Este trabalho apresenta um estudo de aprendizagem desenvolvido no Colégio Marista Rosário de Porto Alegre durante o segundo semestre de 2004. O corpo de conhecimento trabalhado foi Mecânica dos Fluidos (Hidrostática e Hidrodinâmica), o qual faz parte do programa da segunda série do Ensino Médio, cujos resultados e objetivos são apresentados nesta dissertação. O trabalho de aprendizagem desenvolvido apresenta dois objetivos bem claros: um, o de proporcionar um espaço virtual fora do horário escolar para que o aluno possa estender a discussão sobre o assunto tratado em sala de aula, aumentando potencialmente o contato com a disciplina de Física; o segundo, oferecer uma atividade que potencializa a participação do aluno nas aulas de Física, tornando-o mais ativo no seu processo de crescimento intelectual.Para aplicar o trabalho escolhi um ambiente de ensino a distância, o Teleduc desenvolvido pela UNICAMP. Desenvolvi animações com o programa Flash MX, selecionei algumas experiências práticas simples, desenvolvi o procedimento de uma experiência prática de um aerofólio para simular a asa de um avião em vôo e gravei um vídeo reproduzindo a experiência do aerofólio. Produzi, também, uma página em html (hipertexto) com seis módulos que trabalham os conceitos desenvolvidos no corpo de conhecimento Mecânica dos Fluidos, apresentando cada um, quatro etapas. 1ª Etapa: Trocando Idéias, onde o aluno lê um texto pertinente ao assunto e depois é solicitado a postar suas conclusões, colocações ou dúvidas nos fóruns de discussão criados no TelEduc. 2ª Etapa: Mãos à Obra, etapa que corresponde à realização de algumas experiências práticas apresentando no final um relatório com suas conclusões. 3ª Etapa: Pesquisando Sobre, onde o aluno é solicitado a fazer uma pesquisa respondendo algumas questões levantadas durante a realização das etapas anteriores. 4ª Etapa: O Que Você Aprendeu? Esta etapa se refere ao momento em que o aluno retoma e aplica todos os conceitos trabalhados no Módulo identificando se houve aprendizagem ou não. À medida que o trabalho foi sendo desenvolvido, foram realizadas as avaliações necessárias. Constatou-se, no decorrer da aplicação do produto evidências de aprendizagem do conteúdo abordado e, sobretudo, uma mudança significativa no comportamento e comprometimento dos alunos nas aulas de Física. O material teórico que dá suporte a este trabalho se baseia no construtivismo, com destaque à aprendizagem significativa, segundo Ausubel, e à interação social para troca de significados, segundo Vygotsky. / This paper presents a learning project carried out at the Colégio Marista Rosário de Porto Alegre during the second semester of 2004. The field of knowledge studied was Fluid Mechanics (Hydrostatics and Hydrodynamics), which is part the of second year of the high school curriculum. The learning project developed and presented in this dissertation has two clear goals: Firstly, to provide to the students a virtual space outside the class hours with the aim of extending their involvement with the material treated in class and possibly increasing his contact with the subject of physics. Secondly, to offer the students an activity which enables them to actually participate in physics classes, making them more active in their intellectual growth. In order to put the project into practice, I chose a distance learning management system environment, the TelEduc, developed by UNICAMP. I created animations with the program Flash MX and chose some simple practical experiments. I also devised the steps of an experiment involving a spoiler in order to simulate the wing of an airplane in flight and recorded a video documenting the spoiler experiment. In addition, I produced an HTML (hypertext) page with six modules that deal with the concepts developed in the field of Fluid Mechanics, each of them consisting of four steps. 1st step: “Exchanging ideas”, where the students read a text related to the topic and are then asked to post their conclusions, observations or questions in the discussion forums created in the TelEduc. 2nd step: “Get to work!”, which refers to performing some practical experiments and giving a presentation of findings at the end. 3rd step: “Exploring …”, where the students are asked to do a formal research project and answer some questions raised during the previous steps. 4th step: “What did you learn?” This step refers to the moment when the students look back and apply all the concepts studied in the module, identifying their learning progress. While the project was being put into practice, the necessary evaluations were carried out. The results provided evidence that students learned some physics and clearly showed that, over the course of the project, a significant change in the behaviour and commitment of the students in physics lessons took place. The theoretical framework supporting this work is based on constructivism, with special attention to “meaningful learning” according to Ausubel and “knowledge exchange through social interaction” according to Vygotsky.