Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-14T11:48:45Z No. of bitstreams: 1 DissMCM.pdf: 4167196 bytes, checksum: 2c2cab88912171633575dbfd411acd9d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:04:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMCM.pdf: 4167196 bytes, checksum: 2c2cab88912171633575dbfd411acd9d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:04:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMCM.pdf: 4167196 bytes, checksum: 2c2cab88912171633575dbfd411acd9d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:04:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMCM.pdf: 4167196 bytes, checksum: 2c2cab88912171633575dbfd411acd9d (MD5) Previous issue date: 2015-08-21 / Não recebi financiamento / The main objective of this work is to make students understand the mathematical foundations for the operation of Global Positioning System (GPS). The research was done in a school in the state of São Paulo with students of the second year of high school and the analysis was done in a qualitative as well as quantitative manner. Two sheets of directed activities, were used so students were induced to understand what happens at the intersection of spherical surfaces and this was carried out in three stages. During the first activity, students reviewed the circles of intersection of ideas, both geometrically and algebraically. In the second activity, these ideas were enlarged to spheres. The operation of the GPS was exposed in the activity three using PowerPoint slides, so goal that students learned a little about the history of the GPS creation and its operation, and the central theorem of this work: "If four spherical surfaces intersect and their centers are not coplanar, then this intersection is a single point." The Didactic Engineering was the methodology used for the survey. The result indicates that although many students present difficulties during the activities, everyone understood the mathematical principles behind the GPS operation. / O principal objetivo desse trabalho é fazer com que os alunos entendam os fundamentos matemáticos para o funcionamento do Sistema de Posicionamento Global (GPS). A pesquisa foi feita numa escola no interior do Estado de São Paulo, com alunos do 2o ano do Ensino Médio e a análise dos resultados foi feita de maneira qualitativa e também quantitativa. Por meio de duas folhas de atividades dirigidas, os alunos foram induzidos a entenderem o que acontece na intersecção de superfícies esféricas. Durante a primeira atividade, os alunos revisaram as ideias de intersecção de circunferências, tanto geometricamente como algebricamente. Na segunda atividade, estas ideias foram extrapoladas para esferas. O funcionamento do GPS foi exposto na atividade três, por meio de slides em Power Point, com o objetivo de que os alunos aprendessem um pouco sobre a história da criação do GPS, do seu funcionamento e sobre o teorema central desse trabalho: “Se quatro superfícies esféricas se intersectam e seus centros são não coplanares, então essa intersecção consiste de um único ponto”. A Engenharia Didática foi a metodologia utilizada para a pesquisa. O resultado final indica que, apesar de muitos alunos apresentarem dificuldades durante as atividades, todos entenderam os princípios matemáticos por trás do funcionamento do GPS.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09670.pdf: 10232628 bytes, checksum: 1590f43108c1cbc7b2065202eea72fa8 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06779.pdf: 6662459 bytes, checksum: 5a5ae589785a8bad523a922f578319f8 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

In this thesis report, an approach to use Microsoft Kinect to scan an object and providea 3D model for further processing has been proposed. The additional requiredhardware to rotate the object and fully expose it to the sensor, the drivers and SDKsused and the implemented software are discussed. It is explained how the acquireddata is stored and an efficient storage and mapping method requiring no specialhardware and memory is introduced. The solution proposed circumvents the PointCloud registration task based on the fact that the transformation from one frame tothe next is known with extremely high precision. Next, a method to merge theacquired 3D data from all over the object into a single noise-free model is proposedusing Spherical Transformation and a few experiments and their results aredemonstrated and discussed.

