Orientador: Marisa da Silva Dias / Banca: Fumikazu Saito / Banca: Manoel Oriosvaldo de Moura / Resumo: O objetivo desta pesquisa é investigar o movimento de conceitos na aprendizagem da matemática, a partir de uma atividade didática elaborada com base no contexto histórico do instrumento de medida Quadrante Geométrico e no tratado Del modo di misurare, de Cosimo Bartoli. Os fundamentos teórico-metodológicos pautam-se em um delineamento possível de interface entre a história da matemática e o ensino da matemática, de modo a dar significado aos objetos matemáticos. Para aproximar a história da matemática do ensino, optamos por explorar as potencialidades didáticas do instrumento de medida, o quadrante geométrico e de seu respectivo tratado, a partir da análise do contexto histórico e do movimento do pensamento para a formação dos conceitos matemáticos sintetizados no instrumento, por meio de uma intervenção com estudantes do 9º ano do Ensino Fundamental. A atividade didática foi organizada sob pressupostos da atividade orientadora de ensino, fundamentada na Teoria da Atividade, sob a perspectiva da Teoria Histórico-Cultural. A coleta dos dados ocorreu por intermédio de gravações audiovisuais e das produções escritas dos estudantes. Os dados foram organizados em episódios e receberam uma análise qualitativa, pautada na perspectiva histórico-cultural com enfoque no pensamento empírico e teórico. Os resultados indicam articulações dos conceitos matemáticos de medida, números racionais, reta oblíqua, razão, proporção e semelhança de triângulos, no decorrer das ações da atividade did... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Esta dissertação de mestrado relata a concepção, o projeto e o desenvolvimento de um novo dispositivo eletrônico a ser usado em sistema de detecção de tráfego por loop indutivo. Com a inclusão deste novo circuito, o detector com loop indutivo torna-se uma melhor fonte de parâmetros de tráfego, pois o dispositivo mede a variação de indutância do loop (assinatura indutiva) durante a passagem do veículo na zona de detecção, com resolução suficiente para traçar detalhadamente o perfil desta variação. Para possibilitar a operação em altas frequências e também tornar flexível a implementação do dispositivo, foram utilizados componentes eletrônicos como um sintetizador de clock de alta freqüência por PLL (Phase-Locked Loop) programável e um CPLD (Complex Programmable Logic Device). Para testar o dispositivo, foram levantadas assinaturas indutivas de modelos reduzidos de veículos. Os resultados experimentais obtidos mostram que o dispositivo é capaz de traçar com grande detalhe a curva de variação da indutância e, conseqüentemente, que seja feita uma classificação dos veículos, com potencial grande acurácia.

Magnetômetros "fluxgates" são largamente utilizados nas medidas de campos magnéticos fracos, principalmente nas observações geomagnéticas, prospeção mineral e pesquisa espacial, devido ao seu baixo consumo, baixo nível de ruído, robustez, ampla faixa dinâmica e boa sensibilidade. A utilização do magnetismo macio em ligas amorfas estimulou o trabalho de desenvolvimento de sensores magnéticos para aplicações em regiões tropicais e sub tropicais como no Brasil. Núcleos em anel com fitas amorfas foram construídos para investigar o comportamento de novas configurações de magnetômetros "fluxgates". Os resultados mostraram que é possível diminuir o ruído ajustando o tamanho da janela de amostragem com valores próximos à largura do pulso da corrente de excitação. O estudo da dependência da amplitude dos harmônicos pares com a variação da corrente de excitação mostrou as condições em que o 20 harmônico tem seu maior valor e este deve ser o ponto ajustado para a sua operação. O estudo da excitação direta com a aplicação da corrente na fita amorfa de um núcleo em anel mostrou que se pode produzir um magnetômetro "fluxgate" de segundo harmônico com sensibilidade similar aos magnetômetros com excitação convencional e ainda consumindo menos corrente. Para este estudo foram construídos 20 magnetômetros tipo "fluxgate", portáteis, com núcleo amorfo, para medir as variações do campo magnético nos três eixos ortogonais pertinentes. Foram instalados para coletarem dados no sul do Brasil, formando dois conjuntos bidimensionais com espaçamento de aproximadamente 110 km entre as estações. Durante o mesmo período, outro conjunto composto por 25 magnetômetros fluxgate da Universidade de Flinders, Austrália, foi instalado na mesma região. Os resultados mostraram dados compatíveis e desde então, medidas de Sondagens Magnéticas Profundas têm sido realizadas em todo território brasileiro para reconhecimento de concentração anômala de correntes no interior da Terra.

