A flexible online apparatus for projectile launch experiments

In order to provide a more flexible learning environment in physics, the developed projectile launch apparatus enables students to determine the acceleration of gravity and the dependence of a set of parameters in the projectile movement. This apparatus is remotely operated and accessed via web, by first scheduling an access time slot. This machine has a number of configuration parameters that support different learning scenarios with different complexities.

Aparato para experimentação remota do lançamento de projéteis

Num sistema de ensino cada vez mais exigente, a experimentação assume um papel fundamental na aquisição e validação do conhecimento. No ensino da Física, a necessidade de compreender a influência do meio num dado conceito teórico leva a que a experimentação tenha um carácter obrigatório. Neste contexto, surgem três cenários capazes de suportar a aprendizagem dos conceitos teóricos adquiridos. A simulação que faz uso da velocidade e capacidades de cálculo do computador para obter o resultado de uma experiência, a experimentação tradicional em laboratório, na qual o aluno executa, presencialmente, a sua experiência e por último a experimentação remota, que permite a execução de uma experiência real sem a presença física do aluno. Esta dissertação apresenta o projeto de um aparato para experimentação remota do “Lançamento de projéteis”. De forma a providenciar um meio de ensino de Física mais flexível, o aparato desenvolvido permite, aos alunos, a determinação da aceleração da gravidade e o estudo da dependência do movimento de um projétil num conjunto de parâmetros. Este aparato, operado remotamente, é acedido via web, onde primeiramente é reservado um intervalo de tempo. O conjunto de parâmetros (“Bola”, “Altura de lançamento” e “Ângulo de lançamento”) da máquina permite suportar vários cenários de ensino da Física, com diferentes complexidades.

Simulation of the velocity field in compound channel flow using different closure models

1st European IAHR Congress,6-4 May, Edinburg, Scotland

Parallel hyperspectral coded aperture for compressive sensing on GPUs

The application of compressive sensing (CS) to hyperspectral images is an active area of research over the past few years, both in terms of the hardware and the signal processing algorithms. However, CS algorithms can be computationally very expensive due to the extremely large volumes of data collected by imaging spectrometers, a fact that compromises their use in applications under real-time constraints. This paper proposes four efficient implementations of hyperspectral coded aperture (HYCA) for CS, two of them termed P-HYCA and P-HYCA-FAST and two additional implementations for its constrained version (CHYCA), termed P-CHYCA and P-CHYCA-FAST on commodity graphics processing units (GPUs). HYCA algorithm exploits the high correlation existing among the spectral bands of the hyperspectral data sets and the generally low number of endmembers needed to explain the data, which largely reduces the number of measurements necessary to correctly reconstruct the original data. The proposed P-HYCA and P-CHYCA implementations have been developed using the compute unified device architecture (CUDA) and the cuFFT library. Moreover, this library has been replaced by a fast iterative method in the P-HYCA-FAST and P-CHYCA-FAST implementations that leads to very significant speedup factors in order to achieve real-time requirements. The proposed algorithms are evaluated not only in terms of reconstruction error for different compressions ratios but also in terms of computational performance using two different GPU architectures by NVIDIA: 1) GeForce GTX 590; and 2) GeForce GTX TITAN. Experiments are conducted using both simulated and real data revealing considerable acceleration factors and obtaining good results in the task of compressing remotely sensed hyperspectral data sets.

Parallel hyperspectral unmixing method on GPU

Many Hyperspectral imagery applications require a response in real time or near-real time. To meet this requirement this paper proposes a parallel unmixing method developed for graphics processing units (GPU). This method is based on the vertex component analysis (VCA), which is a geometrical based method highly parallelizable. VCA is a very fast and accurate method that extracts endmember signatures from large hyperspectral datasets without the use of any a priori knowledge about the constituent spectra. Experimental results obtained for simulated and real hyperspectral datasets reveal considerable acceleration factors, up to 24 times.

