Orientador: Carlos Lenz Cesar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T02:36:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_AntonioAlvaroRanha_D.pdf: 9709693 bytes, checksum: 0a918ae7eeaa5895a391c7465942bdd2 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A pinça óptica é um instrumento capaz de manipular e aprisionar partículas dielétricas por meio da pressão de radiação. Suas aplicações nas ciências da vida e biofísica cresceram exponencialmente após a demonstração de que ela permitia manter vivos microorganismos capturados por longos tempos. Informações obtidas destes experimentos requerem um transdutor de força, para o qual se utiliza o deslocamento de uma microesfera capturada. Estamos portanto trabalhando no limite dos regimes de óptica geométrica e Rayleigh, que geralmente são utilizados para simplificar a força óptica. Até hoje não existe consenso entre as teorias das forças, para um regime de tamanho arbitrário, nas pinças ópticas nem para sistemas de alta simetria como microesferas, muito menos em geometrias mais complicadas. Uma das maiores dificuldades encontradas nesse aspecto é a ausência de boas medidas experimentais das forças ópticas, independentes de modelos. Por isso grande parte do trabalho dessa tese foi o desenvolvimento de um sistema de medidas de forças ópticas utilizando pinças duplas para obtenção de toda uma curva da força em função do deslocamento tridimensional da partícula capturada, e não apenas os valores da força em posições fixas. A segunda grande contribuição vem da descrição teórica da força óptica. A grande dificuldade nesse aspecto é a descrição de um feixe incidente de grande abertura numérica e sua decomposição em ondas parciais. É nesse contexto que se encaixa esse trabalho de tese. Acreditamos ter dado uma contribuição extremamente valiosa resolvendo de forma analítica e exata o problema da decomposição de um feixe convergente em ondas parciais relativas a qualquer origem do sistema de coordenadas em três dimensões. / Abstract: The optical tweezers is an instrument capable of manipulating and trapping dielectric particles through the radiation pressure. Their applications in the life sciences and biophysics increased exponentially after it has been demonstrated that it allowed to microorganisms to be maintained alive trapped for long times. Information obtained from these experiments requires a force transducer, for which the displacement of the captured micro sphere is used. We are therefore working in the limit of the geometrical optics and Rayleigh regime, which are usually used to simplify the optical force. Until today consensus fails to exist among the theories of forces for optical tweezers, of an arbitrary size regime, neither for systems of high symmetry as micro spheres, much less in more complicated geometries. One of the greatest difficulties encountered in this aspect is the absence of good experimental measurements of optical forces, independent of models. Therefore great part of this thesis was the development of a system capable of measuring optical forces using a double tweezers setup to obtain an entire curve of the force as a function of the three-dimensional displacement of the trapped particle, and not just the values of the force for fixed positions. The next grand contribution comes from the theoretical description of the optical force. The large difficulty in this aspect is the description of incident beams of great numerical aperture and its decomposition in partial waves. It is in this context that this thesis fits in. We believed to have given an extremely valuable contribution, solving in an analytical and exact way the problem of the decomposition of a convergent beam partial waves relative the any origin of the three dimensional coordinate system. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-11T19:06:37Z No. of bitstreams: 1 2014 - Felipe Lins de Brito Costa.pdf: 10547073 bytes, checksum: 0db71097b060ba2ce1101269627ea620 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T19:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014 - Felipe Lins de Brito Costa.pdf: 10547073 bytes, checksum: 0db71097b060ba2ce1101269627ea620 (MD5) Previous issue date: 2014-10-13 / Companhia Energ?tica de Minas Gerais / In recent years a signi?cant number of devices have been produced based on computatio-nal simulations by providing information necessary for their physical construction. Many of these simulations use the so-called Finite Element Method (FEM), whose basic idea is to divide the problem domain into sub-regions, where it is possible to describe a con-tinuous medium from its discretization into elements with the same properties of whom originated. In the speci?c case of problems involving electromagnetic concepts, the FEM appears to be quite e?cient, mainly due to the complexity of determining an analytic solution in some situations or even when it is impossible to determine it. Within the electromagnetic phenomena, the numerical analysis based on the FEM has been shown in recent years as a powerful tool for studying the behavior characteristics of the conductors and superconductors, when traversed by a current. Therefore, in this work we use the tools of computer modeling and simulation, with the aim of understanding the electro-magnetic characteristics of the superconductor YBCO and its power dissipation (AC loss) when traversed by an alternating current. To study the behavior of the electrical properties of materials, a simulation was perfor-med using the FEM based on the electromagnetic characteristics involved in the problem. Due to its complexity, we chose to solve the problem using the Comsol Multiphysics 4.3a c?commercial package. Our study was conducted in the following set of steps: (1) At the ?rst step, we conducted the implementation of a 2D rectangular structure; (2) The next step was to make a choice of di?erent sizes and types of mesh to be used in the simula-tion of YBCO superconducting material; (3) The next phase was the implementation of equations that take into consideration the material parameters, such as temperature and applied magnetic ?eld; (4) Finally the AC?s Losses in the material as a function of the applied current was performed. We?ve noted that the non-linearity of the equations that describe the problem in?uence the convergence of the solution, so the best cost-bene?t ratio was obstaired with ?rst order quadrilateral elements with ?rst order. The electrical and magnetic e?ects encountered in simulation correspond to the theoretical model and the AC?s losses are within the expected value in the literature, thus the proposed virtual model can be used as a guiding tool using an actual prototype of the type II superconductor. / Nos ?ltimos anos um n?mero expressivo de equipamentos tem sido produzido com base em simula??es computacionais, fornecendo informa??es necess?rias para sua constru??o f?sica. Muitas dessas simula??es usam o chamado M?todo dos Elementos Finitos (MEF), que tem como ideia b?sica dividir o dom?nio do problema em sub-regi?es, onde ? poss?vel descrever um meio cont?nuo a partir da sua discretiza??o em elementos com as mesmas propriedades de quem os originou. No caso espec??co de problemas que envolvem conceitos eletromagn?ticos, o MEF mostra-se bastante e?ciente, principalmente em fun??o da complexidade de se determinar uma solu??o anal?tica em algumas situa??es ou mesmo quando ela e? imposs?vel de ser determinada. Dentro dos fen?menos eletromagn?ticos, a an?lise num?rica baseada no MEF tem se mostrado, nos ?ltimos anos, uma poderosa ferramenta para estudar o comportamento das caracter?sticas dos materiais condutores e supercondutores, quando percorrido por uma corrente. Sendo assim, nesse do trabalho utilizamos as ferramentas de modelagem e simula??o computacional, com o objetivo de compreender as caracter?sticas eletromagn?ticas do supercondutor YBCO e sua dissipa??o de energia (perda AC), quando percorrido por uma corrente alternada. Para o estudo do comportamento das propriedades el?tricas dos materiais, foi realizada uma simula??o utilizando o MEF, com base nas caracter?sticas eletromagn?ticas envolvidas no problema. Devido a sua complexidade, optamos por resolver o problema usando o pacote comercial Comsol Multiphysics 4.3a (c). O nosso estudo foi realizado no seguinte conjunto de etapas: (1) Na primeira delas realizamos a implementa??o de uma estrutura retangular em 2D; (2) o passo seguinte foi realizar a escolha de diferentes dimens?es e tipos de malha a serem utilizados na simula??o do material supercondutor YBCO; (3) A fase seguinte ocorreu pela implementa??o de equa??es que levassem em considera??o mais par?metros do material, como temperatura e campo magn?tico aplicado; (4) ?nalmente foi realizada a an?lise da perda AC no material, em fun??o das correntes aplicadas. Observamos, como era de se esperar, que a n?o linearidade das equa??es que descrevem o problema in?uenciam na converg?ncia da solu??o, assim a melhor rela??o custo x benef?cio foi com elementos quadrangulares de primeira ordem. Os efeitos el?tricos e magn?ticos encontrados na simula??o correspondem ao modelo te?rico, e as perdas AC est?o dentro do valor esperado pela literatura, sendo assim, o modelo virtual elaborado pode ser utilizado como ferramenta norteadora de um prot?tipo real que utilize supercondutores do tipo II.