O método magnetotelúrico (MT) é uma técnica passiva de sondagem geofísica que utiliza medidas das variações temporais das componentes horizontais dos campos elétrico e magnético naturais, simultaneamente, realizadas sobre a superfície da Terra para investigar a distribuição da resistividade elétrica das rochas do seu interior. Um sistema de medidas de sinais MT é proposto e implementado neste trabalho. São apresentados o projeto, os resultados de uma série de testes realizados para obtenção dos dados técnicos e os resultados do teste funcional completo deste sistema. Os resultados alcançados mostram que o sistema satisfaz às condições requeridas para um sistema de tratamento e coleta de dados para observação de sinais MT. Um sistema MT modular, compacto e robusto foi projetado para utilização nas condições austeras existentes em regiões de baixa latitude magnética. Suas principais características são: baixo consumo de energia, grande capacidade de armazenamento de dados e procedimentos operacionais simples. Por exemplo, adquirindo dados a uma taxa de uma amostra por minuto (taxa de aquisição lenta), o sistema consome continuamente 100mW, o que lhe garante uma autonomia de quarenta dias, sem que as baterias sejam recarregadas. Os dados podem ser monitorados com a utilização de um computador tipo notebook e a recarga das baterias pode ser realizada com o sistema funcionando. Para as medidas telúricas de longo período, foram construídos eletrodos de Pb-PbCl2 de baixo ruído e grande estabilidade conforme Petiau (2000). Vinte sistemas MT completos foram construídos, testados e calibrados, após extensivos testes de dois protótipos em campo.

A calibração de artefatos angulares como os polígonos ópticos e de instrumentos como goniômetros é um problema constantemente discutido e avaliado nos Laboratórios Nacionais de Metrologia; e para isso são necessários alguns procedimentos antes de qualquer calibração como, por exemplo, a escolha correta do tipo de equipamento a ser utilizado e saber como utilizar os métodos de avaliação de incerteza. Um método de calibração absoluta apresenta dificuldades quando não se dispõe de um padrão, o que permitiria uma fácil avaliação dos resultados obtidos. Daí a busca por diferentes métodos neste trabalho, para avaliar a compatibilidade dos resultados. Neste trabalho, utilizamos um goniômetro e dois polígonos óticos de 18 faces com diferentes tamanhos e duas técnicas de calibração (NIST e Roseta/IPT) para que possamos ao final do processo ter os polígonos e o goniômetro calibrados ao mesmo tempo. Foi também realizado o desenvolvimento de um polígono manufaturado no IEAv, para disponibilizar um artefato produzido a baixo custo, que viabilizasse futuras intercomparações. Sua fabricação apresentou obstáculos intransponíveis no momento, mas permitiram expor o artefato aos métodos utilizados, mesmo fora das especificações. Os resultados finais obtidos mostraram boa concordância, mesmo para o polígono manufaturado no IEAv, considerando-se que ele estava muito fora da especificação angular.

O presente trabalho propõe um Sistema de Controle de Atitude (SCA) autônomo em malha fechada com um Sistema de Determinação de Atitude (SDA) para satélites de baixo custo estabilizados por roda de momentum e magnetotorqueadores (MTQ) e utilizando como sensores um magnetômetro triaxial e sensores da direção do Sol. O satélite estudado é estabilizado em três eixos com uma única face voltada para o Sol. Possui uma roda de momentum para prover rigidez giroscópica e gerar torques para apontamento das antenas em torno do eixo da roda, o qual é alinhado na direção perpendicular à face voltada para o Sol. O apontamento dessa face em direção ao Sol e o amortecimento de nutação são realizados pelos magnetotorqueadores. O SCA, em malha fechada, é realimentado por estimativas da atitude em 3 eixos e da velocidade angular do satélite fornecidas pelo SDA. O SDA consiste em um filtro de Kalman estendido (FKE) que processa as medidas vetoriais da direção do Sol e do campo geomagnético para gerar as estimativas. É feita a avaliação estatística do desempenho do FKE com base em simulações de Monte Carlo. O sistema aqui desenvolvido originalmente objetivou ser embarcado no satélite universitário ITASAT de forma a prover mais potência elétrica e sem a oscilação que ocorre em uma configuração estabilizada por rotação spin. O satélite é modelado como um corpo rígido, com massa de 85 [k

Este trabalho apresenta a operacionalização e a análise metrológica de um sistema de calibração de acelerômetros por choque mecânico. O referido sistema é composto por um conjunto de aplicação de choque por queda livre, um analisador de sinais dinâmicos, um par de condicionadores e um acelerômetro piezoelétrico padrão de referência. A operacionalização consistiu em elaborar um procedimento de medição e desenvolver um software de aquisição e análise de resultados, já a avaliação metrológica, buscou comparar a exatidão do sistema através de especificações técnicas dos equipamentos utilizados, as recomendações previstas em norma e de avaliações experimentais, objetivando identificar e avaliar as principais componentes de incertezas que influenciam nos resultados de calibração. A técnica estudada complementa a técnica atualmente muito empregada na calibração de acelerômetros, atingindo valores de amplitude até 200 vezes maior e com incertezas na ordem de 3 a 5 % do valor da sensibilidade de choque medida.

A presente dissertacao descreve o estudo e a implementacao de um sistema para aquisicao de imagens geradas por um instrumento radiologico conhecido por Gama Camera. Uma interface para colher as imagens deste equipamento radiologico e proposta e implementada. A esta interface esta associado um microcomputador do tipo PC, o qual desempenha as funcoes de controle da interface, processamento digital das imagens e unidade de visualizacao e armazenamento. Sao apresentados algoritmos para o processamento digital de sinais e otimizacoes sao implementadas. Algoritmos para impressao destas imagens sao abordados, comparacoes sao estabelecidas e otimizacoes sao implementadas. E feito um estudo sobre diversos algoritmos para compressao dos dados. Um algoritmo e proposto e seu desempenho avaliado. Um sistema que reune todos estes algoritmos e implementadodentro de um ambiente de facil utilizacao.

A automação da montagem de estruturas aeronáuticas é uma necessidade emergente. A utilização de robôs convencionais para esta aplicação é dificultada por conta da relativa baixa exatidão de seus deslocamentos. A fim de adequar um braço robótico às exigências aeronáuticas, propõe-se o auxílio de um sistema metrológico capaz de medir e corrigir seu posicionamento, com incerteza de medição na ordem de centésimos de milímetro. Uma comparação entre os instrumentos de medição no estado da arte é realizada e é escolhido um equipamento com tecnologia de fotogrametria para executar tal tarefa. O presente trabalho avalia o instrumento de medição K-Series, explanando suas características, funcionalidades e realizando experimentos para verificação metrológica do instrumento. Em seguida, o controle adaptativo robótico (ARC) do K-Series fecha uma malha de controle com o robô e o ganho de exatidão é medido para constatar a factibilidade da aplicação. Por fim, alguns pontos limitantes são avaliados e uma série de boas práticas para melhorar a confiabilidade do sistema é elencada.

Sensores são dispositivos que traduzem as variações de uma determinada grandeza (temperatura, pressão, corrente, campo magnético, etc.) em sinais que podem ser interpretados pelo ser humano, ou por sistemas que necessitem dessas informações. Neste trabalho o enfoque será dado aos sensores ópticos a fibra óptica. Esses sensores se utilizam das perturbações que a luz sofre quando a fibra em que é guiada é exposta à influência externa da grandeza que se quer medir para percebê-la e, por meio de um processamento adequado das variações de suas características, ser capaz de traduzi-las em sinais elétricos. Desde meados da década de 80, pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) trabalham no sentido de desenvolver sensores a fibra óptica, com o intuito de responder às necessidades da Força Aérea Brasileira (FAB) e da sociedade brasileira de forma geral. Tal trabalho visa proporcionar uma independência tecnológica nessa área. A principal área de desenvolvimento no IEAv é a área de sensores inerciais, presentes em aeronaves, veículos lançadores de satélites, satélites, mísseis, embarcações navais, entre outros. Tais sensores são estratégicos quando se pensa em soberania nacional, buscando-se evitar atrasos de desenvolvimento causados por eventuais embargos na área de navegação inercial. No desenvolvimento de sensores inerciais a fibra óptica, vários obstáculos tecnológicos têm de ser vencidos para que o sistema final atenda as especificações impostas pela finalidade do uso, tais como, faixa dinâmica, estabilidade, resistência a radiação eletromagnética, custo, etc. Um dos caminhos para se reduzir custos é a substituição de componentes do sistema por outros mais baratos. Geralmente nessa troca ganha-se no custo, porém perde-se em outros requisitos e para voltar ao estágio de performance anterior, novas técnicas precisam ser aplicadas. Com o intuito de reduzir o custo, pode-se substituir diodos superluminescentes (SLD';s), por diodos laser multimodo (MMLD';s), que são da ordem de 10 vezes mais baratos. Quando esta substituição se dá em sistemas interferométricos, percebe-se a presença de determinados tipos de ruído que deterioram as características dos sensores. Os ruídos podem ser classificados em ruídos eletrônicos e ópticos. As fontes do ruído eletrônico podem ser o efeito térmico nos componentes (ruído térmico ou Johnson), bem como a existência de correntes de fuga e correntes de superfície nos fotodetectores. O ruído óptico também pode ser dividido em categorias, de acordo com a sua fonte. Há o ruído shot ou quântico, o ruído de partição de modos, o ruído de fase, o ruído de frequência, e outros que, uma vez descorrelacionados entre si, somam-se para formar o ruído total de intensidade. Neste trabalho busca-se aperfeiçoar um sensor interferométrico no sentido de aumentar a relação sinal-ruído ao reduzir-se o ruído óptico de intensidade proveniente do ruído de partição de modos do diodo laser multimodo utilizado através do uso de uma topologia específica e através de um sistema de controle de ruído.