Orientador: Carlos Renato Zacharias / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Alvaro Jose Damião / Resumo: Este trabalho trata da simulação da ótica do olho humano, em especial a determinação do perfil de índices de refração do cristalino. Mostramos que a hipótese de índice de refração constante, para os meios óticos, não é adequada quando o objetivo é minimizar aberrações e se fazer um estudo da imagem formada na retina. Desenvolvemos um código computacional que utiliza a técnica do Traçado de Raio (ray tracing) acoplada a um processo de busca e otimização (recozimento simulado), visando determinar o perfil de variação dos índices de refração do cristalino, com a condição de minimização das aberrações. A parametrização do modelo foi baseada em resultados da Literatura e utilizamos faces asféricas (parabólicas). Para validar nosso modelo, comparamos nossos resultados com outros modelos existentes, e verificamos a qualidade da imagem formada na retina / Abstract: This work deals with the human eye optics simulation, focusing in the lens refraction index profile. We show that the hypothesis of constant refraction index, for the lens, is not adequate when the objective is minimize aberrations and to study the image formed in the retina. We developed a computational code that uses the ray tracing technique coupled to a search and optimization algorithm (simulated annealing), seeking to determine the profile of the refraction index for the crystalline lens that minimize the aberrations. The model's parametrization was based on Literature results and we implemented aspherical faces for the lenses. In order to validate our results, we compare with those in the Literature, and verify the image quality formed on the retina / Mestre

Orientador: Michel Daoud Yacoub / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T06:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_FredericodePaula_M.pdf: 5625146 bytes, checksum: dd28cc1e7140587f8f1c2ee38c5746d0 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho objetivou a apresentação, análise e validação de métodos para o cálculo da perda de percurso de sinais de rádio nas faixas de freqüência utilizadas pelos sistema de telefonia móvel celular. Os métodos apresentados caracterizam-se por contabilizar como contribuição fundamental na perda de percurso, a perda de propagação por difração múltipla, como modelado nos trabalhos de Vogler, Walfisch, Bertoni, Xia e Macie!Para a validação dos métodos apresentados, foram utilizadas medidas de campo feitas em diversas regiões da cidade de Campinas em cooperação com uma operadora local de telefonia celular. Tal procedimento proporcionou não só a análise do comportamento dos métodos apresentados em diferentes situações e ambientes, bem como a obtenção de importantes parâmetros estatísticos que ajudam a descrever o ambiente rádio móvel na cidade de Campinas / Abstract: This work aimed the presentation, analysis and validation of methods for computing path loss of radio signals within the frequency range used by cellular mobile radio systems. The methods herein presented are characterized by taking into account as the main contributor for path loss, the propagation loss due to multiple diffraction as modeled in the work of Vogler, Walfisch, Bertoni, Xia and Maciel.To validate the presented methods, some field measurements, conducted in cooperation with a local cellular service provider in various regions of the city of Campinas were used. Such procedure, not only allowed the behavior analysis of each method in different situations but also the evaluation of some important statistical parameters that help to describe the mobile radio environment in the city of Campinas / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores : Martin Tygel, Lucio Tunes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-02T01:13:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piedrahita_Carlos_D.pdf: 6647122 bytes, checksum: 8391ec33fe7d3f34cde72d0fd1a377ac (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: o objetivo fundamental desta tese é estender o p método de Continuação de traçamento de raios para modelos sísmicos que possuam uma geometria complexa. Esses modelos são usados na exploração do hidrocarbonetos, por exemplo, cunhas, lentes e falhas, dentre outros. Para fazer essa extensão ultilizamos os conceitos, oriundos da Dinâmica Simbólica, de autômato finito e de linguagem aceita. Esses..conceitos nos permitiram montar o sistema não linear que representa o traçamento de raios. O sistema é resolvido utilizando o Método de Newton e o Método de Continuação nos parâmetros do modelo. Além desses métodos numéricos, também utilizamos uma busca aleatória para encontrar a primeira aproximação do primeiro raio da classe de equivalência..definida pela assinatura do raio. Assim, nesta tese, relacionamos alguns