Neste trabalho, introduzimos a noção de desenvolvimento assintótico em classes de Gevrey e mostramos como o conceito clássico de convergência de séries de potências pode ser generalizado para englobar o caso em que o raio de convergência é nulo. Essa técnica pode ser útil em situações em que é necessário trabalhar com séries formais, como no estudo de Equações Diferenciais. Caracterizamos o conjunto das funções holomorfas que admitem desenvolvimento assintótico e, em cada classe de Gevrey, definimos uma aplicação que associa uma função a uma série formal. Determinamos sob quais condições tal aplicação é sobrejetora e sob quais ela é injetora, possibilitando a ampliação do conceito de convergência e as aplicações da teoria. Além disso, mostramos como essa técnica pode ser usada para obter resultados em equações diferenciais. Para isso, fazemos uma breve introdução de Equações Diferenciais com uma variável complexa e introduzimos o conceito de Polígono de Newton, ferramenta que permite obter a classe de Gevrey de uma solução formal. Finalmente, encontramos condições para que a soma de uma solução formal de uma equação diferencial seja uma solução clássica. / In this work, we introduce the notion of Gevrey asymptotic expansion and we show how the classical concept of a convergent power series can be generalized to include the case in which the radius of convergence is zero. This technique can be useful in situations where it is necessary to work with formal power series, as in the study of Differential Equations. We characterize the set of holomorphic functions which admit Gevrey asymptotic expansion and we define in each Gevrey class a map that associates to function in the class a formal series. We determine under which conditions such a map is surjective and under which it is injective, allowing the extension of the concept of convergence and applications of the theory. Furthermore, we show how this technique can be used to obtain results in Differential Equations. For this, we briefly recall the theory of Differential Equations in one complex variable and we introduce the concept of the Newton Polygon, a tool that allows us to find the Gevrey class of a formal solution. Finally, we find suficient conditions for the sum of a formal solution of a differential equation to be a classical solution.

O objetivo deste trabalho é estudar a vibração em vigas de Timoshenko rotativas. Foram obtidas duas soluções, sendo uma analítica e outra utilizando o Método dos Elementos Finitos. As equações de movimento foram obtidas a partir das Equações de Lagrange. Foi considerado também o efeito giroscópico segundo Timoshenko Para obter a solução analítica, assim como as matrizes de massa, do efeito giroscópico e de rigidez, foi utilizado o software Mathematica. Um software escrito em Fortran permitiu a montagem das matrizes globais dos elementos e a simulação de resposta do eixo, variando dimensões, material, velocidade angular e desbalanceamento. Os resultados são apresentados, discutidos e comparados.

A determinação da atitude baseada em GNSS constitui uma extensão do método de posicionamento diferencial, no qual é possível obter a posição relativa, com exatidão de $mm$, entre um par de antenas, desde que as grandezas envolvidas sejam conhecidas. Entretanto, é necessário o uso de múltiplos receptores e uma configuração especial das antenas, conhecida como sistema multi antena GNSS. Duas linhas de base definidas por três antenas determinam completamente os ângulos de Euler associados à atitude do veículo. Para que as linhas de base sejam calculadas, é necessário resolver o problema da ambiguidade de fase da onda portadora e técnicas baseadas em Mínimos Quadrados (MQ) são as mais utilizadas para este propósito. Dois algoritmos baseados em MQ foram implementados, a saber MILES e Decomposição de Cholesky, e avaliados no processo de determinação da atitude utilizando dados simulados e reais. A partir dos dados simulados efetuou-se a análise da implementação e a robustez dos métodos de busca, livre de perturbações desconhecidas. Com o conjunto de dados reais a atitude também foi calculada e comparada com a obtida a partir de um navegador de alta precisão. Os resultados obtidos apresentaram um bom desempenho para ambos os métodos de busca avaliados assim como potencial para utilização em aplicações que exijam o processamento da atitude em tempo real.

