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A FLEXIBLE FRAMEWORK FOR EPHEMERIDES CALCULATIONS

VANDIKE, JOHN LAWRENCE January 2005 (has links)
No description available.
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Coupled Attitude And Orbital Control System Using Spacecraft Simulators

Lennox, Scott Evan 16 July 2004 (has links)
Translational and rotational motion are coupled for spacecraft performing formation flying missions. This motion is coupled because orbital control is dependent on the spacecraft attitude for vectored thrust. Formation flying spacecraft have a limited mass and volume for propulsion systems. We want to maximize the efficiency of the spacecraft, which leads to minimizing the error introduced by thrusting in the wrong direction. This thrust direction error leads to the need for a coupled attitude and orbital control strategy. In this thesis a coupled control system is developed using a nonlinear Lyapunov attitude controller and a nonlinear Lyapunov-based orbital controller. A nonlinear Lyapunov attitude controller is presented for a spacecraft with three-axis momentum wheel control. The nonlinear Lyapunov-based orbital controller is combined with a mean motion control strategy to provide a globally asymptotically stable controller. The attitude and orbit control laws are verified separately using numerical simulation, and then are integrated into a coupled control strategy. The coupled system simulations verify that the coupled control strategy is able to correct for an initial relative position error between two spacecraft. / Master of Science
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O estatuto ontológico e epistemológico do conceito de orbital em livros didáticos de Química Geral no século XX: uma análise de seus fundamentos, suas representações e implicações para a aprendizagem / Ontological and epistemological status of the concept of orbital in twentieth-century General Chemistry textbooks

Rozentalski, Evandro Fortes 06 December 2013 (has links)
Um dos tópicos discutidos no âmbito da Filosofia da Química diz respeito ao realismo científico dos conceitos químicos, como, por exemplo, o conceito de orbital. O estatuto ontológico (referência ou não à realidade) dos orbitais passou a ser objeto de intenso debate a partir de 1999, quando da publicação do trabalho de Zuo e colaboradores, corroborado sem maiores ressalvas pelo editorial da revista Nature, no qual se afirmava que orbitais haviam sido observados diretamente. Nesse debate, não apenas aspectos ontológicos foram levantados, mas, também, aspectos epistemológicos em relação a esse conceito (o que é o orbital e a possibilidade de observá-lo). Esses aspectos têm implicações para a Química e, especialmente, para o Ensino de Química. Diante disso, esta dissertação tem como objetivo investigar como o conceito de orbital foi apresentado nos livros didáticos de Química Geral voltados para o Ensino Superior, ao longo do século XX. Foram selecionados livros didáticos utilizados no Brasil nesse período, por meio da identificação simultânea nas seguintes bases de dados: os catálogos das bibliotecas da Universidade de São Paulo (USP); da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ); e do site Estante Virtual, que reúne os acervos de vários sebos brasileiros. Foram selecionados e investigados 26 livros didáticos de Química Geral, abrangendo o período de 1911 a 2001. Por meio das investigações nos livros e dos referenciais que orientaram essa pesquisa, delimitamos as seguintes categorias visando sistematizar e analisar os dados: base conceitual do orbital; representação icônica do orbital; e representação simbólica do orbital. A primeira se ampara principalmente, mas não somente, nos debates sobre o estatuto ontológico e epistemológico do orbital relatados na literatura. As duas últimas se baseiam na semiótica peirceana. O conceito de orbital começa a ser introduzido e discutido nos livros de Química Geral por volta da segunda metade do século XX. Na primeira categoria, nota-se que boa parte dos livros define o orbital como se referindo a uma região na qual é mais provável se encontrar o elétron, em termos de densidade de probabilidade. Para alguns filósofos da química, essa compreensão é um indício de uma apreensão peculiar da Mecânica Ondulatória por parte dos químicos. Na segunda categoria, as imagens dos orbitais, cuja característica semiótica se refere à representação de qualidades do orbital, como sua forma, são, em sua maioria, identificadas como as regiões de densidade de probabilidade elevada, representadas por superfícies contínuas e uniformes. Essas representações parecem sugerir um papel secundário ao elétron. Por fim, na terceira categoria, cuja característica semiótica consiste em convencionar previamente ao leitor o seu significado, constata-se que os orbitais são representados por linhas horizontais ou caixas, e os elétrons por setas, sugerindo duas entidades distintas. Essa compreensão implica que orbitais preenchidos e vazios possuem igualdade