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Comparação de métodos computacionais para o estudo da termodinâmica de sistemas com interações de longo alcanceSilva Júnior, Moises Fabiano Pereira da 15 February 2016 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Sistemas com interações de longe alcance podem apresentar propriedades termodinâmicas peculiares como não-aditividade, calor específico negativo e inequivalência de ensembles. Neste caso o ensemble mais conveniente para calcular as grandezas termodinâmicas é o ensemble microcanônico. Entretanto, calcular a função de partição microcanônica é, por muitas vezes, uma tarefa difícil, devido à integração sobre as posições. Por isso, métodos computacionais são importantes para resolver esse problema. Neste trabalho é feita uma comparação entre dois métodos de Monte Carlo para estudar a termodinâmica de sistemas com interação de longe alcance, com o intuito de analisar qual algoritmo é superior ao outro em diferentes situações. / Systems with long-range interactions may present strange thermodynamics properties as non-additivity, negative specific heat and inequivalence of ensembles. In this case the most convenient ensemble to calculate the thermodynamic quantities is the microcanonical ensemble. However, calculate the microcanonical partition function is often a hard task, due the integration over the configuration space. Thus, computational methods are important to solve these problems. In this report a comparison is made between two Monte Carlo methods to study the thermodynamics of systems with long-range interactions, in order to analyze what algorithm is superior to the other in different situations.
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Relação de alcance em dígrafos transitivos e a propriedade ZOliveira, Regiane Lopes de 09 March 2016 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Matemática, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-05-19T15:35:05Z
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2016_RegianeLopesOliveira.pdf: 1053672 bytes, checksum: 32c45fb7b8dc64c0bc2d01ae4dd2a47d (MD5) / Neste trabalho estudamos uma família de relações de equivalência de nidas nos vértices de um dígrafo, as chamadas relações de alcance. Primeiramente, apresentamos diversas propriedades gerais das relações em questão e, então estudamos tais relações em conexão com propriedades de grupos de automor smos de dígrafos transitivos. Em particular, o principal resultado apresentado mostra que se um dígrafo transitivo D admite um subgrupo nilpotente H do grupo de automor smo Aut(D) de D, agindo com uma quantidade nita de órbitas sobre D, então a classe de nilpotência de H e o número de órbitas estão intimamente relacionadas com determinadas propriedades das relações de alcance. Além disso, estudamos como as propriedades das relações de alcance estão relacionadas com outras propriedades do dígrafo, tais como 'ter a propriedade Z' e condições de crescimento. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work we study a family of equivalence relations de ned in the vertices of a digraph, the called reachability relations. First, we present several general properties of the relations in question and then we study such relations in connection with properties of automorphism groups of transitive digraphs. In particular, the main result shows that if a transitive digraph D admits a nilpotent subgroup H of the automorphism group Aut(D) of D acting with nitely many orbits on D, then the nilpotent class of H and the number of orbits are closely related to determined properties of the reachability relations. Futhermore, we study how properties of the reachability relation are related with others properties of digraphs, such as 'having propety Z' and growth conditions.
