Detailed characterization of size and shape of polymers, and development of methods to elucidate the mechanisms behind shape transitions are central issues in this thesis. In particular we characterize grafted polymer chains under confinement in terms of the chain entanglement complexity and mean molecular size. Confinement of polymers into small regions can drastically affect the structural and mechanical properties, and make these systems convenient for a large number of applications, including the design of lubricants, coatings, and various biotechnical applications. Using Monte Carlo simulations with a model including both persistence length and intramolecular non-bonded interaction, we find two regimes of polymer behaviour: i) soft mushrooms, where confinement successively flattens the chains with accompanying change in the folding complexity, and ii) hard mushrooms where the compact structures appear to resist confinement and the only way to reorganize the entanglements is by flattening under strong confinement. We also show that a simultaneous use of mean molecular size and chain entanglement complexity renders the possibility to create configurational "phase" diagrams for a wide range of polymers. We have further introduced a new descriptor of folding complexity, the path-space ratio, ζα which captures essential features of molecular shape beyond those conveyed by mean size and asphericity. This thesis also contains results of light scattering measurements on supramolecular complexes formed when mixing an adamantane end-capped star polymer with a β-cyclodextrin polymer. The specific interactions result in an interplay between the association of the end-caps and a strong inclusion interaction between adamantane and β-cyclodextrin.

The pixel element which is an integrated combination of a p-i-n diode with a thin film transistor (TFT) is used to produce image sensor arrays in scanning and displays technologies, necessitating the deposition of hydrogenated silicon based semiconducting and insulating thin films such as a-Si:H, a-SiNx:H over large area. The widely used techniques to achieve this goal is the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) due to its large area and low temperature (&amp / #61603 / 300 &amp / #61616 / C) abilities. In particular, PECVD has proved to be able to deposit both high quality insulator (a-SiNx:H) and active layer of p-i-n diode (intrinsic hydrogenated amorphous silicon carbide, a-SiCx:H) and by sequential deposition, it is possible to minimize the interface related problems, which play an important role in metal insulator semiconductor (MIS) and TFT structures. PECVD deposited a-SiCx:H films over p-type crystal Si and metal substrates (MIS and MIM) were investigated by both admittance spectroscopy (Capacitance or conductance vs. voltage, temperature or frequency measurements) and Deep Level Transient spectroscopy (DLTS) to investigate the interface related problems. In this respect, instability phenomena (due to the creation of metastable states and charge injection into the gate electrode) were studied via the c-Si/a-SiCx:H (and/or a-SiNx:H) heterojunction. Specially, capacitance voltage kinetics were worked out and then the enrolled trap energies were identified with temperature mode DLTS. The expertise gathered as a result of these studies were used in the fabrication and characterization of TFT&amp / #65533 / s. In this respect, inverted gate staggered type Thin Film Transistor produced and characterized for the first time after Combo-251 Pattern Generator was implemented.

