Submitted by Filipe dos Santos (fsantos@pucsp.br) on 2017-12-12T11:31:22Z No. of bitstreams: 1 Rogério dos Santos Lobo.pdf: 18965412 bytes, checksum: 14b5b24686e27326f72185c306819116 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-12T11:31:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rogério dos Santos Lobo.pdf: 18965412 bytes, checksum: 14b5b24686e27326f72185c306819116 (MD5) Previous issue date: 2017-10-18 / Reflected on how a subject that uses the fundamental idea of Change is the source of various problems in regard to the initial concept of the Derivative. We elaborated the following research questions: What explanations of the concepts of Change and Rate of Change are given in Secondary School and Higher Education Textbooks? How are these explanations organised in Secondary School and Higher Education Textbooks? What meaning of Derivative can be constructed from Higher Education Textbooks? Moreover, in order to answer these questions, we seek the following general objective "to investigate the meanings of Change, Rate of Change and Derivative that can be constructed from the Secondary School and Higher Education Textbooks." The advancement of this objective is based on the achievement of the following specific objectives: To study the approaches given to the concepts of Change and Rate of Change in Secondary School Textbooks, more specifically in the Analytical Geometry - Study of the Tangent Line chapter; To Analyse the links between entries Semiotic Representation entries and the criteria for Epistemic Suitability for understanding the Rate of Change as applications of the Angular Coefficient, Calculation of Speeds, Average Economic Functions (Average Revenue, Average Profit, Average Cost), Direct Reasoning and the Rate of Relative Change (Percentage); To Analyse the links between Semiotic Representation entries and the criteria for Epistemic Suitability for understanding the Derivative and emphasising it as Rate of Change, alongside the applications of the Angular Coefficient, Calculation of Speeds, Marginal Economic Functions (Marginal Revenue, Marginal Profit and Marginal Cost), Direct Reasoning and Relative Change Rate (Percentage). For these analyses, we construct tables that use our theoretical-methodological references: Bardin's Content Analysis, Duval's Registers of Semiotic Representation Theory, the Holistic Meaning of the Derivative, and the criteria for Epistemic Impartiality. In the final considerations, we answer our research questions. The analyses of the Secondary School textbooks enabled us to draw a conclusion, among others, that the authors of these books explore the fundamental ideas of Change and Rate of Change mainly as an application of the Angular Coefficient and that meaning is constructed in alignment with only one of our various indicators. In the introduction to the Derivative, this concept is dealt with, among other approaches, as an application of the Angular Coefficient and the construction of meanings does not use any of our indicators / Refletimos, constantemente, como um assunto que utiliza a ideia fundamental de Variação é fonte de vários problemas no que diz respeito ao conceito inicial de Derivada. Elaboramos as seguintes questões de pesquisa: Quais significados dos conceitos de Variação e de Taxa de Variação são dados em Livros Didáticos do Ensino Médio e Ensino Superior? Como tais significados são organizados em Livros Didáticos do Ensino Médio e Ensino Superior? Qual significado de Derivada pode ser construído a partir de Livros Didáticos de Ensino Superior? E para respondermos a essas indagações, traçamos o seguinte objetivo geral “investigar os significados da Variação, da Taxa de Variação e da Derivada que podem ser construídos a partir da abordagem de Livros Didáticos do Ensino Médio e Ensino Superior” e o desdobramento deste objetivo apoia-se no alcance dos seguintes objetivos específicos: Estudar as abordagens dadas aos conceitos de Variação e da Taxa de Variação em Livros Didáticos de Ensino Médio, mais especificadamente no capítulo de Geometria Analítica – Estudo da Reta; Analisar as articulações entre registros os registros de Representação Semiótica e os critérios de Idoneidade Epistêmica para a compreensão da Taxa de Variação como aplicações de Coeficiente Angular, Cálculo de Velocidades, Funções