Orientador: Michel Zamboni Rached / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assis_MarianaCarolinade_M.pdf: 4298872 bytes, checksum: ce27e2667f0fc22efc1e8f0c842bebc1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O fenômeno da difração gera o alargamento espacial gradativo de feixes e pulsos não guiados durante a propagação, sendo, portanto, um fator limitante para qualquer aplicação onde se deseja que a onda em questão mantenha sua localização transversal - como em Pinças Ópticas, Comunicações Ópticas do Espaço Livre (FSO), entre outros. As chamadas ondas não difrativas são soluções especiais da equação de onda que se mostram resistentes ao fenômeno da difração por longas distâncias. Porém, as versões ideais destas ondas apresentam fluxo de potência infinito através do plano perpendicular à direção de propagação, portanto, impossibilitando sua geração. No entanto, é possível gerar as versões truncadas destes feixes que, apesar de não serem totalmente isentos da difração, eles se mostraram bem resistentes a este fenômeno, mantendo-se ao longo de distâncias consideráveis antes de perderem sua concentração transversal (por exemplo, quando comparados a um feixe gaussiano ordinário, podendo apresentar uma profundidade de campo dezenas de vezes maior). Neste trabalho, propõe-se a geração de feixes não difrativos usando um refletor parabólico tendo uma fonte de ondas esféricas posicionada num ponto ligeiramente deslocado de seu foco (no sentido de afastamento do refletor), a partir de uma abordagem escalar que se mostrou satisfatória como primeira aproximação. E apesar de serem analisados os regimes de infravermelho (comprimento de onda de 850nm) e limiar entre micro-ondas e ondas milimétricas (comprimento de onda de 1cm, 2cm e 3cm) - que, além da ampla aplicabilidade, propiciam uma montagem experimental relativamente simples dado que as dimensões apropriadas para o refletor podem ser encontradas em uma antena parabólica ordinária - os resultados obtidos também podem ser extrapolados para o espectro óptico / Abstract: The phenomenon of diffraction causes gradual spatial broadening of beams and pulses during propagation, and is characterized as a limiting factor for any application where it is desired that the wave maintains its transverse localization - as in Optical Tweezers, Freespace Optical Communications (FSO), among others. The so called nondiffracting waves are special solutions of the wave equation able to resist the diffraction effects for long distances. But the ideal versions of these waves have an infinite power flow through the perpendicular plane to the propagation direction, so being impossible their generation. However, it is possible generate the truncated versions of these beams that, although not being completely free of diffraction, they proved be quite resistants to this phenomenon, sustaining themselves over considerable distances before losing their transverse concentration (for example, when compared to an ordinary Gaussian beam, whose field depth can be dozens of times greater). In this work, we propose the generation of nondiffracting beams using a parabolic reflector having a source of spherical waves positioned at a point slightly displaced from its focus (moving away from the reflector), from a scalar approach which has proven to be satisfactory as first approximation. And despite being analyzed infrared (wavelength of 850nm) and threshold between microwave and millimeter wave spectra (wavelength of 1cm, 2cm and 3cm) - that, besides the wide applicability, allow a relatively simple experimental setup since the proper dimensions to the reflector can be found in an ordinary parabolic antenna - the results can be extrapolated to the optical spectrum / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestra em Engenharia Elétrica

Orientadores: Carlos Amilcar Parada, Helder José Ceragioli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:58:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_PriscilaAmaral_M.pdf: 1496649 bytes, checksum: a3c769ea7d0b4a3fe45913f836d3615c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nanopartículas são estruturas com dimensões nanométricas que vem demonstrando um potencial para várias aplicações, inclusive na área biológica. De acordo com o seu processo de síntese e crescimento estas partículas podem possuir propriedades magnéticas com maior ou menor magnitude. O objetivo deste trabalho foi avaliar se a administração no espaço sub-aracnóide da medula espinal, de nanopartículas magnéticas altera o limiar de resposta a estímulos mecânicos