Gravitomagnetismo e o teste da sonda gravidade B

The so-called gravitomagnetic field arised as an old conjecture that currents of matter (no charges) would produce gravitational effects similar to those produced by electric currents in electromagnetism. Hans Thirring in 1918, using the weak field approximation to the Einsteins field equations, deduced that a slowly rotating massive shell drags the inertial frames in the direction of its rotation. In the same year, Joseph Lense applied to astronomy the calculations of Thirring. Later, that effect came to be known as the Lense- Thirring effect. Along with the de Sitter effect, those phenomena were recently tested by a gyroscope in orbit around the Earth, as proposed by George E. Pugh in 1959 and Leonard I. Schiff in 1960. In this dissertation, we study the gravitational effects associated with the rotation of massive bodies in the light of the Einsteins General Theory of Relativity. With that finality, we develop the weak field approximation to General Relativity and obtain the various associated gravitational effects: gravitomagnetic time-delay, de Sitter effect (geodesic precession) and the Lense-Thirring effect (drag of inertial frames). We discus the measures of the Lense-Thirring effect done by LAGEOS Satellite (Laser Geodynamics Satellite) and the Gravity Probe B - GPB - mission. The GPB satellite was launched into orbit around the Earth at an altitude of 642 km by NASA in 2004. Results presented in May 2011 clearly show the existence of the Lense-Thirring effect- a drag of inertial frames of 37:2 7:2 mas/year (mas = milliarcsec)- and de Sitter effect - a geodesic precession of 6; 601:8 18:3 mas/year- measured with an accuracy of 19 % and of 0.28 % respectively (1 mas = 4:84810��9 radian). These results are in a good agreement with the General Relativity predictions of 41 mas/year for the Lense-Thirring effect and 6,606.1 mas/year for the de Sitter effect.

On the HBO mechanism of X-ray neutron star

We ascribe the 15-60 Hz Quasi Periodic Oscillation (QPO) to the periastron precession frequency of the orbiting accreted matter at the boundary of magnetosphere-disk of Xray neutron star (NS). Considering the relativistic motion mechanism for the kHz QPO, that the radii of the inner disk and magnetosphere-disk of NS are correlated with each other by a factor is assumed. The obtained conclusions include: all QPO frequencies increase with increasing the accretion rate. The theoretical relations between 15-60 Hz QPO (HBO) frequency and the twin kHz QPOs are similar to the measured empirical formula. Further, the better fitted NS mass by the proposed model is about 1.9 solar masses for the detected LMXBs.

Variation of the Equator due to a Highly Inclined and Eccentric Disturber

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The strands of the F ring disturbed by its closest satellites

Some Voyager images showed that the F ring of Saturn is composed of at least four separate, non-intersecting, strands covering about 45 degrees in longitude. According to Murray et al. [Murray, C.D., Gordon, M., Giuliatti Winter, S.M. Unraveling the strands of Saturn's F ring. Icarus 129, 304, 1997.] this structure may be caused by undetected satellites embedded in the gaps.Due to precession, the satellites Prometheus and Pandora and the ring particles can experience periodic close encounters. Giuliatti Winter et al. [Giuliatti Winter, S.M, Murray, C.D., Gordon, M. Perturbations to Saturn's F-ring strands at their closest approach to Prometheus. Plan. Space Sciences, 48, 817, 2000.] analysed the behaviour of these four strands at closest approach with the satellite Prometheus. Their work suggests that Prometheus can induce the ring particles to scatter in the direction of the planet, thus increasing the population of small bodies in this region.In this work we analysed the effects of Prometheus on the radial structure of Saturn's F ring during the Voyager and early Cassini epochs. Our results show that at Voyager epoch Prometheus, and also Pandora, had a negligible influence in the strands. However, during the Cassini encounter Prometheus could affect the strands significantly, scattering particles of the inner strand in the direction of the planet. This process can contribute to the replenishment of material in the region between the F ring and the A ring, where two rings have recently been discovered [Porco, C. et al. Cassini imaging science. Initial results on Saturn's rings and small Satellites. Science, 307, 1226, 2005].We also analyse the behaviour of undetected satellites under the effects of these two satellites by computing the Lyapunov Characteristic Exponent. Our results show that these satellites have a chaotic behaviour which leads to a much more complex scenario. The new satellite S/2004 S6 also presents a chaotic behaviour with can alter the dynamic of the system, since this satellite crosses the orbit of the strands. (C) 2006 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

On the first nu(6) anti-aligned librating asteroid family of Tina

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Oriented enstatite inclusions in natural diamond.

Six crystal inclusions in a twinned diamond from the Tibagi River deposits near Telemaco Borba, Parana State, Brazil, were identified as forsterite (prismatic crystals) and enstatite (tabular crystals, with a 18.17, b 8.81, c 5.17 A). The prismatic forsterite inclusions are oriented along the <110> directions of the host diamond; the main direction of the tabular enstatite crystals is in the same orientation. The identity and orientation of the inclusions were obtained by X-ray precession camera. Enstatite (210) is nearly parallel with the (111) octahedral layer of diamond; a possible epitaxial relationship is discussed.-R.A.H.

Perturbations to Saturn's F-ring strands at their closest approach to Prometheus

The strange morphology of the F ring of Saturn is thought to be caused by the perturbing effects of two close satellites, Prometheus and Pandora. The F ring and the satellites also experience periodic close encounters as a result of differential precession arising from Saturn's oblateness. Using the orbits of the F-ring strands derived by Murray et al. (1997, Icarus 129, 304-316) the behaviour of the ring particles at their closest approach to Prometheus is analysed using numerical simulations. The results show that a gap and a wave are formed in the ring at each encounter with the satellite. However, the gap is expected to have a short lifetime due to keplerian shear. © 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

A study of the relative velocities of small particles that are orbiting the earth

The evolution of the velocity of the particles with respect to the circular orbits of satellites that are around the Earth that the particles will cross, suggests a range of possible velocities of impact as a function of the altitude of the satellite. A study made from those results show that the maximum relative velocities occur at the semi-latus rectum, independent of the initial semi-major axis of the particle. Considering both the solar radiation pressure and the oblateness of the Earth, it is visible that a precession in the orbit occurs and there is also a variation in the eccentricity of the particle as a function of its orbital region and its size. This is important information, because the damage caused in a spacecraft depends on the impact velocity.

Mobilidade asteroidal induzida por encontros próximos com vários asteroides massivos

Pós-graduação em Física - FEG

Propagação da atitude de satélites artificiais estabilizados por rotação: torque residual médio com o modelo de quadripolo para o campo geomagnético

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Predição analítica do movimento rotacional de satélites estabilizados por rotação

Pós-graduação em Física - FEG

Satélites estabilizados por rotação: torques externos e ângulo de aspecto solar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Satelites estabilizados por rotação e torque magnético residual

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de sistemas de controle de vibração em máquinas rotativas utilizando atuadores formados por ligas com memória de forma

A aplicação das ligas com memória de forma (shape memory alloys – SMA) têm se mostrado como uma alternativa promissora no controle de vibração de máquinas e estruturas, devido principalmente aos fenômenos de memória de forma e pseudoelástico que elas apresentam. Do mesmo modo, tais ligas proporcionam grandes forças de recuperação e capacidade de amortecimento quando comparadas aos materiais tradicionais. Na literatura científica encontra-se um grande número de trabalhos que tratam da aplicação das SMA no controle de vibração em estruturas. Contudo, a aplicação desse tipo de material em máquinas rotativas ainda é um assunto pouco abordado. Nesse sentido, busca-se explorar numericamente o comportamento de atuadores baseados em ligas com memória de forma para o controle de vibração em máquinas rotativas. Na primeira análise deste trabalho um rotor tipo Jeffcott com luvas SMA em um dos mancais é utilizado. São empregadas diferentes espessuras de luvas nos estados martensítico e austenítico e as variações em termos de amplitude e frequência são então comparadas. Posteriormente, dois diferentes sistemas rotativos com dois discos e molas SMA aplicadas em um e dois mancais são estudados sob configurações variadas. As molas foram posicionadas externamente aos mancais e a temperatura de operação desses componentes é ajustada de acordo com a necessidade do controle de vibração. Além disso, foi utilizado um código computacional para a representação do comportamento termomecânico de molas SMA assim como um programa baseado no Método de Elementos Finitos (MEF) para a simulação do comportamento dinâmico dos rotores. Os resultados das análises numéricas demonstram que as SMA são eficientes no controle de vibração de sistemas rotativos devido obterem-se reduções significativas das amplitudes de deslocamento, modificações nas velocidades críticas, supressão de movimentos indesejáveis e controle das órbitas de precessão.

Desenvolvimento de um magnetometro a precessão nuclear

O objetivo desta tese foi desenvolver um magnetômetro à precessão nuclear para prospecção geofísica e estações-base magnéticas. O magnetômetro à precessão nuclear mede a intensidade total do campo magnético. Seu funcionamento é baseado na ressonância magnética nuclear. A medida de campo é feita pela de terminação da freqüência de precessão de núcleos de hidrogênio – prótons - de líquidos não viscosos no campo magnético terrestre. O magnetômetro é constituído de duas partes: o sensor e o instrumento de medida. O sensor é uma bobina solenoidal, cujo núcleo é preenchido com o líquido. Três líquidos diferentes foram testados; água, propanol e um querosene sintético. Optou-se pelo uso do querosene porque oferece maior amplitude no sinal de precessão, dando, conseqüentemente, maior relação sinal/ ruído. O sistema de medida contém os circuitos de sintonia e amplificação do sinal e, os circuitos lógicos para a programação da operação e contagem da freqüência de precessão. Cada ciclo de medida tem duração de 3 segundos, sendo 2,3s para a polarização e 0,7s para a recepção do sinal. São possíveis dois modos de operação: manual, reciclando automaticamente e por controle remoto. O sinal de precessão é amplificado seletivamente em uma das 14 faixas de sintonia, que cobrem medidas entre 22000 e 95000 gammas. A freqüência de precessão é multiplicada por um fator de 64 e contada durante um tempo igual a 0,36699s, determinado com base na razão giromagnética do próton. O número de pulsos contados é numericamente igual ao valor do campo magnético em gammas. A resposta pode ser lida em mostradores digitais ou na saída BCD paralela quando operando por controle remoto. A precisão da medida é de 1 gamma. O instrumento foi testado no campo para avaliar a relação sinal/ruído, gradiente suportável e consumo de potência. Nos testes de aplicação do protótipo, foram obtidos dados de variação diurna e realizaram-se levantamentos magnético de reconhecimento e detalhe em um sítio arqueológico na Ilha de Marajó, Pará. As respostas dos testes foram comparados com dois magnetômetros comerciais - o GP-70, McPhar e o G-816, Geometrics e, ainda, com dados do Observatório Magnético de Tatuoca-Pa. Em todos os casos, a comparação dos dados mostrou bom desempenho do magnetômetro em teste.