O nado de atletas de águas abertas: características do desempenho e da organização temporal das braçadas

A natação de águas abertas tem registrado aumento no número de competições e participantes em todo mundo. Acompanhando esta tendência têm sido desenvolvidos estudos para identificar as características físicas e as respostas fisiológicas dos atletas neste tipo de prova. Entretanto, são escassos estudos ao nível de análise comportamental, principalmente, em condições reais de distância e meio ambiente (mar). Foi objetivo deste estudo investigar as características de desempenho e da organização temporal das braçadas de nadadores de águas abertas. Mais especificamente, conhecer quais recursos os atletas de águas abertas lançam mão para atingir sua meta de vencer um percurso no mar no menor tempo possível. A amostra foi constituída por 23 atletas, com média de idade de 26,4(±3,2) anos. A tarefa foi nadar um trajeto de 1500 metros em forma de um circuito em mar aberto. Para a captação das variáveis relacionadas ao desempenho utilizou-se um GPS (Garmin modelo Fênix 3) e um cronômetro (FINIS modelo Accusplit Eagle AX602). O registro das imagens para captação dos dados relacionados à descrição da organização temporal das braçadas ocorreu em três pontos do trajeto: início (I) - 20 a 40 metros, meio (M) - 800 a 820 metros e final (F) - 1450 a 1470 metros. Foi utilizada uma filmadora (Nikon Coolpix S5300) afixada à embarcação. O software Kinovea 8.20 permitiu a análise quadro a quadro das braçadas. Foram consideradas variáveis dependentes relacionadas ao desempenho (tempo, velocidade e distância total percorrida, bem como, a frequência de braçadas em cada um dos três pontos do trajeto); aos aspectos variantes das braçadas (tempo total do ciclo, das braçadas, das fases aérea e aquática) e aos aspectos invariantes das braçadas (timing relativo das fases aérea e aquática e sua variabilidade). A análise de variância de medidas repetidas foi usada para comparar os três momentos da tarefa (I, M e F) para todas as variáveis, e a correlação de Pearson para analisar a magnitude das relações entre as variáveis de desempenho, enquanto o teste t de Student para medidas pareadas foi utilizado para comparar as possíveis diferenças entre os braços direito e esquerdo para cada um dos momentos e determinou-se como significância estatística α≤=0,05. Em relação ao desempenho, os resultados indicaram que os nadadores fizeram uso de frequência de braçada (Fb) diferente para os três momentos, sendo maior no I quando comparada ao M e F, e no M, menor que em F; estas mudanças foram acompanhadas por ajustes nos aspectos variantes como o tempo total do ciclo, das braçadas e das fases aérea e aquática. Ainda, nos três momentos os nadadores apresentaram simetria temporal entre as braçadas dos dois braços, apesar de as diferenças serem evidenciadas entre as fases das braçadas quando comparados os braços. Com relação aos aspectos invariantes detectou-se mudança do padrão de I para M e F da tarefa, sendo que em M e F os atletas utilizaram a mesma estrutura temporal. Quanto à variabilidade dos aspectos variantes e invariantes para as braçadas e as fases das braçadas, observou-se diminuição da magnitude ao longo da tarefa sendo que o braço esquerdo apresentou nos três momentos maior variabilidade que o direito. Assim, diante dos resultados, concluiu-se que os recursos utilizados por nadadores habilidosos para nadar em ambiente pouco estável, em condições reais de distância e meio ambiente (mar) compreendem a alteração do desempenho (Fb) associado a ajustes nos aspectos variantes, concomitantemente à alteração dos aspectos invariantes das braçadas, em função do momento da tarefa

Caracterização elétrica de túnel-FET em estrutura de nanofio com fontes de SiGe e Ge em função da temperatura.

Este trabalho teve como objetivo estudar os transistores de tunelamento por efeito de campo em estruturas de nanofio (NW-TFET), sendo realizado através de analises com base em explicações teóricas, simulações numéricas e medidas experimentais. A fim de avaliar melhorar o desempenho do NW-TFET, este trabalho utilizou dispositivos com diferentes materiais de fonte, sendo eles: Si, liga SiGe e Ge, além da variação da espessura de HfO2 no material do dielétrico de porta. Com o auxílio de simulações numéricas foram obtidos os diagramas de bandas de energia dos dispositivos NW-TFET com fonte de Si0,73Ge0,27 e foi analisada a influência de cada um dos mecanismos de transporte de portadores para diversas condições de polarização, sendo observado a predominância da influência da recombinação e geração Shockley-Read-Hall (SRH) na corrente de desligamento, do tunelamento induzido por armadilhas (TAT) para baixos valores de tensões de porta (0,5V > VGS > 1,5V) e do tunelamento direto de banda para banda (BTBT) para maiores valores tensões de porta (VGS > 1,5V). A predominância de cada um desses mecanismos de transporte foi posteriormente comprovada com a utilização do método de Arrhenius, sendo este método adotado em todas as análises do trabalho. O comportamento relativamente constante da corrente dos NW-TFETs com a temperatura na região de BTBT tem chamado a atenção e por isso foi realizado o estudo dos parâmetros analógicos em função da temperatura. Este estudo foi realizado comparando a influência dos diferentes materiais de fonte. O uso de Ge na fonte, permitiu a melhora na corrente de tunelamento, devido à sua menor banda proibida, aumentando a corrente de funcionamento (ION) e a transcondutância do dispositivo. Porém, devido à forte dependência de BTBT com o campo elétrico, o uso de Ge na fonte resulta em uma maior degradação da condutância de saída. Entretanto, a redução da espessura de HfO2 no dielétrico de porta resultou no melhor acoplamento eletrostático, também aumentando a corrente de tunelamento, fazendo com que o dispositivo com fonte Ge e menor HfO2 apresentasse melhores resultados analógicos quando comparado ao puramente de Si. O uso de diferentes materiais durante o processo de fabricação induz ao aumento de defeitos nas interfaces do dispositivo. Ao longo deste trabalho foi realizado o estudo da influência da densidade de armadilhas de interface na corrente do dispositivo, demonstrando uma relação direta com o TAT e a formação de uma região de platô nas curvas de IDS x VGS, além de uma forte dependência com a temperatura, aumentando a degradação da corrente para temperaturas mais altas. Além disso, o uso de Ge introduziu maior número de impurezas no óxido, e através do estudo de ruído foi observado que o aumento na densidade de armadilhas no óxido resultou no aumento do ruído flicker em baixa frequência, que para o TFET, ocorre devido ao armadilhamento e desarmadilhamento de elétrons na região do óxido. E mais uma vez, o melhor acoplamento eletrostático devido a redução da espessura de HfO2, resultou na redução desse ruído tornando-se melhor quando comparado à um TFET puramente de Si. Neste trabalho foi proposto um modelo de ruído em baixa frequência para o NW-TFET baseado no modelo para MOSFET. Foram realizadas apenas algumas modificações, e assim, obtendo uma boa concordância com os resultados experimentais na região onde o BTBT é o mecanismo de condução predominante.

Desenvolvimento da modelagem de turbulência e interação fluido-estrutura para as vibrações induzidas por vórtices de cilindro rígido.

Esta tese apresenta o desenvolvimento e aplicação de modelos de turbulência, transição laminar-turbulenta e de interações fluido-estrutura ao escoamento externo em cilindro rígido estacionário e em vibrações induzidas por vórtices. Tais desenvolvimentos foram realizados no código ReFRESCO, baseado em técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Realizou-se um estudo quanto ao desempenho do modelo k- SST em extensa faixa de números de Reynolds, segundo o qual se identificaram as deficiências de modelagem para este escoamento. A modelagem adaptativa das escalas (SAS) e o modelo de transição por correlações locais (LCTM), ambos combinados ao SST, melhoraram a aderência aos resultados experimentais para este escoamento, em uma contribuição original deste trabalho. A aplicação de técnicas de verificação e validação possibilitou a estimação de incertezas e erros para os modelos e números de Reynolds e também de identificada como outra contribuição deste trabalho. A combinação da modelagem em SST, SAS e LCTM com movimentos impostos de realizada para números de Reynolds moderados, diferentes frequências e amplitudes de vibração, algo que poucas publicações abordam em detalhes. Com relação aos movimentos livres, este trabalho traz contribuições com a aplicação dos modelos SST e SAS ao estudo de vibrações induzidas por vórtices em dois graus de liberdade, baixa razão de massa e números de Reynolds moderados, mais altos do que normalmente observados na literatura. Por fim, a investigação da importância relativa de efeitos da turbulência aos casos de movimentos livres e impostos, com relação ao caso de cilindro estacionário, comprovou a conjetura formulada na parte inicial deste trabalho, no que tange à escolha do modelo de turbulência em determinadas aplicações. Tal escolha mostrou-se menos decisiva no caso do cilindro em movimento imposto e ainda menos nos movimentos livres, em comparação ao caso estacionário, uma vez que a resposta em movimentos do corpo filtra grande parte dos efeitos turbulentos de ordem superior. Esta observação mostra-se relevante, uma vez que pode permitir simplificações na modelagem e aplicação de ferramentas de CFD em uma classe importante de projetos de engenharia.