Variações temporais na tensão de cisalhamento do vento, na Plataforma Continental Sudeste do Brasil (PCSE), perturbam o equilíbrio geostrófico gerando movimentos com frequências próximas à inercial local. Estas perturbações se propagam horizontalmente e verticalmente, interagindo com o fluxo médio e alterando as características hidrográficas e hidrodinâmicas. Foram analisados dados observacionais de corrente, registrados por correntógrafos fundeados às isóbatas de 50 m e 100 m, ao largo de Arraial do Cabo (RJ) e Ubatuba (SP), de vento registrados por bóias meteorológicas e de salinidade e temperatura perfilados em função da profundidade em estações hidrográficas, obtidos no âmbito do Projeto DEPROAS (Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul), entre 2001 e 2002. Os resultados das análises indicaram que a média de duração dos eventos de oscilações inerciais é 7,5 dias com desvio padrão de 3,8 dias, sendo 6,8 o número médio de oscilações em cada evento (desvio padrão de 3,3 oscilações). O período inercial efetivo médio foi calculado em 26,5 h com deslocamento médio da frequência inercial em 12,2%, devido ao desvio Doppler causado pelas interações com a vorticidade relativa do fluxo básico. As correntes inerciais horizontais, filtradas a partir das séries correntográficas, apresentaram valores entre 3 e 10 cm/s. Foi observada propagação vertical das oscilações inerciais e calculado o valor da velocidade de grupo vertical em -2,59 .10-2 cm.s-1. A partir desse resultado, foi obtido o valor de 28,3 m de profundidade para o valor máximo de velocidade vertical das partículas de água na onda interna inercial forçada pela oscilação das isotermas, em acordo com resultados observados de máxima corrente inercial logo abaixo da camada de mistura. O valor calculado para a amplitude da oscilação vertical das isotermas foi 17,2 m, próximo aos 19 m registrado com os resultados observacionais em períodos de mudança do campo de ventos. O modelo numérico hidrodinâmico ROMS (Regional Ocean Modelling System) comprovou resultados observacionais em relação à capacidade de mudanças na tensão de cisalhamento do vento, em períodos menores que o inercial local, gerarem oscilações inerciais. Os resultados numéricos com o ROMS permitiram analisar a interação das oscilações inerciais com o fluxo médio em diferentes regiões da PCSE, através de diferentes condições de estratificação da coluna de água e, a partir da trajetória de pseudoderivadores, estimar os raios das trajetórias com ordem 10 km. / Temporal variations in the wind stress, on the South Brazil Bight, disturb the geostrophic equilibrium and generate motion with near inertial frequencies. The disturbances propagate horizontally and vertically, interacting with the basic motions and altering the hydrodynamics and hydrographic characteristics. Observational data of currents, collected by currentmeters deployed in the 50 m and 100 m isobaths, offshore Arraial do Cabo (RJ) and Ubatuba (SP), of winds collected in meteorological buoys and of salinity and temperature vertically profiled in hydrographic stations, during the project DEPROAS (Dinâmica do Ecossistema de Plataforma da Região Oeste do Atlântico Sul), in the years of 2001 and 2002, have been analyzed. Results showed that the mean duration of the inertial oscillations events is 7.5 days, with standard deviation of 3.8 days, being 6.8 the mean number of oscillations in each event (standard deviation of 3.3 oscillations). The calculated mean effective inertial period is 26.5 h, with a mean difference of the local inertial frequency of 12.2% due to the Doppler shift caused by interactions with the relative vorticity of the basic flow. The horizontal inertial currents, filtered from the current time series, presented values between 3 and 10 cm/s. Vertical propagation of the inertial oscillations were observed and the calculated value for the vertical group velocity was -2.59 . 10-2 cm/s. From these results, the calculated value for the depth of maximum water vertical velocity was 28.3 m for the internal inertial wave forced by the isotherms oscillations, in accordance with results observed of maximum vertical velocities occurring below the mixing layer. The calculated value for the amplitude of vertical oscillations of isotherms was 17.2 m, approximately equal to the 19 m observed in the data set during periods of wind shift. The numerical hydrodynamical model ROMS (Regional Ocean Modeling System) confirmed the observational results that changes in the wind field with periods smaller than the local inertial period generate inertial oscillations. The numerical results with ROMS allowed to analyze the interaction between the inertial oscillations and the basic flow in different regions of the South Brazil Bight, due to vertical different stratification characteristics of the sea water, and from the trajectories of pseudo-drifters it was possible to estimate the radius of the trajectories as having order of magnitude of 10 km.

[pt] Quadrirrotores são veículos aéreos que possuem quatro rotores fixos e orientados na direção vertical. Devido à sua simplicidade mecânica frente aos helicópteros tradicionais, os mesmos têm se tornado cada vez mais populares nos meios de pesquisa, militares e, mais recentemente, industriais. Essa topologia de veículo data do início do século XX mas o desenvolvimento em escala só foi possível após a recente evolução e miniaturização dos sistemas eletrônicos embarcados, dos motores elétricos e das baterias. A movimentação desses veículos no espaço é possível graças à sua inclinação em relação ao solo e, para tal, é imprescindível obter e controlar corretamente a atitude do mesmo. As unidades de medidas inerciais (IMU) surgiram como uma solução para esse problema. Através da fusão dos dados obtidos com os sensores presentes nessas centrais (acelerômetros, girômetros e magnetômetro) é possível estimar a atitude do veículo. O presente trabalho apresenta soluções tanto para a estimativa quanto para o controle de atitude de quadrirrotor. Os modelos matemáticos desenvolvidos são validados em simulações numéricas e em testes experimentais. O objetivo é que as soluções propostas apresentem resultados positivos para que possam ser empregadas nos quadrirrotores em escala. / [en] Quadrotors are vehicles that have four fixed rotors in the vertical direction. Due to its mechanical simplicity compared to traditional helicopters, these vehicles have become increasingly popular in the research, military and, more recently, industrial fields. This type of vehicle first appeared in the early twentieth century, but the development of small-scale models was only possible after the recent evolution and miniaturization of embedded electronics, electric motors and batteries. A Quadrotor can fly in any direction by changing its inclination relative to the ground, so it is essential to calculate and properly adjust its attitude. The inertial measurement units (IMU) emerged as one solution to this problem. By merging the IMU sensors data, it is possible to estimate the vehicle s attitude. This dissertation presents solutions for both the estimation and the control of the vehicle s attitude. The developed mathematical models are validated with numerical simulations and experimental tests. The goal is that the presented solutions give enough good results so they can be used in small-scale Quadrotors.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-13T11:51:46Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 831966 bytes, checksum: a9f68724ebd2fdd53f6f561f0f45d42c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T11:51:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 831966 bytes, checksum: a9f68724ebd2fdd53f6f561f0f45d42c (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Inertial effects, such as Coriolis’ and centrifuge forces play an interesting role on classical mechanics and currently has been largely used in quantum mechanics, including in analogies with the electromagnetic effects. However, these analogies between the inertial forces on the massives particules and the electromagnetic forces on charged particles is not new. They were explored by Aharonov and Carmi in 1970 and by Tsai and Nelson in 1988 in the context of a rotational quantum phase like an Aharonov-Bohm phase. Based in this analogy, Dattoli and Quattromini, introduced Coriolis’ analogue quantum states to Landau levels. In 1915, Barnett had already published a paper about magnetization due to rotation which recently had a renewed interest applyed to nanostructures. A rotational analogy of the classical Hall effect was proposed and rotational inertial forces were studied in spintronic. Energy spectra like Landau levels appear under the action of Coriolis forces when the centrifuge force acting on free electrons is compensated by a radial electric field. In this work, we will demonstrate effects caused by rotation and magnetic field in a spinning conductor disc. We will study both the electromagnetic and inertial interactions simultaneously. Some values to the relation between the magnetic field and the rotation will be chosen and this will result in Landau-like levels to a system with resultant force composed by Coriolis’ and magnetic forces. A similar behavior for the energy spectrum will be found without a magnetic force composing the resultant force. / Efeitos inerciais, tais como a força centrífuga e a de Coriolis, desempenham um papel importante na mecânica clássica e atualmente têm sido amplamente explorados na mecânica quântica, inclusive em analogias com efeitos eletromagnéticos. No entanto, essas analogias entre as forças inerciais sobre partículas massivas e as forças electromagnéticas sobre partículas carregadas não é nenhuma novidade. Elas foram exploradas por Aharonov e Carmi em 1970 e por Tsai e Neilson em 1988 no contexto de uma fase quântica rotacional similar à fase de Aharonov- Bohm. Baseados nessa mesma analogia, Dattoli e Quattromini introduziram estados quânticos de Coriolis análogos aos níveis de Landau. Em 1915, Barnett já havia publicado um artigo sobre magnetização devido à rotação o qual teve recentemente um interesse renovado aplicado a nanoestruturas. Um análogo rotacional do efeito Hall clássico foi proposto e os efeitos inerciais da rotação foram estudados em spintrônica. Espectros de energia tipo níveis de Landau aparecem sob a ação da força de Coriolis quando a força centrífuga agindo nos elétrons livres é compensada por um campo elétrico radial. Neste trabalho, vamos demonstrar efeitos devido à rotação e ao campo magnético em um disco condutor girante. Estudaremos as interações eletromagnéticas e inerciais simultaneamente. Alguns valores para a relação entre o campo magnético e a rotação serão escolhidos e resultarão em níveis tipo Landau para um sistema com força resultante composta pelas forças de Coriolis e magnética. Um mesmo comportamento para o espectro de energia será obtido sem força magnética compondo a força resultante.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-14T21:49:47Z No. of bitstreams: 1 PATRÍCIO JOSÉ FÉLIX DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGF 2009..pdf: 1514686 bytes, checksum: b72b139b4e01b55657953090b7322867 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-14T21:49:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRÍCIO JOSÉ FÉLIX DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGF 2009..pdf: 1514686 bytes, checksum: b72b139b4e01b55657953090b7322867 (MD5) Previous issue date: 2009-03-09 / CNPq / Capes / Um sistema de coordenadas tem a função de localizar os eventos do espaço-tempo com respeito a um sistema de referência. A construção do sistema de coordenadas depende crucialmente da noção de simultaneidade associada ao referencial. No entanto, não existe uma maneira natural, ou privilegiada, de definir simultaneidade para referenciais não inerciais, mesmo no espaço-tempo de Minkowski. Cada procedimento conduz a diferentes sistemas de coordenadas. Neste trabalho, discutimos alguns métodos bem conhecidos da literatura especializada. Estudamos as coordenadas de Rindler, de Fermi-Walker, as coordenadas de Radar e as coordenadas de Emissão (ou GPS). O sistema de coordenadas de Rindler é um dos sistemas de grande destaque porque permite simular algumas propriedades da geometria do Buraco Negro num espaço-tempo plano. As coordenadas de Rindler estão associadas a uma família de observadores uniformemente acelerados que obedecem à relação a=1/ρ, onde a é a aceleração própria do observador e ρ a sua posição inicial com respeito a algum sistema de referência inercial. Neste trabalho, propomos um método para construção de sistemas de coordenadas adaptados a observadores cuja a celeração depende da posição inicial segundo a regra a=a0/ρn, onde n ∈ N e a0 é uma constante, usando o princípio da localidade. O caso n = 1 recupera as coordenadas de Rindler. Os outros casos nos permitem discutir a relação entre a geometria não-Euclidiana das secções espaciais e referenciais acelerados,como originariamente proposto por Einstein. Além disso, com a generalização podemos simular o comportamento de observadores estáticos tanto nas proximidades do horizonte de um Buraco Negro (n=1) quanto em regiões afastadas (n=2). / The main role of a coordinate systein is to localize the event-s of spacetime with respect to a frame of reference. The construetion of a coordinate systein depeuds crucially on the notíon of simultaneity associated to the frame of reference. However, there is no natural manner of defining simultaneity adapted to non-inertial frames of reference, even in the case of Minkowski spacetime. Each procedure leads to different coordinate systems. In thls work. we discuss some well-known methods found in the Literatura. We study the Rindler coordinates. Fermi-Walker coordinates. Radar coodinadates and Emission (or GPS) coordinates. The system of Rindler coordinates has great interest because it simulates in a flat spacetime some aspects of a Black Hole's geometry. We can say that Rindler coordinates are adapted to a family of uniformly accelerated observeis which obey the relatiou a = i, where a is the proper acceieration and p is the initial position with respect to some inertial system. In this work, we also propose a method in order to construct coordinate systems adapted to observers whose accelerations depend on the initial position according to the formula a = where n e N and a» is a constant, by using the locality principie. The case TI = 1 reproduces the Rindler coordinates. The other cases allow us to verify a connection between non-Euciideaii geometry of the spatial sections and non-inertial frames of reference, as it was originally suggested by Einstein. With this generalization we can also simulate the behavior of static observers in the vicinity of a Black Hole"s Horizon (TI = 1) and also in distant regions (n - 2)