Médias da Economia (Receita Média, Lucro Médio, Custo Médio), as Razões Diretas e a Taxa de Variação Relativa (Porcentagem); Analisar as articulações entre os registros de Representação Semiótica e os critérios de Idoneidade Epistêmica para a compreensão da Derivada e a enfatizando como Taxa de Variação, enquanto aplicações do Coeficiente Angular, Cálculo de Velocidades, Funções Marginais da Economia (Receita Marginal, Lucro Marginal e Custo Marginal), as Razões Diretas e a Taxa de Variação Relativa (Porcentagem). Para estas análises, construímos quadros que empregam nossos referenciais teórico-metodológicos: a Análise de conteúdo de Bardin, a Teoria dos Registros de Representação Semiótica de Duval, o Sentido Holístico da Derivada e os critérios de Idoneidade Epistêmica. Nas considerações finais, respondemos nossas questões de pesquisa. As análises dos livros didáticos do Ensino Médio permitiram concluir, entre outras, que os autores desses livros exploram as ideias fundamentais da Variação e Taxa de Variação como aplicação, principalmente, do Coeficiente Angular e a organização dos significados é feito no sentido de apenas, entre tantos, um de nossos indicadores. Na introdução da Derivada a abordagem deste conceito é feita, entre tantas, como aplicação do Coeficiente Angular e na organização dos significados não é utilizando um dos nossos indicadores

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Orientador: Flávia Karina Delella / Resumo: Células tronco mesenquimais (CTMs) possuem papel relevante na manutenção da homeostase e reparação em casos de lesão tecidual através da renovação do estoque celular. Tais células são implicadas na medicina regenerativa e terapia celular como fontes promissoras, sendo o tecido adiposo uma rica e relevante fonte dessas células. Nesse sentido, as células tronco mesenquimais derivadas de tecido adiposo (CTMs- TA) surgem como alternativa segura em estudos pré-clínicos e clínicos. As chamadas “Boas Práticas em Cultura Celular” (do inglês Good Manufacturing Practices - GMPs) tem sido utilizadas como uma nova abordagem para obtenção de controle de qualidade para fins terapêuticos. Neste contexto, o controle toxicológico dessas células surgem como uma questão relevante. Considera-se que os disruptores endócrinos mimetizam a ação de certos hormônios endógenos. Dessa forma, o BPA é conhecido por mimetizar o receptor de estrógeno e também causar alterações no processo de adipogênese. Já o TCDD possui afinidade com o receptor aril hidrocarboneto (AhR), assim como interfere através das vias de sinalização de estrógenos e andrógenos. Desta maneira, o presente estudo teve como objetivo geral testar o potencial de diferenciação das CTMs- TA humanas e de rato na presença dos compostos BPA e TCDD. Os objetivos específicos foram: a quantificação de proteínas relacionadas ao fenótipo de células- tronco, bem como de receptores específicos de ligação desses compostos, testes para verificação do po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Mesenchymal stem cells (CTMs) plays a relevant role in the maintenance of homeostasis and repair in cases of tissue injury through cell stock renovation. Such cells are implicated in regenerative medicine and cell therapy as promising sources, been the adipose tissue a rich and relevant source. In this sense, mesenchymal stem cells derived from adipose tissue (ASCs) appears to be a safe alternative in preclinical and clinical studies. The so- called Good Manufacturing Practices (GMPs) have been used as a new approach to obtaining quality control for therapeutic purposes. In this context, the toxicological control approach becomes a relevant issue. Endocrine disrupting chemicals are thought to mimic the action of certain endogenous hormones. Thus, BPA is known to mimic the estrogen receptor and also cause changes in the process of adipogenesis. TCDD, on the other hand, has affinity with the aryl hydrocarbon receptor (AhR), as well as interfering with the estrogen and androgen signaling pathways. In this way, the present study had the rationale to test the differentiation potencial of human and rat MSCs in the presence of BPA and TCDD. The specific objectives were: quantification of proteins related to the stem cell phenotype, as well as specific binding receptors of these compounds, verification of apoptotic and genotoxic profile of these substances and also the quantification of the potential of adipogenic and osteogenic differentiation of these cells when exposed. First, ASC... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

