@Article{MachadoCostCariOliv:2020:FlViUs,
author = "Machado, Danilo Almeida and Costa, Fernando de Souza and Carinhana
J{\'u}nior, Demerval and Oliveira, Antonio Carlos de",
affiliation = "{Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)} and {Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)} and {Instituto de Estudos
Avan{\c{c}}ados (IEAv)} and {Instituto de Estudos
Avan{\c{c}}ados (IEAv)}",
title = "Flow visualization using the shadowgraph and schlieren optical
methods / Article)(Open Access) [Visualiza{\c{c}}{\~a}o de
escoamentos pelos m{\'e}todos {\'o}pticos shadowgraph e
schlieren",
journal = "Revista Brasileira de Ensino de F{\'{\i}}sica",
year = "2020",
volume = "42",
pages = "e20200146",
keywords = "diagn{\'o}stico n{\~a}o-intrusivo, imageamento de escoamento,
schlieren, shadowgraph, meios heterog{\^e}neos,non-intrusive
diagnostic, flow imaging, schlieren, shadowgraph, heterogeneous
media.",
abstract = "A utiliza{\c{c}}{\~a}o de experimentos {\'e} uma das formas
mais eficientes para o ensino de f{\'{\i}}sica, uma vez que os
alunos tornam-se mais motivados quando conceitos te{\'o}ricos
fundamentais s{\~a}o associados a aplica{\c{c}}{\~o}es
tecnol{\'o}gicas. O desenvolvimento de carros, aeronaves e
foguetes, por exemplo, requer o conhecimento detalhado dos
escoamentos de fluidos ao redor e no interior desses
ve{\'{\i}}culos. O presente artigo descreve os fundamentos da
{\'o}ptica geom{\'e}trica em meios heterog{\^e}neos e apresenta
as t{\'e}cnicas {\'o}pticas shadowgraph e schlieren que s{\~a}o
amplamente utilizadas em centros de pesquisa, universidades e
empresas no estudo da aerodin{\^a}mica e dos escoamentos em
geral. Esses m{\'e}todos {\'o}pticos s{\~a}o baseados na
deflex{\~a}o dos raios de luz causada por varia{\c{c}}{\~o}es
na massa espec{\'{\i}}fica do escoamento. O m{\'e}todo
schlieren-Toepler {\'e} apresentado e discutido em detalhes,
derivando-se equa{\c{c}}{\~o}es para o contraste, sensibilidade
e o alinhamento {\'o}ptico. Uma implementa{\c{c}}{\~a}o do
m{\'e}todo shadowgraph direto para uso em sala de aula {\'e}
demonstrada e, ao longo do artigo, s{\~a}o apresentadas diversas
imagens obtidas pelos m{\'e}todos {\'o}pticos descritos.
ABSTRACT: The use of experiments is one of the most efficient ways
to teach physics, since students become more motivated when
fundamental theoretical concepts are associated with technological
applications. The development of cars, aircraft and rockets, for
example, requires detailed knowledge of the flow of fluids around
and inside these vehicles. This article describes the fundamentals
of geometric optics in heterogeneous media and presents the
shadowgraph and schlieren optical techniques that are widely used
in research centers, universities and companies in the study of
aerodynamics and flows in general. These optical methods are based
on the deflection of the light rays caused by variations in the
flow density. The schlieren-Toepler method is discussed in detail,
deriving equations for contrast, sensitivity and optical
alignment. An implementation of the direct shadowgraph method for
classroom use is demonstrated and, throughout the article, several
images obtained by the described optical methods are presented.",
doi = "10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0146",
url = "http://dx.doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0146",
issn = "1806-1117",
language = "pt",
targetfile = "machado-visualizacao.pdf",
urlaccessdate = "11 maio 2024"
}