Resumo Introdução: Dentre as implicações sistêmicas da doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), há modificações no diafragma e impacto no estado de saúde; entretanto, são escassos os estudos sobre a possível relação entre essas variáveis e sobre a possibilidade de o estado de saúde prever a espessura muscular diafragmática (EMD). Objetivo: Investigar se há relação entre a EMD com o índice prognóstico de mortalidade Body Mass-Index, Airway Obstruction, Dyspnea and Exercise Capacity (BODE), dispneia e estado de saúde, e investigar se o estado de saúde pode prever a EMD em pacientes com DPOC ingressantes em um programa de reabilitação pulmonar. Métodos: Estudo piloto com delineamento transversal. A EMD foi avaliada através de ultrassonografia; o estado de saúde, através do COPD Assessment Test (CAT); a sensação de dispneia, pela escala modified Medical Research Council; e a mortalidade, por meio do índice BODE. Resultados: A amostra foi composta por 13 pacientes (68,69 ± 9,3 anos) classificados como portadores de DPOC moderada a grave. Houve uma correlação inversa e forte entre a EMD e o estado de saúde (r = -0,735; p = 0,004). A análise de regressão simples demonstrou que o estado de saúde influenciou a EMD (β = -0,002; IC 95% -0,004 a -0,001; p = 0,004), explicando 49% da variância. Entretanto não foram observadas correlações entre EMD e dispneia (r = 0,005; p = 0,985) ou com o índice BODE (r = -0,219; p = 0,472). Conclusão: Esse estudo piloto demonstrou uma forte correlação inversa entre estado de saúde e EMD. Ademais, o estado de saúde foi capaz de prever a EMD em pacientes com DPOC.

Abstract Introduction: Among the systemic implications of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) there are changes in the diaphragm and impact on health status. However, there are few studies on the possible relationship between these variables, and whether health status could predict diaphragmatic muscle thickness (DMT). Objective: To investigate whether there is a relationship between DMT and the prognostic mortality index Body Mass-Index, Airway Obstruction, Dyspnea and Exercise Capacity (BODE), dyspnea and health status, and to investigate whether health status can predict DMT in patients with COPD entering a pulmonary rehabilitation program. Methods: This is a pilot study with a cross-sectional design. Diaphragmatic muscle thickness was evaluated using ultrasound; health status through the COPD Assessment Test (CAT); the sensation of dyspnea by the modified Medical Research Council scale; and mortality, using the BODE index. Results: The sample consisted of 13 patients (68.69 ± 9.3 years) classified as having moderate to severe COPD. There was a strong and inverse correlation between diaphragmatic muscle thickness and health status (r = -0.735; p = 0.004). Simple regression analysis demonstrated that health status influenced diaphragmatic muscle thickness (β = -0.002; IC 95% - 0.004 to -0.001; p = 0.004), explaining 49% of the variance. However, no correlations were observed between diaphragmatic muscle thickness with dyspnea (r = 0.005; p = 0.985) or with the BODE mortality index (r = -0.219; p = 0.472). Conclusion: This pilot study demonstrated a strong inverse correlation between health status and DMT. In addition, health status was able to predict DMT in patients with COPD.

Neste artigo discute-se a implementação de um experimento adequado para o ensino de conceitos fundamentais da biofísica da ultrassonografia para fins de diagnóstico hemodinâmico e investigação da circulação arterial. Apresenta-se e discute-se um transceptor sônico de 10 MHz e a metodologia de proessamento de sinais de ecos doppler e a sua análise digital empregando softwares de análise acústica para obter informações sobre a velocidade do sangue na artéria carótida comum direita. Uma metodologia adequada para explorar o experimento em um grupo de alunos simulando um atendimento clínico também é apresentada.

In this paper, it is discussed a setup of a suitable experiment to teach fundamental concepts about the biophysics of ultrasonography, aiming at hemodynamical diagnosis and arterial blood flow assessment. It is presented and discussed a sonic transceiver operating at 10 MHz and the methods of doppler echo signal processing and digital analysis employing acoustic analysis softwares to obtain informations about the blood velocity within the right common carotid artery. A suitable methodological approach to carry out an experiment with a student group simulating an actual medical exam is also presented.

Nesse artigo, apresentamos um experimento simples e de baixo custo para estudantes de física experimental em nível de terceiro ano universtário que possibilita a comprovação de conceitos fundamentais em fenômenos de transporte de energia na forma de calor e a solução da lei de Fourier em coordenadas cilíndricas.

In this paper, we present a simple, low-cost experiment for experimental physics in a universty third-year level which allows to corroborate the main fundamental concepts regarding heat transport phenomena and to assess the solutions of the Fourier law in cylindrical coordinates.