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Dinâmica e teoria cinética de estados homogêneos de sistemas com interações de longo-alcanceLourenço, Christinae Rebouças 10 August 2016 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2016-10-24T13:03:18Z
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2016_ChristineRebouçasLourenço.pdf: 5583732 bytes, checksum: d0ba9f4db72e14dc33ee9cf5b31b990f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-01T13:32:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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2016_ChristineRebouçasLourenço.pdf: 5583732 bytes, checksum: d0ba9f4db72e14dc33ee9cf5b31b990f (MD5) / Sistemas autogravitantes, plasmas não-neutros, modelo do anel e Hamiltoniana de Campo Médio (HMF) são exemplos de sistemas e modelos com interações de longo-alcance que têm atraído muita curiosidade. Uma interação é dita de longo-alcance se ela decai na proporção r−αcom α ≤ d, em que r é a distância de interação entre as partículas e d é a dimensão espacial do sistema. Esses sistemas podem apresentar comportamentos não observados para sistemas com interações de curto-alcance, como calor específico negativo, inequivalência de ensembles, estados quasi-estacionários não-Gaussianos e relaxação violenta (uma passagem muito rápida da condição inicial para um estado quasi-estacionário, para só então evoluir muito lentamente para o equilíbrio termodinâmico ou oscilar em torno dele). Neste trabalho, vamos avaliar os sistemas com interação de longo-alcance começando pela forma como sua dinâmica evolui para o equilíbrio passando pela etapa de Relaxação Violenta; qual a relação entre o tempo de permanência no estado quasi-estacionário e o número de partículas dos sistemas e qual a influência das correlações de força na potência de N que caracteriza essa dependência; além do verdadeiro equilíbrio termodinâmico por meio da maximização da entropia. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Self-gravitating systems, non-neutral plasmas, Ring-model and Hamiltonian Mean Field (HMF) are examples of systems and models with long-range interactions that have attracted much curiosity. An interaction is considered to be long-ranged if it decays at large distances as r−α with α ≤ d where r is the distance between particles and d is the spatial dimension of the system. These systems may exhibit behavior not observed for systems with short range interactions, as negative specific heat, ensembles inequivalence, non-Gaussian quasistationary states and, especially, violent relaxation (a very rapid pas- sage from the initial condition into a quasi-stationary state, which then evolves very slowly to the thermodynamic equilibrium or oscillates around it). In this work, we investigate the long-range interaction systems starting with the way its dynamics evolves towards thermodynamic equilibrium, passing by the violent relaxation stage; what is the relation between the long it takes in the quasi-stationary state and the number of particle systems and the influence of the correlations of force in the power of N that characterizes this dependency; ending with a study of the thermodynamic equilibrium itself by an entropy maximization method.
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Ergodicidade em sistemas autogravitantesSilvestre, Cínthia Helena Claudino 27 August 2016 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-11-08T18:01:27Z
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2016_CínthiaHelenaClaudinoSilvestre.pdf: 17933905 bytes, checksum: 89f0f83ead4cbc5740c4b72d9166eba2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-16T19:47:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1
2016_CínthiaHelenaClaudinoSilvestre.pdf: 17933905 bytes, checksum: 89f0f83ead4cbc5740c4b72d9166eba2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-16T19:47:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2016_CínthiaHelenaClaudinoSilvestre.pdf: 17933905 bytes, checksum: 89f0f83ead4cbc5740c4b72d9166eba2 (MD5) / Sistemas com interações de longo alcance têm sido extensivamente estudados nas últimas duas décadas. Alguns exemplos são Sistemas autogravitantes, plasmas não-neutros, outros exemplos incluem diferentes modelos, como Modelo Hamiltoniano de Campo Médio (HMF) e interação onda-partícula. Uma interação é considerada de longo alcance se ela decai com !! em que ≤ sendo d a dimensão do espaço. Esses sistemas podem apresentar comportamentos peculiares não observados para sistemas com interações de curto alcance: calor específico negativo, difusão anômala, inequivalência de ensembles e relaxação violenta. No presente trabalho vamos discutir o comportamento da propriedade ergódica para sistemas autogravitantes em uma e duas dimensões através do uso de simulações em placas de vídeo. Três abordagens são usadas: primeiro consideramos a evolução temporal do desvio padrão tomado sobre todas as partículas da média temporal da velocidade de cada partícula. A segunda abordagem consiste em determinar a estatística dos tempos de visitação de cada partícula nas células no espaço dos momentos e a terceira abordagem é feita pelo método do funcional dinâmico. Mostramos que para os sistemas autogravitantes com o fator de Kac o sistema é sempre ergódico embora seja necessário um tempo considerável para isso. No entanto, se o fator de Kac não for utilizado, então o tempo necessário para o sistema ser ergódico diverge com o crescimento do número de partículas N, i.e., o sistema é estritamente não-ergódico somente no limite de → ∞. Além disso, abordamos a construção de Maxwell para o modelo do Anel. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Systems with long range interactions have been extensively studied in the last two decades. Self-gravitating systems and non-neutral plasmas have been studied for a much longer time. Other examples include many different models such as Hamiltonian Mean Field (HMF) model, wave-particle interaction and one and two-dimensional self-gravitating systems. A pair interaction potential is considered long-ranged if it decays at large distances as !!, with ≤ , where d is the spatial dimension. These systems present many peculiar behaviors not observed for short-range interactions: negative heat capacity, anomalous diffusion, ensemble inequivalence and violent relaxation. In the present work we discuss the ergodic property behavior in two-dimensional self-gravitating systems using state of the art dynamical simulations on a Graphics Processing Unit. Three approaches are used: we first consider the evolution of the standard deviation taken over all the particles of the temporal average speed of each particle. The second approach is to determine the statistics of visitation time of each particle within the cells of times and the third approach is taken by the dynamic functional method . We show that , for autogravitantes systems with Kac factor of the system is always ergodic , although a considerable time this is necessary, however , if the Kac factor is not used, then the time required for the system to be ergodic diverges with growth of N , i.e., the system is strictly non-ergodic only in the limit → ∞ . In addition we approach the construction of Maxwell to the ring model.
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Caos em sistemas Hamiltonianos : métodos numéricos para o cálculo dos expoentes de LyapunovMiranda Filho, Luciano Hugo 11 October 2016 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-01-06T12:19:35Z
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2016_LucianoHugoMirandaFilho.pdf: 3394357 bytes, checksum: 7ad18dfc6355d15f6eedfde55ef01cf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T20:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2016_LucianoHugoMirandaFilho.pdf: 3394357 bytes, checksum: 7ad18dfc6355d15f6eedfde55ef01cf4 (MD5) / Os expoentes de Lyapunov medem o nível de sensibilidade das trajetórias à pequenas variações nas condições iniciais. Essa propriedade é essencial na determinação de caoticidade nos sistemas dinâmicos. No contexto dos sistemas com interação de longo alcance, comparamos dois
métodos usualmente utilizados na obtenção dos expoentes de Lyapunov: O método dos clones e o método tangente. O método dos clones calcula o espectro de Lyapunov gerando cópias de uma dinâmica referência, perturbadas em diferentes direções do espaçõ de fases. Já o método
tangente depende fortemente da versão linearizada do sistema estudado. Os resultados apresentados, através da aplicação de ambos os métodos, dizem respeito ao modelo Hamiltoniano de campo médio com potencial cosseno e ao sistema de folhas autogravitantes. / The Lyapunov exponents measure the sensivity level of the trajectories to small variations in the initial conditions. Such property is essential to determine the chaoticity of dynamical systems. In the context of the long range interacting systems, we compare two methods commonly used to obtain the Lyapunov exponents: the method of clones (CM) and the tangent map (TM). The method of clones calculates the Lyapunov spectrum (LS) generating small perturbations of the original dynamics for diferent directions in the phase space. The tangent map approach relies strongly on the construction of a linearized version of the system in study. Numerical results of both methods are applied to cosine Hamiltonian Mean Field Model (HMF) and the 1-dimensional Gravitational sheet model (1DGS).
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Optimización de la Gestión del Alcance para mitigar los cambios en Edificaciones / Optimization of Scope Management to mitigate changes in BuildingsPrudencio Soto, Marco Antonio, Unda Figueroa, Angela 14 March 2019 (has links)
La ineficiente gestión del alcance en proyecto de edificaciones en el Lima genera cambios durante la etapa de ejecución, estos cambios de alcance se convierten en adicionales que causan sobrecostos y afectan al presupuesto contractual.
A fin de mitigar los cambios en edificaciones, se formula un procedimiento para optimizar la gestión del alcance. La propuesta consta de 6 procesos para gestionar el alcance: Estudio de condiciones de sitio y de Stakeholders, Definición de Alcance, Desarrollo de Diseño, Validación del Alcance, Control de OCA’s y Análisis de OCA’s; los cuales están basados en distintas fuentes bibliográficas y de información de proyectos locales.
El producto final que validará la investigación se obtendrá con el procedimiento propuesto retroalimentado en el resultado del análisis de los adicionales aprobados de 3 proyectos de edificación. Dicho análisis consiste en la clasificación de los adicionales en distintos tipos de causantes que serán agrupados, comparados y evaluados de acuerdo a los procesos de gestión de alcance y a las especialidades involucradas, con el objetivo de identificar cuál de estas requieran establecer medidas de mejora. / An inefficient Scope Management in building projects in Lima may generate changes during the execution phase, those Scope changes can become into additional works that causes overcost and variations to the contractual budget.
In order to reduce changes in building projects, it has been formulated a procedure to improve the Scope Management and it is composed by 6 processes: Site conditions and Stakeholders Study, Scope definition, Design development, Scope validation, Change orders control and Change orders Analysis; all the processes are based on various bibliographical sources and information of local’s Projects.
The final product which will validate the investigation is a feedback of the proposed procedure with the results of the analysis of approved scope changes coming from the building projects studied. This analysis consists of the classification of scope changes according their causes which have been grouped, compared and evaluated in accordance with the Scope management processes and the specialties involved, aiming to identify those that require setting improvement measures. / Tesis
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Contribuições à mecânica estatística de sistemas com interação de longo alcanceMoura, José Roberto Steiner de 16 February 2014 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-11-14T13:48:53Z
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2014_JoséRobertoSteinerDeMoura.pdf: 1133304 bytes, checksum: 75d87b6cd2b628013236670231905ea7 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-27T17:56:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1
2014_JoséRobertoSteinerDeMoura.pdf: 1133304 bytes, checksum: 75d87b6cd2b628013236670231905ea7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-27T17:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2014_JoséRobertoSteinerDeMoura.pdf: 1133304 bytes, checksum: 75d87b6cd2b628013236670231905ea7 (MD5) / A evolução temporal da função distribuição para a uma partícula em um sistema Hamiltoniano com interação de longo alcance, ou seja, sistemas em que o potencial de interação variam com r-∞ com α < d, onde d é a dimensão do espaço, é regida pela Vlasov no limite em que N → ∞. Exemplos desses sistemas são sistemas autogravitantes, plasmas carregados e uma série de modelos derivados destes. O objetivo dessa tese é apresentar uma derivação dessa equação utilizando a técnica desenvolvida na escola de Bruxelas nos anos 1950 à 1970, fazendo uma discussão da correlação entre as partículas do sistema, o que nos permite uma melhor compreensão de sue papel no estudo dos estados quase-estacionários. A vantagem dessa metodologia é que ela permite estimar explicitamente a ordem de magnitude das correlações entre partículas. Uma vez estabelecida a equação de Vlasov, realizamos uma série de simulações de dinâmica molecular assim como a solução numérica da equação de Vlasov, e mostramos como elas convergem. Para a realização de tais simulações utilizamos três sistemas, modelo Hamiltonean Mean Field, o modelo do anel autogravitante e o modelo de folhas autogravitantes. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The temporal evolution of the one-particle distribution function of a Hamiltonian system with long-range interaction , i.e, systems with an interaction potential behaving at long distances as r- ∞ with α < d , where d is the spatial dimension, is governed by Vlasov equation in the limit as N → ∞ . Examples of such systems are self-gravitating systems, non-neutral plasmas and models derived from these. The objective of this thesis is to present a derivation of this equation using a technique developed by the Brussels school in the 1950’s to the 1970’s. We present a discussion of the role of inter-particle correlations and its role on the understanding of quasistationary states. The advantage of this methodology is that it allows an explicit estimate the order of magnitude of the correlations between particles. We also perform a series of molecular dynamics simulations and numerical solution of the Vlasov equation, showing how both converge for three simplified models: Hamiltonean Mean Field model, self-gravitating and the self-gravitating sheet model.
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Preferência manual e assimetrias intermanuais de desempenho na ação de alcançar em bebês / Manual preference and intermanual performance asymmetries in infants reachingSouza, Rosana Machado de 19 July 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-07-19 / Universidade Federal de Minas Gerais / Manual preference has been regarded as derived from innate performance advantage of one hand over the other. The main purpose of this work was to investigate the relationship between manual preference and intermanual performance asymmetry on a task of reaching for static targets in five-month-old infants. Secondary purposes were to assess the effects of spatial target position and gender on manual preference, and the relationship between the infants‟ and the parents‟ manual preference. Manual preference was evaluated through frequency of right- and left-handed reaching toward targets at right, midline and left positions, regarding the midsagittal plane of the infant‟s body. Intermanual asymmetry was assessed through kinematic analysis of reaching toward the target at the midline position. Dependent variables were the following: movement time, movement straightness, number of movement units, median velocity, peak velocity, and deceleration time. Analysis of manual preference indicated similar frequency of rightand left-handed reaching at midline and ipsilateral reaching toward lateral targets. Analysis of manual preference regarding toy positions indicated the equivalence between the incidence of infants presenting right and left manual preference. Kinematic analysis showed similar patterns of reaching between the right and left hands, except for deceleration time. Manual preference was not correlated with performance asymmetry. These results suggest that early manual preference in reaching does not derive from a superior capacity of control of one hand over the other. Manual preference was not significantly different between males and females, and it was not correlated with parents‟ manual preference. Results are discussed in terms of environmental versus genetic factors associated with formation of manual preference. / A preferência manual tem sido considerada como proveniente da vantagem inata de desempenho motor de uma mão sobre a outra. O presente trabalho teve como objetivo principal investigar a relação entre preferência manual e assimetrias intermanuais de desempenho na tarefa de alcançar alvos estáticos em bebês aos cinco meses de idade. Como objetivos secundários foram analisados os efeitos da posição espacial do alvo e sexo sobre a preferência manual, e a correlação entre a preferência manual dos bebês e dos respectivos pais. Para a avaliação da preferência manual, foi analisada a frequência de alcances com as mãos direita e esquerda a alvos posicionados na linha média, à direita e à esquerda em relação ao eixo sagital mediano do corpo dos bebês. A avaliação da assimetria intermanual foi feita por meio de análise cinemática de movimentos de alcance a alvos posicionados na linha média. Foram calculados tempo de movimento, índice de retidão, quantidade de unidades de movimento, velocidade média, pico de velocidade e tempo relativo de desaceleração. A análise da preferência manual indicou frequência de alcance semelhante com as mãos direita e esquerda ao alvo medial e alcances predominantemente ipsilaterais aos alvos laterais. Esse resultado revela o efeito da disposição ambiental sobre a preferência manual primária. A análise da preferência manual considerando todas as posições do brinquedo indicou equivalência entre a incidência de bebês apresentando preferência manual direita e esquerda. Não foram encontradas diferenças significantes na preferência manual em função do sexo, e no geral a preferência manual do bebê não apresentou congruência com a preferência manual dos pais. A análise cinemática revelou padrões de alcance predominantemente semelhantes entre as mãos direita e esquerda, exceto para a variável tempo relativo de desaceleração. Esses resultados sugerem que a preferência manual primária no alcançar não deriva de vantagem de desempenho de uma das mãos sobre a outra.Não foi encontrada correlação entre preferência manual e assimetria intermanual de desempenho. Os resultados são discutidos em termos da atuação do ambiente versus a atuação de fatores genéticos sobre a formação da preferência manual.
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Correlações de longo alcance em séries temporais de focos de calor no BrasilSILVA, Luciano Rodrigues da 20 October 2009 (has links)
Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2016-08-02T15:32:53Z
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Previous issue date: 2009-10-20 / Vegetation fires represent a natural hazard with severe ecological, social, health and economic consequences. Every year fires burn millions of hectares of forest worldwide and their number have been increasing, principally because of the increase in population and combustion material. The preservation of the environment depends on global and regional policies and methods of prevention and suppression of fires. To establish these methods it is necessarily to know the profile of fires: spatial location, time of occurrence, burned area, why they occur, and how they initiate and propagate. Recently, various methods of Statistical Physics (including data analysis and computational models) have been applied to provide additional information about spatial and temporal distribution of fire sequences, which is crucial for assessing various consequences of burning, such as emissions of gasses and particulates to the atmosphere, loss of biodiversity, loss of wildlife habitat, soil erosion etc. Several satellite systems (with different capabilities in terms of spatial resolution, sensitivity, spectral bands, and times and frequency of overpasses) are currently available for monitoring different fire characteristics: dry areas that are susceptible to wild fire outbreak, actively flaming fires, burned area and smoke, and trace gas emissions. Hotspots are satellite image pixels with infrared intensity corresponding to burning vegetation. A hotspot may represent one fire, or be one of several hotspots representing a larger fire. Together with other satellite data, thenumber of hot-spots can be used to estimate the burned area. In this work we study the dynamics of hotspots using the Detrended Fluctuation Analysis (DFA) method, which serves to quantify correlations in non stationary time series. We analyze daily hotspot temporal series detected in Brazil by various satellites during the period 1998-2008. The results show the existence of power-law long-range correlations that represent an important property of the underlying stochastic process. This property, also found in climatic phenomena, should be incorporated in theoretical models and computer simulations of the fire dynamics. / Incêndios em vegetação é um tipo de desastre natural com conseqüências ambientais, sociais econômicas, etc. Todos os anos incêndios destroem milhões de hectares das florestas e aumentam em número como conseqüência de vários fatores, principalmente de crescimento populacional e acúmulo de material combustível. A preservação de meio ambiente depende das políticas protecionistas globais e regionais adequadas às características de cada região. Para estabelecer essas políticas de controle e prevenção é necessário conhecer o perfil dos incêndios florestais: onde, quando e porque ocorrem. Além das estatísticas de ocorrências de incêndios os métodos emergentes da Física Estatística incluindo análise de dados e modelos computacionais, providenciam as informações adicionais sobre a distribuição e agrupamento espaço-temporal dos incêndios, que são cruciais para o estudo de várias conseqüências de fogo, como emissão de gases e partículas em atmosfera, perda de biodiversidade, erosão de solo, etc. Vários satélites (com características diferentes em termos de resolução espacial, bandas espectrais, tempo e freqüência de escaneamento) são disponíveis para monitoramento das varias características de fogos: áreas de risco, incêndios atualmente ativos, área queimada, fumaça, emissão de poluentes etc. Focos de calor são pixels na imagem de satélite com intensidade infravermelha correspondente a vegetação queimada. Um foco pode representar uma queimada, parte de um incêndio maior ou outras fontes de calor como, por exemplo, a reflexão de luz da superfície de um lago. O número de focos junto com outras informações providenciadas pelos satélites podem ser usados para estimar a área queimada, para detecção e monitoramento dos incêndios florestais, estimação de risco de fogo, e para avaliação da influencia de outros fatores ambientais. Neste trabalho estudamos a dinâmica de focos de calor no Brasil usando o método Detrended Fluctuation Analysis (DFA), desenvolvido para quantificar as correlações em séries temporais não estacionárias. Analisamos séries temporais diárias de focos de calor detectados no Brasil pelo vários satélites, durante o período 1998-2008. Os resultados mostram a existência de correlações de longo alcance persistentes, que representa uma propriedade importante dos processos estocásticos geradores desse fenômeno. Esta propriedade, também presente em fenômenos climáticos deveria ser incorporada em modelos teóricos e simulações computacionais de dinâmica de incêndios.