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-11-12T16:13:04Z No. of bitstreams: 1 marcoaureliojucadasilvajunior.pdf: 2424952 bytes, checksum: 8217d429e23695cdfd64e035686f02db (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-11-23T11:04:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcoaureliojucadasilvajunior.pdf: 2424952 bytes, checksum: 8217d429e23695cdfd64e035686f02db (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-23T11:04:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcoaureliojucadasilvajunior.pdf: 2424952 bytes, checksum: 8217d429e23695cdfd64e035686f02db (MD5) Previous issue date: 2018-09-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sensores a fibra óptica tornaram-se uma alternativa popular aos sensores eletrônicos tradicionais devido às suas inúmeras vantagens. Um desafio importante no emprego de sensores ópticos é a interrogação do sensor, isto é, recuperar o valor da medição a partir da saída do sensor. Este trabalho visa a apresentar uma forma simples e eficaz de interrogar um sensor baseado em grade de Bragg em fibra (FBG) utilizando filtros ópticos e métodos computacionais convenientes. Como exemplo, foi escolhido um sensor de temperatura, embora o sistema de interrogação possa lidar com qualquer medição, sendo calibrado adequadamente. Esse sistema de interrogação é capaz de fornecer o valor preciso da temperatura sem medir diretamente o deslocamento do comprimento de onda de ressonância ou realizar qualquer cálculo de Fourier. Os métodos foram implementados e o treinamento realizado utilizando dados simulados. Resultados de simulação são apresentados e comparados a um método tradicional de interrogação. O sistema proposto neste trabalho mostrou um desempenho excelente ao identificar a temperatura a partir da saída do sensor e mostrou maior precisão em relação ao método tradicional apresentado. / Optical fiber sensors have become a popular alternative to traditional electronic sensors due to their numerous advantages. An important challenge in deploying optical sensors is the interrogation of the sensor, that is, recovering the measurement value from the sensor output. This work aims to present a simple yet effective way of interrogating a fiber Bragg grating (FBG) sensor using optical filters and suitable computational methods. As an example, a temperature sensor was analyzed, although the interrogation system is able to deal with any measurement, by calibrating it suitably. This interrogation system is capable of giving the precise temperature value without directly measuring the resonance wavelength shift or performing any Fourier calculations. The methods were implemented and the training was accomplished using simulated data. Simulation results are presented and compared to a traditional method of interrogation. The system proposed in this work showed excellent performance in identifying the temperature from the sensor output and showed higher precision than the traditional method presented.

Orientador: Rubens de Figueiredo Camargo / Resumo: O presente trabalho apresenta a nova modelagem fracionária, que considera propriedades hereditárias e efeitos de memória, no modelo de Gompertz, para descrever a evolução do câncer causado pela infecção do HPV 16. Devido a variabilidade do desenvolvimento do câncer em humanos, utiliza-se o crescimento in vivo do tumor em camundongo transgênico que expressam os oncogenes E6 e E7 tratados com DMBA / TPA (inicializador e promotor do HPV 16) para capturar as características gerais dessa variabilidade. Resultados mostram que a inserção de um novo parâmetro na correção dimensional da modelagem fracionária, descreve, em comparação ao modelo clássico, o progresso do volume tumoral em maior conformidade com os conjuntos de dados reais. / Abstract: The present work presents the fractional modeling, which considers hereditary properties and memory effects, to describe through the Gompertz model, the evolution of cancer caused by HPV 16 infection. Due to the variability of the development of cancer in humans, we used the in vivo growth of the transgenic mouse tumor expressing DMBA / TPA-treated E6 and E7 oncogenes (HPV 16 initiator and promoter) to capture the general characteristics of this variability. Results show that the insertion of a new parameter in the dimensional correction of fractional modeling describes, compared to the classical model, the progress of tumor volume in greater concorda with the actual data sets. / Doutor

O escopo deste trabalho ée avaliar o efeito da cablagem na modelagem da distribuição de temperatura em equipamentos eletrônicos em racks de aeronaves através do uso de CFD (Computacional Fluid Dynamic). Para alcançar este objetivo, o estudo se concentra na simulação de quatro casos. Os casos padrão e sem ventilação que não consideram o efeito da cablagem. Os casos de velocidade constante e de pressão constante na entrada empregam o efeito do meio poroso. A cablagem ée modelada como um meio poroso, ou seja, um termo fonte ée adicionado nas equações da continuidade, de quantidade de movimento e de energia. O modelo de turbulência escolhido para a simulação ée o k- padrão por ser utilizado freqüentemente em escoamentos turbulentos semelhantes ao caso em estudo, além de reduzir esforços computacionais se comparado ao modelo das tensões de Reynolds ou o LES (Large Eddy Simulation). Uma malha de 93503 elementos ée gerada para a simulação. A partir das temperaturas experimentais, os fluxos de calor de cada equipamento são calculados e empregados como parâmetros de entrada para cada caso. O caso padrão e sem cablagem mostra o escoamento e a distribuição de temperaturas preliminares. O caso sem ventilação e sem cablagem, isto é, em uma condição sem entrada de ar condicionado indica que o efeito da convecção natural ée importante na distribuição de temperatura dos equipamentos. Dentro do caso de velocidade constante, o efeito do meio poroso ée verificado através do cálculo de diversos termos fonte, sendo que o aumento da pressão não afeta a distribuição de temperatura no interior do rack. No último caso, ou seja, de pressão constante com cablagem, diversos termos fontes são empregados e verifica-se que o aumento de velocidade na entrada modifica a distribuição de temperatura nos componentes. A existência de uma velocidade ótima foi notada, ou seja, um acréscimo na velocidade do escoamento na entrada do rack não altera mais a distribuição de temperatura dos equipamentos eletrônicos.

Este trabalho descreve os modelos matemáticos e computacionais utilizados para a simulação numérica do comportamento de motores alternativos de combustão interna. São comparados quatro métodos de diferenças finitas, Filtering Remedy and Methodology (FRAM), MacCormack, Lax-Wendroff de um passo e Lax-Wendroff de dois passos, para a solução das equações do escoamento nos dutos dos sistemas de admissão e exaustão. É apresentada uma metodologia desenvolvida para a obtenção de estabilidade na solução da fronteira dos dutos, em face às variações adversas das propriedades do elemento ao qual o duto está acoplado. Os modelos para plenos, silenciadores, junções e turboalimentadores também são descritos. São mostrados resultados do programa de simulação computacional desenvolvido, para diversas configurações de motores e escoamentos, indicando sua precisão e sua capacidade de tratar as mais diversas configurações de motores.

Neste trabalho é desenvolvida uma ferramenta computacional para a análise de estruturas multicamadas isotrópicas, utilizando um modelo semi-empírico que associa funções de Green espectrais com expressões aproximadas para as densidades de corrente. Para ilustrar a aplicabilidade da ferramenta dipolos impressos e fendas eletromagnéticas são analisados.Inicialmente são determinados os campos eletromagnéticos transformados para cada camada da estrutura. O campo elétrico na região de Fraunhofer é obtido utilizando-se o método da fase estacionária. Em seguida, considerando a versatilidade dessa estrutura, são analisadas as características de irradiação de dipolos impressos e de fendas eletromagnéticas. O programa Mathematica foi o escolhido para se implementar a ferramenta. Com base no desenvolvimento teórico para os dipolos e fendas, redes lineares uniformemente espaçadas, alimentadas com correntes não uniformes são também analisadas, com uma atenção especial à análise de redes pelo método de Dolph-Tchebyscheff. Diagramas de irradiação das redes simulados no Mathematica são comparados com os gerados no programa Ensemble, apresentando uma excelente concordância.Em seguida, as condições para a síntese de uma rede de antenas capaz de satisfazer os requisitos de rejeição de sinais refletidos pelo solo em sistemas GPS (Global Positioning System) são estabelecidas. Alternativas para minimizar este efeito são estudadas, culminando com o estabelecimento de um diagrama de irradiação com uma forma pré-determinada. Este diagrama é sintetizado utilizando-se o método da série de Fourier. Redes de antenas são analisadas no Mathematica e no Ensemble. Os resultados das simulações, também neste caso, estão em excelente concordância.Uma vez estabelecida a rede linear, foram projetados e construídos protótipos com três e cinco fendas eletromagnéticas. Novamente, comparações entre os resultados do programa proposto e o comercial são realizadas. Medidas de impedância de entrada, perda de retorno e de diagramas de irradiação são apresentadas, verificando-se boa concordância entre os resultados teóricos e os experimentais. Fotografias dos protótipos construídos são mostradas ao longo do trabalho.

