Problemas de engenharia podem ser resolvidos através de diferentes metodologias, sendo que a solução por métodos numéricos proporciona uma série de pontos positivos que colaboram para uma melhor compreensão dos fenômenos com um bom balanceamento entre tempo, custo e qualidade.
Os métodos numéricos são aplicações de algoritmos pelas quais é possível formular e resolver problemas matemáticos usando operações aritméticas menos complexas. Estes também são conhecidos como métodos indiretos. A análise numérica idealiza e concebe métodos para “aprovar” de forma eficiente as soluções de problemas expressados matematicamente. O objetivo principal da análise numérica é encontrar soluções “aproximadas” para problemas complexos.
Levando em consideração essa abrangência dos Métodos Numéricos, avalie e resolva os 4 problemas a seguir que dizem respeito a questões envolvendo custos, análise de projetos, determinação de propriedades e discussões acerca da importância da programação.
DEMANDA I – Controle de custos
Uma empresa comprou uma peça de equipamento de $ 60.000 sem entrada e pagando $ 15.000 por ano por seis anos. Qual a taxa de juros que você está pagando? A fórmula que relaciona o valor atual P, os pagamentos anuais A, o número de anos n e a taxa de juros i é:
De posse dessas informações, responda o que se pede indicando 4 casas decimais nas respostas e indicando os erros de cada aproximação.
a) Considerando que o método escolhido foi o da bisseção, qual o resultado da aproximação encontrada (apresente também o erro) para a taxa de juros?
Considere:
Intervalo = [0,10;0,90]
Realize até a iteração i = 10
b) Considerando que o método escolhido foi o das cordas, qual o resultado da aproximação encontrada (apresente também o erro) para a taxa de juros?
Considere:
Intervalo = [0,10;0,90]
Realize até a iteração i = 5
c) Se a dívida for renegociada de forma que os juros anuais sejam de 8% mantendo-se a parcela anual, em quanto tempo essa dívida será paga? Utilize o método das Cordas com:
Intervalo = [1,6]
Realize até a iteração i = 10
DEMANDA II – Avaliação de dados
Um estudo de engenharia de transporte foi conduzido para determinar um projeto adequado de faixas para bicicleta. Foram coletados dados sobre a largura das faixas para bicicleta e a distância média entre as bicicletas e os carros trafegando. Os dados de nove ruas são:
a) Trace os dados.
b) Ajuste uma reta aos dados, por regressão linear. Acrescente essa reta ao gráfico.
c) Se a distância mínima média segura entre as bicicletas e os carros trafegando for igual a 2 m, qual será a largura mínima da faixa correspondente? (Considere duas casas decimais).
d) Ajuste uma parábola aos dados. Com a parábola ajustada, se a distância mínima média segura entre as bicicletas e os carros trafegando for igual a 2 m, qual será a largura mínima da faixa correspondente (considere duas casas decimais).
DEMANDA III – Avaliação de processo
A taxa de resfriamento de um corpo pode ser expressa por:
em que T é a temperatura do corpo (°C), Ta é a temperatura do meio ao redor (°C) e k é uma constante de proporcionalidade (por minuto). Logo, essa equação (chamada de lei de resfriamento de Newton) especifica que a taxa de resfriamento é proporcional à diferença entre a temperatura do corpo e a do meio ao redor. Se uma bola de metal aquecida a 80°C for jogada na água que possui uma temperatura mantida constante em Ta = 20°C, a temperatura da bola muda da seguinte forma:
Qual a constante “k” para esse caso?
DEMANDA IV – Programação
As disciplinas de programação fazem parte do ciclo básico da Engenharia e, consequentemente, temos que aprender a falar a “linguagem das máquinas” logo nos primeiros semestres, sem entender muito bem como aquilo pode ter alguma relevância. Algoritmos, linguagens de programação (Python, C, C++, Java, R e outras) se misturam e podem dar um nó na cabeça de muita gente.
Contudo, esse processo é essencial para a formação. Na verdade, a linguagem em si não importa muito, mas a lógica de programação faz toda a diferença. Entender a lógica pode contribuir para a sua formação como engenheiro(a) e para a resolução de problemas cotidianos (principalmente os que envolvem lógica). Atribuir uma sequência de tarefas para uma máquina, na ordem certa, exige que você entenda o problema e saiba o passo a passo para resolvê-lo.
Inspirado pela reportagem apresentada, utilize seus conhecimentos sobre Programas, Softwares, Bancos de Dados e Bibliotecas para indicar como tarefas rotineiras podem ser executadas, analisadas e otimizadas com a utilização da programação e o uso de algoritmos.
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