This thesis examines techniques that provide a method of computer visualisation of bushfire spread. Existing techniques studied include, Kourtz & O???Regan, Green???s Contact, Heat Accumulation, Percolation modelling and Huygens??? Principle by Anderson et.al., French, Roberts, Richards. Many of these techniques are extended as part of a comprehensive study into how they perform in a two dimensional reference frame (ie over flat terrain only). New techniques are defined for Percolation Modelling and Huygens??? Principle. Each technique is examined in a series of test cases which include computer simulations with no wind, constant wind, variable wind, variable vegetation (including patchy fuel and two fuels) and where fuel burns out. These test cases provide: (a) an incremental approach to understanding the operation of each technique; (b) a basis for comparison; and (c) verification of correctness of the technique in two dimensions. Several of the techniques are shown, by these test cases, to be equivalent. For instance, the Kourtz & O???Regan technique using a square template is equivalent to the Contact Technique, Site percolation is similar to the Heat Accumulation technique and Template percolation is similar to the Contact Technique. Overall the Huygens??? Principle techniques provide the most accurate simulations of bushfire spread.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main alternative of pig slurry discard is its disposition in the soil as source of nutrients for plants. However, copper and zinc accumulation in the soil has been increasing significantly and may become an environmental pollutant problem. The objective of this work was to evaluate copper and zinc potential pollutant in areas with successive applications of pig slurry through zinc and copper forms and accumulations in the soil, and their transference by surface runoff and percolation flow. The work was carried out in the experimental area of the Department of Agricultural Engineering of the Federal University of Santa Maria, Santa Maria (RS), Brazil. Typic Hapludalf soil was used and four rates of pig slurry (0, 20, 40, and 80 m3 ha-1) were applied on the soil surface presenting a total of 17 applications. In October 2006, the soil samples were collected in the depths of 0 - 2, 2 - 4, 4 - 6, 6 - 8; 8 - 10, 10 - 12, 12 - 14, 14 - 16, 16 - 18, 18 - 20, 20 - 25, 25 - 30, 30 - 35, 35 - 40, 40 - 50, and 50 - 60 cm. After collect, total contents in the pig slurry, as well as total contents and extracted contents by HCl 0.1 mol L-1 of copper and zinc in soil were analyzed. Soil samples (0 and 80 m3 ha-1 pig slurry) and dry pig slurry samples were collected and copper and zinc sequential extraction analyzed. Water volume and sediment losses were determined. Moreover, copper and zinc forms in samples of solutions transferred by surface runoff and percolation flow collected during the cycle of the corn (2006/07) in each event (rain + surface runoff) were determined. Successive applications of pig slurry increased the total content of copper and zinc extracted by HCl 0.1 mol L-1 in soil (superficial layers). These metals tended to be transferred to deeper layers of soil and to other environment compartment. The sequential extraction in soil where 80 m3 ha-1 pig slurry was applied showed an increase in the copper and zinc contents in the soil samples of the superficial layers when extracted with water deionization, MgCl2, HNO3 + H2O2, and NH2OHHCl, which represent soluble forms, exchangeable forms, mineral fraction forms, and organic matter forms, respectively. The findings showed an increase in the copper and zinc bioavailable forms. Losses by surface runoff were the main form of transferring copper and zinc, especially in treatments with successive applications of pig slurry. / A principal alternativa para o descarte do dejeto líquido de suínos é sua disposição no solo como fonte de nutrientes às plantas. Porém, a constatação do acúmulo de cobre e zinco no solo vem causando preocupação com relação à segurança ambiental. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial contaminante do cobre e do zinco em área com aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos, através do acúmulo e das formas do cobre e do zinco no solo e suas transferências por escoamento superficial e percolação. O trabalho foi desenvolvido na área experimental do Departamento de Engenharia Agrícola na Universidade Federal de Santa Maria, RS. As doses de dejeto líquido de suínos foram 0, 20, 40 e 80 m3 ha-1, sendo realizadas 17 aplicações de dejetos até o momento da coleta do solo em outubro de 2006, num Argissolo Vermelho Arênico distrófico. As camadas de solo amostradas foram as seguintes: 0 - 2; 2 - 4; 4 - 6; 6 - 8; 8 - 10; 10 - 12; 12 - 14; 14 - 16; 16 - 18; 18 - 20; 20 - 25; 25 - 30; 30 - 35-; 35 - 40; 40 - 50 e 50 - 60 cm de profundidade. Foram determinados os teores totais e extraídos com HCl 0,1 mol L-1 de Cu e Zn no solo e os teores totais nos dejetos. Foi realizada