La investigación presenta una propuesta didáctica sobre el aprendizaje de la derivada, a través de las relaciones entre pendiente y razón de cambio, conceptos permitirán al estudiante construir un sistema de representaciones más sólido para acceder al estudio variacional. La investigación tiene el propósito de aminorar las dificultades que estos estudiantes enfrentan al realizar el estudio de las derivadas, dificultades como: la comprensión del concepto derivada, la relación entre la razón de cambio promedio y la razón de cambio instantáneo, concebir a la derivada como una función y deducir información relevante de situaciones gráficas, entre otros. Parte fundamental del experimento consiste en recurrir a la noción de los registros de representación. y la metodología de diseños experimentales A manera de conclusión se pudo señalar que, los estudiantes mostraron dificultades, cuando se enfrentaron a situaciones que involucran números decimales y números negativos, así como aminorar dificultades en la parte operativa básica. / The research presents a didactic proposal about derivative learning, through the relationship between slopes and rate of change, concepts that will allow students to build a more solid representation system to access the variation study. The study aims to reduce the difficulties these students face in the study of derivative, difficulties such as: understanding the concept derived the relationship between the average rate of change and instantaneous rate of change, conceive the derivative as a function and deduce the relevant information from graphs situations, among others. A fundamental part of the experiment consists in using the notion of the representation records and the methodology of experimental designs. In conclusion it could be noted that students showed difficulties when confronted with situations involving decimals and negative numbers as well as difficulties in basic operational part.

The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions or source-terms. The topological derivative has been successfully applied in obtaining the optimal topology for a large class of physics and engineering problems. In this work a methodology for the topology optimization of structures under plane strain assumption is presented. The idea is to minimize the structural compliance under volume constraint. Since we are dealing with multiple load-cases, a multi-objective optimization problem is proposed, where the topological sensitivity is obtained as a sum of the topological derivatives associated with each load-case. The volume constraint is imposed through the Augmented Lagrangian Method. The obtained result is used to devise a topology optimization algorithm based on the topological derivative together with a level-set domain representation method. Finally, the proposed methodology is illustrated in a set of finite element-based numerical examples of structural optimization. / A derivada topológica mede a sensibilidade de um dado funcional com respeito a uma perturbação singular infinitesimal no domínio, como a inserção de furos, inclusões ou até mesmo termos fonte. A derivada topológica vem sendo utilizada com sucesso na obtenção da topologia ótima para uma grande classe de problemas da física e da engenharia. Neste trabalho é apresentada uma metodologia de otimização topológica para o problema de elasticidade linear em estado plano de deformação, minimizando a flexibilidade da estrutura submetida a múltiplos casos de carregamentos e atendendo a uma restrição de volume. Para tratamento dos múltiplos casos de carregamento é proposto um problema de otimização multiobjetivo em que a sensibilidade é obtida como a soma das derivadas topológicas para cada caso de carregamento. O método do Lagrangeano Aumentado é utilizado no controle de volume. O resultado obtido é então empregado na construção de um algoritmo de otimização topológica baseado na derivada topológica conjuntamente com uma representação do domínio por função level-set. Finalmente, a metodologia proposta é validada através de diversos experimentos numéricos.

