respiratoria. El uso de Heliox ha sido propuesto como una terapia en patología bronquial obstructiva, ya que gracias a sus propiedades físicas disminuye la resistencia en la vía aérea, mejorando el intercambio gaseoso y reduciendo el tiempo de soporte ventilatorio. El objetivo de este estudio Cuasi-experimental, fue medir y comparar antes y después la resistencia de la vía aérea en niños con patología bronquial obstructiva en quienes se usó Heliox durante la ventilación mecánica. Métodos: Se incluyeron niños que requirieron ventilación mecánica, realizando mediciones de la resistencia inspiratoria y espiratoria de la vía aérea con el ventilador Hamilton G5. Las mediciones fueron realizadas antes y desde los 30 minutos del inicio de la ventilación mecánica, hasta lograr extubación. Para el análisis de las diferencias de todas las medidas se usó la prueba de comparaciones múltiples de Friedman y el coeficiente concordancia de Kendall. Resultados: En una muestra de 17 pacientes, se encontró una disminución con significancia estadística, en las mediciones de la resistencia inspiratoria y espiratoria, a partir de la segunda hora (p 0.0004), después del inicio de la ventilación mecánica con heliox, efecto que mantuvo hasta el momento de la extubación.

Aplicación de métodos de simulación mecánica a la enseñanza de la mecánica de las rocas. Aplicación experimental de una innovación usada en otros países.

Presentar una metodología de enseñanza de la mecánica de las rocas basada en el estudio fenomenológico de casos, presentados de forma clara y asimilable, en los que se pueda analizar la influencia de las variables más relevantes. Alumnos de quinto curso de la carrera de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, divididos aleatoriamente en dos grupos de 14 a 20 sujetos cada uno. Diseño de dos grupos, control y experimental, con medidas pretest posttest de la variable dependiente: comprensión de un tema específico de Geología operativizada mediante un cuestionario y valorando el trabajo efectuado por los alumnos. La variable independiente es la metodología didáctica, que consiste en sesiones de trabajo en equipo y ejemplos con maquetas. Encuestas y tests elaborados ad hoc. Pruebas de Significación Estadística. Índices de correlación. Aumento de la comprensión del fenómeno estudiado cuando el alumno realiza la clase práctica. Se produjo una mejora sensible en la actitud de los sujetos ante problemas nuevos, pero menos sensible en relación a la adquisición de conocimientos. Las puntuaciones obtenidas en el test por el grupo de control correlacionan en un 80 por ciento con las puntuaciones obtenidas en el curso, no siendo así en el grupo experimental, donde la correlación es prácticamente nula. Se concluye que la clase práctica es válida en cuanto a su posibilidad de motivar y vencer la pasividad inicial del alumnado.

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.

Resistência mecânica de hidrogéis termo-sensíveis constituídos de Alginato-Ca2+ / PNIPAAm, tipo Semi-IPN

Thermosensitive hydrogels were synthesized using alginate-Ca2+ in association with a thermosensitive polymer, such as PNIPAAm. The mechanical properties of the hydrogels were determined measuring the maximum tension of deformation. With the increase of the temperature by 25 to 40 ºC above the LCST the chains of PNIPAAm collapsed, dragging the alginate net and diminishing the size of the pores. The decrease in the size of the pores of the hydrogel was followed by an increase in the mechanicals resistance of the material.

Resistência à compressão e remoção de folhas da cana-de-açúcar visando à colheita mecânica

Sugarcane holds an important place in the Brazilian economy. Grate part of the sugarcane harvested still accomplished largely manually. Sugarcane harvesters available in Brazil use the technology to chop the cane into 200 to 300 mm billets to allow on the go cane transferring to transport, contradicting the traditional method of whole stalk sugarcane harvesting system. In order to make whole stalk mechanical harvesting system possible, one of the barriers to be expired is the mechanical removal of the straw. The design of a mechanism that accomplishes this operation depends directly on the knowledge of the mechanical properties of the sugarcane related to its resistance to compression and the forces necessary to remove the leaves from the stalk. Compression tests were conducted using the universal testing machine. For leaves removal test by friction, a special apparatus was designed to allow the registration of the normal and traction force. The sugarcane stalk can resist up to 4.9 MPa. With a normal pressure of 0.8 MPa, which correspond to a friction force of 315 N, it is possible to remove the leaves, independent of its location in the sugarcane stalk.

Caracterização física e mecânica de argamassas à base de cimento Portland e cinza de casca de arroz residual

Rice husk, employed as an energy source at milling industries in Brazil generates, after burning, a dark ash. This residue is not yet conveniently disposed, being currently dumped on large areas, causing environmental problems. This research intended to evaluate the applications of residual rice husk ashes (RHA) as a partial replacement of cement for mortar production. Rice husk ash was chemically characterized through X-ray fluorescence, determination of carbon content, X-ray diffraction, and laser granulometric analysis. Mortar specimens were submitted to two different exposure conditions: internal and external environments at a maximum period of five months. Physical-mechanical testing were compressive strength and ultrasonic pulse velocity (UPV). Although presenting good mechanical performance, the mortar based on ash (RHA) did not present pozolanicity but it can be employed in cement matrices as inert material (filler).