Apesar de sua familiaridade e simplicidade, a água apresenta um conjunto propriedades termodinâmicas, dinâmicas e estruturais que são ainda objeto de intensa pesquisa. O aumento da densidade com a temperatura, da difusão com a densidade, ou ainda do ordenamento com a temperatura são exemplos de alguns de seus comportamentos não usuais. Com a finalidade de melhor compreender tais propriedades inúmeras abordagens têm sido utilizadas, tais como o uso geometrias de confinamento, modelos simplificados ou até mesmo misturas. Dentre as geometrias confinantes frequentemente usadas, encontra-se, nanoporos, placas paralelas e meio porosos. Os meios porosos são formados por obstáculos fixos que impõem efeitos de volume excluído adicionais ao sistema. Já no caso de misturas quando elas ocorrem entre líquidos capazes de formar ligações de hidrogênio, o comportamento não usual da água dá origem a um conjunto ainda maior de propriedades anômalas. A mistura água-metanol por exemplo, é munida de um conjunto propriedades de excesso incapazes de serem descritas pelas teorias usuais. São alguns exemplos, o máximo no calor específico e o mínimo no volume e entalpia de excesso. Neste projeto de doutoramento, nós estudamos por simulações numericas o confinamento por meio poroso (desordem queched) e misturas de água com solutos interagentes. O primeiro estudo é realizado usando um modelo 2D tipo-água que é largamente conhecido na literatura. No segundo estágio, estamos a influência de solutos interagentes nas propriedades de modelos em rede e contínuos. Para o modelo em rede, nós desenvolvemos um modelo de soluto e posteriormente uma técnica capaz de simular misturas de modelos em rede a pressão constante. De posse desta técnica estudamos as propriedades de excesso da mistura. / Although the familiarity and simplicity, the water show a set of thermodynamic, dynamics and structural properties which are still subject to intense research. The increase of density as the temperature, of diffusion as the density, or even of ordering with the temperature are examples of some of its unusual behavior. In order to better understand these properties numerous approaches have been used, such as the use of confinement geometries, simplified models, or ever mixtures. Among the confinement geometries used, are those, nanopores, parallel plates and porous media. The porous media are formed by fixed obstacles that impose the additional excluded volume effects to the system. In the case of mixtures, when they occur between liquids able to form hydrogen-bonds, the unusual behavior of water give rise to a set even higher anomalous properties. The water-methanol mixture, for example, has a set of excess properties unable to be described by usual theories. Some examples are the maximum in the specific heat and minimum in excess volume and enthalpy. In this Ph.D. project, we study by numerical simulations, the confinement of water by porous media(or under quenched disorder) and the mixture of water with interacting solutes. The first study is performed using a 2D lattice model which is widely known in the literature. In a second stage, we study the influence of interacting solutes on the properties of lattice and continuous models. For the lattice model, we develop a solute model and a technique to simulate mixtures of lattice models at constant pressure. Using this technique, we study the excess properties of the mixture. For the continuous model we study the influence of a dimeric solute on the TMD of a water-like model and posteriorly we study the excess properties of this type of mixture.

Resumo não disponível.

Os métodos computacionais da química quântica foram empregados para estudar as estruturas moleculares e as energias de interação de cátions e ânions que são componentes de alguns líquidos iônicos funcionalizados, derivados do imidazólio. O estudo teve como objetivo comparar e relacionar os efeitos da presença de funcionalização nos substituintes das posições 1 e 3 do cátion imidazólio, nas propriedades desses líquidos iônicos. Essa funcionalização pode ocorrer pela presença de insaturações, grupos aromáticos, éteres, álcoois, tióis, aminas, nitrilas entre outros grupos nas cadeias dos substituintes. Nesta tese são reportados os estudos dos complexos formados por ânions tetrafluorborato e cátions imidazólio substituídos por grupos metila, etila, propila, butila, isobutila, vinila, propargila, alila, crotila e metalila, observando assim o efeito da presença de substituintes contendo cadeias insaturadas em comparação com os de cadeias saturadas nas estruturas, distribuições de carga, energias de interação e propriedades físico-químicas desses sistemas. Nesses sistemas foram observados intensos efeitos de polarização e transferência de carga ânion-cátion. Foram encontradas diversas relações entre volumes iônicos, energias de interação dos íons e as propriedades de transporte dos respectivos líquidos iônicos. / The methods of computational quantum chemistry have been used to study the molecular structures and the interaction energies of cations and anions which are components of some functionalized ionic liquids derived from imidazolium. The objective of this study is comparing and relating the effects of the presence of functionalization of the side chains of the imidazolium with the properties of these ionic liquids. This functionalization can occur by the presence of unsaturated side chains, aromatic groups, ether, alcohols, thiols, amines, nitriles among other groups in the side chains. In this thesis are reported the studies of the complexes formed of tetrafluorborate anions and imidazolium cations with side chains methyl, ethyl, propyl, butyl, isobutyl, vinyl, propargyl, allyl, crotyl and methallyl, thus observing the effects of the presence of unsaturated side chains compared to saturated ones on the structures, charge distributions, interaction energies and physicochemical properties of these systems. It was observed in these systems strong effects of polarization and anion-cation charge transfer. It was found several relations between ionic volumes, interation energies of the ions and the transport properties of the respective ionic liquids.