Esta dissertação traz ideias para a inserção de novos conteúdos na matemática escolar. Ela trata da exploração de geometrias não-euclidianas, através de dois ambientes de geometria dinâmica, o "Spherical Easel” e o "Disco de Poincaré". O primeiro é um software livre e o segundo foi desenvolvido utilizando-se o recurso de macro-construção do GeoGebra. Na concepção das atividades tratamos as idéias que correspondem ao mundo não-euclidiano fazendo comparações com aquelas que fazem parte da geometria euclidiana e para cada atividade há um comentário que explica a sua intenção de aprendizagem. É a partir de considerações teóricas sobre a natureza da geometria e sua evolução histórica, bem como sobre o processo de aprendizagem da geometria, que é feita a apresentação da proposta. / This dissertation brings ideas to the inclusion of new contents in school mathematics. They are related to the exploitation of non-Euclidean geometries through two dynamic geometry environments, the "Spherical Easel" and the "Poincaré Disk". The first one is a free software and the second one was developed using the GeoGebra macro-construction. In the design of the activities the approach of ideas that correspond to non-euclidian worlds was made through comparison with the euclidian world and for each activity there is a comment that explain its learning objective. The proposal is supported by theoretical considerations about the nature of geometry and its historical evolution, as well as about the geometry learning process.

Sabe-se que o Método dos Elementos Finitos em sua forma convencional é uma ferramenta poderosa no cálculo estrutural moderno. Porém, se o problema apresenta singularidades, como os efeitos de borda tipicamente introduzidos pelos vínculos nas estruturas em casca, a análise pode exigir alto refinamento da malha. Procurando resolver mais eficientemente esse tipo de problema, especificamente em estruturas com simetria de revolução como os tubos cilíndricos e as cascas esféricas, apresentam-se neste trabalho alternativas não convencionais para o emprego do Método dos Elementos Finitos. Dadas as simetrias de forma e carregamento, a abordagem pode ser feita em campo unidimensional. São apresentadas as respostas analíticas, em termos de deslocamentos e esforços, para as estruturas citadas, partindo-se de suas equações diferenciais governantes. Em seguida, as formas fracas correspondentes são resolvidas pelo Método dos Elementos Finitos, incorporando-se alguns tipos de enriquecimento que aproveitam a estrutura deste método. Por fim, são comparados os resultados aproximados entre si e com relação aos analíticos, comprovando o grande potencial das alternativas sugeridas. / It is known that the Finite Element Method in its conventional form is a powerful technique in the modern structural calculus. However, if the problem has singularities, as boundary effects typically introduced by the support into shell structures, the analysis may demand high refinement of the mesh. In order to resolve this type of problem more efficiently, particularly in structures with symmetry of revolution as cylindrical tubes and spherical shells, this dissertation presents non-conventional alternatives for the employment of the Finite Element Method. Due to the form and load symmetry, the treatment can be made in one-dimensional system. The analytical responses, in terms of displacements and efforts, are recovered to the mentioned structures, from their governing differential equations. Next, corresponding weak forms are resolved by the Finite Element Method and some types of enrichment that utilize the structure of this method are incorporated. Finally, the approach results are compared among themselves and with analytical results, proving the great potential of the suggested alternatives

Esta dissertação traz ideias para a inserção de novos conteúdos na matemática escolar. Ela trata da exploração de geometrias não-euclidianas, através de dois ambientes de geometria dinâmica, o "Spherical Easel” e o "Disco de Poincaré". O primeiro é um software livre e o segundo foi desenvolvido utilizando-se o recurso de macro-construção do GeoGebra. Na concepção das atividades tratamos as idéias que correspondem ao mundo não-euclidiano fazendo comparações com aquelas que fazem parte da geometria euclidiana e para cada atividade há um comentário que explica a sua intenção de aprendizagem. É a partir de considerações teóricas sobre a natureza da geometria e sua evolução histórica, bem como sobre o processo de aprendizagem da geometria, que é feita a apresentação da proposta. / This dissertation brings ideas to the inclusion of new contents in school mathematics. They are related to the exploitation of non-Euclidean geometries through two dynamic geometry environments, the "Spherical Easel" and the "Poincaré Disk". The first one is a free software and the second one was developed using the GeoGebra macro-construction. In the design of the activities the approach of ideas that correspond to non-euclidian worlds was made through comparison with the euclidian world and for each activity there is a comment that explain its learning objective. The proposal is supported by theoretical considerations about the nature of geometry and its historical evolution, as well as about the geometry learning process.