Experimentos em escoamentos transônicos sobre aerofólios em túneis de vento podem apresentar reflexões de ondas de choque, entupimento aerodinâmico e alteração das linhas de corrente devido à presença das paredes da seção de testes. Para inibir estes fenômenos físicos, projetistas desenvolveram seções de testes com paredes perfuradas ou fendidas. O objetivo deste trabalho é analisar numericamente e experimentalmente escoamento transônico sobre o aerofólio NACA 0012 no Túnel Transônico Piloto (TTP) do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). As análises foram realizadas com número de Mach 0,6 a 0,85 e variações de ângulo de ataque de 0 a 8. As simulações numéricas são baseadas nas Equações de Euler, resolvidas pelo método de diferenças finitas centradas, proposto por Beam e Warming e modificado para algoritmo diagonal. Foi gerada algebricamente a malha computacional da seção de testes fendidas do TTP com o aerofólio NACA 0012 fixado nas paredes superior e inferior, e por equações diferenciais parciais os pontos próximos ao perfil foram redistribuídos. As distribuições de pressão obtidas pelas simulações numéricas foram comparadas entre escoamentos em paredes sólidas e paredes com fendas, das quais se verificaram a importância das fendas em escoamentos transônicos. Dos experimentos no TTP foram realizadas medições de distribuição de pressão por tomadas de pressão estática e pela técnica PSP ("Pressure Sensitive Paint"), das quais foram obtidas distribuições de pressão sobre toda a corda aerodinâmica do perfil. Os resultados experimentais e numéricos com paredes fendidas foram comparados com o trabalho de Harris, onde se observaram curvas de distribuição de pressão e posicionamento de ondas de choque mais próximas do que as encontradas em trabalhos realizados em túneis de vento renomados.

Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo numérico da ignição e desenvolvimento da combustão de uma mistura de hidrogênio e ar a jusante de uma onda de choque oblíqua estabilizada no bordo de ataque de um diedro. Exista interesse, em particular, em analisar as condições de escoamento que levam a obtenção de uma onda de detonação oblíqua. Para isto foi usado um código de cálculo que resolve as equações de Euler, dentro de sua versão não estacionária e bidimensional para um escoamento reativo. A técnica utilizada é uma técnica de volumes finitos sobre uma malha não estruturada adaptativa. Este código de cálculo oferece a possibilidade de refinar a malha de cálculo nos lugares onde os gradientes das propriedades do escoamento são elevados. Este estudo começa por uma pesquisa das condições necessárias à obtenção de uma onda de detonação oblíqua.Este estudo inicial é baseado na técnica das polares de choque e detonação e, também, na determinação do comprimento de indução da cinética química a jusante da onda de choque oblíqua inicial. Em seguida, foi de interesse estudar a estrutura do conjunto da transição onda de choque oblíqua / onda de detonação oblíqua. Foram caracterizados, também, dois tipos de transição, suave e abrupta. Foi colocado em evidência o papel da razão entre o tempo de liberação de calor e o tempo de reação química total sobre o tipo de transição obtido. Foi colocado também em evidência que, quando esta razão tende a zero e o ângulo do diedro se aproxima do máximo permitido para uma onda de detonação oblíqua plana, a região de transição apresenta uma onda de detonação transversal do tipo Chapman-Jouguet similar àquela obtida nas experiências de Viguier e Desbordes. Finalmente, são apresentados os primeiros resultados do estudo de uma configuração onde o diedro possui um comprimento finito. Neste caso, um conjunto de ondas de expansão interage com a onda de detonação oblíqua forte inicial. Os resultados numéricos colocam em evidência que existem as condições para que o resultado desta interação, a onda de detonação oblíqua obtida, satisfaça às condições de Chapman-Jouguet.

Foram modeladas matematicamente as vibrações que ocorrem em vigas flexíveis com bloco deslizante, como um sistema dinâmico com restrição, através de uma abordagem Lagrangiana. Para tanto, considera-se uma viga de Euler-Bernoulli, linear, elástica, que sofre pequenos deslocamentos. Trata-se a viga flexível com o bloco que desliza sobre a mesma e ao longo de seu comprimento como um sistema multicorpos, levando-se em consideração a inércia de translação e de rotação do bloco. A deflexão da viga é discretizada utilizando o Método dos Modos Assumidos. As equações de Lagrange são utilizadas na obtenção de equações de movimento, que são dadas por um sistema de equações diferenciais, de segunda ordem e algébricas, de restrição dos corpos em estudo. Estuda-se a contribuição dos modos de deformação estática, juntamente com a tradicional abordagem via modos dinâmicos.