conceitos dos Sistemas Dinâmicos Finitos com a Teoria dos Raios. Estendemos as fórmulas da amplitude ao longo do raio de modelos multi-camadas até modelos multi-regiões (modeles- particionados em sub-regiões arbitrárias). . Em particular, encontramos as amplitudes ao longo do raio para..modelos 2.5D, em meios acústicos e elásticos. Essas fórmulas foram implementadas computacionalmente para a construção de sismogramas. Criamos e implementamos uma biblioteca computacional que chamamos OCTRAL, utilizando a linguagem interpretativa OCTAVE. Isto permitiu fazer traçamento de raios sismograma sintéticos usando os conceitos teóricos anteriormente expostos . Através do OCTRAL,fizemos diferentes testes usando como referência a biblioteca CSHOT do pacote computacional Seismic Unix (SU), desenvolvido e mantido pelo Center for Wave Phenomenada Colorado School of Mines. Esses testes nos- pennitiram-fazer comparações em diferentes modelo_ sísmicos. Dessas comparações, concluímos que o OGTRAL foi capaz de estender o CSHOT para modelos acústicos e elãsticos multi-regiões, como requerido para as aplicações mais realistas / Abstract: The fundamental_goal.of this thesis is to extend the.continuation method used in ray tracing to seismic models that have a complex geometry. These models are common in hydrocarbon exploration, as for example, wedges, lenses, faults, etc. To acomplish this aim- we used concepts such as finite-automatas and accepted languages, that arise from Symbolic Dynamics These. concepts permit us to assemble the non-linear system that represents ray tracing. The system is solved using Newton's Method and Con tinuation Methods in the parameters-of the model. Also we use a random search to 190k for the- fust approximation of the-first ray of the equivalence class defined by the ray signature. In this way, we relate some concepts-finite Dynamical Systems with Ray Theory. The formulas that provide the value of the amplitude along a ray were extended from multi-Iayered models to multi-region models (seismic model partitioned in arbitrary sub-regions). In- particular, we find expressions for-the amplitudes along a ray for 2-.5D models in acoustic and elastic media. These formulas - were implemented for the construction of seismograms. We created and implemented a computationallibrary called OCTRAL, written in the interpretative language OCTAVE With the-algorithms implemented in OCTRAL, we, made different tests using as reference the- CSHOT libr-ary- of the public domain comput_tional package Seismic Unix (SU), developed and mantained by the Center for Wave Phenomena at the Colorado School of Mines. From the comparisons between OCTRAL and CSHOT, we conclude that OCTRAL and CSHOT, we conclude that OCTRAL is able to extend CSHOT to acoustic and elastic multi-region models, as required for more realistic applications / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Neste trabalho, construímos novas soluções com simetria esférica ou axial para as equações do campo gravitacional induzido num cenário brana do tipo Randall-Sundrum, onde uma 3-brana com constante cosmológica está imersa num espaço-tempo 5-dimensional conhecido como bulk. Para o caso esfericamente simétrico, com constante cosmológica negativa, obtivemos uma família de soluções numa brana assintoticamente anti-de Sitter, sendo que cada membro desta é diferenciado de outro por uma constante integração C, que fixada proveu-nos soluções de buracos negros ou buracos de minhocas. Com a mesma simetria, geometrias que descrevem buracos de minhoca foram encontradas numa brana assintoticamente de Sitter. Para o caso axialmente simétrico, métricas assintoticamente anti-de Sitter e de Sitter foram construídas no contexto citado. Propriedades óticas, como a rotação do vetor de polarização, foram estudadas, mostrando-nos algumas diferenças entre os mundos brana, tratados como uma teoria de gravitação modificada, e a relatividade geral. / In this work we have constructed new solutions, with axial or spherical symmetry, to the induced gravitational field equations within a Randall-Sundrum type brane world scenario, where a 3-brane with cosmological constant is embedded in a 5-dimensional space-time called bulk. For the spherical case with negative cosmological constant, we have found a family of solutions in an anti-de Sitter brane, where each member of the family is different from another when C is fixed. With a fixed C we have black holes or wormholes. In this same case, with spherical symmetry, we have obtained wormhole solutions in a de Sitter brane. In the same context, for the axially symmetric case, metrics asymptotically anti-de Sitter and de Sitter were built. Optics features, like rotation of polarization vector, have been studied. These features showed some differences between brane worlds, a theory of modified gravity, and the General Relativity.

Neste trabalho, construímos novas soluções com simetria esférica ou axial para as equações do campo gravitacional induzido num cenário brana do tipo Randall-Sundrum, onde uma 3-brana com constante cosmológica está imersa num espaço-tempo 5-dimensional conhecido como bulk. Para o caso esfericamente simétrico, com constante cosmológica negativa, obtivemos uma família de soluções numa brana assintoticamente anti-de Sitter, sendo que cada membro desta é diferenciado de outro por uma constante integração C, que fixada proveu-nos soluções de buracos negros ou buracos de minhocas. Com a mesma simetria, geometrias que descrevem buracos de minhoca foram encontradas numa brana assintoticamente de Sitter. Para o caso axialmente simétrico, métricas assintoticamente anti-de Sitter e de Sitter foram construídas no contexto citado. Propriedades óticas, como a rotação do vetor de polarização, foram estudadas, mostrando-nos algumas diferenças entre os mundos brana, tratados como uma teoria de gravitação modificada, e a relatividade geral. / In this work we have constructed new solutions, with axial or spherical symmetry, to the induced gravitational field equations within a Randall-Sundrum type brane world scenario, where a 3-brane with cosmological constant is embedded in a 5-dimensional space-time called bulk. For the spherical case with negative cosmological constant, we have found a family of solutions in an anti-de Sitter brane, where each member of the family is different from another when C is fixed. With a fixed C we have black holes or wormholes. In this same case, with spherical symmetry, we have obtained wormhole solutions in a de Sitter brane. In the same context, for the axially symmetric case, metrics asymptotically anti-de Sitter and de Sitter were built. Optics features, like rotation of polarization vector, have been studied. These features showed some differences between brane worlds, a theory of modified gravity, and the General Relativity.

Atualmente existe, praticamente, um consenso entre os pesquisadores de Ensino de Física, de que a metodologia tradicional não é a mais efetiva por não promover um real engajamento dos estudantes durante o processo de ensino/aprendizagem. Muitos pesquisadores denominam Aprendizagem Ativa (AA), os métodos que requerem tal engajamento e as pesquisas indicam que esta abordagem é mais efetiva. Ou seja, verifica-se um aumento da compreensão dos conceitos básicos de Física. Entretanto, ainda há pouca aplicação de novas metodologias em sala de aula, tanto no ensino médio quanto no superior. No nosso entender, as atividades experimentais (de laboratório ou demonstração) são as mais adequadas para a aplicação de metodologias de AA. Entretanto, particularmente no Brasil, existe pouco material didático experimental disponível que utilize essa metodologia. Este trabalho visa sanar tal necessidade no campo da Ótica Geométrica, oferecendo uma série de roteiros comentados para experimentos e demonstrações interativas. Estes roteiros usam a idéia de investigação orientada onde se pretende que os conhecimentos prévios dos alunos sejam expostos e confrontados com os conceitos científicos. Este material foi aplicado a estudantes do ensino médio (escolas públicas) e do curso de Licenciatura em Ciências Exatas do IFSC. Para a avaliação do mesmo foram realizados testes escritos e monitoramentos em sala de aula. / There is nowadays consensus among the physics education researchers that the traditional teaching methods are not the most effective in promoting real engagement of the students in the teaching/learning process. Several researchers named Active Learning (AL), methods that require this engagement and research evidences indicate that this approach is the most effective, a better comprehension of the basic physics concepts is verified. However, particularly in Brazil, there are few didactic materials available using AL approaches. This works aims to fulfill this need in the field of Geometrical Optics, offering a series of tutorials (guides) for experiments and interactive demonstrations. These tutorials are based in the idea of guided investigation where the students previous beliefs are exposed and confronted with the scientific concepts. This material was applied to high school students (in public schools) and college students (science teacher preparation course of IFSC). In order to evaluate this material, written tests were performed as well as observation of classrooms.

Orientador: Adriane Beatriz de Souza Serapião / Banca: Alex Fernandes da Veiga Machado / Banca: Marcos Augusto Francisco Borges / Banca: Afonso Antonio Machado / Banca: Marcus Vinicius Maltempi / Resumo: A educação no Século XXI passa por um grande desafio: de um lado, alunos que nasceram e cresceram imersos em um mundo de tecnologias digitais; do outro, professores que, em sua maioria, foram formados por sistemas nos quais essas tecnologias não estavam presentes, nem foram posteriormente integradas à sua formação. Tal contraponto tem provocado uma série de descontentamentos em ambos os lados. Para tentar minimizar esse problema, este trabalho apresenta um novo tipo de ferramenta digital: um jogo educacional que utiliza os preceitos de mundos virtuais, laboratórios de simulação e jogos de entretenimento, para explorar os conteúdos de óptica geométrica. A ferramenta foi concebida, construída e testada por uma equipe multidisciplinar composta por professores, pedagogos e alunos, usando-se as premissas do Design Participativo. Para testar sua eficiência, tanto no ensino regular quanto em ambientes de ensino a distância, quatro experimentos distintos foram conduzidos nas instalações do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sul de Minas Gerais - Campus Inconfidentes, contando com a participação de 190 alunos pertencentes aos quatro cursos técnicos ofertados pelo campus - Agropecuária, Alimentos, Agrimensura e Informática. Os alunos foram divididos em dois grupos: controle (sem acesso ao software) e experimental (com acesso ao software). Todos foram avaliados em dois momentos distintos: pré e pós-teste. Os dados coletados durante o período de intervenção foram subm... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Education in the 21st century is facing a huge challenge: on one hand are the students who were born to and are growing up immersed in a technological world; on the other are teachers formed by systems in which technology was not present, nor was it integrated to their formation later on. Such counterpoint has been the cause of much discontentment on both sides. As an attempt to minimize the problem, this work presents a new type on digital tool: an educational game that utilizes the precepts of virtual worlds, simulation laboratories and leisure games, to explore contents of Geometric Optics, in order to enhance the teaching-learning process. This tool was conceived, constructed and tested by a multi-disciplinary team consisting of teachers, pedagogues, and students, under the Participative Design approach. Four experiments were carried out in order to test its efficiency, both in traditional and distance learning environments, using the facilities at the Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sul de Minas Gerais - Campus Inconfidentes. 190 students from all of the four technical courses offered in the campus - Farming, Food Processing, Land Mapping e Informatics - agreed to attend the experiment. They were separated into two groups: a control group (without access to the software), and an experimental group (with full access to the software). All the students were evaluated in two distinct moments: prior to test and post-test. Data collected during intervent... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Atualmente existe, praticamente, um consenso entre os pesquisadores de Ensino de Física, de que a metodologia tradicional não é a mais efetiva por não promover um real engajamento dos estudantes durante o processo de ensino/aprendizagem. Muitos pesquisadores denominam Aprendizagem Ativa (AA), os métodos que requerem tal engajamento e as pesquisas indicam que esta abordagem é mais efetiva. Ou seja, verifica-se um aumento da compreensão dos conceitos básicos de Física. Entretanto, ainda há pouca aplicação de novas metodologias em sala de aula, tanto no ensino médio quanto no superior. No nosso entender, as atividades experimentais (de laboratório ou demonstração) são as mais adequadas para a aplicação de metodologias de AA. Entretanto, particularmente no Brasil, existe pouco material didático experimental disponível que utilize essa metodologia. Este trabalho visa sanar tal necessidade no campo da Ótica Geométrica, oferecendo uma série de roteiros comentados para experimentos e demonstrações interativas. Estes roteiros usam a idéia de investigação orientada onde se pretende que os conhecimentos prévios dos alunos sejam expostos e confrontados com os conceitos científicos. Este material foi aplicado a estudantes do ensino médio (escolas públicas) e do curso de Licenciatura em Ciências Exatas do IFSC. Para a avaliação do mesmo foram realizados testes escritos e monitoramentos em sala de aula. / There is nowadays consensus among the physics education researchers that the traditional teaching methods are not the most effective in promoting real engagement of the students in the teaching/learning process. Several researchers named Active Learning (AL), methods that require this engagement and research evidences indicate that this approach is the most effective, a better comprehension of the basic physics concepts is verified. However, particularly in Brazil, there are few didactic materials available using AL approaches. This works aims to fulfill this need in the field of Geometrical Optics, offering a series of tutorials (guides) for experiments and interactive demonstrations. These tutorials are based in the idea of guided investigation where the students previous beliefs are exposed and confronted with the scientific concepts. This material was applied to high school students (in public schools) and college students (science teacher preparation course of IFSC). In order to evaluate this material, written tests were performed as well as observation of classrooms.