ontológica. Observa-se, assim, que o conceito de orbital é introduzido nos livros de Química Geral do século XX de maneira não problematizada, tanto do ponto de vista conceitual quanto dos significados e sentidos das diferentes representações desse conceito. / One of the topics discussed in the Philosophy of Chemistry is the scientific realism of chemical concepts, such as the concept of orbital. The ontological status (reference to reality or not) of orbitals became the subject of intense debate as from 1999, when a paper by Zuo and colleagues was published and supported without major precautions by an editorial of the journal Nature, which stated that orbitals had been observed directly. In such debate, both ontological and epistemological aspects were raised, about what orbitals are, and the possibility of observing them. These points have implications for Chemistry and especially for Chemical Education. This research aims to investigate how the concept of orbital was presented in undergraduate General Chemistry textbooks throughout the twentieth century. Textbooks used in Brazil during that period were selected by simultaneous identification in the following databases: the catalogs of the libraries of the University of São Paulo (USP), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), and the site Estante Virtual which gathers the collections of several Brazilian bookstores. Twenty-six General Chemistry textbooks were selected and investigated, covering the period from 1911 to 2001. Analysis of the textbooks, based on the selected theoretical framework, resulted in the following categories: conceptual basis of the orbital; iconic representation of the orbital, and symbolic representation of the orbital. The first is mainly, but not only, based in the debates about the ontological and epistemological status of the orbital in the literature. The last two are based on Peircean semiotics. The concept of orbital began to be introduced and discussed in General Chemistry textbooks in the second half of the twentieth century. In the first category, it is noted that most of the textbooks define the orbital as a region in which it is more likely to find the electron, in terms of probability density. For some philosophers of chemistry such understanding is an indication of a peculiar appropriation of Wave Mechanics by chemists. In the second category, the images of orbitals whose characteristic semiotics consists in the representation of qualities such as their shape are mostly identified as areas of high probability density, and represented by continuous and uniform surfaces. These images convey a secondary role to the electron. Finally, in the third category, whose characteristic semiotics consists in conventionalizing the sign meaning beforehand to the reader, it is verified that orbital diagrams, in which orbitals are represented by horizontal lines and electrons by arrows, suggest that orbitals and electrons are two distinct entities. Such conception implies the understanding that filled and empty orbitals have ontological equality. In conclusion, the analysis show that the concept of orbital is introduced by twentieth-century General Chemistry textbooks in a non-problematized manner, if one considers both the conceptual standpoint and the meanings of the different representations of the concept.
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An Autonomous Guidance Scheme For Orbital Rendezvous

Shankar, G S 01 1900 (has links)
The word 'rendezvous' implies a pre-arranged meeting between two entities for a specific purpose. This term is used in the study of spacecraft operations, to describe a set of maneuvers performed by two spacecraft in order to achieve a match in position and velocity. The term 'orbital rendezvous' applies to rendezvous between spacecraft in earth-centered orbits. Considering its obvious scope for application in the assembly, maintenance and retrieval of earth satellites, the importance of orbital rendezvous towards maintaining a sustained presence in space can be easily appreciated. This particular study deals with the development of a guidance scheme for an orbital rendezvous operation, wherein only one of the spacecraft, called the chaser, is assumed to be provided with a capability to maneuver, while the other spacecraft, the target, is assumed to be thrust-free or passive. There is presently a lot of interest in autonomous trajectory planning and guidance schemes for orbital rendezvous missions. Autonomy here, refers to the absence of ground supervision and control over the on-board planning and guidance process, and is expected to result in greater mission flexibility and lower operating costs. The terms trajectory planning and guidance collectively refer to the optimization process used to determine minimum-fuel trajectories, and the means employed to make the spacecraft follow them, based on navigational updates. The challenge lies mainly in making the autonomous scheme real-time implementable, and at the same time compatible with the