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Física 8ª Série - Na Rota dos Radares - Sinergia: Física e Tecnologia

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Olá Pessoal,

Vamos realizar a nossa primeira pesquisa dirigida do terceiro, bimestre.

Proposta: Pesquisar e escrever resumidamente o funcionamento de diferentes tipos de radares de tráfego rodoviário.

Idea DICA: - Pesquisar também o fucionamento do sonar dos navios e a capacidade de locomoção dos morcegos, tetando relacionar com o tema ondas que estamos estudado. Neste cotexto se faz ecessário também o domínio do conceito de eco.

Data de Solicitação: 11/08/2011
Data Final de Postagem: 17/08/2011

Bom trabalho!

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2 Tipos de Radar em Qui 11 Ago 2011, 22:13

O Radar, de um modo geral, é um dispositivo que permite localizar objetos a longa distância.Vejamos alguns tipos:


-Radar de Pulso Simples : é um dos mais comuns , os mais simples, e um ótimo tipo de radar para localizar um alvo, mas para medir a velocidade ele deixa a desejar.
Para seu funcionamento, um transmissor envia diverssos pulsos de rádio e entre a emissão de dois pulsos o receptor detecta as reflexões do sinal emitido. Normalmente, a antena desse tipo de radar pode rotacionar, aumentando a área de rastreamento.



-Radar de Pulso Continuo : ele emite um sinal de rádio contínuo. É necessário duas antenas distintas, uma para o transmissor e outra para o receptor, assim o sinal emitido n interfere no sinal de retorno. Este radar destingue objetos parados de objetos que estão em movimento.




-Radar de Abertura Sintética (SAR): esses radares estão juntos de uma aeronave ou satélite,com objetivo de localizar alvos em terra. Eles usam os movimentos do satélite ou aeronaves, para “simular” uma antena bem maior que a verdadeira. Possibilitando-o assim uma resolução capaz de captar e distinguir objetos relativamente pequenos, como um carro por exemplo.







- Phased – Array Radar : esse tipo de radar utiliza várias antenas fixas que recebem sinais de diferentes direções, combinando-os como desejado para adquirir uma direção especifica. São radares muito mais rápidos dos que os convencionais para mudar a direção do sinal.




-Radares Secundarios: esses radares, ao invés de lerem sinais refletidos por objetos, lêem sinais de resposta, emitidos por dispositivos chamados transponders instalados nos veículos, aeronaves ou embarcações. São essenciais para o controle efetivo do tráfego aéreo, além de possibilitar a distinção de uma aeronave inimiga de uma aliada em seu emprego militar, pois conseguem identificar altitudes das aeronaves, posições, etc.








Sonar e Morcego


O sonar foi criado, tendo como inspiração o morcego. Pois o morcego emite um som , que se espalha rapidamente através do eco , refletindo em um objeto e sendo capitado novamente pelo morcego, onde ele pode determinar a velocidade e distância desse objeto. Assim como o sonar, que funciona nesse mesmo procedimento, através de um aparelho que é colocado nos navios.

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As autoridades de vários países utilizam radares para controlar a velocidade nas ruas e rodovias.
Tipos de Radares:
-Fixo
São instalados três sensores ou laços detectores (L) que formam um campo magnético, os quais estão ligados a um computador e a uma câmera, que ficam geralmente num poste na lateral da pista.

Quando o veículo passa pelo primeiro sensor interrompe o campo magnético até atravessar o segundo sensor, assim como do segundo para o terceiro sensor. Então o sistema calcula automaticamente a velocidade, caso ela for maior que a permitida, a câmera é disparada e a imagem capturada é armazenada no computador como prova da infração.
À noite, é utilizado um sistema infravermelho que captura uma boa imagem sem que o infrator note que foi multado.
No Brasil, o item 5.18 do Regulamento Técnico Metrológico aprovado pela portaria do Inmetro nº 115/98 estabelece que quando dois ou mais veículos com velocidades distintas entrarem na área de medição, o medidor de velocidade não deverá fornecer resultado de medida. (Wikipédia)

-Lombada eletrônica

Funciona da mesma forma do radar fixo, mas exibe ao motorista sua velocidade ao cruzar os laços detectores.

-Móvel
Pode funcionar de duas maneiras, sendo um modelo italiano e o outro um modelo holandês.


O modelo italiano (acima) é apoiado num tripé e utiliza feixes de laser e de acordo com o tempo de interrupção dos feixes o computador dispara a câmera, se a velocidade for acima da permitida.


