Configuração interferómetrica diferencial para medição de deformação e temperatura

Este documento descreve a implementação de um sistema interferométrico diferencial para a interrogação de redes de Bragg com o objectivo da medição diferencial de deformação e temperatura. Foram implementados dois sistemas de interrogação, um utiliza uma configuração implementada através de instrumentação física, e outro, uma configuração implementada através de instrumentação virtual, desenvolvida com recurso ao ambiente LabVIEW®. O esquema diferencial permite diminuir os efeitos de sensibilidade cruzada indissociáveis a estes sistemas. Foram realizados testes de deformação e temperatura de forma a validar o funcionamento do sistema virtual. Em ambos os casos, os resultados foram próximos dos obtidos com o sistema convencional, verificando-se que a instrumentação virtual é uma forma de aproveitar as vantagens que este esquema de interrogação apresenta: grande sensibilidade e elevada gama dinâmica, e permite reduzir uma de suas desvantagens, o elevado custo. Verificou-se ainda a viabilidade da aplicação da configuração estudada num sistema de análise térmica diferencial para identificação de compostos em amostras desconhecidas. O sistema foi demonstrado utilizando uma mistura de acetona e metanol. Do trabalho realizado nesta dissertação foi possível efectuar algumas publicações que foram submetidas em Revistas e Conferências Científicas. A primeira ao Symposium On Enabling Optical Networks and Sensors SEON - 2010, Anexo A. A segunda à 21st International Conference on Optical Sensors - OFS 2011, Anexo B. E uma terceira submetida à revista Journal of Lightwave Technology, Anexo C.

Desenvolvimento de biossensores enzimáticos amperométricos para a determinação de compostos de importância clínica

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de eletrodos modificados com azul da Prússia e materiais relacionados e a sua aplicação na construção de biossensores enzimáticos amperométricos para a detecção de oxalato e de glicose. Os materiais utilizados na modificação dos eletrodos foram azul da Prússia e compostos híbridos formados por hexacianoferrato de níquel e polipirrol ou hexacianoferrato de cobre e polipirrol. Os materiais lubridos mostraram-se capazes de mediar na eletroredução de peróxido de hidrogênio, mesmo em eletrólitos contendo Na+, apresentando melhor desempenho analítico quando comparados aos respectivos hexacianoferratos sem a presença do polímero condutor. Estes materiais foram utilizados com êxito na construção de biossensores para oxalato e para glicose, imobilizando as enzimas Oxalato Oxidase e Glicose Oxidase, respectivamente. Também foi estudada a preparação de um biossensor para a detecção de glicose utilizando a técnica de automontagem eletrostática camada por camada. Esta técnica permite otimizar o processo de immobilização da enzima, obtendo excelente desempenho analítico com pouca quantidade de enzima. Finalmente, são apresentadas a síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas de azul da Prússia na determinação de peróxido de hidrogênio. Foi possível preparar nanopartículas com um diâmetro médio de 5 nm, as quais foram imobilizadas em eletrodos mediante a técnica de automontagem eletrostática camada por camada, a fim de estudar seu comportamento eletroquímico.

Abordagens didáticas dos conteúdos de Física e Química dos 8º e 10º anos na escola EB 2,3/s Dr. João de Brito Camacho em Almodôvar

