Física

Páginas: 19 (4716 palavras) Publicado: 5 de abril de 2011
FÍSICA A

Funcionamento e aplicações do GPS

O sistema GPS (Global Positioning System- Sistema de Posicionamento Global) foi desenvolvido, por razões militares, pelos EUA, mas hoje é amplamente utilizado para fins civis, em diversas aplicações, tais como:

-localizar: localização de qualquer ponto na Terra;

-navegar: navegação quer de barcos quer de aviões;

-conduzir: forneceinformação precisa e sobre um dado percurso;

-mapear: criação de mapas mais rigorosos;

O GPS é constituído por uma rede de 24 satélites. Cada satélite dá uma volta à Terra em 12 horas e emite sinais identificadores, na banda de microondas, em tempos predeterminados (em intervalos de 1ms). Em qualquer instante, pelo menos 4 satélites estão acessíveis à comunicação de qualquer ponto da Terra.O receptor de GPS (vulgarmente designado por GPS) ao receber o sinal emitido por um satélite identifica-o e, por comparação com o que tem registado em memória, localiza-o com exactidão.

Funcionamento do GPS

Para localizar um lugar na Terra o receptor recorre ao método geométrico da triangulação, após calcular a sua distância a 3 satélites.

Cálculo da distância a um satélite:

- Osinal emitido por um satélite informa qual a sua posição na órbita e qual a hora, t, marcada no seu relógio atómico.

- O receptor recebe o sinal no instante t+∆t, que coincide com a hora marcada no seu relógio de quartzo.

- Como o sinal (radiação electromagnética) se desloca à velocidade da luz (c=3.0 x 10e5 km/s, desprezando a influência da atmosfera), o receptor calcula a distância, d,que o separa do satélite, pois

d=c∆t.

Método da triangulação

Calculadas as distâncias aos satélites A, B, e C, é então, determinar a posição do ponto P, onde se encontra o receptor.

-Com a distância dA, traça-se uma circunferência centrada em A que contém a posição do receptor, mas que poderá se qualquer ponto pertencente à circunferência.

-Com adistância dB traça-se uma segunda circunferência centrada em B, que intercepta em 2 pontos a circunferência centrada em A, um dos quais terá o ponto P.

-Com a distância dC, traça-se uma circunferência centrada em C, que intercepta 2 pontos da centrada em A, um dos quais é comum à circunferência centrada em B e que representa o ponto P.

Sincronização dos relógios

Repare-se que, para umreceptor calcular a sua posição, são suficientes os sinais emitidos por 3 emissores. Contudo, utiliza-se um 4º satélite de referência, cujo sinal tem como objectivo sincronizar os relógios atómicos extremamente precisos que equipam os satélites e os de quartzo, menos precisos, que equipam os receptores, uma vez que a determinação do tempo, ∆t, que o sinal leva a chegar ao receptor é crucial.Conceitos introdutórios para a descrição de movimentos

Posição: coordenadas geográficas e cartesianas

Para estabelecer a posição é necessário um sistema de referência ao qual está associado um conjunto de coordenadas.

Coordenadas Geográficas

Para localizar um local recorre-se a um sistema de coordenadas geográficas: latitude e longitude. Este sistema de coordenadas à superfície deuma esfera tem por base círculos máximos – linhas que correspondem à intersecção da superfície da esfera que passam no seu centro.

O sistema de coordenadas geométricas da Terra envolve:

-o Equador: círculo máximo que corresponde a um plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra e que a divide em 2 hemisférios, hemisfério norte e hemisfério sul;

-os meridianos: círculos máximos quecorrespondem a planos que contêm o eixo de rotação da Terra e que passam pelos pólos.

A origem das coordenadas geográficas corresponde à intersecção do equador com o meridiano de Greenwich – meridiano que atravessa Greenwich, próximo de Londres -, que divide a Terra em hemisfério oriental (Este) e ocidental (Oeste).

Latitude (ɸ): é o ângulo medido em relação ao plano do equador, expresso em...
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