Análise de um veículo todo o terreno do tipo KARTCROSS

O presente trabalho descreve a análise feita a um veículo de todo o terreno. O kartcross/buggy em estudo é usado em provas do tipo Baja, sendo estas provas longas e com traçados sinuosos. O veículo, já construído, foi testado através de softwares, a nível estrutural e ciclístico, pretendendo-se assim efetuar engenharia inversa sobre o mesmo. No decorrer da sua utilização normal o kartcross/buggy sofre vários tipos de solicitações, como sejam aceleração, travagem e força centrípta em curva. Portanto, o veículo deve ser capaz de suportar estes esforços e ter uma boa habilidade. Além dos testes em uso corrente foi analisada também a rigidez torsional do quadro do veículo e do veículo completo, podendo-se assim melhorar estes valores. A nível ciclístico foram analisados os parâmetros das suspensões como o camber, convergência/divergência, caster, entre outros. Da análise destes parâmetros e possível fazerem-se melhorias de forma a que o veículo tenha um melhor desempenho. Para validar os testes computacionais efetuados foi reproduzido experimentalmente o teste da rigidez torsional. No final, compararam-se os valores numéricos com os experimentais e aferir se o modelo se encontra bem representado.

Análise e identificação do sinal de aceleração num pé

Com a massificação do uso da tecnologia no dia-a-dia, os sistemas de localização têm vindo a aumentar a sua popularidade, devido à grande diversidade de funcionalidades que proporcionam e aplicações a que se destinam. No entanto, a maior parte dos sistemas de posicionamento não funcionam adequadamente em ambientes indoor, impedindo o desenvolvimento de aplicações de localização nestes ambientes. Os acelerómetros são muito utilizados nos sistemas de localização inercial, pelas informações que fornecem acerca das acelerações sofridas por um corpo. Para tal, neste trabalho, recorrendo à análise do sinal de aceleração provindo de um acelerómetro, propõe-se uma técnica baseada na deteção de passos para que, em aplicações futuras, possa constituir-se como um recurso a utilizar para calcular a posição do utilizador dentro de um edifício. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento da análise e identificação do sinal de aceleração obtido num pé, por forma a determinar a duração de um passo e o número de passos dados. Para alcançar o objetivo de estudo foram analisados, com recurso ao Matlab, um conjunto de 12 dados de aceleração (para marcha normal, rápida e corrida) recolhidos por um sistema móvel (e provenientes de um acelerómetro). A partir deste estudo exploratório tornou-se possível apresentar um algoritmo baseado no método de deteção de pico e na utilização de filtros de mediana e Butterworth passa-baixo para a contagem de passos, que apresentou bons resultados. Por forma a validar as informações obtidas nesta fase, procedeu-se, seguidamente, à realização de um conjunto de testes experimentais a partir da recolha de 33 novos dados para a marcha e corrida. Identificaram-se o número de passos efetuados, o tempo médio de passo e da passada e a percentagem de erro como as variáveis em estudo. Obteve-se uma percentagem de erro igual a 1% para o total dos dados recolhidos de 20, 100, 500 e 1000 passos com a aplicação do método proposto para a contagem do passo. Não obstante as dificuldades observadas na análise dos sinais de aceleração relativos à corrida, o algoritmo proposto mostrou bom desempenho, conseguindo valores próximos aos esperados. Os resultados obtidos permitem afirmar que foi possível atingir-se o objetivo de estudo com sucesso. Sugere-se, no entanto, o desenvolvimento de futuras investigações de forma a alargar estes resultados em outras direções.