a extração seqüencial de Cu e Zn onde não foi aplicado dejeto e onde foi aplicado 80 m3 ha-1, bem como na fração seca do dejeto. Determinou-se o volume de água e sedimentos transferidos e as formas de Cu e Zn em amostras de soluções transferidas por escoamento superficial e percolação durante o ciclo do milho, ano agrícola 2006/07, em cada evento (chuva + escoamento superficial). As aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos promoveram aumentos nos teores totais de Cu e Zn e extraídos por HCl 0,1 mol L-1 nas camadas superficiais do solo, com tendência de transferência para camadas mais profundas do solo e para outros compartimentos do ambiente. A extração seqüencial em solo onde foi aplicado 80m3 ha-1 de dejeto mostrou que nas camadas superficiais do solo, ocorreu um incremento nos teores de Cu e Zn extraídos com os extratores água deionizada, MgCl2, HNO3 + H2O2 e NH2OHHCl, que representam, respectivamente, as formas solúveis, trocáveis, ligadas à fração mineral e à matéria orgânica do solo. Isso evidencia que houve um aumento das formas consideradas biodisponíveis de Cu e Zn no solo. Com relação às transferências, se observou que a principal forma de transferência de cobre e zinco do solo foi à solução escoada superficialmente, onde foram significativas as transferências de cobre e zinco nos tratamentos com aplicações sucessivas de dejeto.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The pig slurry, pig deep-litter and cattle slurry applied in soils under no-tillage can serve as a source of nutrients for crops, increasing the production of dry matter of shoots and grain production. This is because, successive applications in the long term tend to change the soil chemical properties making it favorable for the development of agricultural crops, if handled properly. Moreover, these applications continued on the same area can promote the accumulation of nutrients in cultivated soils. Thus, there may be the transport of nutrients such as nitrogen (N) and phosphorus (P) to aquatic environments through runoff and or percolation, causing environmental imbalances. This aim of this study was to analyze the influence of continuous application of organic and mineral nutrient sources on grain yield and nutrient accumulation in crops and evaluate the changes in soil chemical properties and the transfer of nitrogen and phosphorus runoff and percolation under no-tillage. For this, two studies were developed: Study I aimed to evaluate, in the long term, the distribution of nutrients in the soil profile and the productivity of grain crops and ground cover plants when subjected to successive applications of organic and mineral sources nutrients. This study was conducted in a Typic Hapludalf with pig slurry applications (PS), cattle slurry (CS), pig deep-litter (PL) and mineral fertilizers (NPK) before the implementation of each of the succession culture: corn/oats in the years 2009/2010; 2010/2011 and 2011/2012 and in the year 2012/13 black oat /black beans. The study II aimed to evaluate transfers of forms of N and P by the drained solution and percolated in the same area subjected to successive applications of organic and mineral nutrient sources managed under no-tillage. In this experiment, samples were collected drained and leached solution and determined the total N, P-soluble P-particulate and P-total. The results obtained demonstrate that the CSS provided increment, both in the production of grain and dry matter accumulation and apparent recovery of N, P and K of cultures. The highest dry matter production of cultivated species and applications of different organic sources of nutrients promoted increase in levels of soil organic matter while allowing an increase in soil pH. Also provided the increase in important soil properties, such as the P, K, Ca and Mg available in the soil, in relation to the use of traditional mineral fertilization. The data showed that successive applications provide greater total-N transfer, surface runoff and percolation in the soil under the application of DLS and CSS. The largest transfers of P were observed in treatments with application of DLS, DLB and CSS in drained and leached solution. Therefore, it is essential to constantly monitor the quantities of organic and mineral sources added in crops, as well as the losses of N and P incurred pursuant to excess and / or in the same area, as these parameters are relevant when it aims to productivity and sustainability of agro-ecosystems. / Os dejetos líquidos de suínos e bovinos e a cama sobreposta de suínos aplicadas em solos sob plantio direto podem servir como fonte de nutrientes às culturas agrícolas, incrementando a produção de matéria seca da parte aérea e a produtividade de grãos. Isso ocorre, pois as aplicações sucessivas em longo prazo tendem a alterar os atributos químicos do solo, tornando-o favorável para o desenvolvimento das culturas agrícolas, se manejado adequadamente. Por outro lado, essas aplicações continuadas sobre uma mesma área pode promover o acúmulo excessivo de nutrientes nos solos cultivados. Dessa forma, pode ocorrer o transporte de nutrientes, como o nitrogênio (N) e fósforo (P), para ambientes aquáticos por meio do escoamento superficial e/ou percolação, causando desequilíbrios ambientais. O presente estudo objetivou analisar a influência da aplicação continuada de fontes orgânicas e mineral de nutrientes sobre a produtividade de grãos e acúmulo de nutrientes em culturas, avaliar as alterações nos atributos químicos do solo e a transferência de nitrogênio e fósforo por escoamento superficial e percolação em um Argissolo sob sistema plantio direto. Para isso, foram desenvolvidos dois estudos: O Estudo I objetivou avaliar, a distribuição de nutrientes no perfil do solo e a produtividade das culturas de grãos e plantas de cobertura, quando submetido a aplicações sucessivas de fontes orgânicas e mineral de nutrientes. Este estudo foi desenvolvido em um Argissolo Vermelho Distrófico arênico com aplicações de dejeto líquido de suínos (DLS), cama sobreposta de suínos (CSS), dejeto líquido de bovinos (DLB) e adubação mineral (NPK) antes da implantação de cada cultura da sucessão: milho/aveia preta, nos anos de 2009/2010; 2010/2011 e 2011/2012 e no ano de 2012/13 feijão preto/aveia preta. Para as culturas de milho e feijão foi avaliada a produtividade de grãos e, para todas as culturas, foi determinada a produção de matéria seca da parte aérea e o acumulo de N, P e K no tecido vegetal. Em setembro de 2012, quando completou 12 aplicações das fontes orgânicas, amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-2, 2-4, 4-6, 6-8, 8-10, 10-12, 12-14, 14-16, 16-18, 18-20, 20-25, 25-30, 30-35, 35-40, 40-50 e 50-60 cm. Determinou-se o valor de pH em água (relação 1:1), os teores disponíveis de P, Cu e Zn, teores trocáveis de K, Al, Ca e Mg e os teores de matéria orgânica do solo. Calculou-se a CTCpH7,0, a saturação por Al, a saturação por bases e a acidez potencial (H+Al). O estudo II visou avaliar as transferências de formas de N e P pela solução escoada e percolada na mesma área submetida às aplicações sucessivas de fontes orgânica e mineral de nutrientes manejado sob sistema plantio direto. Nesse experimento foram coletadas amostras de solução escoada e percolada e determinado os teores de N-mineral, P-solúvel, P-particulado e P-total. Os resultados demostram que a CSS proporcionou incremento, tanto na produtividade de grãos quanto de matéria seca, acúmulo e recuperação aparente de N, P e K das culturas. As maiores produções de matéria seca das espécies cultivadas e as aplicações das diferentes fontes orgânicas de nutrientes promoveram incremento nos teores da matéria orgânica do solo ao mesmo tempo que permitiu um aumento no pH do solo. Além disso, proporcionou o incremento em atributos importantes do solo, tais como: nos teores P, K, Ca e Mg disponíveis no solo, em relação ao uso da adubação mineral tradicional. Os dados mostraram que as aplicações sucessivas proporcionam maior transferência de N-mineral, por escoamento superficial e percolação no solo submetido à aplicação de DLS e CSS. As maiores transferências de P foram observadas nos tratamentos com aplicação de DLS, DLB e CSS na solução escoada e percolada. Portanto, é imprescindível o monitoramento constante das quantidades de fontes orgânicas e mineral adicionadas nas lavouras, assim como, das perdas de N e P ocasionadas pela aplicação em excesso e/ou na mesma área, já que esses parâmetros são relevantes quando se almeja produtividade e sustentabilidade dos agroecossistemas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9684635 bytes, checksum: 3491aec02ba187b7f125d21090d312b3 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / This paper presents a slope stability and groundwater flow analysis of rock masses of Alegria Centro and Alegria Sul pits, Samarco Mineração S.A., located in the Iron Quadrangle region, Minas Gerais State, Brazil. The main purpose was to characterize the mechanical properties - throughout GSI and RMR geomechanics classification methods, and hydrogeological characterization, of all rock and soil masses in the studied area, in order to produce data to support the preparation of a suitable pit design covering local particularities. This study included geological-geotechnical mapping, geotechnical drillhole logging, sampling of 45 undisturbed highly weathered block samples (classes V and VI) and drillhole core sampling. Physical and strength tests performed comprised geotechnical characterization tests, direct shear tests, uniaxial and triaxial strength tests and point load tests. To characterize the hydrogeological properties, in addition to the monitoring of groundwater level, field and laboratory experiments were carried out to determine the hydraulic conductivity and frequency fractures analyzes through the Cubic Law relation. In this study slope stability analyzes were performed by limit equilibrium and analyzes of flows by the finite element method, using the software SLIDE Rocscience Inc., with the determination of the critical safety factors before and after the drawdown. / Este trabalho apresenta uma avaliação da estabilidade e do fluxo subterrâneo dos maciços das cavas de expansão da Samarco Mineração S.A., denominadas Alegria Centro e Sul, localizadas na região do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil. O principal objetivo foi realizar uma caracterização das propriedades mecânicas para as quais combinaram-se os métodos de classificação geomecânica RMR e GSI, e hidrogeológicas, dos maciços rochosos e solos existentes na área de estudo, de maneira a produzir dados que permitissem a elaboração de um projeto de cava adequado à essas características. Este estudo contou com mapeamento geológico-geotécnico, descrição geotécnica de testemunhos de sondagens rotativas, amostragem de 45 blocos indeformados de rochas de alto grau de alteração (classes V e VI) e amostragem de testemunhos de furos de sondagens. Para caracterização das propriedades de resistência foram realizados ensaios de caracterização física, ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compressão uniaxial e triaxial e ensaios de resistência à compressão puntiforme. Para caracterização das propriedades hidrogeológicas, além do monitoramento do nível d água subterrânea, foram conduzidos ensaios para determinação da condutividade hidráulica em campo, em laboratório e análises de frequência de fraturas através da relação conhecida como Lei Cúbica. No presente estudo foram realizadas análises de estabilidades por equilíbrio limite e análises de fluxos pelo método de elementos finitos, utilizando o software SLIDE da Rocscience Inc., com a determinação dos fatores de segurança críticos antes e após o rebaixamento do nível d água.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1691868 bytes, checksum: 62324ed588f110298d6a2dc7a9e33ca9 (MD5) Previous issue date: 2011-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Phase transitions into absorbing states, configurations from which the system can not escape, are currently a topic in the frontier of nonequilibrium Statistical Physics. Along with a growing interest in phase transitions on complex topologies, there are still many problems being investigated in regular networks, such as the effects of quenched disorder, diffusion, etc. In recent decades, complex networks have been a subject of increasing interest in the scientific community due to the fact that they describe a wide diversity of systems of both technological and intellectual relevance. Gathering the huge size and dynamic nature of real complex networks, the Statistical Physics approach has proven to be very convenient because of its connection with graph theory and the possibility of characterizing the macroscopic phenomena emerging in terms of the dynamics of the basic elements composing the system. In the first part of this dissertation, we have performed simulations using the quasi-stationary (QS) method proposed by Oliveira and Dickman for the contact process (CP), the susceptible-infected-susceptible (SIS) and the contact replication process (PRC) models in three dimensions, besides reproducing some results already known in the literature with the QE method. Using this method, we determined, for the first time, the moment ratios of the order parameter for the directed percolation (DP) class in three dimensions. We have also shown that the mean-field exponents for the three-dimensional PRC reported in the literature, are transients observed in the spreading analysis. In the second part, we have investigated the phase transition in a new model, proposed in this dissertation: the threshold contact process (TCP). Analyses were performed on regular and scale-free networks. We show that the TCP belongs to the DP universality class in regular networks. In scale-free networks, we show that the critical exponents for the finite-size scaling analysis of the quasi-stationary density of active sites and for the lifetime are the same obtained for the CP on scale-free networks, both in the heterogeneous mean-field theory, and in the QS simulations. / Transições de fase para estados absorventes, configurações das quais o sistema não pode escapar, são atualmente um tópico na fronteira da física estatística fora do equilíbrio. Concomitantemente com um crescente interesse em tais transições de fase em topologias complexas, ainda há muitos problemas em aberto sendo investigados em redes regulares, tais como os efeitos de desordem congelada, difusão, etc. Nas últimas décadas, redes complexas tem sido alvo de crescente interesse da comunidade científica devido ao fato de estas descreverem uma grande variedade de sistemas que possuem relevância tanto tecnológica quanto intelectual. Levando em conta a natureza dinâmica e o enorme tamanho das redes complexas reais, a abordagem da Física Estatística mostra-se muito conveniente devido a sua ligação com a teoria de grafos e a possibilidade de caracterizar fenômenos macroscópicos emergentes em termos da evolução dinâmica de elementos básicos que compoem o sistema. Na primeira parte desta dissertação, realizamos simulações pelo método quase-estacionário (QE) proposto por Oliveira e Dickman para o processo de contato (PC), para o modelo suscetível-infectado-suscetível (SIS) e para o processo de replicação por contato (PRC), em três dimensões, além de reproduzir alguns resultados já conhecidos pelo método QE. Utilizando este método, foi possível determinar as razões entre momentos dos parâmetros de ordem para a classe da percolação direcionada em três dimensões. Também mostramos que os expoentes de campo médio para o PRC tridimensional relatados na literatura são um transiente observado na análise de espalhamento. Na segunda parte, investigamos a transição de fase em um novo modelo, proposto nesta dissertação: o processo de contato por limiar (PCL). Análises foram realizadas em redes regulares e sem escala. Mostramos que o PCL pertence à classe da percolação direcionada em redes regulares. Em redes sem escala, mostramos que os expoentes críticos da análise de escalonamento de tamanho finito da densidade quase-estacionária de sítios ativos e do tempo de vida são os mesmos que foram obtidos para o PC em redes sem escala, tanto na teoria de campo médio heterogênea, quanto nas simulações QE.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1333032 bytes, checksum: 5720bc6ef2b28326d1e36d524df0c987 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of the process of fracture in disordered materials is of huge importance in various fields of science and technology. Thus, several network models have been proposed to investigate the process of rupture of these materials, in particular, the random fuse model (RFM).The fuse model is the electrical analog to the mechanic model where the elastic force is represented by the electric current and the displacement is represented by voltage. In this work, our main objective was to experimentally study the influence of disorder in the rupture process of a random network of fuses. The experimental apparatus consisted of a square lattice of size L x L, in which the edges are fuses (copper wires). The network vertices were connected with copper wires (diameter 0.031 mm and resistivity ρ = 1.69 x 10-8 Ωm). This process generates an weakly disordered system. The disorder was introduced via a dilution of the network, where copper wires edges randomly removed from the network. The rupture process consisted of applying a potential difference on the network and measuring the corresponding current. After this process we obtain did information, such as the behavior of the was network as a function of the degree of disorder represented by the parameter p, and plot depending on the size L of the network, which were analyzed according to the percolation theory and fractures. Our results indicate that near the critical parameter pc, quantities such as the average number of burned fuses that form the percolation cluster, the average size of the percolation cluster and the average resistance of the network, obey power laws with critical exponents that are apparently not related to the exponents provided by the percolation theory. / O estudo do processo de fratura em materiais desordenados é de imensa importância em vários ramos da ciência e da tecnologia. Assim, vários modelos de rede foram propostos para investigar o processo de ruptura destes materiais, em particular, o modelo de fusível aleatório (RFM). O modelo de fusíveis é o análogo elétrico do modelo elástico onde a força é representada pela corrente elétrica e o deslocamento é representado pela tensão elétrica. Neste trabalho nosso principal objetivo foi estudar, experimentalmente, a influência da desordem no processo de ruptura de uma rede de fusíveis aleatórios. O aparato experimental consiste de uma rede quadrada de tamanho L x L, na qual os lados dos quadrados são os fusíveis (fios de cobre). A rede foi preenchida com fios de cobre (com diâmetro de com 0,031 mm e resistividade ρ = 1.69 x 10-8 Ωm). Este processo gera um sistema fracamente desordenado. A desordem na rede foi introduzida via processo de diluição, onde alguns fios de cobre foram aleatoriamente removidos da rede. O processo de ruptura consiste em aplicar uma diferença de potencial na rede e medir a respectiva corrente. Após este processo podemos obter informações, como gráficos em função do grau de desordem representada pelo parâmetro p e gráficos em função do tamanho L da rede, que foram analisados de acordo com a teoria de percolação e fraturas. Nossos resultados indicam que próximo do parâmetro crítico pc, algumas grandezas tais como: o número médio de fusíveis queimados e retirados que formam o agregado de percolação, o tamanho médio do agregado de percolação e a resistência média da rede, obedecem a uma lei de potência, com expoentes críticos que aparentemente não estão relacionados com os expoentes previstos na teoria da percolação por ligação.

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:16:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdemersonSBM.pdf: 812078 bytes, checksum: 167690407a20b9462083f00be2b0a159 (MD5) Previous issue date: 2007-12-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / In this work, the study of some complex systems is done with use of two distinct procedures. In the first part, we have studied the usage of Wavelet transform on analysis and characterization of (multi)fractal time series. We have test the reliability of Wavelet Transform Modulus Maxima method (WTMM) in respect to the multifractal formalism, trough the calculation of the singularity spectrum of time series whose fractality is well known a priori. Next, we have use the Wavelet Transform Modulus Maxima method to study the fractality of lungs crackles sounds, a biological time series. Since the crackles sounds are due to the opening of a pulmonary airway bronchi, bronchioles and alveoli which was initially closed, we can get information on the phenomenon of the airway opening cascade of the whole lung. Once this phenomenon is associated with the pulmonar tree architecture, which displays fractal geometry, the analysis and fractal characterization of this noise may provide us with important parameters for comparison between healthy lungs and those affected by disorders that affect the geometry of the tree lung, such as the obstructive and parenchymal degenerative diseases, which occurs, for example, in pulmonary emphysema. In the second part, we study a site percolation model for square lattices, where the percolating cluster grows governed by a control rule, corresponding to a method of automatic search. In this model of percolation, which have characteristics of self-organized criticality, the method does not use the automated search on Leaths algorithm. It uses the following control rule: pt+1 = pt + k(Rc ? Rt), where p is the probability of percolation, k is a kinetic parameter where 0 < k < 1 and R is the fraction of percolating finite square lattices with side L, LxL. This rule provides a time series corresponding to the dynamical evolution of the system, in particular the likelihood of percolation p. We proceed an analysis of scaling of the signal obtained in this way. The model used here enables the study of the automatic search method used for site percolation in square lattices, evaluating the dynamics of their parameters when the system goes to the critical point. It shows that the scaling of , the time elapsed until the system reaches the critical point, and tcor, the time required for the system loses its correlations, are both inversely proportional to k, the kinetic parameter of the control rule. We verify yet that the system has two different time scales after: one in which the system shows noise of type 1 f , indicating to be strongly correlated. Another in which it shows white noise, indicating that the correlation is lost. For large intervals of time the dynamics of the system shows ergodicity / Neste trabalho, o estudo de alguns sistemas complexos ? feito com a utiliza??o de dois procedimentos distintos. Na primeira parte, estudamos a utiliza??o da transformada Wavelet na an?lise e caracteriza??o (multi)fractal de s?ries temporais. Testamos a confiabilidade do M?todo do M?ximo do M?dulo da Transformada Wavelet (MMTW) com rela??o ao formalismo multifractal, por meio da obten??o do espectro de singularidade de s?ries temporais cuja fractalidade ? bem conhecida a priori. A seguir, usamos o m?todo do m?ximo do m?dulo da transformada wavelet para estudar a fractalidade dos ru?dos de crepita??o pulmonar, uma s?rie temporal biol?gica. Uma vez que a crepita??o pulmonar se d? no momento da abertura de uma via a?rea ? br?nquios, bronqu?olos e alv?olos ? que estava inicialmente fechada, podemos obter informa??es