Simulação e Modelação › 47238
código no paco
47238
área científica
Informática
créditos
6
escolaridade
ensino teórico (T) - 3 horas
ensino teórico-prático (TP) - 1 hora
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. Aplicação de técnicas de minimização de funções (método da regra de ouro e método do gradiente). 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 Aulas 13: 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 é feita considerando vários elementos de avaliação.

-2 testes (20% x 2 da nota final).

-questões simples sujas soluções devem ser entregues 24horas após a aula prática (20% da nota final)

- classificação obtida em 2 trabalhos realizados durante 48horas após a aula prática  (20% da nota final)

- análise de desempenho nas aulas práticas e avaliação oral (20% da nota final)

 

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). As aulas práticas serão lecionadas também por outros docentes.

bibliografia base
Ppts from the lectures available from the elearning.ua.pt site 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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