aplicados em patas de ratos. As nanopartículas de carbono (nanotubos ou nanofibras) foram caracterizadas através do espectro de Raman e o seu comportamento magnético caracterizado pelo ferromagnetismo foi avaliado através da curva de histerese. As nanopartículas foram administradas via intratecal em ratos Wistar machos levemente anestesiados com Isoflorano. A resposta comportamental ao estímulo mecânico foi avaliada por um analgesímetro eletrônico (Von Frey eletrônico) que mede o limiar mecânico de retirada da pata (nocicepção mecânica). As nanopartículas foram classificadas de acordo com o comportamento magnético em: alto magnetismo e baixo magnetismo. A administração de nanopartículas (5, 20 ou 80 ?g) com alto magnetismo, mas não com baixo magnetismo, diminuiu o limiar mecânico de retirada da pata, quando comparada com a administração do seu solvente propilenoglicol (20?L). A diminuição do limiar mecânico foi observada nos tempos de 15, 30 e 60 minutos após a administração de 20?g de nanopartículas com alto magnetismo, sendo que após este período as respostas retornaram aos seus limiares basais. Por outro lado, a administração intraplantar das nanopartículas não alterou o limiar mecânico quando comparados com as respostas basais. Portanto, a administração na medula espinal, mas não no tecido periférico, de nanopartículas com alto magnetismo diminuiu o limiar mecânico. Em conclusão, os dados deste trabalho sugerem que a transmissão neuronal na medula espinal envolve uma atividade eletromagnética / Abstract: Nanoparticles are structures with nanometer dimensions that are emerging to various applications, including that one involved in biological area. According to their synthesis and growth techniques these particles can have magnetic properties with greater or lesser magnitude. The objective of this study was to evaluate whether the magnetic nanoparticles administration in the subarachnoid space of the spinal cord induces changes in the mechanical nociceptive threshold in rats hind-paw. The carbon nanoparticles (nanotubes or nanofibers) were characterized by Raman spectrum and their magnetic characterized by the ferromagnetism behavior was evaluated by the hysteresis curve. The nanoparticles were intrathecally administered in Wistar rats lightly anesthetized with Isoflorano. The behavioral response to mechanical stimulation was assessed by an electronic analgesimeter (electronic Von Frey) that measures the withdrawal mechanical threshold (mechanical nociception). The nanoparticles were classified according to their magnetic behavior in: high magnetism and low magnetism. The administration (5, 20 or 80 ?g) of high magnetism nanoparticles, but not of low magnetism nanoparticles, decreased the mechanical withdrawal threshold of the hind-paw, when compared with the administration of propylene glycol (20 ?L). Decreasing in mechanical withdrawal threshold was observed at 15, 30 and 60 minutes after administration of 20?g of high magnetism nanoparticles. After this period, the mechanical withdrawal thresholds returned to their normal baseline. In contrast, intraplantar administration of the nanoparticles did not alter the mechanical withdrawal threshold. Therefore, administration of high magnetic nanoparticles in the spinal cord, but not in peripheral tissue, decreases the mechanical withdrawal threshold. In conclusion, our data suggest that neuronal transmission in the spinal cord involves an electromagnetic activity / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MauricioWeberBenjoda_D.pdf: 10953654 bytes, checksum: 6b4d1b6000f187a807b5cec8ba653713 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho, as diferentes propriedades de superfícies seletivas em frequência, FSS - Frequency Selective Surfaces, são analisadas. As FSS são estruturas planares com células periódicas e podem ser classificadas como uma classe de metamateriais. Para tanto, o mecanismo de trabalho dessas estruturas foi extensivamente estudado, e um método próprio, baseado no modelo de circuito equivalente em conjunto com simulações de onda completa foi proposto. A ferramenta desenvolvida é útil para uma análise preliminar rápida de FSS, a qual foi utilizada para criar uma base de dados de elementos conhecidos na literatura. Diferente dos modelos de análise clássicos, a modelagem analítica proposta, que é uma das principais contribuições do trabalho, usa um simples algoritmo para aproximar a resposta de superfícies seletivas em frequência com geometrias arbitrárias, para incidências normal e oblíqua e para substratos com quaisquer espessuras. Nesse