limited computational capabilities available on-board. It is well known that a large part of the computation times and costs, when determining optimal trajectories, are taken up by (1) the prediction of spacecraft motion using numerical integration schemes, and (2) the use of iterative numerical techniques to solve the non-linear, coupled system of equations obtained as boundary conditions in the trajectory optimization problem. There exists on the other hand, a wealth of results from analytical investigations into the motion of spacecraft, that can be profitably utilized by use of suitable assumptions, to reduce computation times and costs relating to trajectory prediction. The present thesis seeks to follow this course, while trying to ensure that the assumptions made do not influence in a negative manner the accuracy of the guidance scheme. The assumptions to be described below are based on the division of the total rendezvous maneuver into sub-phases. The trajectory optimization problems for the individual sub-phases are first considered independent of one another. A method is then found to combine the two sub-phases in an optimal manner. The initial or the homing phase of the rendezvous maneuver, consists of an open-loop orbit transfer, intended to place the chaser within a 'window of proximity' spanning a few hundreds of kilometers, of the target. In order to avoid time consuming numerical integration of the non-homogeneous, non-linear central force-field equations of motion, an impulsive thrust model is assumed. A parametric optimization method is used to determine the location, orientation and magnitude of the impulses for a minimum-fuel rendezvous transfer, as it is well known that parametric optimization methods are robust compared to the more general functional optimization methods. A two-impulse transfer is selected, knowing that at least two-impulses are required for a rendezvous maneuver, and that methods are available if necessary, to obtain optimal multi-impulse trajectories from a two-impulse solution. The total characteristic velocity, a scalar cost function related to fuel-consumption, is minimized with respect to a set of independent variables. The variables chosen in this case to determine the rendezvous transfer are (1) the transfer angle θc defining an initial coast in the chaser orbit C by the chaser, (2) the transfer angle θs defining a coast by the target to the position of the second impulse in the target orbit S and (3) a parameter (say p ) that determines the shape of the transfer orbit T between the first and second impulses.
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Anoftalminės akiduobės endoprotezavimas funkciniam ir kosmetiniam efektui optimizuoti / The endoimplatation of anophthalmic orbit for the optimization of functional and cosmetic effect

Piškinienė, Raimonda 30 May 2007 (has links)
Darbo tikslas – ištirti ir įvertinti anoftalminės akiduobės endoprotezavimo kosmetinio ir funkcinio efekto parametrus ir jų stabilumą intervaliniu dvejų metų stebėjimo laikotarpiu. Darbo uždaviniai 1. Įvertinti ir palyginti endoprotezuotos ir neendoprotezuotos akiduobės poenukleacinio sindromo išraišką ankstyvuoju pooperaciniu laikotarpiu. 2. Įvertinti ir palyginti tirtų ligonių grupių ankstyvojo pooperacinio laikotarpio dirbtinės ir porinės akies statinę simetriją. 3. Nustatyti akiduobės implanto įtaką dirbtinės akies judesiams. 4. Įvertinti ir palyginti abiejų ligonių grupių dirbtinės ir porinės akies dinaminę simetriją ankstyvuoju pooperaciniu laikotarpiu. 5. Įvertinti ir palyginti tirtųjų ligonių grupių kosmetinį ir funkcinį operacijos efektą, praėjus 6 mėn., 12 mėn. ir 24 mėn. po operacijos. 6. Palyginti pooperacinį kosmetinį ir funkcinį efektą, endoprotezavus akiduobę pirminiu ar antriniu būdu bei pašalinus akį skirtingais metodais. 7. Įvertinti operuotų ligonių subjektyvią nuomonę apie kosmetinį akiduobės endoprotezavimo efektą. / The removal of the globe creates anatomic and physiological alterations of orbital tissue and orbital bones. The main problems of anophthalmic socket are its contraction and volume deficit. Because of the latter the so-called postenucleation socket syndrome appears which may be characterized by deep upper lid sulcus, upper lid ptosis enophtalmus of the artificial eye and the lower lid laxity. The average size of the functioning eye is 6-7 cm3. After the removal of an eye it has to be restored. For this purpose the implants are used which are being sewed in the orbit, under the conjunctiva. Attachment of the extraocular muscles to the implant helps to save their function and improves the motility of the artificial eye.The endoimplantation of anophthalmic orbit in Lithuania is not implemented widely enough. Thus, assuming the rapid development of medical technologies it is relevant to evaluate the practical experience of the mentioned treatment method, its close and distal results in order to implement it to clinical practise more widely and successfully as well to improve the life quality of operated people.