Este relatório foi elaborado no âmbito do Mestrado em Ensino de Física e Química para o 3º ciclo do Ensino Básico e Secundário, e refere-se à Unidade Curricular Prática de Ensino Supervisionada (PES), iniciada em setembro de 2011, na Escola E B 2,3 Dr. João de Brito Camacho em Almodôvar. A disciplina de PES decorreu sob orientação dos seguintes elementos: Orientadora Científica da Componente de Química (Professora Doutora Maria de Lurdes Cristiano), Orientadora Científica da Componente da Física (Professor Doutor Rui Guerra) e Orientadora Cooperante (Dr.ª Raquel Forca). Contempla o desenvolvimento de diferentes atividades letivas, nas Componentes de Química e de Física, aplicadas nas turmas do 8º e do 10º ano, este do curso Científico – Humanístico de Ciências e Tecnologias. A componente de Química foi lecionada de setembro de 2011 a janeiro de 2012, a componente de Física foi lecionada de fevereiro de 2012 a julho de 2012. A prática de ensino supervisionada, contou com um total de vinte e três aulas, catorze da componente de Química e nove da componente de Física. Durante o ano letivo foram realizadas diversas atividades/projetos, nomeadamente uma visita de estudo aos “Dias Abertos” do Instituto Superior Técnico, onde os alunos para além de participarem em diversos workshops, puderam ainda assistir a diversas palestras sobre temas relacionados com a Física. O estagiário participou nas atividades do Plano Anual, dinamizando o projeto do Laboratório de Instrumentação e Física Experimental (LIP), designado por Radiação e Ambiente onde os alunos realizaram tarefas de investigação sobre os efeitos da radiação. Participou também no projeto financiado pela Fundação Calouste Gulbenkian “Podíamos ler mais”, que envolveu a leitura de obras de divulgação científica e contou com um contato via skype com autores como David Bodanis e Michaell Guillian. A entrevista a estes autores foi realizada no “II Encontro aqui há ciência, arte e palavras” que contou ainda com palestras de divulgação científica por parte dos orientadores deste estágio e pelo Professor Doutor Paulo Crawford do departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. Este projeto foi convidado pelo Plano Nacional de Leitura a representar o mesmo na Futurália 2012. Os alunos dinamizaram um workshop intitulado “Livros sem resistência” onde apresentaram as experiências que leram nas obras inerentes a este projeto. O Relatório de Estágio compreende seis capítulos, referências bibliográficas e apêndices. No capítulo I é feita uma introdução onde são apresentados os objetivos do trabalho, as unidades de Física e de Química focadas e a metodologia seguida. No capítulo II é efetuado o enquadramento geral, do qual faz parte uma descrição das condições de trabalho, da turma, alvo da prática de ensino supervisionada e das disciplinas / turmas da responsabilidade da Orientadora Cooperante. O capítulo III (Química – 8º e 10º ano) e o capítulo IV (Física – 8º e 10ºano) contêm a análise da bibliografia oficial associada, as planificações, as metodologias, os instrumentos de avaliação e as atividades extracurriculares realizadas. No capítulo V o mestrando dá a conhecer os projetos que foram realizados, presentes no Plano Anual de Atividades. O capítulo VI e último, proporciona uma análise reflexiva de todo o trabalho desenvolvido, associada a sugestões futuras, eventualmente mais eficazes para a aprendizagem da Física e da Química, pelos alunos.

PHYSQuiz - Aplicação computacional para formação contínua em Física Radiológica

Mestrado em Engenharia de Computação e Instrumentação Médica

Projeto e implementação de um sistema de instrumentação eletro-eletrônica para caracterização de escoamentos através de processamento digital de imagens

Historicamente, devido à incompreensibilidade dos fenômenos físicos envolvidos, diversas técnicas de análise experimental de escoamentos foram desenvolvidas. Inicialmente, estas técnicas consistiam em uma simples visualização do escoamento em questão. Visava-se com isto produzir a intuição física a respeito do sistema físico para que futuras teorias pudessem ser formuladas. No entanto, nos anos posteriores, tornou-se necessária a criação de técnicas quantitativas. Neste segmento, a evolução tecnológica da eletrônica propiciou que técnicas intrusivas e não intrusivas fossem criadas. Tal processo culminou com o surgimento da microeletrônica, quando sensores eletrônicos de imagem puderam ser fabricados. Assim, técnicas não intrusivas de velocimetria através de processamento digital de imagens tornaram-se referência, possibilitando a medição de campos de velocidade do escoamento em análise. Tais técnicas são atualmente utilizadas não apenas no meio acadêmico, na investigação da turbulência, como na indústria, em projetos de engenharia que envolvam alta tecnologia. Neste trabalho, apresenta-se uma metodologia para a concepção de um sistema de velocimetria de 2 dimensões por processamento digital de imagens. Para tanto, o sistema de velocimetria foi dividido em duas partes, sendo os equipamentos bem como os conceitos físicos envolvidos em cada uma analisados e descritos Por fim, projetou-se e implementou-se um sistema de velocimetria de 2 dimensões através de processamento digital de imagens, modo PIV. A sua validação foi efetuada sobre um escoamento altamente turbulento interno a um duto circular, cuja solução é conhecida e exaustivamente estudada no decorrer dos anos. O resultado obtido se apresentou totalmente satisfatório e demonstrou a grande importância atual de tal técnica de medição.

Aplicações de instrumentação virtual em metrologia e qualidade

Com a evolução constante da tecnologia, também a ciência da medição, ou Metrologia, necessita de processos de medição mais exatos e fiáveis, por vezes automatizados, de modo a ser possível fornecer informações mais corretas sobre uma determinada grandeza física. Entre estas informações destaca-se a incerteza de medição, que permite ao utilizador ter uma estimativa sobre qual o valor final da grandeza física medida, que com processos de medição mais complexos, tornam a sua obtenção mais difícil, sendo necessário, por vezes, a utilização de métodos computacionais. Tendo isto em conta, com esta dissertação pretende-se abordar o problema da automatização de processos de medição, bem como da obtenção de incertezas de medição que reflitam a natureza da grandeza física medida através de métodos computacionais. De modo a automatizar um processo de medição, mais concretamente da calibração de manómetros, utilizou-se o LabView para criar um instrumento virtual que permitisse ao utilizador, de forma simples e intuitiva, realizar o procedimento de calibração. Também se realizou outro instrumento virtual, de modo a permitir a obtenção simultânea de dados provenientes de dois equipamentos diferentes. Relativamente às incertezas de medição, utilizou-se o Método de Monte Carlo, implementado em MATLAB e Excel, de modo a obter o valor destas para a calibração de manómetros, de uma câmara geradora de humidade relativa e de um higrómetro de ponto de orvalho, sendo que os dois últimos possuem um modelo matemático complexo, sendo a análise analítica mais complexa e morosa. Tendo em conta os resultados obtidos, é possível afirmar que a criação de instrumentação virtual permite a adaptação, de uma forma simples, de vários processos de medição, tornando-os mais eficientes para além de reduzirem o erro do operador. Por outro lado, também é possível observar que a utilização de métodos computacionais, neste caso o Método de Monte Carlo, para estudo de incertezas de medição é uma mais valia, comparativamente ao GUM, permitindo umaa análise rápida e fiável de modelos matemáticos complexos.

Implementação de um nó IEEE 1451, baseado em ferramentas abertas e padronizadas, para aplicações em ambientes de instrumentação distribuída

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

O ensino de física nos primeiros anos da educação básica: possibilidades lúdicas e experimentais

We discuss in the work the importance of experiential activities for Physics Teaching in the first years at Elementary Education. For this we start from the experience provided by the Teaching Project Initiation under Pibid CAPES, linked to the Department of Education from the Institute of Biosciences and activities of the Graduate Diploma in Physics Supervised, at Rio Claro Campus, São Paulo State, in partnership with Basic Education schools of the city. Based on some patterns and studies on the Teaching of Science in Elementary Education and particularly in the Ferreira’s work with Instrumentation for Physics Teaching, Electrostatic was chosen as base theme. We opted for the use of didactic experiments that provided in its construction the utilization of low cost materials, easy access and portability. Teaching strategies were aimed at inserting experiential activities during Elementary School I (first and third years of elementary school), intending to rescue the trial of Physics Education and Science for Basic Education. These experimental teaching activities were analyzed in this paper from the perspective of playfulness. We argue that experimentation with recreational attributes when properly used provides the interaction of individuals with the knowledge of Physical Sciences

Instrumentação eletrônica para experimentação do modelo Bouncer Ball dissipativo

In our experiments, we studied the classical dynamic of a particle in vertical motion subject to a constant gravitational field and the partial shock with an elastic wall with oscillatory motion located below the particle. The motion of the particle was confined to the vertical direction by a glass guide tube, which was initially evacuated, allowing viscous drag forces to be disregarded. The time between impacts, as well as the time between the reference phase of the movement of the base and the moment of impact and the period of oscillation of the base will be acquired by a hardware and software to obtain the phases space to be compared later with the description of the system through mapping discrete variables via the 'particle velocity immediately after shock 'and' phase of the movement of the base at the instant of shock 'obtained by computer simulation. This requires developing an electronic analog system followed by Digital implemented in reconfigurable logic, more specifically a sequential machine able to discriminate the impact with the metal base from the impacts of the glass guide tube, based on the frequency spectrum of the response of the microphone to these different impacts

O uso de experimentos didáticos como ferramenta para o ensino de física nos anos iniciais da educação básica

When it comes to teaching physics in the early years of elementary school, the first question is: but there are opportunities to teach concepts to children of such complexity? This study sought to examine approaches and strategies to enter the Basic Education in Physics. To this end, we used low cost materials testing, taking as its starting point the work of Ferreira (1978) instrumentation for Teaching Physics, particularly with the theme electrostatics. The present study was made from the use of prototypes developed with the materials cited. Observations were made in the classroom looking for, from the records of teaching, analyzing the behavior of children and their arguments, possibilities for Physics Teaching this age group as well as some evidence of their cognitive development. In teaching discussions were held with students of the early years of elementary school involving conceptual and phenomenological aspects, adapting such knowledge at the level of logical and mathematical thinking that was still under development. The work shows that it is possible to work on electrostatic physical concepts with children belonging to the age group of nine to ten years. With the support of the group Pibid Physics city of Rio Claro, I realize my observations and practices at the Municipal School Marcelo Schmidt, which proved to be available and open for acceptance of this proposal

O experimento e o lúdico: reflexões sobre atividades didáticas experimentais para o ensino de Física e a ludicidade

In this work, is discussed the importance of experimental activities in Education of Physics in Basic Education from the experience of Supervised Stage and the work with the Initiation of Teaching in the Program PIBID CAPES, in this case linked to the Department of Education of the Institute of Biosciences, Campus Rio Claro, São Paulo State, in partnership with three schools of basic education in the city. At first, based on the work of Ferreira with Instrumentation for Teaching Physics, consider the electrostatic theme. The focus is the searching for equipments constructed with low cost materials and easy access. Were developed and promoted strategies of the use of such materials in Physics’ Teaching, with a view to reintroducing experimental teaching activities in Public Basic Education, in the form Workshop Learning and Teaching of Physics, as well as lessons of Laboratory with the help of script and also in the form of an Experiments Library. These experimental activities were critically analyzed with a focus on playfulness. The focus of work in experimental activities for the Physics’ Teaching allowed to redeem, critically, didactic materials. From the standpoint of playfulness, playful moments and interaction of individuals with the knowledge that provides the experimental material when used strategically, they seem to be of great relevance to the Physics’ Teaching in Basic Education. It is possible to use experiments in Physics’ Teaching in public schools

Utilização da instrumentação virtual em Labview para criação da interface gráfica do amplificador lock-in utilizado em estudos fisiológicos a partir da comunicação via porta serial

This work presents the development of a graphical interface to the Lock-in Amplifier, which is used in physiological studies on the motility of the gastrointestinal tract in rats and signal processing. With a simple and low cost instrumentation, the resources offered by the virtual interface of LabVIEW software allows the creation of commands similar to the actual instrument that, through communication via standard serial port, transmits data between a PC and peripheral device performing specific and particular needs in the amplifier. Created for the lock-in amplifier model SR830 Stanford Research Systems, the remote manipulation gives the user greater accessibility in the process of configuration and calibration. And, since the software is installed, there is the advantage of eliminating the need of purchase new devices to upgrade the system. The commands created were made to perform six basic modifications that are used in routine of the Biomagnetism Laboratory. The instrumentation developed has the following controls: Amplitude, Frequency, Time Constant, slope low pass filter, sensitivity and offset

Calibração radiométrica de instrumentação óptica espectrofotométrica

Os espectrómetros instalados a bordo de satélites e à superfície da Terra têm desempenhado um papel fundamental na compreensão da química e dinâmica da atmosfera e na monitorização da poluição ambiental. O SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) é um espectrómetro ultravioleta – Visível que compreende a região espectral entre 250-950nm e se encontra instalado no Instituto de Ciências da Terra (ICT) desde Abril de 2004. Enquanto isso, em 2012, um novo modelo do instrumento SPATRAM foi desenvolvido no ICT e foi chamado SPATRAM2. O objectivo do trabalho proposto é a calibração radiométrica do espectrómetro SPATRAM2, utilizando uma lâmpada de halogéneo e uma esfera de integração. A calibração radiométrica do sistema SPATRAM2 permitirá obter a radiação solar directa, com alta resolução espectral, o que actualmente não se encontra disponível. Este tipo de medição poderá ter um papel importante na investigação e desenvolvimento na área da energia solar e aplicações; Radiometric Calibration of Spectrophotometric Optical Instrumentation Abstract: Spectrometers installed aboard satellites and located on Earth’s surface have played a fundamental role to understand atmosphere’s chemistry and dynamic and to monitor environmental pollution. The SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) instrument is an ultraviolet spectrometer – visible that covers spectral region between 250-950nm and it is installed in Instituto de Ciências da Terra (Institute of Earth Sciencies), ICT, since April 2004. Meanwhile, in 2012, a new model of SPATRAM instrument was developed in ICT and was called SPATRAM2. The goal of this project is the radiometric calibration of the SPATRAM2 spectrometer using a halogen lamp and an integrating sphere. Radiometric calibration of SPATRAM2 system will provide direct solar radiation, with high spectral resolution, that is not available nowadays. This type of measurement may play an important role in solar energy’s progress and investigation.

Etapas del cambio en personas inactivas tras un programa de promoción de la actividad física en Atención Primaria

Objetivo El objetivo del estudio fue evaluar las Etapas del cambio en relación con la actividad física y el estado de salud general entre personas que participaron en un Programa de promoción de la actividad física (PPAF) de 12 semanas frente a un grupo control. Diseño Ensayo clínico aleatorizado. Participantes Noventa y ocho personas inactivas de ambos sexos con una edad media de 62,82 años procedentes de 2 centros de Atención Primaria del Distrito Sanitario Costa del Sol. Intervención Un PPAF organizado en grupos y siguiendo los criterios del Colegio Americano de Medicina del Deporte, 2 sesiones semanales de 60 min durante 12 semanas. Mediciones principales La variable principal de resultado fue resistencia al cambio en relación con la actividad física. La variable secundaria fue el estado de salud general (componentes físicos y mentales), determinado con el cuestionario de salud general SF12. Resultados Se encontraron diferencias significativas en las etapas del cambio a favor del grupo experimental (p < 0,05). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre grupos después de la intervención en el estado general de salud. Conclusión Las etapas del cambio se modificaron en las personas inactivas que realizaron el PPAF en Atención Primaria. Futuros estudios son necesarios para identificar qué factores del entorno de los participantes influyen en la resistencia al cambio de la actividad física. Abstract Objective This study has aimed to evaluate the stages of change in relation to physical activity and overall health status among persons who participated in a 12-week Physical activity promotion program (PAPP) compared to a control group. Design Randomized clinical trial. Participants The study included 98 inactive persons of both sexes with a mean age of 62.82 years from 2 of Primary Care Centers of the Malaga Health Care District. Interventions A PAPP organized in groups according to the American College of Sports Medicine criteria including two weekly sessions of 60 minutes each for 3 months. Main measures The primary outcome was to assess resistance to change in relation to physical activity. The secondary variable was overall health (physical and mental components) determined with the SF12 general health questionnaire. Results Significant differences were found in the stages of change (P<.05). There were no significant differences found in general health status improvement in regards to the initial assessment. Conclusion The stages of change were modified in the inactive persons who carried out the PAPP in Primary Care. Future studies are needed to identify which environmental factors influence the resistance to change in physical activity of the participants.

Cambios hematológicos tras un programa de promoción de actividad física en sujetos inactivos. Ensayo aleatorizado controlado

Objetivo Comparar los cambios antropométricos y bioquímicos en personas inactivas, que realizan un programa de actividad física frente a los que no lo realizan desde los Centros de Atención Primaria. Métodos Cien personas inactivas de ambos sexos, mayores de 55 años fueron aleatorizadas a un grupo experimental (n = 50) y a un grupo control (n = 50). Se realizó un programa de promoción de actividad física siguiendo los criterios del Colegio Americano de Medicina del Deporte, de 60 min cada sesión, 2 sesiones por semana, durante 3 meses. Las medidas antropométricas incluyeron el índice de masa corporal y el porcentaje graso, y como variables bioquímicas el perfil lipídico, hematíes y la creatina kinasa. Resultados Completaron el estudio 75 personas. Esta investigación no presentó cambios significativos a nivel antropométrico, ni en las variables bioquímicas del perfil lipídico. Sí se observaron efectos clínicamente relevantes en la concentración de los hematíes de las mujeres que realizaron dicho programa. Conclusiones El efecto clínico global fue pequeño en las personas que realizaron el programa, pero relevante para la salud de la población. Esta intervención produce efectos a corto plazo en la bioquímica de las personas inactivas. Abstract in English Objective Compare anthropometry and biochemical changes in inactive people who participate in a physical activity program versus those who do not from the Primary Health Care Centers. Methods One hundred inactive subjects of both genders, 55 years and older, from Torremolinos, Spain were randomized into an experimental group (n = 50) and a control group (n = 50). A program promoting physical activity was carried out following the American Medical Society for Sport's Medicine criteria. The program included sessions a week for 3 months. Antropometric measurements included body mass index and fat percentage, and such as biochemical measures: the lipid profile, erythrocytes, and creatine kinase. Results Seventy-five persons completed the study. This research did not show significant changes to anthropometric or biochemical outcomes of the lipid profile. However, there were clinically relevant effects regarding red blood cells concentration in the women who participated in this program. Conclusions Overall clinical effect was small in those participating in the program, but relevant for the health of the population. This program has short-term effects on biochemistry results of inactive subjects.