Neste trabalho, introduzimos a noção de desenvolvimento assintótico em classes de Gevrey e mostramos como o conceito clássico de convergência de séries de potências pode ser generalizado para englobar o caso em que o raio de convergência é nulo. Essa técnica pode ser útil em situações em que é necessário trabalhar com séries formais, como no estudo de Equações Diferenciais. Caracterizamos o conjunto das funções holomorfas que admitem desenvolvimento assintótico e, em cada classe de Gevrey, definimos uma aplicação que associa uma função a uma série formal. Determinamos sob quais condições tal aplicação é sobrejetora e sob quais ela é injetora, possibilitando a ampliação do conceito de convergência e as aplicações da teoria. Além disso, mostramos como essa técnica pode ser usada para obter resultados em equações diferenciais. Para isso, fazemos uma breve introdução de Equações Diferenciais com uma variável complexa e introduzimos o conceito de Polígono de Newton, ferramenta que permite obter a classe de Gevrey de uma solução formal. Finalmente, encontramos condições para que a soma de uma solução formal de uma equação diferencial seja uma solução clássica. / In this work, we introduce the notion of Gevrey asymptotic expansion and we show how the classical concept of a convergent power series can be generalized to include the case in which the radius of convergence is zero. This technique can be useful in situations where it is necessary to work with formal power series, as in the study of Differential Equations. We characterize the set of holomorphic functions which admit Gevrey asymptotic expansion and we define in each Gevrey class a map that associates to function in the class a formal series. We determine under which conditions such a map is surjective and under which it is injective, allowing the extension of the concept of convergence and applications of the theory. Furthermore, we show how this technique can be used to obtain results in Differential Equations. For this, we briefly recall the theory of Differential Equations in one complex variable and we introduce the concept of the Newton Polygon, a tool that allows us to find the Gevrey class of a formal solution. Finally, we find suficient conditions for the sum of a formal solution of a differential equation to be a classical solution.

Orientador: Sergio Augusto Cunha / Banca: Margarida Pinheiro Mello / Banca: Luciano Allegretti Mercadante / Banca: Dirce Kiyomi Hayashida Mochida / Banca: Anizio Perissinotto Junior / Resumo: Algumas abordagens matemáticas são utilizadas para descrever o componente rotacional das articulações durante o movimento humano, como por exemplo, as matrizes de rotação do tipo 3x3, ângulos de Euler e Cardan, os eixos helicais e os quatérnions, sendo este último o menos difundido na biomecânica. O presente estudo teve como objetivo apresentar e aplicar o método dos quatérnions como ferramenta biomecânica para a análise de rotação em movimentos esportivos. Para isso, o trabalho foi subdivido em três capítulos. No primeiro, são apresentadas e discutidas as definições e propriedades básicas dos quatérnions e também os cálculos matemáticos para as conversões entre três métodos utilizados para descrever rotações no espaço tridimensional (matriz de rotação, ângulos de Euler e quatérnions). No segundo, são apresentados os procedimentos para o cálculo dos quatérnions e dos ângulos de Euler através de variáveis cinemáticas. No terceiro, foram apresentadas três aplicações dos quatérnions. A primeira trata-se de um estudo no qual a representação dos quatérnions foi empregada com a finalidade de descrever e analisar as rotações ocorridas no joelho durante a aterrissagem unipodal (single leg drop landing); na segunda os quatérnions e os ângulos de Euler foram utilizados para representar os movimentos de rotação que ocorrem na articulação do tornozelo do membro de apoio durante o chute no futebol; e na terceira foram realizadas simulações para o estudo dos quatérnions. Conclui-se que a representação do movimento de rotação das articulações de humanos através dos quatérnions é uma abordagem nova e alternativa, pois possibilita representar o eixo instantâneo de rotação com cálculos matemáticos mais simples quando comparado com outras representações. Este é um tópico relevante uma vez que os movimentos humanos são gerados por ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Mathematical approaches have been utilized to describe joint rotational components during human movement, such as the rotational matrices, Euler angles, Cardan angles, helical axis, and quaternions, in which the last one is the least employed in biomechanics. The objective of the present study was to present and apply the quaternions method as a biomechanical tool to analyze rotation in sport movements. Thus, the thesis was divided into three chapters. In the first chapter, the basic quaternion definitions and properties are presented and discussed, along with the mathematical calculations for the conversion among the three most used methods to describe rotations in three-dimensional space (rotational matrices, Euler angles, and quaternions). In the second chapter, the procedures to calculate the quaternions and Euler angles are presented by means of kinematic variables. The third chapter submitted three applications of quaternions. The first the quaternions were used to describe the rotational movement of the human knee joint during a landing task; the second the quaternions and Euler angle were used to describe the rotational movement of the ankle joint of the foot of support during a soccer kick; In the third application opted-to implement simulations of movements for the study of quaternions. It was conclude that the representation of rotational movements observed in human joints by means of the quaternions is an interesting alternative because it is possible to represent the joint rotational axis with fairly simple mathematical calculations when compared to other forms of representation. The quaternions provide a more adequate representation system to operate rotations without constraints. This is a relevant topic once movements are product of internal and external forces that result in rotations through axis (quaternions), which naturally occurs repeatedly in human joints. / Doutor