A derivada topológica é um campo escalar que mede a sensibilidade de um dado funcional de forma quando o domínio de definição do problema sofre uma perturbação singular infinitesimal, como a inserção de furos, inclusões ou termos fontes. Este conceito tem sido reconhecido como uma poderosa ferramenta na obtenção da topologia ótima em diversos problemas da física e da engenharia; e vem sendo objeto de estudo em áreas de pesquisa como otimização topológica, processamento de imagens e problemas inversos. No presente trabalho, a derivada topológica é aplicada no contexto de otimização topológica de estruturas em estado plano de tensões, sujeitas a múltiplos casos de carregamento. Em particular,a complacência da estrutura é minimizada com restrição de volume imposta através do método do lagrangeano aumentado. Desde que lida-se com múltiplos casos de carregamento, é proposto um problema de otimização multiobjetivo e a sensibilidade é dada pela soma das derivadas topológicas para cada caso de carregamento. O resultado obtido é então utilizado como direção de descida da função custo em um algoritmo de otimização estrutural baseado na derivada topológica e na representação do domínio por função level-set. Finalmente, são apresentados alguns exemplos numéricos que permitem validar a metodologia proposta. / The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation, such as the insertion of holes, inclusions or source-terms. The topological derivative has been successfully applied in the treatment of a wide range of problems such as topology optimization, inverse analysis and image processing. In this work the topological derivative is applied in the context of topology optimization of structures under plane stress assumptions and subject to multiple load cases. In particular, the structural compliance is minimized under volume constraint imposed through the Augmented Lagrangian Method. Since we are dealing with multiple load cases, a multi-objective optimization problem is proposed and the topological sensitivity is obtained as a sum of the topological derivatives associated with each load case. The obtained result is used to devise a topology optimization algorithm based on the topological derivative together with a level-set domain representation method. Finally, several finite element-based examples of structural optimization are presented.

O presente trabalho tem como propósito principal desenvolver a análise de sensibilidade topológica em modelos constitutivos multi-escala. Neste sentido, utilizando o Princípio de Macro-Homogeneidade de Hill-Mandel e o conceito de média volumétrica, foi estabelecida uma formulação variacional para derivar uma elegante estrutura axiomática de modelos constitutivos multi-escala deste tipo, permitindo escrever as equações de equilíbrio na micro-escala de maneira rigorosa através de uma clara identificação dos espaços envolvidos. Com essa formulação, obteve-se uma estrutura adequada para o desenvolvimento da análise de sensibilidade topológica de modelos constitutivos multi-escala. De fato, como resultado fundamental dessa análise, foi identificado um campo tensorial que representa a derivada topológica do tensor constitutivo macroscópico quando é introduzida uma perturbação singular na micro-escala. As componentes do mencionado campo tensorial dependem apenas das soluções dos problemas variacionais canônicos associados ao domínio original não perturbado. Cabe mencionar que através desse resultado, é possível escrever de forma explícita a expansão assintótica topológica do operador constitutivo macroscópico, permitindo obter rapidamente a derivada topológica para uma vasta classe de funcionais de forma. Em particular, neste trabalho são tratados dois problemas clássicos da modelagem computacional: condução estacionária de calor e elasticidade linear. Assim, inicialmente é desenvolvida a modelagem constitutiva multi-escala de cada um dos problemas ora mencionados. Em seguida, considerando que a micro-estrutura sofre uma perturbação singular caracterizada pela nucleação de uma inclusão circular composta de material com propriedades físicas distintas do meio, são calculadas as respectivas derivadas topológicas. Finalmente, são realizados diversos experimentos numéricos mostrando algumas das diferentes maneiras possíveis de utilização do tensor de sensibilidade topológica no projeto e/ou otimização de micro-estruturas especializadas, o que demonstra o caráter fundamental dos resultados desenvolvidos neste trabalho para a modelagem computacional. / The purpose of the present work is to carry out a topological sensitivity analysis in constitutive multi-scale models. By making use of the Hill-Mandel Principle of Macro-Homogeneity and the concept of volume average, a variational formulation was established to derive a clearly structured axiomatic framework for constitutive multi-scale models of the present type, allowing the equilibrium equations at the micro-scale to be rigorously written through the clear identification of the functional spaces involved. This formulation lead to a structure that is particularly well-suited for the development of topological sensitivity analyses of constitutive multi-scale models of the present type. As a fundamental result of the topological sensitivity analyses carried out, tensorial fields were identified that represent the topological derivative of the macroscopic constitutive tensor when a singular perturbation is introduced at the micro-scale. The components of such tensorial fields depend on the solution of the canonical variational problems associated to the original unperturbed domain. It is worth emphasising that this result allows the topological asymptotic expansion of the macroscopic constitutive operator to be written explicitly which, in turn, makes it possible to get promptly the topological derivative for a vast class of shape functionals. In particular, in this thesis, two classical computational modeling problems are addressed within the proposed framework: stationary heat conduction and linear elasticity. Multi-scale constitutive models for both problems are firstly derived. Then, the corresponding topological derivatives are obtained by considering the micro-structure to suffer a singular perturbation characterised by the nucleation of a circular inclusion made of a material with physical properties different from those of the medium. Finally, several numerical experiments are performed which show some of the different possible manners of using the topological sensitivity tensor in the project/optimization of specialised micro-structures. These demonstrate the fundamental nature of the results obtained in this work for use in the computational modelling context.

Made available in DSpace on 2015-05-15T11:46:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Quantum Calculus consists of a different approach to the subject Calculus, which is commonly studied in courses such as Mathematics and Physics. We therefore chose to address this theme, aiming to present the q-derivative and its applications, as well as quantum integration and its applications. For this, we rely on principles such as q-calculus and h-calculus, which consist of two topics of Quantum Calculus. / O Cálculo Quântico consiste em uma outra abordagem da disciplina Cálculo, comumente estudada em cursos como Matemática e Física. Assim, optamos por abordar este tema, tendo como objetivo apresentar a q-derivada e suas aplicações, bem como a integração quântica e suas aplicações. Para isso, baseamo-nos em preceitos tais como q-cálculo e h-cálculo, que consistem em duas áreas do Cálculo Quântico.

Com vistas à sua utilização na confecção de luvas para revestimento de soquetes de próteses para amputações infrapatelares, a resistência mecânica da poliuretana derivada da combinação do óleo da mamona purificado (poliol) com o pré-polímero difenilmetanodiisocianato foi testada por meio de ensaios de tração numa máquina universal de ensaios, comparativamente com dois outros tipos de material, o elastômero de silicone e a espuma de borracha, de uso corrente para a mesma finalidade. A poliuretana e o elastômero de silicone foram também testados em uma forma associada com uma alma de malha tubular de poliamida, totalizando cinco tipos de materiais investigados, com os quais se confeccionaram corpos de prova com o formato de \"gravata borboleta\". Foram considerados parâmetros para a análise a carga máxima suportada, a tensão máxima, a tensão de ruptura, o alongamento até a ruptura e o módulo de elasticidade, de cada material. Os ensaios foram realizados segundo padronização pela norma ASTM 638-M. Os resultados mostraram que o silicone com e sem a alma de malha tubular de poliamida foi o material mais resistente e que a poliuretana derivada do óleo da mamona apresentou resistência próxima à da espuma de borracha, quando pura, e próxima à do silicone puro, quando associada à malha tubular . O silicone puro foi o material com a maior capacidade de alongamento até ruptura, sendo a poliuretana pura o material com a menor capacidade de alongamento. Entretanto, quando associados à alma de malha tubular, ambos passaram a ter a mesma capacidade de alongamento, que ficou reduzida em relação àquela dos materiais puros. Concluiu-se que, apesar de menos resistente no estado puro, a poliuretana derivada do óleo da mamona pode ter sua resistência aprimorada com a associação da malha tubular, mantendo-se ainda mais flexível e com melhor capacidade de absorção e distribuição de carga que o silicone, sendo, portanto, um material adequado para a confecção de luvas para revestimento de soquetes de próteses para amputação do membro inferior. / With a view to using it as lining material for below knee prosthesis, the mechanical resistance of a poliurethane derived from the combination of purified castor oil with the prepolymer diphenylmethandiisocyanate was tested by means of tensile strength measurement in a universal testing machine, as compared with two other materials, the silicone elastomer and the synthetic rubber foam, both of current use for the same purpose. The castor oil polyurethane and the silicone elastomer were tested either in a plain form and combined with of a polyamid mesh core, summing up five types of material investigated. Bow-tie shaped specimens were cut out of all materials, so as to conform with the requirements of ASTM 638-N standard. The parameters taken into consideration for analysis were the maximal load supported, the maximal tension, the tension at rupture, the elongation at rupture and the modulus of elasticity for each material. The results showed that the silicone elastomer with and without the mesh core was the most resistant material and that the resistance of the plain castor oiI polyurethane is close to that of