Elaboramos um material instrucional, para auxiliar alunos e professores no processo ensino-aprendizagem da Mecânica dos Fluidos – Dinâmica, composto por um hipertexto repleto de animações, figuras, textos, vídeos, instruções para a realização de experimentos virtuais e reais e atividades de aquisição automática de dados e de modelagem. O referencial teórico adotado baseia-se na teoria de Vygotsky, que é fundamentada nas relações sociais dos alunos entre si e dos alunos com o professor. Todo o material foi elaborado de forma contextualizada com o cotidiano dos alunos de uma escola técnica, como é o caso do Centro Federal de Educação Tecnológica de São Vicente do Sul (CEFET-SVS), onde o projeto foi implementado em alunos da segunda série do Ensino Médio. Inicialmente, foi aplicado um pré-teste, tanto no grupo experimental quanto no grupo de controle, que serviu para avaliar o conhecimento prévio dos alunos sobre conceitos de Dinâmica dos Fluidos, assim como a sua habilidade para resolver individualmente problemas sobre esse assunto. A seguir, o material didático foi ministrado aos alunos do grupo experimental em dois módulos didáticos, o primeiro sobre Fluidos Ideais e o segundo sobre Fluidos “Reais”. Nesses módulos, foram propostas atividades para as quais foram fornecidas dicas de como poderiam ser desenvolvidas. Durante o desenvolvimento dessas atividades, os alunos contaram com a colaboração do professor e dos colegas, fornecendo, dessa forma, evidências do que eles poderiam desenvolver com a ajuda de seus pares. Finalmente, aplicamos o pós-teste na turma em que o material didático foi implementado e na turma de controle. A análise estatística desses dados mostrou um ótimo desempenho da turma em que foi implementado o material didático permeado de novas tecnologias, com um ganho médio de 39,3 % entre o pré-teste e o pós-teste, enquanto que o grupo de controle obteve um ganho médio de apenas 6 %. Ainda foi constatada, através dos relatos dos alunos, uma grande satisfação e motivação para aprender com o uso desse material didático. Todo o material didático desenvolvido está incluído no CD-rom que integra esta dissertação e também pode ser acessado por professores e alunos na rede mundial de computadores. / We elaborated an instructional material to help students and teachers in the learning-teaching process of Fluid Mechanics – Dynamics, consisting of an hypertext, plenty of animations, figures, texts, videos, instructions to make real and virtual experiments and activities of automatic data acquisition and modeling. The theoretical framework adopted was based on Vygotsky’s theory, which is well-grounded in the social relations between the students and between the students and the teacher. All the material was elaborated taking into account the context of the quotidian of the students of a technical school, as is the case of the Federal Center of Technological Education of São Vicente do Sul (CEFET-SVS), where the project was implemented in second year high school students. Initially it was applied a pretest, in the experimental group and also in the control group, which evaluates the previous knowledge of the students about concepts of Fluid Dynamics, as well as their abilities to solve alone problems about this subject. In the following, the didactic material was applied to the experimental group students in two didactic modules, the first about Ideal Fluids and the second about “Real” Fluids. In these modules, activities are proposed and some tips for their development had been supplied. In the development of these activities the students count on the collaboration of the teacher and of the colleagues, supplying, in this way, evidence of what they could develop with the aid of their pairs. Finally the pos-test was applied in the group where the didactic material was implemented and in the control group. The statistical analysis of these showed an optimum performance of the group who made use of the didactic material mixed with new technologies, with an average gain of 39,3 % between the pre-text and the pos-text, while the control group had an average gain of 6 %. Still it was also evidenced, through the student reports, a great satisfaction and motivation to learn with the use of this didactic material. All the developed material is enclosed in the CD-rom which integrates this dissertation, and also can be accessed by teachers and students in the wordwide- web of computers.