Orientador: Edson Alex Arrazola Iriarte. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-graduação em Matemática.

Orientador: Sergio Augusto Cunha / Banca: Lilian Teresa Bucken Gobbi / Banca: René Brenzikofer / Resumo: O futsal tem sido estudado sob o enfoque de diversos temas e olhares. Neste trabalho o futsal foi analisado através da perspectiva da Biomecânica. O objetivo do estudo foi descrever o chute executado com o membro dominante e com o membro não dominante realizado com a bola parada e em deslocamento no futsal. Participaram dez jogadores da equipe de futsal adulta da UNESP Campus Rio Claro, os quais realizaram dez chutes com a bola em deslocamento e dez chutes com a bola parada, sendo cinco chutes com cada membro para cada situação. Os chutes foram realizados com o dorso do pé, procurando empregar velocidade máxima a bola e objetivando acertá-la em um alvo de 1m2 colocado no centro do gol. Os movimentos foram filmados por sete câmeras posicionadas de modo que enfocassem os marcadores passivos colocados em ambos os membros inferiores dos participantes. As imagens destes chutes foram transferidas para o computador e trabalhadas no software DVIDEOW, sendo realizado os processos de desentrelaçamento, sincronização, medição e reconstrução 3D. Após isso, ocorreu a suavização das através função LOESS e através do método de Euler foram calculados os ângulos de rotação das articulações. Para isso, foi definida uma base ortonormal associada a cada segmento corporal através dos versores i, j e k. A velocidade angular foi calculada através da derivada dos ângulos em função do tempo para cada articulação. Para o desempenho foram avaliados os acertos e erros do alvo. Para a velocidade da bola e velocidade do pé do membro de chute foi realizada, em função do tempo, uma regressão linear de primeiro grau para os eixos X e Y e uma regressão linear do segundo grau para o eixo Z, sendo a xiii velocidade média da bola e do pé calculada a partir da distância percorrida dividida pelo tempo de percurso...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The futsal has been studied under the focus of several themes. This work analyzed the futsal in the Biomechanics perspective. The aim of this study was to describe the kick with the dominant and non-dominant limb performed with the stationary and in displacement ball in futsal. Ten players participated of the UNESP - Campus Rio Claro futsal adult team. They performed ten kicks with the ball in displacement and ten kicks with the stationary ball (five kicks with each limb for each situation). The kicks performed were the maximal instep kicks and should hit a 1 x 1 m target positioned in the goal centre. The movements were recorded by six cameras with focus in the passive markers placed in the participants inferior limbs. The kicking images were transferred to the computer and worked in the DVIDEOW software. The extracted files of this software were smoothed through the LOESS function and joints rotation angles were calculated by the Euler method. For that, it was defined the ortonormal base associated to each corporal segment through i, j and k versores. The angular speed was calculated through angles derived for the time and for each joint. The kicks performance was analyzed through the observation of the success or failure of hitting in the target. For the ball and kick limb foot speed were carried through, in function of the time, a linear regression of first degree for X and Y axles and a linear regression of second degree for Z axle. Then, the average ball and foot speed was calculated from the covered distance divided for the time for the data parameterized in each kick. The results for the angular kinematic standard and angular speed showed significant differences among dominant and not dominant kick and support limb. For the kick type small differences was 126 detected mainly at the moment of contact with the ball...(Complete abstract click eletronic access below) / Mestre