sentido, após a simulação eletromagnética da estrutura, é possível computar a resposta de uma FSS com diferentes parâmetros sem o consumo de tempo das simulações de onda completa. O modelo usa as características peculiares de superfícies de alta impedância, HIS - High Impedance Surface, que dentro de determina faixa comporta-se como condutor magnético perfeito, PMC - Perfect Magnetic Conductor, enquanto no restante da banda tem comportamento de um condutor elétrico perfeito, PEC - Perfect Electric Conductor, para sintetizar absorvedores finos e planares de micro-ondas. As estruturas, compostas de superfície seletiva em frequência resistivas sobre um substrato dielétrico aterrado, são projetadas visando aplicação em diferentes faixas de frequência de absorção e diferentes larguras de banda. Na faixa de 5,5 GHz, objetivou-se satisfazer as especificações dos sistemas WIMAX, WLAN, com os padrões IEEE 802.11a, bem como sistemas de radar, enquanto sinais de outras faixas podem trafegar com atenuação mínima ou nula. Para a faixa mais elevada, projetou-se uma estrutura que oferece absorção sobre a faixa de frequências de 10 GHz a 18 GHz, que pode ser empregada visando aplicações na banda-X e banda-Ku. O método de modelagem para a FSS e para os absorvedores propostos foi validado fisicamente através de montagens experimentais e instrumentação, especialmente desenvolvidas para estas estruturas. Os protótipos dos absorvedores fabricados são extremamente finos e foram medidos por meio de setups de medida em campo aberto e em câmara anecóica. As estruturas projetadas mostraram excelente desempenho para as faixas medidas, mantendo refletividade tipicamente abaixo de -10 dB ao longo de toda a banda. A metodologia desenvolvida nesta pesquisa pode ser ampliada para diferentes faixas de frequências, larguras de banda e aplicações / Abstract: In this work, the different properties of frequency selective surfaces - FSS are analyzed. Frequency selective surfaces are planar structures with periodic cells and can be classified as a kind of metamaterials. To this end, the working mechanism of these structures has been extensively studied, and a proper method based on the equivalent circuit model in conjunction with full-wave simulations was proposed. The developed tool is useful for a fast preliminary analysis of FSS, which was used to create a database of known elements presented in the literature. Unlike of classical analysis model, the proposed analytical modeling, which is one of the main thesis contributions, uses a simple algorithm for approximate the response of frequency selective surfaces with arbitrary shape, for normal and oblique incidence and for substrates with all thicknesses. In this sense, after the electromagnetic simulation of the structure, it is possible to compute the response of an FSS with different parameters without the time consuming full-wave simulations. The model uses the unique characteristics of High-Impedance Surfaces - HIS, which for certain frequency range, behaves as Perfect Magnetic Conductor - PMC, while outside this band behaves as a Perfect Electric Conductor - PEC, for synthesizing thin planar microwave absorbers. The structures, comprising resistive frequency selective surfaces over a grounded dielectric substrate, are designed aiming different absorption frequency bands and different bandwidths. In the 5.5 GHz frequency range, the aim was to satisfy the specifications of WiMAX, WLAN systems, in view of the IEEE 802.11a standards, as well as radar systems, while signals from other bands can travel across with zero or minimal attenuation. To the highest range, the designed structure provides absorption over 10 GHz to 18 GHz frequency range, and can be applied to the X- and Ku- band. The modeling method for the FSS and the proposed absorbers was physically validated through experimental setups and instrumentation, especially developed for these structures. The prototype of the fabricated absorbers are extremely thin and were characterized by using free space and anechoic chamber measurement setups. The designed structures showed excellent performance for measurements ranges, with reflectivity typically below -10 dB over the entire band. The methodology developed in this research can be extended to different frequency bands, bandwidth and applications / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Sensores com material magnetoelástico vêm sendo desenvolvidos pois possibilitam medidas sem contato de fios (wireless). Apresentam variação da frequência de ressonância (redução) quando submetidos a um carregamento de massa. Podem ser empregados para detecção e determinação de grandezas físicas através de instrumentação remota que vem se tornando cada vez mais importante. As grandezas podem ser desde a quantificação de pH até a detecção da presença de microrganismos. Neste trabalho descrevemos um sistema de detecção rápida e wireless de grandezas físicas como pH e a presença de microorganismos. São utilizados como substrato tiras de material magnetoelástico amorfo Metglas 2826MB3. O material foi cortado em tamanhos de 30 mm x 6 mm e 5 mm x 1 mm, através de uma serra de micro corte, sendo parte destas logo em seguida foram revestidas com finas camadas de Cr e Au através de sputtering. Foi desenvolvido um dispositivo portátil com a função de análise de frequência de ressonância das fitas magnetoelásticas. Este dispositivo pode operar completamente de forma autônomo ou em conjunto com computador. Ele é composto de um central de processamento, circuitos auxiliares e interface de entrada e saída de dados. A operação do dispositivo portátil está em expor o material magnetoelástico (transdutor/sensor) a um campo magnético variável com o tempo, que por sua vez responde com uma onda elástica longitudinal que é detectada de forma magnética. Foram realizados ensaios com o transdutor (superfície livre) e também após a aplicação de camadas sensíveis ao pH e bem como a captura de microrganismo. Para os sensores detectores de pH foram utilizadas tiras do transdutor revestidas com Cr e Au sendo nestas aplicada uma camada de cistamina (CYS) para gerar aderência do polímero de pH sintetizado a partir de monómeros de ácido acrílico e acrilato de isooctilo. O sensor de pH foi exposto a uma faixa de pH (1,5 a 7,5) sendo analisado através do dispositivo portátil e comparado com analisador de rede Agilent E5061B. As medidas da frequência de ressonância do sensor de pH apresentaram uma variação de 70 Hz/pH para sensores 30 mm x 5 mm e para sensores de 5 mm x 1 mm foi de 1000 Hz/pH. Também foram realizadas medidas com o transdutor funcionalizado com Poli- L-Lisina para captura de S. cerevisiae. Com a aderência da S. cerevisiae à superfície do sensor, houve uma redução da frequência de ressonância em 531 Hz, que concorda quantitativamente com valores calculados para este carregamento de massa. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / Sensors with magnetoelastic materials are being developed for possible wireless measurements. They show variation of the resonance frequency (decrease) when subjected to a loading mass. May be employed for detection and determination of physical quantities via remote instrumentation that is becoming increasingly important. These quantities could be the pH of a solution or the detection of the presence of microorganisms. In this work, we describe a rapid and wireless detection system for physical quantities such as pH and the presence of microorganisms. We used as substrates strips of amorphous magnetoelastic material Metglas 2826MB3. The material was cut into strips with sizes of 30 mm x 6 mm and 5 mm x 1 mm, using a micro-dicing saw. Part of these were coated with thin layers of Cr and Au through sputtering. We developed a portable electronic device with the function of determining the resonance frequency of the magnetoelastic strips. This device can operate completely standalone or in conjunction with a computer. It is composed of a central processing, auxiliary circuits and input and output interface of data. The portable device produces a variable magnetic field, which in turn produces a longitudinal elastic wave which is detected magnetically. Tests were carried out with the bare transducer as well as after the application of pH-sensitive layers or material for the capture of microorganisms. For pH sensors we used transducer strips coated with Cr and Au and then applied a layer of cystamine (CYS) to promote adherence to the copolymer of acrylic acid and iso-octyl acrylate. The pH sensor was exposed to a range of pH (1.5 to 7.5) and was measured using the portable device and compared with results from an Agilent E5061B Network Analyzer. The measurements of the resonance frequency of the pH sensor showed a 70 Hz/pH variation for strips of 30 mm x 6 mm and 1000 Hz/pH for strips measuring 5 mm x 1 mm. Measurements were also carried out with the transducer functionalized using poly-l-lysine to capture S. cerevisiae. With the adherence of S. cerevisiae on the sensor surface, there was a reduction of the resonance frequency 531 Hz, which agrees quantitatively with values calculated for mass loading.

Esta dissertação tem como objetivo o projeto de um mancal magnético para rodas de reação com aplicação na malha de controle de atitude de satélites. Mancais magnéticos são alternativas aos mancais tradicionais tais como os de esferas ou de lubrificação seco pois trabalham sem contato mecânico entre o rotor e o estator, minimizando assim a fricção entre ambas as partes. Além da minimização do atrito, o ganho em confiabilidade e vida útil da roda de reação é considerável por não apresentar desgastes mecânicos. Devido às consequências de qualquer fricção no movimento relativo entre a inércia (parte rotativa da roda de reação) e o satélite, o mancal torna-se um componente crítico da roda de reação. A fricção se traduz não apenas num maior consumo de potência elétrica, como também na introdução de uma zona morta de atuação em torque, bem como na limitação da vida útil da roda de reação devido ao gradual desgaste do mancal. O mancal proposto possui dois graus de liberdade axiais ativamente controlados e faz uso de ímãs para a estabilização passiva dos demais graus de liberdade. Ao longo do desenvolvimento são apresentados modelos não lineares dos campos magnéticos e das forças atuantes no mancal são encontrados. Com esses modelos, uma otimização é realizada a fim de encontrar melhores características. Um modelo não linear da dinâmica do rotor é desenvolvido e um controle PID capaz de estabilizar o rotor em seu ponto de equilíbrio é apresentado com o objetivo de demonstrar a viabilidade da topologia proposta. / The main objective of this work is to project a magnetic bearing for reaction wheels with application in satellite attitude control. Magnetic bearings are alternatives to traditional bearings such as ball or dry lubrication because they work without mechanical contact between the rotor and the stator thereby minimizing friction between both parts. In addition to minimizing friction, the gain in reliability and lifetime of the reaction wheel is considerable as a consequence of the absence of wear. Because of the consequences of any friction in the relative movement between the inertia (of the reaction wheel) and the satellite ( which is rigidly connected to the satellite body), the bearing becomes a critical component of the reaction wheel. The friction gives rise not only to a greater consumption of electric power, as well as the introduction of a torque dead zone operation, in a reduced lifetime of the reaction wheel due to gradual wear of the bearing. The proposed bearing has two axial degrees of freedom actively controlled and makes use of magnets for the passive stabilization of other degrees of freedom. Nonlinear models of magnetic fields and forces acting on the bearing are presented. With these models, an optimization is performed to find the best bearing characteristics. A nonlinear model rotor dynamics is developed and a PID control capable of stabilizing the active degrees of freedom presented.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 390731.pdf: 810402 bytes, checksum: 7e740a8857f500b653cf08f874d42e7b (MD5) Previous issue date: 2007-03-30 / O prop?sito da disserta??o ? abordar a simula??o num?rica, no dom?nio tempo, da propaga??o no espa?o tridimensional de ondas eletromagn?ticas e sua intera??o com objetos. Mais precisamente, foi realizada a implementa??o do algoritmo de Yee, incluindo t?cnicas para minimizar os problemas de reflex?o num?rica que ocorrem nas bordas do espa?o tridimensional de simula??o. O resultado do trabalho ? um software gen?rico que realiza a simula??o em quatro dimens?es (tr?s espaciais e uma temporal), execut?vel em computadores de uso geral e preparado para tratar problemas complexos (de geometria complexa, com diversos materiais diferentes). Em outras palavras, tem-se a implementa??o num?rica de uma c?mera anec?ica, que permite simular as intera??es de ondas eletromagn?ticas e os objetos no interior da c?mera anec?ica. Foi apresentada uma nova t?cnica de programa??o, denominada organiza??o de vari?veis por plano espacial, que permitiu a realiza??o do trabalho proposto.

Submitted by Verena Pereira (verenagoncalves@uefs.br) on 2018-07-11T22:28:24Z No. of bitstreams: 1 TFC - MARCELO LAGO ARA?JO.pdf: 15427093 bytes, checksum: 0f71c2c794a5b17a6bd6de1c0dedb9df (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-11T22:28:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TFC - MARCELO LAGO ARA?JO.pdf: 15427093 bytes, checksum: 0f71c2c794a5b17a6bd6de1c0dedb9df (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 / With Radio Astronomy we can study the Universe through the radio waves that reach us, taking advantage of the windows of atmospheric observation. It is an Astronomy branch that covers the development of new technologies for the capture, detection, storage and analysis of immense amounts of data. In a scenario of several technological innovations, the scientific developments from Radio Astronomy have an impact on other fields of knowledge. The study of this Science is a pertinent resource for the teaching of components of Physics, in an interdisciplinary way. Before proposing the Educational Products, with Radio Astronomy as its theme, it was necessary to experience its practical aspects, from the construction of prototypes to radioastronomical observations with experimental radio telescopes, such as Radio Jove. Field experiences have become a practice that can be adopted by other teachers. They provided knowledge for the development of the proposed Educational Products: Hertz Experiment, Adapted Galena Radio, Io-Jupiter Simulator, Pulsar Simulator, Ku Band Radio Telescope, RCFM Simulator, Teacher Workshop and Website, repository of Educational Product guides. They also collaborated on the developed methodology that includes the proposal of classroom application with the use of Conceptual Maps and V Diagrams, for diagnosis, evaluation and conduction of the experiments. The products were tested and evaluated qualitatively, from their application in events of scientific dissemination in formal and non-formal teaching environments. In these evaluations, they obtained a positive qualification that indicates their relevance to the promotion of meaningful learning, based on the items analyzed / Com a Radioastronomia podemos estudar o Universo por meio das ondas de r?dio que chegam at? n?s, aproveitando as janelas de observa??o atmosf?rica. ? um ramo da Astronomia que abrange o desenvolvimento de novas tecnologias para a capta??o, detec??o, armazenamento e an?lise de imensas quantidades de dados. Num cen?rio de diversas inova??es tecnol?gicas, os desenvolvimentos cient?ficos oriundos da Radioastronomia t?m impacto em outros campos do saber e o estudo desta Ci?ncia ? um recurso pertinente para o Ensino de componentes da F?sica, em car?ter interdisciplinar. Antes de propor os Produtos Educacionais, tendo a Radioastronomia como tema, foi necess?rio vivenciar seus aspectos pr?ticos, desde a constru??o de prot?tipos ?s observa??es radioastron?micas com radiotelesc?pios experimentais, como o Radio Jove. As viv?ncias em campo se constitu?ram numa pr?tica que pode ser adotada por outros professores. Forneceram conhecimentos para o desenvolvimento dos Produtos Educacionais propostos: Experimento de Hertz, R?dio de Galena Adaptado, Simulador de Io-J?piter, Simulador de Pulsar, Radiotelesc?pio Banda Ku, Simulador RCFM, Oficina para Professores e o s?tio na Internet, reposit?rio dos roteiros dos Produtos Educacionais. Tamb?m colaboraram para a metodologia desenvolvida que inclui a proposta de aplica??o em sala de aula com a utiliza??o de Mapas Conceituais e Diagramas em V?, para diagn?stico, avalia??o e condu??o dos experimentos. Os produtos foram testados e avaliados qualitativamente, a partir de sua aplica??o em eventos de divulga??o cient?fica em ambientes formais e n?o formais de ensino. Nestas avalia??es, obtiveram qualifica??o positiva que indica a sua relev?ncia para a promo??o da aprendizagem significativa, a partir dos itens analisados

Este trabalho tem como objetivo fornecer contribuições ao estudo de sistemas de aterramento submetidos a correntes elétricas no regime permanente senoidal pelo Método dos Elementos Finitos. Nele se discutem as motivações para a utilização deste procedimento numérico em problemas desta categoria, e mais especificamente para o uso da variante deste método com elementos finitos de aresta. O tratamento completo necessário à construção das funções de forma para a aproximação local de grandezas vetoriais com elementos hexaédricos é nele desenvolvido e detalhado. Com estes resultados, uma aplicação computacional capaz de modelar o comportamento de uma haste de aterramento verticalmente enterrada no solo foi desenvolvida, utilizando-se para a discretização do domínio elementos finitos hexaédricos tri-lineares e quadráticos incompletos. Esta aplicação computacional foi utilizada para o estudo da resposta em freqüência da impedância equivalente a aterramentos desta categoria em diferentes condições de solo e com as duas variedades de elemento hexaédrico anteriormente mencionados. Os resultados obtidos são então discutidos, bem como a validade da modelagem adotada para o problema físico aqui considerado. / This work aims to provide contributions to the study of grounding systems subjected to electric currents at the sinusoidal steady state by the Finite Element Method. Motivations for the use of this numerical procedure in problems of this category, and more specifically for the usage of the Edge Finite Element Method variant, are discussed in it. The complete treatment required for building the shape functions for the local approximation of vector physical quantities with hexahedral finite elements is here developed and detailed. With these results a computer application capable of modeling the behavior of vertically buried grounding rods was developed, in which domain discretization is accomplished by the usage of both tri-linear and incomplete quadratic hexahedral finite elements. This computer application was employed in the study of the frequency response of the impedance equivalent to grounding systems of this class at different soil conditions and with both hexahedral element varieties previously mentioned. The results obtained are then discussed, as well as the validity of the modeling adopted for this physical problem.