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Dinâmica e estabilidade de satélites regulares como consequência da migração planetária

Deienno, Rogerio [UNESP] 05 August 2010 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-05Bitstream added on 2014-06-13T18:53:37Z : No. of bitstreams: 1 deienno_r_me_rcla.pdf: 1861115 bytes, checksum: 046085d2e2d453bbb5cc4bae42e458a4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Segundo Tsiganis et al (2005), no modelo de Nice os satélites regulares dos planetas gigantes seriam imunes aos efeitos da migraçãao sendo que os irregulares em geral seriam ejetados. Uma demonstraçãao clara e os cálculos que levam a isso, não são conhecidos. Neste trabalho estudaremos este problema, em especial para os casos dos sistemas de Urano e Saturno. Usamos o código de Gomes et al (2005) e tal com em Yokoyama et al (2008), o efeito do Sol e do achatamento do planeta será tomado, incluindo agora o disco planetesimal e a interação mútua dos satélites regulares. Os encontros próximos entre os satélites e planetesimais são tratados tal como em Nogueira (2008). Investigamos a possibilidade de existência de uma distância limite tal que satélites interiores a este limite resistam às instabilidades da migração. Neste sentido observa-se que Oberon e Titan, em geral, são os mais distantes (últimos) satélites que resistem á migração. Assim, em geral os objetos irregulares não resistem à migração. Por outro lado, as simulações mostram que embora os atuais satélites regulares sejam de fato primordiais, eventualmente podem ocorrer significativas instabilidades nesta região, que poderiam causar ejeção de algum satélite regular. Como resultado natural dos vários encontros, algumas capturas de satélites irregulares ocorrem. Neste sentido, um breve estudo de satélites capturados é mostrado / According to Tsiganis et al (2005), in the Nice model, the regular satellites of the giant planets would be immune under the effects of the migration while the irregular ones would be ejected. A clear demonstration and the simulations showing that are not known. In this work we study this problem, in special for the cases of Uranus’ and Saturn’s systems. We use Gomes’ code (GOMES et al,2005) and as in Yokoyama et al(2008), the effect of the Sun and of the oblateness of the planet are taken, but now including the planetesimal disk and the mutual interaction of the regular satellites. The close encounters between the satellites and the planetesimals are taken as in Nogueira (2008). We investigate the possibility of the existence of a limit distance such that satellites within this limit, resist the instabilities of the migration. In this sense we observe that, in general, Oberon and Titan are the outermost (last) that resist to the migration. Therefore, in general the irregular objects do not resist the migration. On the other hand, the simulations also show that although the current regular satellites are indeed primordial, eventually, some significant instabilities can occur in their region, leading to a possible ejection of some regular satellite. As a natural result of the several encounters, some captures of the irregular satellites occur. In this sense, a brief study of the captured satellites is shown
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Pertubação orbital devida a um terceiro corpo com distribuição não uniforme de massa e em órbita elíptica

Carvalho, Jean Paulo dos Santos [UNESP] 20 June 2011 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-06-20Bitstream added on 2014-06-13T21:03:28Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_jps_dr_guara.pdf: 22860427 bytes, checksum: f429c89456cd5f54445e1cf96bf99ff7 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, apresentamos uma teoria analítica com simulações numéricas para estudar o movimento orbital de satélites artificiais em torno de satélites planetários. Consideramos o problema de um satélite artificial perturbado pela distribuição não uniforme de massa do corpo principal e por um terceiro corpo (assume-se em uma órbita circular ou elíptica). Polinômios de Legendre são expandidos em potências da excentricidade até o quarto grau e são usados para o potencial perturbador devido ao terceiro corpo. As condições para obter órbitas congeladas são apresentadas. O modelo analítico de média, simples e dupla, é considerado para analisar o movimento orbital dos satélites artificiais. Uma comparação entre os modelos de média, simples e dupla, é apresentada. O método de perturbação de Lie-Hori, até a segunda ordem, é aplicado para eliminar os termos de curto período do potencial perturbador. Termos de acoplamento são analisados. É dada ênfase para o caso de órbitas congeladas, inclinação crítica e ressonâncias. Mostramos uma nova equação aproximada para calcular o semi-eixo maior crítico para a órbita do satélite. Uma abordagem para estudar o comportamento da longitude do nodo ascendente de uma órbita lunar quase polar, hélio-síncrona é apresentada. As simulações numéricas para satélites artificiais hipotéticos são feitas considerando as perturbações acopladas ou isoladas. / In this work, we present an analytical theory with numerical simulations to study the orbital motion of artificial satellites around planetary satellites. We consider the problem of an artificial satellite perturbed by the non-uniform distribution of mass of the main body and by a third-body (assumed to be in a circular or elliptical orbit). Legendre polynomials are expanded in powers of the eccentricity up to the degree four and are used for the disturbing potential due to the third-body. The conditions to get frozen orbits are presented. The average analytical model, simple and double, is considered to perform an analysis of the orbital motion of the artificial satellites. A comparison between the averaged models, simple and double, is presented. Lie- Hori perturbation method up to the second-order is applied to eliminate the terms of shortperiod of the disturbing potential. Coupling terms are analyzed. Emphasis is given to the case of frozen orbits, critical inclination and resonances. We show a new approximated equation to compute the critical semi-major axis for the orbit of the satellite. An approach to studying the behavior of the longitude of the ascending node for a near Sun-synchronous polar lunar orbit is presented. Numerical simulations for hypothetical artificial satellites are performed considering the perturbations combined or isolated.
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Pertubação orbital devida a um terceiro corpo com distribuição não uniforme de massa e em órbita elíptica /

Carvalho, Jean Paulo dos Santos. January 2011 (has links)
Resumo: Neste trabalho, apresentamos uma teoria analítica com simulações numéricas para estudar o movimento orbital de satélites artificiais em torno de satélites planetários. Consideramos o problema de um satélite artificial perturbado pela distribuição não uniforme de massa do corpo principal e por um terceiro corpo (assume-se em uma órbita circular ou elíptica). Polinômios de Legendre são expandidos em potências da excentricidade até o quarto grau e são usados para o potencial perturbador devido ao terceiro corpo. As condições para obter órbitas congeladas são apresentadas. O modelo analítico de média, simples e dupla, é considerado para analisar o movimento orbital dos satélites artificiais. Uma comparação entre os modelos de média, simples e dupla, é apresentada. O método de perturbação de Lie-Hori, até a segunda ordem, é aplicado para eliminar os termos de curto período do potencial perturbador. Termos de acoplamento são analisados. É dada ênfase para o caso de órbitas congeladas, inclinação crítica e ressonâncias. Mostramos uma nova equação aproximada para calcular o semi-eixo maior crítico para a órbita do satélite. Uma abordagem para estudar o comportamento da longitude do nodo ascendente de uma órbita lunar quase polar, hélio-síncrona é apresentada. As simulações numéricas para satélites artificiais hipotéticos são feitas considerando as perturbações acopladas ou isoladas. / Abstract: In this work, we present an analytical theory with numerical simulations to study the orbital motion of artificial satellites around planetary satellites. We consider the problem of an artificial satellite perturbed by the non-uniform distribution of mass of the main body and by a third-body (assumed to be in a circular or elliptical orbit). Legendre polynomials are expanded in powers of the eccentricity up to the degree four and are used for the disturbing potential due to the third-body. The conditions to get frozen orbits are presented. The average analytical model, simple and double, is considered to perform an analysis of the orbital motion of the artificial satellites. A comparison between the averaged models, simple and double, is presented. Lie- Hori perturbation method up to the second-order is applied to eliminate the terms of shortperiod of the disturbing potential. Coupling terms are analyzed. Emphasis is given to the case of frozen orbits, critical inclination and resonances. We show a new approximated equation to compute the critical semi-major axis for the orbit of the satellite. An approach to studying the behavior of the longitude of the ascending node for a near Sun-synchronous polar lunar orbit is presented. Numerical simulations for hypothetical artificial satellites are performed considering the perturbations combined or isolated. / Orientador: Rodolpho Vilhena de Moraes / Coorientador: Antonio Fernando Bertachini de Almeida Prado / Banca: Othon Cabo Winter / Banca: Decio Cardozo Mourão / Banca: Sandro da Silva Fernandes / Banca: Elbert Einstein Nehrer Macau / Doutor
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O estatuto ontológico e epistemológico do conceito de orbital em livros didáticos de Química Geral no século XX: uma análise de seus fundamentos, suas representações e implicações para a aprendizagem / Ontological and epistemological status of the concept of orbital in twentieth-century General Chemistry textbooks

Evandro Fortes Rozentalski 06 December 2013 (has links)
Um dos tópicos discutidos no âmbito da Filosofia da Química diz respeito ao realismo científico dos conceitos químicos, como, por exemplo, o conceito de orbital. O estatuto ontológico (referência ou não à realidade) dos orbitais passou a ser objeto de intenso debate a partir de 1999, quando da publicação do trabalho de Zuo e colaboradores, corroborado sem maiores ressalvas pelo editorial da revista Nature, no qual se afirmava que orbitais haviam sido observados diretamente. Nesse debate, não apenas aspectos ontológicos foram levantados, mas, também, aspectos epistemológicos em relação a esse conceito (o que é o orbital e a possibilidade de observá-lo). Esses aspectos têm implicações para a Química e, especialmente, para o Ensino de Química. Diante disso, esta dissertação tem como objetivo investigar como o conceito de orbital foi apresentado nos livros didáticos de Química Geral voltados para o Ensino Superior, ao longo do século XX. Foram selecionados livros didáticos utilizados no Brasil nesse período, por meio da identificação simultânea nas seguintes bases de dados: os catálogos das bibliotecas da Universidade de São Paulo (USP); da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ); e do site Estante Virtual, que reúne os acervos de vários sebos brasileiros. Foram selecionados e investigados 26 livros didáticos de Química