O modelo holandês (acima) é o único que faz juz ao título de radar, pois usa o efeito Doppler, isto é, lança uma onda em direção ao veículo, e calcula a velocidade, com base no tempo que a onda leva para ir e voltar e se a velocidade for superior a permitida, é tirada um foto da placa.

Assim, os radares são muito importantes para não haver muitas infrações no trânsito pois pune quem ultrapassa a velocidade limite.
Mas isso nem sempre funciona, pois alguns motoristas não tem consciência de que é necessário seguir esse limite não só no radar mas em todo o percurso para prevenir acidentes, entretanto, ao menos neste trecho o radar consegue manter a velocidade dentro das leis de trânsito.
E pode ser considerado dispensável, levando em conta que bons motoristas respeitarão esse limite mesmo sem o radar e que os maus motoristas nem sempre são flagrados e, portanto, punidos por reduzirem a velocidade, quando podem, no radar e a aumentarem quando não estão sob a vista dos radares.


A relação do eco com as ondas é que o eco é a reflexão de ondas sonoras.

Nós, humanos, ouvimos os ecos como sons separados quando eles atingem 1/10 de segundo ou mais depois do som original, que é o tempo que nosso ouvido necessita para separar um som do outro. Para isso ser possível, é preciso uma distância mínima de 17 metros da parede refletora.

Pois se você gritar diante de uma parede de 17 metros, o som caminhará 17 metros até a parede e mais 17 de volta pra você, sendo 34 metros na distância total. Como o som tem velocidade de 340 m/s, o tempo necessário para percorrer esse espaço de 34 metros será 0,1 segundo (1/10 de segundo), atingindo o tempo que necessitamos para ouvir o eco.

O eco é utilizado, por exemplo, no sonar dos navios. Onde os navios emitem ondas sonoras que vão até o fundo do mar e retornam gastando um determinado tempo.

Conhecendo características das ondas, como velocidade, frequência e o tempo gasto para ir e voltar, é possível calcular a profundidade de um cardume ou do local, a da forma dos fundos oceânicos ou localizar embarcações.


O eco se encontra nas ondas sonoras do morcego que é chamada de ecolocalização ou biossonar.
O morcego emite ondas ultra-sônicas (com frequência acima de 20KHz, inaudíveis aos humanos), pela narina ou boca. Essas ondas atingem os objetos do ambiente e retornam como ecos. Os ecos são percebidos pelos morcegos que se baseiam no tempo de demora para voltar, a direção e a frequência desses ecos para desviar dos objetos que são obstáculos, assim como suas distâncias, formas e velocidades relativas.

Esse sentido dos morcegos é muito útil para caçar insetos voadores, apesar de que morcegos de outras dietas também utilizem bastante esse sentido.

Foi com base nesse sistema natural que foram desenvolvidos os sonares de navios e aparelhos de ultra-som desse modo, os humanos implantaram o eco em tecnologias que são muito úteis.

Fontes:
- http://www.geocities.ws/saladefisica5/leituras/eco.html
- http://www.strobous.com/como-funcionam-os-radares-nas-ruas-e-rodovias.html
- http://pt.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:P%C3%A1gina_principal

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Radar: Um radar é composto por grandes antenas, elas enviam pulsos eletromagnéticos por longas distâncias e quando há um objeto que reflita o pulso, a antena capta a resposta e calcula a distância que estão os objetos.


Tipos de Radares

-Radares Fixos
Os chamados 'pardais' ficam em postes em vias muito movimentas ou com muitos acidentes.
Esse radar é totalmente automático, é instalado na via com 3 laços detectores 3 metros um do outro. O calculo é feito com o tempo que o carro passa de um laço para outro.
Quando o carro passa ele calcula a velocidade e aciona a câmera, se ele estiver acima do permitido ele receberá a multa e perderá pontos em sua carteira de motorista.


Explicação mais detalhada de como isso aconteçe:
http://baixa.ki/a10350

-Lombada Eletrônica
Seu funcionamento é quase igual ao radar fixo, mais a velocidade do motorista é exibida no momento em que ele cruza os laços.
Mais seus sensores não são eletromagnéticos, por isso não são ativados com a presença de objetos ferromagnéticos. São ativados pelo peso dos veículos, e possuem apenas dois sensores.



-Radares Móveis
O Tripé ultiliza lasers que são emitidos na pista e conseguem calcular a velocidade, mais se passar dois carros ao mesmo tempo ele não registra a medição.
O outro radar móvel é o unico que faz jus ao título de radar, pois usa o efeito doppler,ele lança uma onda em direção ao veículo, calcula a velocidade e com base no tempo que leva para ir e voltar é a distãncia.






Vale a pena saber
O sonar é um instrumento da guerra anti-submarino. É um dispositivo criado para localizar e detectar objetos submersos na água por meio de ondas sonoras que os alvos produzem.
Ele funciona basicamente como um radar, mas usa pulsos sonoros ao invés das ondas de rádio.
O som é uma ondulação mecânica cuja propagação é possivel por causa da conexão elástica entre as moléculas.



No ano de 1941 descobriu-se que os morcegos detectavan objetos não com os olhos, mais sim com os ouvidos. Quando emite os ultra-sons, numerosos ecos retornam aos morcegos, e são captados por suas orelhas que selecionam as informações recebidas.
Durante o seu vôo ele emite cerca de 10 pulsos sonoros, separados por períodos de mais ou menos 50 milisegundos, ao detectar a presa o intervalo dos pulsos caem.






Mais informações:
http://www.vooz.com.br/blogs/tipos-de-radares-de-transito-e-como-funcionam-57369.html

http://3.bp.blogspot.com/_meYRPtd12wM/S7_DsBZFoQI/AAAAAAAAAJ8/8Qj7N7Cc7UE/s1600/morcego.png

http://www.webanimal.com.br/cao/index2.asp?menu=curiosidade_morcego.htm



Última edição por BrunaaHeellen em Ter 16 Ago 2011, 21:35, editado 1 vez(es)

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5 Radares em Ter 16 Ago 2011, 16:04

O termo “radar” deriva da sigla em inglês “Radio Detection And Ranging” e foramutilizados para detectar velocidade.
Na maior parte dos radares são instalados nas pistas à distâncias fixas, três sensores que geram campos magnéticos, o primeiro sensor arma todo o sistema, o segundo sensor inicia a contagem e o terceiro pára a contagem do tempo que o veículo levou para percorrer a distância entre os mesmos.. Quando o carro atravessa o campo magnético gerado pelo sensor causa uma pertubação nesse campo modificando-o, o que é detectado pelo circuito eletrônico que controla o sistema, como a distância entre os sensores é fixa, um computador interno calcula a velocidade do veículo dividindo a distância pelo tempo decorrido entre a passagem pelos sensores. Se a velocidade calculada exceder ao valor programado no equipamento aciona uma camêra fotográfica instalada no alto de um poste ao lado da via de circulação, registrando o veículo infrator.
Vejamos aqui dois importantes tipos de radares:

Radar fixo de velocidade: Na pista são instalados três sensores, também chamados de laços detetores, que formam um campo magnético. Eles estão ligados a um computador e à câmera fotográfica, geralmente instalada em um poste na lateral da pista.
Quando o carro passa pelo primeiro sensor, o campo magnético é interrompido até que a massa metálica do veículo passe pelo segundo. Automaticamente o sistema calcula a velocidade do carro de acordo com o tempo de interrupção desse campo magnético. Caso a velocidade seja superior à permitida, a imagem captada pela câmera é digitalizada e registrada em um disco rígido, no instante em que o carro passa pelo terceiro sensor.
À noite, para não deixar nenhum apressadinho impune, as câmeras dos radares fixos funcionam com um sistema infravermelho, que permite uma boa visualização da placa e do veículo, mesmo com pouca luminosidade.



Radar móvel de velocidade: São duas as opções de equipamento móvel. Um é italiano e funciona com dois feixes de laser.
Em função do tempo de interrupção dos feixes quando o carro passa, o computador dispara a câmera no caso de a velocidade aferida ser superior à permitida. O outro modelo é holandês e emite uma microonda oblíqua em um ângulo de 20 graus em relação à pista.




O radar dos morcegos



O aspecto mais interessante dos morcegos é a capacidade que apresentam de se guiarem no escuro por meio de emissão de ultra-sons, fato descoberto somente em 1941. Com eles, os morcegos não só evitam os mínimos obstáculos, mas conseguem localizar as menores presas em pleno vôo.
O morcego detecta os objetos com os ouvidos. Emite pulsações sonoras de altíssima freqüência, milhares de ciclos acima do limite da capacidade auditiva humana. Numerosos feixes de ecos voltam ao morcego, que seleciona e analisa as informações trazidas por eles.
Os morcegos orientam-se emitindo ultra-sons com duração de alguns milisegundos, que ecoam nos obstáculos, ou em pequenos insetos e são captados por seus ouvidos. Com base no tempo decorrido até recepção dos sinais refletidos, eles avaliam a distância a que os objetos se encontram. Os ultra-sons emitidos e detectados pelos morcegos são sons de alta freqüência entre 70.000 e 120.000 hertz. Estes sons não provocam sensação sonorora ao atingir o ouvido de uma pessoa, que só ouve sons com freqüências entre 20 hertz e 20.000 hertz.