Utilidade do Doppler Tecidular na Predição de Eventos Arrítmicos em Adultos com Tetralogia de Fallot Corrigida

INTRODUCTION: Adults with repaired tetralogy of Fallot (TOF) may be at risk for progressive right ventricular (RV) dilatation and dysfunction, which is commonly associated with arrhythmic events. In frequently volume-overloaded patients with congenital heart disease, tissue Doppler imaging (TDI) is particularly useful for assessing RV function. However, it is not known whether RV TDI can predict outcome in this population. OBJECTIVE: To evaluate whether RV TDI parameters are associated with supraventricular arrhythmic events in adults with repaired TOF. METHODS: We studied 40 consecutive patients with repaired TOF (mean age 35 +/- 11 years, 62% male) referred for routine echocardiographic exam between 2007 and 2008. The following echocardiographic measurements were obtained: left ventricular (LV) ejection fraction, LV end-systolic volume, LV end-diastolic volume, RV fractional area change, RV end-systolic area, RV end-diastolic area, left and right atrial volumes, mitral E and A velocities, RV myocardial performance index (Tei index), tricuspid annular plane systolic excursion (TAPSE), myocardial isovolumic acceleration (IVA), pulmonary regurgitation color flow area, TDI basal lateral, septal and RV lateral peak diastolic and systolic annular velocities (E' 1, A' 1, S' 1, E' s, A' s, S' s, E' rv, A' rv, S' rv), strain, strain rate and tissue tracking of the same segments. QRS duration on resting ECG, total duration of Bruce treadmill exercise stress test and presence of exercise-induced arrhythmias were also analyzed. The patients were subsequently divided into two groups: Group 1--12 patients with previous documented supraventricular arrhythmias (atrial tachycardia, fibrillation or flutter) and Group 2 (control group)--28 patients with no previous arrhythmic events. Univariate and multivariate analysis was used to assess the statistical association between the studied parameters and arrhythmic events. RESULTS: Patients with previous events were older (41 +/- 14 vs. 31 +/- 6 years, p = 0.005), had wider QRS (173 +/- 20 vs. 140 +/- 32 ms, p = 0.01) and lower maximum heart rate on treadmill stress testing (69 +/- 35 vs. 92 +/- 9%, p = 0.03). All patients were in NYHA class I or II. Clinical characteristics including age at corrective surgery, previous palliative surgery and residual defects did not differ significantly between the two groups. Left and right cardiac chamber dimensions and ventricular and valvular function as evaluated by conventional Doppler parameters were also not significantly different. Right ventricular strain and strain rate were similar between the groups. However, right ventricular myocardial TDI systolic (Sa: 5.4+2 vs. 8.5 +/- 3, p = 0.004) and diastolic indices and velocities (Ea, Aa, septal E/Ea, and RV free wall tissue tracking) were significantly reduced in patients with arrhythmias compared to the control group. Multivariate linear regression analysis identified RV early diastolic velocity as the sole variable independently associated with arrhythmic history (RV Ea: 4.5 +/- 1 vs. 6.7 +/- 2 cm/s, p = 0.01). A cut-off for RV Ea of < 6.1 cm/s identified patients in the arrhythmic group with 86% sensitivity and 59% specificity (AUC = 0.8). CONCLUSIONS: Our results suggest that TDI may detect RV dysfunction in patients with apparently normal function as assessed by conventional echocardiographic parameters. Reduction in RV early diastolic velocity appears to be an early abnormality and is associated with occurrence of arrhythmic events. TDI may be useful in risk stratification of patients with repaired tetralogy of Fallot.

Sistema para avaliação das vibrações no braço e ombro de um tenista

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um módulo capaz de medir a intensidade das vibrações sofridas por um tenista no braço e ombro durante um jogo. Numa primeira fase foi estudada a biomecânica do braço humano e a biomecânica dos movimentos envolvidos no ténis. Foi realizada uma pesquisa sobre os dispositivos MEMs mais adequados bem como o hardware e software a utilizar, tendo sido analisados os requisitos do sistema a implementar. Foi desenvolvido um protótipo electrónico microcontrolado compacto e de baixo custo baseado na utilização de sensores microeletromecânicos (MEMs) de aceleração, permitindo obter informações biomecânicas do desportista e monitoriza-lo durante o treino de maneira não evasiva, possibilitando que ele esteja no seu ambiente natural de treino. O sistema envia as informações dos sensores para um PC através da porta USB sendo estas processados no mesmo. Foi desenvolvida uma interface gráfica intuitiva, para a apresentação dos dados resultantes das medidas, de fácil leitura pelos treinadores. Esta interface grava e apresenta os dados em tempo real. Os testes de campo foram realizados no campo de ténis que existe na Quinta das Freiras em Rio Tinto. O protótipo é de fácil fixação no atleta e permite a monitorização no local de treino sendo pequeno ((20x15mm) e muito leve (2g), tornando-se uma alternativa versátil para o auxilio de atletas e treinadores, aperfeiçoamento da técnica e como ferramenta de pesquisa na área de educação física.