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Controle de movimentos combinados em adultos jovens e idosos (caidores e não-caidores): a interação entre andar e pegar um objeto / Combined control of walking and grasping in young and older adults (fallers and non-fallers): the interaction between walking and grasping an objectRinaldi, Natalia Madalena 02 December 2015 (has links)
O movimento de alcançar e de pegar objetos é amplamente utilizado nas atividades diárias. Desta forma, diversos estudos têm analisado e descrito este padrão de movimento em função de diferentes aspectos que influenciam seu controle. Da mesma forma, o movimento de andar é uma habilidade fundamental nas atividades diárias e tem sido estudado e descrito amplamente na literatura. Entretanto, pouco se sabe sobre quais são as alterações que ocorrem nessas habilidades motoras quando elas são combinadas. A realização combinada de habilidades motoras (ex., andar e pegar um objeto) está muito presente no dia a dia das pessoas, mas o entendimento do controle desse tipo de tarefa combinada ainda não foi elucidado. Adicionalmente, ainda não está claro quais são as modificações que ocorrem nestes movimentos em função do processo de envelhecimento e do histórico de quedas recentes em idosos. Desta forma, três estudos foram conduzidos para investigar o desempenho motor de adultos jovens e idosos com e sem histórico de quedas na marcha combinada com o movimento de preensão em função do nível de dificuldade da tarefa manual. O primeiro estudo investigou o desempenho motor dos adultos jovens na marcha combinada com o movimento de preensão. O segundo estudo comparou o desempenho motor entre idosos com e sem histórico de quedas na marcha combinada com o movimento de preensão. Ainda, o terceiro estudo comparou o padrão de coordenação entre idosos (com e sem histórico de quedas) e adultos jovens na marcha combinada com o movimento de preensão. Participaram desta tese, 45 indivíduos distribuídos em três grupos (n=15): adultos jovens, idosos sem histórico de quedas e idosos com histórico de quedas. Os indivíduos foram convidados a alcançar e pegar um objeto em duas tarefas (manutenção da postura ereta e marcha) e para cada uma, seis condições experimentais foram realizadas com diferentes níveis de dificuldade. Para analisar o movimento de preensão, movimentos do corpo todo e os parâmetros espaço-temporais da marcha, um sistema tridimensional de análise de movimento foi utilizado. Modificações na marcha e no movimento de preensão foram identificados quando combinados, especialmente para as condições mais desafiadoras da tarefa manual. A adição da tarefa de pegar o objeto provocou uma adaptação na marcha, pois os participantes adotaram uma estratégia mais conservadora para aumentar a estabilidade dinâmica durante a fase de aproximação. Assim é possível sugerir que o movimento de preensão foi sobreposto ao da marcha, embora as adaptações no comportamento motor sejam globais, pois ambos os padrões motores (marcha e preensão) foram modificados para realizar com sucesso a tarefa em função dos diferentes níveis de dificuldade da tarefa manual. Os idosos com histórico de quedas apresentaram um desempenho motor inferior aos idosos sem histórico de quedas na marcha combinada com o movimento de preensão, como por exemplo, redução na velocidade do passo, aumento na duração do passo, redução na velocidade do punho e na abertura entre os dedos. Além disso, os idosos com histórico de quedas apresentaram maior redução na velocidade do COM AP em comparação com os idosos sem histórico de quedas. Assim, o paradigma de tarefas combinadas desenvolvido no presente estudo identificou mudanças nas estratégias de controle motor em idosos caidores, sendo que estas alterações foram ainda mais evidenciadas nas condições manuais mais difíceis. Ainda, a adição da tarefa de pegar o objeto na marcha modificou o padrão de coordenação entre membros superiores e inferiores para os movimentos de flexão/extensão e abdução/adução. Assim, para os movimentos de flexão e extensão, um padrão mais em fase e menos fora de fase foi identificado na condição de preensão comparado com a marcha livre quando o ombro direito foi analisado em relação ao ombro esquerdo e quadril direito. Para os movimentos de abdução e adução, quando o movimento de ombro direito foi analisado em relação ao ombro esquerdo e quadril direito, foi observado um padrão menos em fase. Além disso, um padrão menos fora de fase foi observado para os acoplamentos entre ombro direito-ombro esquerdo e ombro direito-quadril esquerdo. Entretanto, estas mudanças no padrão de coordenação não foram afetadas pelo nível de dificuldade manual. Este resultado sugere que as mudanças no padrão de coordenação são mais globais, enquanto mudanças específicas no movimento de membro superior são necessárias para acomodar as diferentes demandas da tarefa manual. Finalmente, idosos com histórico de quedas apresentaram um padrão diferente de coordenação quando comparados com os adultos jovens, como por exemplo, um padrão mais fora de fase para o acoplamento entre ombro direito e quadril direito e um padrão menos fora de fase para o