rubber foam. When combined with the mesh core, the resistance of the polyurethane became similar to that of the plain silicone elastomer. The plain silicone elastomer showed the greatest capacity of elongation before it eventually ruptured, whilst the castor oil polyurethane ruptured much earlier than the rubber foam, in a intermediate position according to this parameter. However, when combined with the mesh core, both silicone elastomer and castor oiI polyurethane presented the same capacity of elongation, which was reduced in comparison to both materials in the plain state. It was concluded that, despite being weaker, the resistance of castor oil polyurethane can be increased by the combination with the mesh core, still preserving its greater flexibility and shock absorbing and load distribution capacity, as compared to the silicone elastomer. In this form it is, therefore, an adequate material to make soft sockets for below knee prostheses.

Com vistas ao seu emprego na confecção de implantes de tendões flexores para a mão, foi realizado um estudo in vitro das propriedades mecânicas da poliuretana elastomérica derivada do óleo da mamona. Corpos de prova, de formato e dimensões adequados ao estudo, estabelecidos pela norma ASTM 638, foram recortados de placas de poliuretana, obtidas pela polimerização de seus componentes básicos, o poliol Q 160 e o pré-polímero FN 329, na forma pura e associada a fios de poliéster longitudinalmente colocados no seu interior, dispostos paralelamente entre si, ou trançados, em número variando de um a sete, com incrementos de dois, segundo o grupo experimental. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração em máquina universal de ensaios, tendo sido analisados os parâmetros força de 1) resistência à ruptura, 2) tensão máxima, 3) deformação (alongamento), 4) resiliência e 5) módulo de elasticidade. Para cada grupo foram testados três corpos de prova e, dos valores obtidos para cada parâmetro individualmente, foi obtida uma média para execução da análise estatística. Os resultados mostraram que a associação da poliuretana com os fios de poliéster faz diminuir a capacidade de deformação da poliuretana pura, aumentando sua força de resistência, a tensão máxima, a resiliência e o módulo de elasticidade, propriedades cujos valores numéricos aumentam com o incremento do número e com o trançar dos fios, tendo sido muito significante com cinco e sete fios. Concluiu-se que, na forma associada, a poliuretana derivada do óleo da mamona constitui um material adequado para a confecção de implantes de tendão, passivos ou ativos. / With a view to using it to make flexor tendon implants for hand surgery, an in vitro study on the mechanical properties of the elastomeric poliurethane derived from castor oil was carried out. Dumb bell shaped specimens, of appropriate dimensions, as established by ASTM 638 standard, were cut out from poliurethane plaques, obtained by the polimerisation of its basic components, the Q 160 poliol and FN 329 prepolymer, either plain and combined with palallel or embroidered polyester threads, which varied from one to seven, at increments of two, according to the group. The specimens were submitted to traction in a universal testing machine and tested for the parameters 1) resistance to rupture, 2) maximal tension, 3) deformation (elongation), 4) resilience and 5) modulus of elasticity. Three specimens were tested per group and an average was calculated so as to allow for statistical analysis. The results showed that the combination with the polyester threads decreases the capacity of deformation of the polyurethane, at the same time that increases its resistance, maximal tension, resilience and modulus of elasticity, the values of these properties increasing in direct proportion to the number of threads, being higher for five and seven threads and for the embroidered threads. lts was concluded that when combined with the polyester threads, the polyurethane derived from castor oil is an adequate material to make either passive or active flexor tendon implants for hand surgery.