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Radar é um objeto que determina a posição e a distância de um obstáculo

Tipos de radares

Radar Fixo - Totalmente automático,é instalado na via com três laços detectores distantes 3 metros um do outro. O cálculo é feito com base no tempo que o carro passa de um laço para o outro



Lombada Eletrônica-Funciona do mesmo jeito q o radar fixo, só que a diferença é q este tipo de radar mostra a velocidade que o motorista está



Radar Móvel - É o único que faz jus ao título de radar, pois usa o efeito doppler, lança uma onda em direção ao veículo, e calcula a velocidade, com base no tempo que leva para ir e voltar e a distância.



Sonares- O Sonar utiliza debaixo de água o mesmo princípio que o Radar na atmosfera. Uma das diferenças é que as ondas electromagnéticas quase não se propagam da água.



O radar dos morcegos -Os morcegos orientam-se emitindo ultra-sons com duração de alguns milisegundos, que ecoam nos obstáculos, ou em pequenos insetos e são captados por seus ouvidos. Com base no tempo decorrido até recepção dos sinais refletidos, eles avaliam a distância a que os objetos se encontram. Os ultra-sons emitidos e detectados pelos morcegos são sons de alta freqüência entre 70.000 e 120.000 hertz. Estes sons não provocam sensação sonorora ao atingir o ouvido de uma pessoa, que só ouve sons com freqüências entre 20 hertz e 20.000 hertz.

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Radar de Pulso Simples
Estes são os de funcionamento mais simples. Um transmissor envia diversos pulsos de rádio, e entre a emissão de dois pulsos o receptor detecta as reflexões do sinal emitido. O radar de pulso simples necessita de precisos contadores em seu alternador para impedir que o transmissor envie algum sinal enquanto o receptor está analisando o sinal de resposta, assim impede também que o receptor faça alguma leitura enquanto o transmissor está operando. Normalmente, a antena desse tipo de radar pode rotacionar, aumentando a área de rastreamento. Esse tipo de radar é eficaz para localizar um alvo, mas deixa a desejar em se tratando de medir sua velocidade.
Radar Móvel
O segundo tipo de radar utilizado no transito é o móvel, que pode funcionar de duas formas: a primeira é um modelo italiano que utiliza dois feixes de laser e em função do tempo de interrupção dos feixes o computador dispara a câmera, caso a velocidade medida for superior a permitida,e a segunda é um modelo holandês que emite uma micro-onda oblíqua em um ângulo de 20 graus em relação à pista; o computador então calcula o tempo que a onda leva para fazer o percurso, e quando é interrompida calcula a velocidade do veículo da mesma forma que os outros radares. Os dois modelos utilizam uma máquina fotográfica comum e filmes coloridos de 35 mm e 36 poses idênticos ao que usamos no dia-a-dia.
Os radares móveis são capazes de monitorar até três faixas de trânsito ao mesmo tempo ,entretanto,não conseguem registrar a imagem de mais de um veiculo passando pelo ângulo de fiscalização no momento do disparo e durante a noite a câmera utiliza um flash para que a imagem do infrator seja capturada.




Bissonar
É uma capacidade natural encontrada em golfinhos e morcegos.

Ver perfil do usuário http://giovana-spfc.tumblr.com/
Radares de Rastreio de Alvo(Target Tracking Radars - TTR)
Antes de entender GE é necessário conhecer os princípios dos radares de rastreio. A ênfase será nos radares de pulso por serem os mais usados. Os radares de onda contínua(CW) são descritos em outra seção. Um radar de controle de fogo consiste basicamente de um transmissor, um receptor, uma antena, um display e um computador capaz de rastrear o alvo(predizer a localização do alvo num tempo futuro baseado nos parâmetros de vôo em o radar pode ser mover para se manter apontado para o alvo.
Radares de Pulso
Já foram discutidos anteriormente. São os mais usados pois a razão S/N inerente em operações que minimizam a necessidade de alta potência.
Radares CW
Os TTR CWI são desejáveis para duas técnicas de CCME - Coerência e home-on-jam. Uma onda contínua pode ser modulada por um sinal de frequência muito baixa. Se uma modulação de 85 Hz é usada, o período de um ciclo é de cerca de 3500km.
Radares Phased Array
Os Radares Phase Array - PAR - funcionam direcionando o feixe eletronicamente. A antena tem um conjunto de centenas de pequenos transmissores e unidades receptores montados na face da antena, reduzindo a perde de energia. Cada um transmite uma porção do feixe que pode ser atrasado de acordo com o programa.

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