Muscarinic antibodies and heart rate responses to dynamic exercise and to the Valsalva maneuver in chronic chagasic patients

We have studied the cardiac chronotropic responses to the Valsalva maneuver and to dynamic exercise of twenty chronic chagasic patients with normal left ventricular function and no segmental wall abnormalities by two-dimensional echocardiogram. The absolute increase in heart rate of the patients (Δ = 21.5 ± 10 bpm, M±SD) during the maneuver was significantly diminished when compared to controls (Δ = 31.30 ± 70, M±SD, p = 0.03). The minimum heart rate (58.24 ± 8.90 vs. 62.80 ± 10, p = 0.68) and the absolute decrease in heart rate at the end of the maneuver (Δ = 38.30 ± 13 vs. Δ = 31.47 ± 17, p = 0.10) were not different from controls. The initial heart rate acceleration during dynamic exercise (Δ = 12 ± 7.55 vs. Δ = 19 ± 7.27, M±SD, p = 0.01) was also diminished, but the heart rate recovery during the first ten seconds was more prominent in the sero-positive patients (Median: 14, Interquartile range: (9.75-17.50 vs. 5(0-8.75, p = 0.001). The serum levels of muscarinic cardiac auto-antibodies were significantly higher in the chagasic patients (Median: 34.58, Interquartile Range: 17-46.5, Optical Density) than in controls (Median: 0, Interquartile Range: 0-22.25, p = 0.001) and correlated significantly and directly (r = 0.68, p = 0.002) with early heart rate recovery during dynamic exercise. The results of this investigation indirectly suggest that, the cardiac muscarinic auto-antibodies may have positive agonist effects on parasympathetic heart rate control of chagasic patients.

Conceção e Análise de um Demonstrador para a Monitorização Estrutural

Os sistemas de monitorização de estruturas fornecem diversas vantagens, não só no que diz respeito à durabilidade da obra, ao aumento da segurança e do conhecimento relativamente ao comportamento das estruturas ao longo do tempo, à otimização do aspeto estrutural, bem como aos aspetos económicos do processo de construção e manutenção. A monitorização deve realizar-se durante a fase de construção e/ou de exploração da obra para permitir o registo integral do seu comportamento no meio externo. Deve efetuar-se de forma contínua e automática, executando intervenções de rotina para que se possa detetar precocemente sinais de alterações, respetivamente à segurança, integridade e desempenho funcional. Assim se poderá manter a estrutura dentro de parâmetros aceitáveis de segurança. Assim, na presente dissertação será concebido um demonstrador experimental, para ser estudado em laboratório, no qual será implementado um sistema de monitorização contínuo e automático. Sobre este demonstrador será feita uma análise de diferentes grandezas em medição, tais como: deslocamentos, extensões, temperatura, rotações e acelerações. Com carácter inovador, pretende-se ainda incluir neste modelo em sintonia de medição de coordenadas GNSS com o qual se torna possível medir deslocamentos absolutos. Os resultados experimentais alcançados serão analisados e comparados com modelos numéricos. Conferem-se os resultados experimentais de natureza estática e dinâmica, com os resultados numéricos de dois modelos de elementos finitos: um de barras e outro de casca. Realizaram-se diferentes abordagens tendo em conta as características identificadas por via experimental e calculadas nos modelos numéricos para melhor ajuste e calibração dos modelos numéricos Por fim, recorre-se a algoritmos de processamento e tratamento do respetivo sinal com aplicação de filtros, que revelam melhorar com rigor o sinal, de forma a potenciar as técnicas de fusão multisensor. Pretende-se integrar o sinal GNSS com os demais sensores presentes no sistema de monitorização. As técnicas de fusão multisensor visam melhor o desempenho deste potencial sistema de medição, demonstrando as suas valências no domínio da monitorização estrutural.

