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ENUNCIADO Um objeto de massa m é abandonado de uma altura 𝑆 em relação ao solo. Após t segundos a sua altura S(t) pode ser calculada pela expressão a seguir: 𝑆(𝑡) = 𝑆 − 𝑚𝑔 𝑘 𝑡 + 𝑚 𝑔 𝑘 1 − 𝑒 , Em que k é o coeficiente de resistência do ar e g é a aceleração da gravidade. Fazendo m=2kg, 𝑆 = 40 m, k= 0,6kg/s e g= 9,81 ² , use o método gráfico para isolar a raiz e, posteriormente, calcule o tempo que o objeto leva para atingir o solo utilizando o método da bisseção, com uma tolerância ε ≤ 0,001. RESOLUÇÃO Afim de resolver a questão proposta, será necessário utilizar os conhecimentos de cálculo numérico computacional. De maneira especifica, o uso do método da bisseção terá êxito na resolução do problema. Separamos a equação para que possamos isolar as raízes. 𝑆(𝑡) = 40 − 32,7 + 109 − 109𝑒 , 𝑆(𝑡) = −32,7𝑡 + 149 − 109𝑒 , 𝑆(𝑡1) = −32,7𝑡 + 149 , 𝑆(𝑡2) = −109𝑒 , Geramos o intervalo entre ambas. S(t1)= -32,7t+149 S(t2)= -109e^-0,3t Tabela de intervalo X g(x) h(x) 0 149 -109 1 116,3 -80,74918605 2 83,6 -59,82046833 3 50,9 -44,31609291 4 18,2 -32,8301691 5 -14,5 -24,32118746 6 -47,2 -18,01757882 7 -79,9 -13,34775068 8 -112,6 -9,888256909 Note que é no intervalo {5,6} que as equações invertem os valores maiores e menores. Demonstração gráfica da interseção do intervalo: Gráfico de linha da interseção do intervalo Reproduzimos o cálculo para descobrir os números de interações e junto disso o cálculo de raiz com tolerância. 𝑛 ≥ ln 𝑏 − 𝑎 𝜖 𝑙𝑛2 − 1 𝑛 ≥ ln 6 − 5 0,001 𝑙𝑛2 − 1 𝑛 ≥ 8,9658 ≅ 9 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Interseção de Intervalo g(x) h(x) E para finalizar o processo de cálculo, realizamos o método da bisseção com tolerância de 𝜖 ≤ 0,001. INTERAÇÕES EXTREMOS DOS INTERVALOS ENCAIXANTES RAÍZES APROXIMADAS IMAGEM RAIZ APROXIMADA ERRO MÁX. NO CALC DE XN n an (-) bn (+) xn f(xn) En 0 5 6 5,5 -59,46543638 1 5,5 6 5,75 -65,57278 0,25 2 5,75 6 5,875 -68,68318 0,125 3 5,875 6 5,9375 -70,25194 0,0625 4 5,9375 6 5,96875 -71,03965 0,03125 5 5,96875 6 5,984375 -71,43432 0,015625 6 5,984375 6 5,9921875 -71,63186 0,0078125 7 5,9921875 6 5,99609375 -71,73068 0,00390625 8 5,99609375 6 5,998046875 -71,78010 0,001953125 9 5,9980 6 5,9990 -71,8048 0,0010 De acordo com os cálculos reproduzidos no método da bisseção, conclui-se que para o objeto atingir ao solo leva 5,9990 segundos.
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