Simulação e Modelação › 47238
código no paco
47238
área científica
Informática
escolaridade
ensino teórico-prático (TP) - 1 hora
ensino prático e laboratorial (PL) - 2 horas
idioma(s) de lecionação
a inserir brevemente
objectivos
A disciplina de Simulação e Modelação procura desenvolver os conhecimentos de programação em Matlab, adquiridos no primeiro semestre na disciplina de Aplicacionais para Ciências e Engenharia, e aplicá-los na resolução de problemas concretos da física. Para tal serão complementados os conhecimentos de programação e estudados vários algoritmos visando resolver problemas concretos dos sistemas físicos. Cada aula procura usar um problema concreto da física como motivação para a implementação de um algoritmo e para o estudo de um fenómeno físico. Um dos objectivos da disciplina será também o de aperfeiçoar a comunicação científica de resultados. Nesse sentido, para cada problema o aluno elaborará um pequeno texto que servirá de relatório sobre cada trabalho desenvolvido. A avaliação centra-se na capacidade do aluno desenvolver algoritmos computacionais com vista a resolver problemas concretos, inspirados na Física.
competências

Programação avançada em Matlab.

Introdução à Modelação e Simulação de Fenómenos Físicos.

Introdução a técnicas numéricas para a resolução de problemas físicos.

conteúdos
Aulas 1: Apresentação dos objectivos gerais da disciplina. Conceito de algoritmo e manipulação numérica. Casos de estudo: efeito da propagação de erros em diferentes algoritmos. Aula 2: Cálculo iterativo através de uma folha de cálculo (Excel).Casos de estudo: mapas no estudo de dinâmicas discretas. Aulas 3,4: Controle de Fluxo (Ciclos For, While, If e Switch em Matlab).Casos de estudo: Algoritmos iterativos para a determinação de intersecções em espaços unidimensionais. Aplicações a problemas de óptica geométrica. Algoritmos iterativos para a determinação de intersecções em espaços multi-dimensionais. Aplicações a problemas de cinemática (ex.: determinação do ângulo de disparo de uma arma para atingir um alvo em movimento). Aulas 5: Funções e scripts no matlab. Passagens de parâmetros. Estruturas e células.Casos de estudo: Algoritmos para o estudo de dinâmicas discretas. Estudo de sistemas caóticos discretos. Aulas 6,7: Desenvolvimento de Guide User Interfaces com vista à modelação e simulação de fenómenos físicos. Utilização de métodos de determinação de zeros de funções 1D com vista à resolução de problemas físicos.Casos de estudo: transformações geométricas; aplicação das matriz de deslocamentos e do grupo das rotações na deformação de figuras. Algoritmos com vista à visualização do movimento de objectos ou a sua deformação. Aulas 8,9: Importação e análise de sequências de Imagens em Matlab. Técnicas de animação gráfica. Utilização de funções de Matlab para interpolação.Casos de Estudo: caracterização do movimento de objectos obtidos apartir de ficheiros de video. Algoritmos para a aproximação de funções por polinómios. Aulas 10: Desenvolvimento de Algoritmos para a resolução aproximada das equações do movimento. Casos de Estudo: Resolução da equação do movimento de sistemas envolvendo osciladores simples (sistemas com molas, pêndulos etc.) e osciladores acoplados. Aula 11,12: Introdução ao ambiente do SimuLink. Representação de gráficos e manipulação de Blocos. Programação em Simulink.Casos de Estudo: Oscilador forçado programado em simulink. Controle de um sistema mecânico. Comparação entre a programação em Matlab e Simulink. Aula 13,14: Aquisição e gravação dados em vários formatos. Obtenção de informação através de imagens, som e video. Interacção entre programas em Matlab e Simulink. Casos de Estudo (exemplo possivel): estudo da dissipação num oscilador real (sistema experimental) através da realização da experiência e aquisição de imagem (video). Aulas 15: Avaliação Final e Finalização de Trabalhos passados.Este plano pode sofrer alterações em função da evolução das aulas. A designação “Aulas” entende um conjunto de aula Teórico-Prática e Prática, o que corresponde a 3 horas semanais.
avaliação
A avaliação da disciplina pode ser feita segundo duas modalidades. A) - Exame final Nesta modalidade, a avaliação da disciplina será feita do seguinte modo:100% Exame Final B) – Avaliação Contínua100% Avaliação ContínuaNesta modalidade, a avaliação da disciplina será feita através do conjunto de trabalhos realizados durante as aulas Práticas, e entregues no fim destas por email. As classificações dos trabalhos serão divididas em 4 níveis: A, B, C, D, sendo a classificação A, máxima e a classificação D insuficiente. A avaliação final do aluno levará em conta as classificações obtidas nos trabalhos, a sua evolução, bem como a prestação do alunos nas aulas. Caso o aluno não tenha conseguido concluir satisfatóriamente o trabalho proposto durante a aula prática, tem ainda a possibilidade de, num prazo de 24 horas, enviar o trabalho numa nova versão final via email. Porém nesse caso a classificação nesse trabalho poderá sofrer uma penalização e não atingir a classificação máxima. Na penúltima aula Prática do semestre, cada aluno deverá entregar um CD ao docente da aula prática com todos os trabalhos realizados no semestre. Neste CD devem constar os trabalhos tal como foram enviados ao docente, e potenciais melhoramentos que o aluno tenha entretanto realizado. Estes melhoramentos devem estar comentados. Aos alunos que tenham demonstrado grande capacidade para desenvolver todos os trabalhos, poderá ser proposto um trabalho suplementar com vista a lhe ser concedida uma classificação superior ou igual a 18/20. Na última semana de aulas serão realizadas sessões de avaliações orais. Só após reunir todos os elementos de avaliação será deliberada uma classificação final.A aprovação à disciplina é concedida aos alunos que obtenham uma nota final superior ou igual a 10, de acordo com o Regulamento dos Estudos de Licenciatura (R.E.L.). Caso o aluno não obtenha aprovação poderá ainda realizar o Exame de Recurso que se realiza no mês de Julho, de acordo com o calendário escolar.Nota 1: Para optar pelo regime de avaliação contínua, o aluno deverá comunicar ao docente a intenção de o fazer na segunda aula prática. Caso o aluno opte pela avaliação contínua, então só poderá realizar um exame final de recurso. 2 - Época de RecursoQualquer aluno poderá submeter-se a Exame na Época de Recurso, desde que previamente inscrito, quer nos Serviços Académicos, quer na Secretaria do Departamento.
requisitos
Nenhums, embora se recomende aprovação na disciplina de ACE.
metodologia

A disciplina de SM é regida pelo docente Dr. Fernão Abreu, que leccionará 2 aulas Teórico/Práticas (1hora semanal cada) e 2 aulas Práticas (2 horas semanais cada). O docente Dr. António Luis Ferreira leccionará 2 aulas Práticas (2 horas semanais cada). A docente Drª. Sofia Latas leccionará 3 aulas Práticas (2 horas semanais cada).

bibliografia base
Lectures ppts from the lectures available from the site elearning.ua.pt Computational Physics, N.J. Giordano, 1997, Prentice Hallo C. Scherer, Métodos Computacionais da Física, 2005, Editora Livraria da Física
bibliografia recomendada

o Material didáctico (resumos teóricos, problemas, etc..) em elearning.ua.pt

Livros de Física Geral

o R.A. Serway, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 2000, Saunders College Publishing.

o J. Dias de Deus e outros. Introdução à Física, 2000, Mc-Graw-Hillo D. Halliday e R. Resnick, Fundamentos de Física, 1993, Livros Técnicos e Científicos Editora.

o P.A. Tipler, Physics for Scientists and Engineers, 1999, 4rd ed., W. H. Freeman and Company

o D.C. Giancoli, Physics, Principles with Applications, 5th ed., 1998, Prentice-Hall

o P.A. Tipler, R. A. Llwellyn, Modern Physics, 1999, 3rd ed., W. H. Freeman and Company

Livros de Física Computacional e Numérica

o N.J. Giordano, Computational Physics, 1997, Prentice Hallo C. Scherer, Métodos Computacionais da Física, 2005, Editora Livraria da Física

o A.L. Garcia, Numerical Methods for Physics, 2000, Prentice Hall

o R.H. Landau, M.J.Paez, Computational Physics, 1997, Wiley Interscience

o R.L.Burden, J.D.Faires, Numerical Analysis,1997, Brooks/Cole Publushing Comp.

o Matsumoto, E.Y. , Simulink 5, 2003, Editora Érica

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