Neste artigo, apresenta-se detalhes da construção de um capacímetro destinado a medidas de capacitância elétrica de pequenos objetos metálicos próximos entre si. Um oscilador empregando um único transístor bipolar produz um sinal cujo período em microssegundos pode ser medido com um osciloscópio convencional e uma simples equação possibilita obter a capacitância em picofarads. Uma análise da função de transferencia do instrumento mostra uma adequada precisão experimental para medidas entre 2 e 500 pF. A análise do problema da capacitância entre uma esfera e um plano é feita, mostrando boa concordância entre resultados teóricos e as medidas feitas. Outras possibilidades de abordagem com exemplos de experimentos em laboratório didático de eletromagnetismo com alunos e discussão dos resultados são também apresentadas.

In this paper, I present details of building a capacitance meter for measuring electric capacitance of small metalic objects near to each other. An oscillator employing a single bipolar transistor produces a signal whose period in microsseconds can be measured with a conventional osciloscope and a simple equation allows to derive the capacitance in picofarads. An analysis of the instrumental transfer function shows a suitable experimental accuracy for measurements between 2 and 500 pF. The problem of capacitance measurement for a conductive sphere and a plane is analyzed showing a good agreement between theoretical results and the measurements. Other possibilities for approaching other experimental situations in an electromagnetics teaching lab with students and a discussion of resultas are also presented.

Esse artigo explica uma modificação do clássico experimento de medida da velocidade do som v s no ar livre pelo metodo de medida de tempo de propagacao de ondas sonoras captados por dois microfones, a fim de obter melhor precisao nas medidas. Apresentamos circuitos de produção e captacao de sinais de ultra-sons em 40 kHz que permitem, alem de determinar v s com melhor precisão, explorar o efeito Doppler-Fizeau quantitativamente, o que não pode ser feito com ondas sonoras audíveis. Uma metodologia adequada para trabalhar o experimento com um grupo de alunos de segundo ano de laboratoário de fásica geral tambáem é apresentada.

This paper explains a modification of the classical experiment of measuring the sound speed v s in free air by using measurements of time delay between two pulses of sound waves detected by two microphones in order to obtain better accuracy of measurements. We present circuits to produce and analyze 40 kHz ultrasound signals which allows not only to determine v s but also to explore the Doppler-Fizeau effect quantitatively, which is not possible with audible signals. A student group methodological approach to explore the experiment is also presented.

Neste artigo, apresento uma série de experimentos laboratoriais de baixo custo para comprovação de conceitos fundamentais da estatística quântica de Fermi-Dirac e medidas quantitativas da densidade de corrente de um feixe de elétrons livres térmicos no vácuo para comprovar experimentalmente a equação de Richard-Dushman. As técnicas experimentais e a analise numérica para a equação da densidade de corrente são discutidas nesse trabalho. Válvulas termoiônicas comerciais se mostraram excelentes para corroborar os conceitos discutidos no presente trabalho.

In this paper, a sequence of low-cost teaching lab experiments to assess fundamental concepts in Fermi-Dirac quantum statistical mechanics and quantitative measurements of current density of a free thermal electron in vacuum to prove experimentally the Richardson-Dushman equation. Experimental techniques and numerical analysis for the current density are also discussed in this work. Thermoionic-emission tubes have proven to be excellent to corroborate the concepts discussed in this paper.

Nesse trabalho, discutimos um experimento laboratorial de baixo custo para o estudo da teoria de ondas estacionárias em cordas vibrantes. Fazendo uso de um aparato eletrônico relativamente simples, baseado na realimentação eletromagnética, conseguimos verificar tanto a harmonicidade das ondas estacionárias quanto a relação numérica existente entre os harmônicos presentes em oscilações obtidas para um dado modo de excitação.

In this paper, we discuss a low-cost teaching laboratory experiment to undertake a study of standing waves theory in metal strings. By using a straightforward electronical apparatus based on the electromagnetic feedback we were able to assess quantitatively the harmonic behaviour of standing waves as well as the numerical relationships available from excited oscillation modes.

Neste artigo, apresentamos detalhes da construção de um experimento laboratorial destinado a análise quantitativa da indução magnética produzido dentro de uma coluna que contem um material condutor. Um magnetômetro AC de simples construção apropriado para as medidas é também apresentado. A análise numérica dos dados mostra uma aproximação muito boa com as previsões teóricas das equações de Maxwell aplicadas à eletrodinâmica clássica.

In this paper, we present details regarding the construction of an laboratory experiment designed to make a quantitative analysis of the magnetic induction produced within a cylinder of conducting material. A simple AC magnetometer suitable for the measurements is also presented. A numerical analysis of the data shows a remarkable approximation with the theoretical predictions of the Maxwell equations applied to the classical electrodynamics.

Neste artigo, discutimos a implementação de um experimento simples destinado a laboratórios didáticos de eletromagnetismo como material de apoio para a investigação de campos elétricos provenientes de linhas trifásicas, empregando o clássico método da cuba eletrolítica. O experimento mostra que é possível obter informações sobre regiões de segurança para exposição de trabalhadores e estudos sobre o possível impacto ambiental de torres de redes de distribuição de energia elétrica intermunicipais.

In this paper, we discuss a simple experimental setup to be employed by laboratories aiming academic teaching in electromagnetism, as a support material to investigate electric fields due to three phase lines, employing the classical method of potential analysis of electrolytic trays. The experiment shows that it is possible to gather information regarding safety in working conditions and the exposition of technical staff and workers to electrical fields, as well as to perform further studies of the possible environmental impact of power lines used by electrical energy distribution networks between cities.

A implementação experimental de um método simples de de muito baixo custo para obtenção da carga do elétron a partir da teoria de ruído elétrico de uma junção semicondutora é apresentada nesse artigo. A metodologia possibilita concluir que o experimento é útil como ferramenta de ensino em laboratórios de física moderna universitários, beneficiando cursos que empreguem tecnologias associadas ao desenvolvimento de circuitos elétricos, trabalhos em física aplicada fundamental no ensino da natureza da corrente elétrica a fim de quantificar a carga elementar.

A experimental set-up of a simple, low-cost, method to estimate the electron charge from the electric noise theory of a semiconductor junction is presented in this paper. The methodological approach allows to conclude that the experiment is useful as a teaching tool for modern university physics labs for the benefit of courses that employ electrical circuits developmental technologies, research in fundamental applied physics and teaching of the nature of electrical current in order to quantify the elementary charge.

Neste artigo, apresento detalhes da construção de um ensaio espectrofotmétrico em comprimentos de onda no visual e ultravioleta, a um custo muito baixo. O equipamento se destina ao uso de alunos de cursos da ciências da saúde em nível universitário durante atividades práticas de métodos de análise química analítica, físico-química ou biofísica. O aprendizado experimental de técnicas fundamentais espectrométricas e a comprovação quantitativa da lei de Lambert-Beer, que não pode ser feita integralmente com espectrofotômetros ultravioleta comerciais, é obtida facilmente com o aparato desenvolvido. Exemplos de experimentos em laboratório didático de biofísica são brevemente discutidos.

In this paper, I present construction details of a spectrophotometric assay operating in visual and ultraviolet wavelengths at a very low cost. The equipment is intended to be used by first or second-year undergraduate students in health sciences during practical activities of methods in analytical chemistry, physical chemistry or biophysics. The experimental learning of fundamental spectrophotometric techniques and the quantitative determination of the Lambert-Beer law, which cannot be done with commercial UV spectrophotometers, is easily attained with the apparatus. Experimental examples in biophysics teaching labs are briefly discussed.

Neste artigo, discuto uma implementação de um experimento simples destinado a laboratórios didáticos de eletromagnetismo como material de apoio para a investigação de campos magnéticos e histerese pelo aluno, empregando o clássico método do anel de Rowland. Um gerador de sinal produz H em um anel toroidal de material ferromagnético enquando que o sinal captado por uma bobina sensora é amplificado e integrado, possibilitando que a curva de histerese do material seja visualizada na tela de um osciloscópio pelo método de figuras de Lissajous. Uma metodologia adequada para explorar o experimento em um grupo de alunos também é apresentada.

In this paper, I discuss a simple experimental setup to be used in academic teaching laboratories in electromagnetism to support the student investigation of magnetic fields and hysteresis. It employs the classical Rowland ring method. A signal generator produces H in a toroidal ring made of ferromagnetic material while the signal picked up by a sensing coil is amplified and integrated, allowing the material hysteresis curve to be seen in a oscilloscope screen by plotting Lissajous curves. A student group methodological approach to explore the experiment is also presented.

Neste artigo, discuto a construção de um indutímetro destinado a medidas de pequenas indutâncias em laboratórios didáticos de eletromagnetismo. Um oscilador empregando dois transístores produz um sinal cujo período pode ser medido com um osciloscópio e uma simples equação possibilita obter a indutância em microHenrys a partir do período em microssegundos. A função de transferência obtida para o indutímetro mostra uma boa precisão para medidas entre 5 e 1000 µH. Um exemplo de experimento em laboratório didático de eletromagnetismo com alunos e discussão dos resultados é apresentado.

In this paper, I discuss the building of an induction meter to be used in small-inductance measurements in second-year electromagnetics teaching labs. An oscillator employing two transistors produces a signal whose time period can be measured with an oscilloscope and a simple equation allows to obtain the inductance in microhenrys from the period given in microsseconds. The induction meter transfer function show a remarkable accuracy for measurements within the 5 to 1000 µH. An example of activity class in electromagnetic teaching lab with a group of students and a discussion of results is also presented.