Geral, abrangendo o período de 1911 a 2001. Por meio das investigações nos livros e dos referenciais que orientaram essa pesquisa, delimitamos as seguintes categorias visando sistematizar e analisar os dados: base conceitual do orbital; representação icônica do orbital; e representação simbólica do orbital. A primeira se ampara principalmente, mas não somente, nos debates sobre o estatuto ontológico e epistemológico do orbital relatados na literatura. As duas últimas se baseiam na semiótica peirceana. O conceito de orbital começa a ser introduzido e discutido nos livros de Química Geral por volta da segunda metade do século XX. Na primeira categoria, nota-se que boa parte dos livros define o orbital como se referindo a uma região na qual é mais provável se encontrar o elétron, em termos de densidade de probabilidade. Para alguns filósofos da química, essa compreensão é um indício de uma apreensão peculiar da Mecânica Ondulatória por parte dos químicos. Na segunda categoria, as imagens dos orbitais, cuja característica semiótica se refere à representação de qualidades do orbital, como sua forma, são, em sua maioria, identificadas como as regiões de densidade de probabilidade elevada, representadas por superfícies contínuas e uniformes. Essas representações parecem sugerir um papel secundário ao elétron. Por fim, na terceira categoria, cuja característica semiótica consiste em convencionar previamente ao leitor o seu significado, constata-se que os orbitais são representados por linhas horizontais ou caixas, e os elétrons por setas, sugerindo duas entidades distintas. Essa compreensão implica que orbitais preenchidos e vazios possuem igualdade ontológica. Observa-se, assim, que o conceito de orbital é introduzido nos livros de Química Geral do século XX de maneira não problematizada, tanto do ponto de vista conceitual quanto dos significados e sentidos das diferentes representações desse conceito. / One of the topics discussed in the Philosophy of Chemistry is the scientific realism of chemical concepts, such as the concept of orbital. The ontological status (reference to reality or not) of orbitals became the subject of intense debate as from 1999, when a paper by Zuo and colleagues was published and supported without major precautions by an editorial of the journal Nature, which stated that orbitals had been observed directly. In such debate, both ontological and epistemological aspects were raised, about what orbitals are, and the possibility of observing them. These points have implications for Chemistry and especially for Chemical Education. This research aims to investigate how the concept of orbital was presented in undergraduate General Chemistry textbooks throughout the twentieth century. Textbooks used in Brazil during that period were selected by simultaneous identification in the following databases: the catalogs of the libraries of the University of São Paulo (USP), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), and the site Estante Virtual which gathers the collections of several Brazilian bookstores. Twenty-six General Chemistry textbooks were selected and investigated, covering the period from 1911 to 2001. Analysis of the textbooks, based on the selected theoretical framework, resulted in the following categories: conceptual basis of the orbital; iconic representation of the orbital, and symbolic representation of the orbital. The first is mainly, but not only, based in the debates about the ontological and epistemological status of the orbital in the literature. The last two are based on Peircean semiotics. The concept of orbital began to be introduced and discussed in General Chemistry textbooks in the second half of the twentieth century. In the first category, it is noted that most of the textbooks define the orbital as a region in which it is more likely to find the electron, in terms of probability density. For some philosophers of chemistry such understanding is an indication of a peculiar appropriation of Wave Mechanics by chemists. In the second category, the images of orbitals whose characteristic semiotics consists in the representation of qualities such as their shape are mostly identified as areas of high probability density, and represented by continuous and uniform surfaces. These images convey a secondary role to the electron. Finally, in the third category, whose characteristic semiotics consists in conventionalizing the sign meaning beforehand to the reader, it is verified that orbital diagrams, in which orbitals are represented by horizontal lines and electrons by arrows, suggest that orbitals and electrons are two distinct entities. Such conception implies the understanding that filled and empty orbitals have ontological equality. In conclusion, the analysis show that the concept of orbital is introduced by twentieth-century General Chemistry textbooks in a non-problematized manner, if one considers both the conceptual standpoint and the meanings of the different representations of the concept.
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Aplicação da química quântica ao estudo de um grupo de moléculas antihistamínicas H3 / A quantum chemical study on a set of H3 antihistamine molecules

Edson Barbosa da Costa 10 February 2010 (has links)
Nesta tese foi estudado um grupo de 28 compostos não-imidazólicos antagonistas do receptor H3 através de cálculos de orbitais moleculares utilizando os métodos de química quântica Austin Model 1, Hartree-Fock-Roothaan e Teoria do Funcional da Densidade com o objetivo de investigar possíveis relações entre descritores eletrônicos teóricos e as afinidades ligantes experimentais desses compostos (pKi). Observou-se nos resultados obtidos que as energias dos orbitais FERMOs (Frontier Effective-for-Reaction Molecular Orbitals) apresentam melhor correlação com os valores de pKi do que as energias dos orbitais de fronteira HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) e LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Além disso, verificou-se pelas análises de métodos multivariados PCA (Principal Componente Analysis) e HCA (Hierarchical Cluster Analysis) que um conjunto de quatro descritores foi capaz de separar os compostos em dois grupos distintos, o primeiro que apresenta valores de afinidades ligantes maiores e o segundo com menores valores de pKi. Esta separação foi possível com o uso dos seguintes descritores teóricos: energia do FERMO (εFERMO), carga derivada do potencial eletrostático no átomo de nitrogênio N1, índice de densidade eletrônica no átomo N1 (Σ(FERMO) ci2) e eletrofilicidade (ω\'). Estes descritores foram utilizados, posteriormente, para a construção de três equações de regressão pelo método PLS (Partial Least Squares). O melhor modelo de regressão gerou os seguintes parâmetros estatísticos Q2 = 0,88 e R2 = 0,927, obtidos com um conjunto treino e de validação externa de 23 e 5 moléculas, respectivamente. Logo após a avaliação da equação de regressão, juntamente com os valores dos descritores selecionados e outros não selecionados, foi sugerido que altos valores de energias dos FERMOs e de Σ(FERMO) ci2 em conjunto com baixos valores de eletrofilicidades e cargas extremamente negativas no átomo N1 são parâmetros relevantes para potencializar as afinidades ligantes de outros compostos a serem sintetizados, que apresentem estruturas químicas semelhantes às moléculas estudadas neste trabalho. Além disso, esses compostos podem ser considerados como doadores de elétrons e, logo, há uma grande probabilidade que tais moléculas interajam com o receptor histamínico H3 a partir de um processo de transferência de carga. / In this thesis, molecular orbital calculations were carried out on a set of 28 non-imidazole H3 antihistamine compounds using Austin Moldel 1, Hartree-Fock-Roothaan, and Density Functional Theory methods in order to investigate the possible relationships between electronic descriptors and binding affinity for H3 receptors (pKi). It was observed that the frontier effective-for-reaction molecular orbital (FERMO) energies were better correlated with pKi values than HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) energy values. Exploratory data analysis through hierarchical cluster (HCA) and principal component analysis (PCA) showed a separation of the compounds into two sets by using four descriptors, one grouping the molecules with high pKi values, the other gathering low pKi value compounds. This separation was obtained with the use of the following descriptors: FERMO energies (εFERMO), charges derived from the electrostatic potential on the nitrogen atom (N1), electronic density indexes for FERMO on the N1 atom (Σ(FERMO) ci2), and electrophilicity (ω\'). These electronic descriptors were used to construct three quantitative structure-activity relationship (QSAR) models through the Partial Least Squares Method (PLS). The best model generated Q2 = 0.88 and R2 = 0.927 values obtained from a training set and external validation of 23 and 5 molecules, respectively. After the analysis of the PLS regression equation, the values for the selected electronic descriptors and other descriptors, it is suggested that high values of FERMO energies and of Σ(FERMO) ci2, together with low values of electrophilicity and pronounced negative charges on N1 appear as desirable properties for the conception of new molecules which might have high binding affinity. Moreover, these molecules can be classified as electron donating compounds and have a great probability of interacting through a charge transfer process with the biological receptor H3.

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