acoplamento entre ombro direito e quadril esquerdo na marcha combinada com o movimento de preensão. Desta forma, parece que os idosos com histórico de quedas desacoplam a tarefa da marcha combinada com o movimento de preensão, diferentes dos adultos jovens e idosos sem histórico de quedas. / Reaching-to-grasping an object is widely used in daily activities. Many studies have analyzed and described this movement pattern considering different aspects that influence how it is controlled. Likewise, walking is a fundamental skill in daily activities and has been studied and described widely in the literature. However, little is known about what are the changes that occur in these motor skills when they are combined. The combined performance of motor skills (e.g. walk and grasp an object) is very common in daily life activities, but the understanding of the control mechanisms of this type of task is lacking. In addition, it is not clear what are the changes that occur in these movements due to aging and changes in balance control as observed in older adults with history of falls. Thus, three studies were designed to investigate the motor performance of young adults and older adults with and without history of falls during walking combined with prehension. The first study investigated motor performance of young adults while performing the combined task of walk and prehension at different levels of difficulty of the manual task. The second study investigated the same combined task with different levels of manual task difficulty in older adults with and without history of falls. Yet, the third study investigated the interlimb coordination pattern in young and older adults with and without history of falls during the combined task of walking and prehension with different levels of manual task difficulty. Forty-five individuals, distributed in three groups (young adults; older adults without history of falls; older adults with history of falls), participated in this study. They performed the reach-to-grasp movement in two tasks (upright stance and gait) involving six experimental condition with different levels of manual difficulty. To analyze prehension, body movements and spatio-temporal gait parameters, a tridimensional movement analysis system was used. Modifications in gait and prehension were identified when they were combined, especially for the most difficult prehension conditions. The grasping task caused an adaptation in gait since participants preferred to adopt a more conservative strategy, increasing their dynamic stability during the approach phase and when grasping the dowel. Based on these results, it is possible to suggest that prehension was superimposed on gait, although the adaptations in motor behavior were global, since both motor patterns (i.e., walking and prehension) were changed to perform the task successfully with different levels of difficulty. It is possible to suggest that motor performance of fallers in the combined task of walking and grasping is more impaired than in no-fallers (for instance, decreased step velocity, increased step duration, decreased wrist velocity and peak grip aperture velocity). Moreover, older adults with history of falls presented a greater reduction in COM AP velocity when compared to older adults without history of falls. The combined task paradigm used in the present study showed some changes in motor control strategy of fallers older adults when performing walking and prehension combined. In addition, motor patterns (walking and grasping) of older adults (fallers and no-fallers) were modified in function of the level of manual task difficulty. The analysis of the relative motion allowed the quantification of the changes in the coordination pattern of the combined task involving walking and prehension for flexion/extension and abduction/adduction movements. For flexion/extension movements, a more in-phase and a less anti-phase pattern was identified in the grasping condition compared to walking through when right shoulder was analyzed relative to left shoulder and right hip. For adduction/abduction movements, when right shoulder was analyzed relative to left shoulder and right hip, it was observed less in phase pattern. In addition, we found a less anti-phase pattern for right shoulder-left shoulder and right shoulder-left hip couplings. However, the changes in motor coordination were not affected by the manual task difficulty for young adults and older adults with and without history of falls. This result suggests that changes in coordination are more general while specific changes in upper limb movement are necessary to deal with different task demands. Finally, older adults with history of falls presented a different pattern of coordination than young adults, such as, a more anti-phase pattern for right shoulder-right hip coupling and a less anti-phase pattern for right shoulder-left hip coupling during the combined task. Thus, it seems that older adults with history of falls decouple the walking and prehension tasks, differently of young adults and older adults without history of falls.
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