Como engenheiro, você já se perguntou como encontrar com precisão a direção de um objeto ou local a partir de um ponto de referência? Ou, como cálculos avançados de azimute e ângulos de elevação podem ser usados para melhorar a comunicação e o rastreamento por satélite? Para descobrir, você precisa saber o que é um ângulo de azimute.
O ângulo de azimute é uma unidade de medida muito importante para levantamento, navegação, construção e comunicação com satélites.
Nesta postagem do blog, explicarei o que é o ângulo de azimute, como descobri-lo e como ele é usado na engenharia.
Ao final, você entenderá melhor essa ideia básica que todo engenheiro precisa saber.
Então, vamos começar!
Introdução ao ângulo de azimute em engenharia e topografia
Definição formal:
Um ângulo em triangulação ou transversal através do qual o cálculo do azimute é realizado.
O ângulo de azimute é um ângulo horizontal que vai de 0° a 360° e é medido no sentido horário a partir de uma direção de referência.
Em engenharia e topografia, é frequentemente usado para descobrir a direção de um objeto ou local a partir de um ponto de referência, como o Pólo Norte ou uma estação de levantamento.
Na maioria das vezes, o ângulo de azimute é medido do norte no sentido horário.
É usado para especificar direções em diferentes tipos de levantamentos, como levantamentos de bússola, levantamentos planos e levantamentos de controle de limite.
Entendendo o ângulo de azimute
O ângulo de azimute é o ângulo entre uma direção de referência, como o norte verdadeiro, e uma linha desde o observador até um ponto de interesse projetado no mesmo plano.
Geralmente é medido em graus (°) e pode ser usado para descrever a direção de um objeto ou local em relação à direção de referência Norte.
Por exemplo, um objeto que está diretamente ao norte de um observador tem um ângulo de azimute de 0, enquanto um objeto que está diretamente a leste do observador tem um ângulo de azimute de 90°.
Da mesma forma, um objeto voltado para o sul tem um ângulo de azimute de 180° e um objeto voltado para o oeste tem um ângulo de azimute de 270°.
O segredo para confundir seus colegas de engenharia: ângulo de azimute
Ainda difícil de entender? Deixe-me mudar um pouco o ponto de vista:
Quer deixar seus amigos engenheiros desconfortáveis e confusos? Comece a usar palavras e frases como "ângulo de azimute" em conversas cotidianas e observe seus rostos se contorcerem em confusão e perplexidade.
Você poderia dizer a eles que o ângulo de azimute é uma medida importante usada em levantamentos e navegação, mas onde está a graça disso? Em vez disso, diga coisas que não são claras, como "Eu gosto muito dessa vida de ângulo de azimute" ou "Eu gosto muito dessa vida de ângulo". Dominar a arte do ângulo de azimute é a chave para progredir.
Quem pode dizer? Talvez eles pensem que você encontrou uma maneira de ser bem-sucedido na engenharia que eles ainda não encontraram.
Ou eles podem apenas revirar os olhos e ir embora.
Não importa o que aconteça, você pelo menos terá se divertido com o ângulo de azimute.
Ok, isso foi apenas uma piada feita para parecer um anúncio de TV.
Agora, vamos voltar ao que foi dito.
Calculando o Ângulo de Azimute
Funções trigonométricas e medições de uma pesquisa ou mapa podem ser usadas para descobrir o ângulo de azimute.
Quando os agrimensores medem ângulos, eles geralmente relatam os resultados como azimutes ou direções.
Calculando o ângulo de azimute usando funções trigonométricas
A fórmula a seguir pode ser usada para descobrir o ângulo de azimute a partir de funções trigonométricas e medições de um levantamento ou mapa:
A = arctano{(E2 - E1) / (N2 - N1)}
Onde E1 e N1 são as coordenadas leste e norte do ponto inicial e E2 e N2 são as coordenadas leste e norte do ponto final.
O ângulo que você obtém está em radianos, então você precisa multiplicá-lo por 180/ para obtê-lo em graus.
Existe outra maneira de descobrir o ângulo de azimute, que é:
onde o ângulo formado é medido em graus.
Medindo ângulos internos e comprimentos de linha de base
Depois de medir os comprimentos da linha de base CAB, ABC e BCA nos pontos A, B e C, respectivamente, os agrimensores medem os ângulos internos nos pontos A, B e C.
A informação que sai disso é usada para descobrir o ângulo de azimute de uma linha.
Esta medição é importante para a construção, navegação, comunicação com satélites e instalação de painéis solares.
Azimutes e rolamentos
Azimute e direção são ângulos horizontais que mostram como uma linha está posicionada em relação a um meridiano.
O azimute de uma linha é o ângulo horizontal medido no sentido anti-horário de uma direção de base para a linha dada.
Os azimutes são geralmente medidos de norte a sul, e seu alcance é de 0° a 360°, então eles não precisam de letras para mostrar em qual quadrante estão.
Os rolamentos são ângulos agudos que medem a distância do meridiano de referência à linha dada.
Quando a linha é medida do norte ou sul para o leste ou oeste, o ângulo é menor que 360 graus.
O ângulo é mostrado colocando N ou S primeiro, depois o valor do ângulo e depois E ou W.
Conversão de azimutes e rolamentos
Use estas fórmulas para transformar um azimute em um rolamento:
- Quadrante I (NE): Rumo = Azimute
- Quadrante II (SE): Rumo = 180° - Azimute
- Quadrante III (SW): Rumo = Azimute - 180°
- Quadrante IV (NW): Rumo = 360° - Azimute
Use as seguintes fórmulas para transformar rolamentos em azimutes:
- Quadrante I (NE): Azimute = Rumo
- Quadrante II (SE): Azimute = 180° - Rumo
- Quadrante III (SW): Azimute = Rumo + 180°
- Quadrante IV (NW): Azimute = 360° - Rumo
Rolamentos dianteiros e traseiros
No levantamento plano, um rumo para a frente é a direção que uma linha aponta na direção em que o levantamento está se movendo.
Os rolamentos traseiros significam que a linha segue na direção oposta do movimento.
No levantamento aéreo, adicionar ou retirar 180 graus transforma um azimute dianteiro em um azimute traseiro.
Os usos e aplicações do ângulo de azimute
O ângulo de azimute é uma medida de ângulo chave em um sistema de coordenadas esféricas que é usado em muitos campos diferentes, como navegação, astronomia, engenharia, mapeamento, mineração, artilharia e descobrir quando a lua e o sol nascem e se põem.
Determinando o Ângulo de Azimute Solar
Para descobrir o ângulo de azimute solar para um determinado local e hora do dia, você precisa descobrir a direção do ajuste, que depende de qual hemisfério o painel solar está.
O ângulo vertical, ou inclinação, do painel solar deve ser definido com base em sua localização no mundo.
Em geral, isso significa que os painéis do Hemisfério Norte devem estar voltados para o sul e os painéis do Hemisfério Sul devem estar voltados para o norte.
Dependendo de como os painéis solares são usados, também pode ser útil ter uma ligeira inclinação para o sul.
Quando o ângulo de azimute solar é calculado corretamente, os painéis solares podem produzir mais energia.
Isso é importante para instalações residenciais, onde a produção de energia precisa corresponder à quantidade de energia usada em diferentes momentos do dia.
Engenharia de Comunicações por Satélite
A longitude e a latitude de uma estação terrena e a posição da órbita do satélite podem ser usadas para descobrir o azimute e os ângulos de elevação do satélite.
O ângulo de azimute é o ângulo entre o norte e a direção do satélite em um plano horizontal, medido do norte no sentido horário.
O ângulo entre o satélite e o horizonte local é o ângulo de elevação.
Os graus são usados para medir ambos os ângulos.
É importante saber o azimute exato e os ângulos de elevação da posição atual de um satélite para rastreá-lo e conversar com ele.
Em campos de engenharia de comunicação por satélite, como GNSS-Reflectometria (GNSS-R), os campos são atribuídos a satélites com determinados ângulos de azimute.
Por exemplo, satélites com ângulo de azimute entre 100° e 270° foram colocados no campo Leste, e satélites com ângulo de azimute entre 190° e 260° foram colocados no campo Oeste.
Os pesquisadores criaram algoritmos complicados que controlam os movimentos de um braço robótico para que ele possa se mover e reabastecer um satélite com precisão.
Para descobrir esses ângulos, você pode usar um software de rastreamento por satélite ou uma calculadora online.
Essas ferramentas levam em conta onde o satélite está agora e onde está a estação terrestre.
Eles então fornecem os ângulos necessários para rastrear o satélite e conversar com ele.
Os ângulos podem ser usados para encontrar o melhor lugar para a antena da estação terrestre, para que ela seja apontada corretamente para o satélite e o sinal seja o mais forte possível.
Descobrir com precisão o azimute e os ângulos de elevação também é importante para observação por satélite e aplicações de sensoriamento remoto, como previsão do tempo e observação da Terra.
Conceitos Avançados em Ângulo de Azimute
Azimute é uma medida de ângulo em um sistema de coordenadas esféricas que é usado para descobrir onde um ponto está em relação a um meridiano de referência no levantamento.
Na topografia, existem duas maneiras diferentes de medir o azimute: o azimute magnético e o azimute verdadeiro.
O campo magnético da Terra é usado para medir o azimute magnético, enquanto o eixo de rotação é usado para medir o azimute verdadeiro.
Ao pesquisar com uma bússola, o azimute verdadeiro é usado com mais frequência do que o azimute magnético.
O azimute verdadeiro é usado por agrimensores com trânsitos ou teodolitos.
O azimute magnético não é tão preciso quanto o azimute verdadeiro porque pode ser afetado por anomalias magnéticas locais causadas por rochas magnetizadas na crosta terrestre e outros campos geomagnéticos.
Os topógrafos usam níveis de bolha para compensar isso e garantir que suas medições estejam corretas.
A variação é a diferença entre o norte magnético e o norte verdadeiro.
Pode ser corrigido usando um mapa ou gráfico de navegação que mostre a diferença entre o azimute magnético e o azimute verdadeiro.
Ângulo de Azimute em Modelagem 3D e Software GIS
O ângulo de azimute é um parâmetro chave na modelagem 3D e software GIS como o ArcGIS, que é usado para controlar a posição e o ângulo das fontes de luz usadas para analisar e visualizar o terreno.
O ângulo de azimute é usado para especificar a direção da fonte de luz e pode ser alterado para controlar a orientação e o sombreamento das superfícies do terreno.
Isso torna mais fácil ver e analisar características do terreno, como cumes, vales e encostas.
Por exemplo, a função sombreamento no ArcGIS Pro calcula a sombra de uma colina com base em uma única direção da luz.
Essa direção é definida pelas opções de azimute e altitude, que controlam onde e como a fonte de luz brilha.
Ao alterar esses parâmetros, você pode fazer com que as características do terreno pareçam mais realistas e agradáveis à vista.
O ângulo de azimute também é usado em modelagem 3D, fotogrametria e sensoriamento remoto, entre outras coisas.
Na modelagem 3D, o ângulo de azimute é usado para controlar a direção do sol ao fazer mapas de sombra ou mapas de ângulo do sol.
Esses mapas podem ser usados para estudar como a luz solar afeta edifícios, plantas e outros recursos.
Na fotogrametria, o ângulo de azimute é usado para descobrir como e para onde a câmera está apontando, o que é necessário para fazer modelos 3D precisos do terreno.
Da mesma forma, o ângulo de azimute é usado no sensoriamento remoto para descobrir como e para onde os satélites estão apontando.
Isso é importante para analisar imagens de satélite e fazer modelos precisos do terreno.
O que é o Azimute Solar & Como funciona
Dica: Ative o botão de legenda se precisar. Escolha “tradução automática” no botão de configurações, se você não estiver familiarizado com o idioma inglês. Pode ser necessário clicar primeiro no idioma do vídeo antes que seu idioma favorito fique disponível para tradução.
Casos de uso
| Usado em: | Descrição: |
|---|---|
| Topografia | Os agrimensores usam o ângulo de azimute para descobrir onde um objeto ou lugar está em relação a um ponto de referência, como o Pólo Norte ou uma estação de levantamento. O ângulo de azimute geralmente está entre 0 e 360 graus e é medido do norte no sentido horário. Os topógrafos podem usar o ângulo de azimute para descobrir onde diferentes objetos ou lugares estão em relação uns aos outros e fazer mapas ou modelos precisos da paisagem. |
| Navegação | Os navegadores podem usar o ângulo de azimute para descobrir para onde um navio ou avião está indo em relação ao Pólo Norte e traçar um curso para chegar lá. |
| comunicação por satélite | A comunicação por satélite também é importante quando se trata do ângulo de azimute. As ondas de rádio são geralmente como os satélites se comunicam com as estações na Terra. Os engenheiros precisam descobrir o azimute e os ângulos de elevação do satélite em relação à estação terrestre para garantir que a comunicação funcione bem. O ângulo de elevação mostra o ângulo vertical entre onde está o satélite e onde está a estação terrestre. O ângulo de azimute mostra o ângulo horizontal. Ao obter o azimute e os ângulos de elevação corretos, os engenheiros podem garantir que a comunicação funcione bem e evitar que os sinais se misturem. |
| Instalação de Painéis Solares | O ângulo de azimute é muito importante para descobrir como os painéis solares devem ser orientados e inclinados. Para aproveitar ao máximo a energia, os painéis solares precisam enfrentar o sol. Os engenheiros podem usar o ângulo de azimute para descobrir onde o sol está em relação aos painéis solares e, em seguida, alterar a orientação e o ângulo de inclinação para corresponder. Por exemplo, no hemisfério norte, o melhor ângulo de orientação é geralmente voltado para o sul, enquanto o melhor ângulo de inclinação depende da latitude do local de instalação (GIS). No GIS, a direção de uma linha ou vetor em relação ao Pólo Norte é mostrada por seu ângulo de azimute. |
| modelagem 3d | Na modelagem 3D, o ângulo de azimute pode ser usado para descobrir a direção e a força das fontes de luz, simular a posição e a sombra do sol e estudar o terreno para construir ou planejar o ambiente. |
Conclusão
Ao chegarmos ao final de nossa conversa sobre o ângulo de azimute, é importante lembrar como essa medida é importante na engenharia e na topografia.
O ângulo de azimute não apenas nos ajuda a descobrir onde um objeto ou lugar está em relação a um ponto de referência, mas também nos permite comunicar melhor com os satélites e usar fontes de energia renováveis como a energia solar.
Mas além de seus usos práticos, o ângulo de azimute é uma ideia importante que mostra como as pessoas querem entender e navegar no mundo ao seu redor.
Isso nos lembra que a matemática e a ciência podem ser usadas para resolver problemas no mundo real e abrir novas oportunidades.
Portanto, da próxima vez que você ouvir o termo "ângulo de azimute", lembre-se de que não é apenas uma maneira de medir algo, mas também um sinal de como as pessoas são criativas e determinadas a encontrar novas maneiras de fazer as coisas.
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