sobre o fen?meno de abertura em cascata das vias a?reas de todo o pulm?o. Como este fen?meno est? associado ? arquitetura da ?rvore pulmonar, a qual apresenta geometria fractal, a an?lise e caracteriza??o da fractalidade desse ru?do pode nos fornecer importantes par?metros de compara??o entre pulm?es sadios e aqueles acometidos por patologias que alteram a geometria da ?rvore pulmonar, tais como as doen?as obstrutivas e as de degenera??o parenquimatosa, que ocorre, por exemplo, no enfisema pulmonar. Na segunda parte, estudamos um modelo de percola??o por s?tios em rede quadrada, onde o aglomerado de percola??o cresce governado por uma regra de controle, correspondendo a um m?todo de busca autom?tica. Neste modelo de percola??o, que apresenta caracter?sticas de criticalidade auto-organizada, o m?todo de busca autom?tica n?o usa o algoritmo de Leath. Usa-se a seguinte regra de controle: pt+1 = pt +k(Rc ?Rt), onde p ? a probabilidade de percola??o, k ? um par?metro cin?tico onde 0 < k < 1 e R ? a fra??o de redes quadradas finitas de lado L, LxL, percolantes. Esta regra fornece uma s?rie temporal correspondente ? evolu??o din?mica do sistema, em especial da probabilidade de percola??o p. ? feita uma an?lise de escalas do sinal assim obtido. O modelo aqui utilizado permite que o m?todo de busca autom?tica para a percola??o por s?tios em rede quadrada seja, per si, estudado, avaliando-se a din?mica dos seus par?metros quando o sistema se aproxima do ponto cr?tico. Verifica-se que os escalonamentos de ?, o tempo decorrido at? que o sistema chegue ao ponto cr?tico, e de tcor, o tempo necess?rio para que o sistema perca suas correla??es, s?o, ambos, inversamente proporcionais a k, o par?metro cin?tico da regra de controle. Verifica-se ainda que o sistema apresenta duas escalas temporais distintas depois de ? : uma em que o sistema mostra ru?do do tipo 1 f? , indicando ser fortemente correlacionado; outra em que aparece um ru?do branco, indicando que se perdeu a correla??o. Para grandes intervalos de tempo a din?mica do sistema mostra que ele se comporta como um sistema erg?dico

O estudo da dinâmica de populações vem adquirindo grande importância atualmente, por suas aplicações nas mais diversas áreas do conhecimento, como a biologia evolutiva, ecologia, economia e computação, entre outras. O uso de redes, ou autômatos celulares, para modelar dinâmicas populacionais é um recurso frequentemente utilizado por sua simplicidade no tratamento de problemas com alto grau de complexidade. Neste trabalho utilizamos autômatos celulares para simular dinâmicas populacionais onde analisamos transições de fases longe do equilíbrio em modelos de replicação em uma e duas dimensões, classificando-as de acordo com suas classes de universalidade. Também utilizamos redes para estudar as possíveis origens dos ciclos primos presentes nas cigarras do gênero Magicicada que habitam a América do Norte, mostrando que a predação não é necessária para o surgimento deste comportamento. / The study of population dynamics becomes even more important nowadays because of its applications in a wide range of subjects, such as evolutive biology, ecology, economics and computational sciences, among many others. The use of networks, as well as cellular automata, to simulate populational dynamics is an ordinary tool because of its simplicity in the treatement of very complicated problems. In this work we use cellular automata to simulate populational dynamics where non equilibrium phase transitions in replicator models in one and two dimensions are analyzed and characterized by their universality classes. We also use cellular automata to study the possible origins of prime number cycling present in northern american Magicicada, showing that it is possible to generate prime number year life cycles whithout any predation effects.