Orientadores: José Roberto de França Arruda, Philippe Herzog / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:12:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pasqual_AlexanderMattioli_D.pdf: 10340586 bytes, checksum: 74b86a8897be1f1c00e3c13b018e73bb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O controle angular da radiação sonora pode ser obtido utilizando um arranjo compacto de alto-falantes independentemente programáveis operando na mesma faixa de frequência. Geralmente, os alto-falantes são dispostos sobre uma estrutura de formato esférico seguindo a geometria de um sólido de Platão a fim de se obter uma configuração altamente simétrica. Recentemente, protótipos de arranjos esféricos compactos de alto-falantes vêm sendo desenvolvidos e aplicados a medições em acústica de salas, performances de música eletroacústica e síntese de padrões de diretividade de fontes acústicas tais como instrumentos musicais. Contudo, muitos aspectos referentes a seu controle, projeto e comportamento eletromecânico, bem como à sua habilidade em proporcionar uma experiência sonora mais realista que sistemas de áudio convencionais, permanecem não esclarecidos. Este trabalho contempla a análise e síntese de campos sonoros através de um arranjo esférico compacto de alto-falantes e pretende contribuir para o esclarecimento de alguns aspectos supracitados. Propõe-se uma estratégia de controle baseada nos modos de radiação acústica do arranjo esférico, a qual apresenta várias vantagens sobre a estratégia usual fundada nos harmônicos esféricos. Uma análise teórica e experimental do comportamento eletromecânico de arranjos compactos de alto-falantes também é apresentada, na qual o acoplamento acústico entre os alto-falantes no interior da estrutura esférica é considerado. Além disso, os sinais ótimos dos alto-falantes correspondentes a um dado padrão de diretividade são calculados utilizando duas funções custo distintas, revelando que o realismo do padrão sintetizado pode ser significativamente ampliado desprezando-se a fase da diretividade alvo. Finalmente, os modelos teóricos propostos são validados por medições de impedância elétrica, velocidade dos diafragmas dos alto-falantes e padrões de diretividade / Abstract: Angular control of the sound radiation can be achieved by using a compact array of independently programmable loudspeakers operating at the same frequency range. The drivers are usually distributed over a sphere-like frame according to a Platonic solid geometry to obtain a highly symmetrical configuration. Prototypes of compact spherical loudspeaker arrays have been recently developed and applied in room acoustics measurements, electroacoustic music performance and synthesis of directivity patterns of acoustical sources such as musical instruments. However, many aspects concerning their control, design, electromechanical behavior and ability to provide a more realistic sound experience than conventional audio systems remain unclear. This work concerns the analysis and synthesis of sound fields by a compact spherical loudspeaker array and aims to contribute to clarifying some aspects mentioned above. A control strategy based on the acoustic radiation modes of the spherical array is proposed, which presents several advantages over the usual strategy based on the spherical harmonics. A theoretical and experimental analysis of the electromechanical behavior of compact loudspeaker arrays is also presented, in which the acoustic coupling between drivers inside the array frame is taken into account. In addition, optimumdriver signals corresponding to a given target directivity pattern are derived using two different cost functions, indicating that the realism of the synthesized pattern may be significantly increased by neglecting the phase of the target directivity pattern. Finally, the proposed theoretical models are validated through measurements of electrical impedance, loudspeaker diaphragm velocity and directivity patterns / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06501.pdf: 3346863 bytes, checksum: c0335a4d0d89d17de7ff520ce20eae25 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09670.pdf: 10232628 bytes, checksum: 1590f43108c1cbc7b2065202eea72fa8 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP