FUNCIONAMENTO DO GPS E CORREÇÃO RELATIVÍSTICA DO TEMPO

Cláudio Antônio Alflen; Jucimar Peruzzo

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Trabalho

Título do Trabalho

FUNCIONAMENTO DO GPS E CORREÇÃO RELATIVÍSTICA DO TEMPO

Autores

Cláudio Antônio Alflen
Jucimar Peruzzo

Modalidade

Apresentação Oral - Ensino Superior, Pós-graduação e FIC

Área temática

Ciências Exatas e da Terra

Data de Publicação

27/09/2018

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/sepeifcconcordia/105196-funcionamento-do-gps-e-correcao-relativistica-do-tempo

ISSN

2317-8671

Palavras-Chave

GPS, relatividade, tempo relativístico.

Resumo

O GPS (Sistema de Posicionamento Global) foi criado em 1973 pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, cuja finalidade era determinar a posição de um ponto sobre ou próximo à superfície da Terra. Inicialmente o seu uso era estritamente militar, mas em seguida passou a ser usado também civilmente, de maneira mais ampla a partir de 1995. O aparecimento do GPS alterou a forma como se navegam automóveis e rastreiam caminhões, como se desenham mapas e medem terrenos. O objetivo deste trabalho é apresentar a constituição e o funcionamento do sistema GPS, bem como enfatizar a importância da correção do tempo devido aos efeitos relativísticos das diferenças de velocidade e altitude entre os relógios do solo e dos satélites em órbita. O GPS é um sistema que abrange todo o planeta, sendo dividido em 3 segmentos: espacial, de controle e usuários. O segmento espacial contou inicialmente com 24 satélites (atualmente são 31) distribuídos em 6 planos orbitais, cada qual com 4 satélites, numa altitude de cerca de 20.200 km e período de 12 h. Em todo momento e em qualquer lugar da Terra terá pelo menos 4 satélites enviando sinais para um receptor. O segmento de controle é o responsável pelo monitoramento, correção dos relógios e atualização, contando com 5 estações terrestres. Os usuários formam o segmento composto pelos receptores GPS. A finalidade do GPS é determinar a posição de um objeto na superfície da Terra, inicialmente a partir de 3 satélites. Cada satélite envia um sinal codificado com sua localização e o tempo de emissão do sinal. O relógio do receptor registra o instante da recepção e depois subtrai o tempo de emissão, determinando o intervalo de tempo e a distância percorrida pelo sinal. Assim, são construídas 3 esferas a partir destas distâncias, sendo uma esfera centrada em cada satélite. O objeto estará localizado no único ponto de intersecção das 3 esferas. Como o relógio do receptor não é tão preciso como os relógios atômicos dos satélites, o sinal de um 4º satélite é utilizado para averiguar a precisão do relógio do receptor. Os sinais de rádio trocados entre satélites e solo viajam à velocidade da luz, que é 300.000 km/s ou 30 cm/ns. Dessa forma, para ser preciso na determinação da posição, a medida do tempo deve ter precisão na escala do nanossegundo. Porém, existe uma fonte de erro do GPS que reside no não-sincronismo da marcha dos relógios dos receptores com a dos relógios dos satélites. Devido à altitude em que se encontram, os relógios dos satélites estão sujeitos a um menor campo gravitacional e, de acordo com a Teoria da Relatividade Geral, adiantam-se cerca de 45 us/dia em relação aos relógios em Terra. A diferença de velocidade entre os relógios terrestre e os em órbita (cerca de 14.000 km/h) faz com que, de acordo com a Teoria da Relatividade Especial, os últimos atrasem-se cerca de 7 us/dia em relação aos primeiros. Portanto, ocorre uma diferença de 38 us/dia entre os relógios do solo e dos satélites. Sem a consideração dos efeitos relativísticos o GPS acumularia um erro diário considerável, sendo praticamente inútil.

Título do Evento: Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFC Campus Concórdia
Cidade do Evento: Concórdia
Título dos Anais do Evento: Anais da Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFC Campus Concórdia
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

ALFLEN, Cláudio Antônio; PERUZZO, Jucimar. FUNCIONAMENTO DO GPS E CORREÇÃO RELATIVÍSTICA DO TEMPO.. In: Anais da Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão do IFC Campus Concórdia. Anais...Concórdia(SC) IFC - Campus Concórdia, 2018. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/sepeifcconcordia/105196-FUNCIONAMENTO-DO-GPS-E-CORRECAO-RELATIVISTICA-DO-TEMPO. Acesso em: 13/06/2025