Enhancing physical activity coaching through personalized motivational strategies and self-adaptive goal-setting: development of self-adaptive processes in a monitoring and coaching smartphone application

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Carry and trend-following strategies

Recent research has shown that carry and trend strategies when combined lead to significant risk-adjusted returns that can be very attractive to investors, at a low cost with small and positive skewness. This study proposes to combine both carry and trend-following, considering a data set of ten years (09/2005-09/2015), within a portfolio composed by three major asset classes: currencies, commodities and equity indices. Following a futures-based methodology, the obtained results show that, indeed, the strategy results inevitably in higher returns and greater sharpe ratios for every asset class in study. This outcome results from the fact that trend proved to provide a significant hedge to the downside risk that carry is exposed to.

Sistema de segurança interna : a unificação do sistema em Portugal

A aceleração do ritmo de mudança verificado nas sociedades atuais, tem sido impulsionado pela globalização, fenómeno decorrente da evolução das tecnologias da informação, das telecomunicações, das comunicações e transportes e do desaparecimento de fronteiras. Viver na “aldeia global” ou à escala global como o previu Marshall McLuhan (1964) no livro Understanding Media, é hoje uma realidade inquestionável. As consequências desta transformação foram múltiplas quer do ponto de vista dos benefícios, quer do ponto de vista dos problemas gerados. No plano da segurança, face ao multiculturalismo envolvido e ao aumento crescente do crime transfronteiriço, tornou-se essencial a partilha de informação a nível internacional tendo em vista o seu combate não só olhando a situação dos cidadãos como a defesa dos princípios democráticos. Realça-se que os progressos tecnológicos e as facilidades que criam aos seus utilizadores, neste caso os criminosos, fazem com que as ações por estes praticadas sejam cada vez mais meticulosas, imprevisíveis, sofisticadas e complexas o que impõe uma resposta correspondente e adequada. Por essa razão, as políticas de segurança existentes mostraram-se insuficientes e esgotadas requerendo novas respostas capazes de produzir os efeitos desejáveis para uma efetiva prevenção da criminalidade. Pelas dimensões que tem vindo a tomar, a criminalidade tornou-se uma preocupação que ultrapassou o domínio da segurança interna de cada país para ser encarada a nível internacional ou mesmo mundial. Para o efeito urge concertar processos e procedimentos securitários agregando vontades que convirjam e defendam a unificação dos sistemas dos países a nível mundial. A verificar-se tal intento, daí resultariam significativas melhorias da segurança a todos os níveis (nacional, internacional e mundial). Além disso também resultariam ganhos em termos de tempo, redução de custos, impacto na qualidade dos serviços prestados, na gestão das pessoas e na eficiência das organizações. Realça-se que a democracia ao promover a dignidade do homem densificando os seus direitos, liberdades e garantias, criou indiretamente condições para que fosse gerada instabilidade e o desenvolvimento de comportamentos criminosos. Importa, portanto, face à situação existente e à previsível complexidade do crime no futuro, estudar profundamente a nova realidade neste domínio, para tomar as medidas preventivas tendentes a reporem a estabilidade e a promoverem a paz social. Foi neste contexto que a presente investigação, desenvolvida no âmbito académico, mas também suportado na realidade profissional, pretendeu refletir sobre o estado da segurança global e dar o seu contributo nesta matéria.

Análise da qualidade do serviço numa empresa transportadora

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial