Av1 - Métodos Computacionais

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ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS COMPUTACIONAIS 
 
RELATÓRIO 
DATA: 
 
07 / 02 / 2024 
 
 
 
AV1 - ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA: MÉTODOS COMPUTACIONAIS 
 
DADOS DO(A) ALUNO(A): 
 
NOME: MATRÍCULA: 
CURSO: POLO: 
PROFESSOR(A) ORIENTADOR(A): 
 
 
Os Métodos Numéricos correspondem a um conjunto de ferramentas, ou técnicas matemáticas, 
usados para se obter a solução de problemas complexos através de cálculos aproximados, 
realizados por computadores. Esses métodos se aplicam a problemas que não apresentam uma 
solução exata, portanto precisam ser resolvidos numericamente. 
 
Alguns dos principais Métodos Numéricos são: 
 
Método dos Elementos Finitos (MEF): Utilizado para análise estrutural e térmica, resolve 
problemas de elasticidade, transferência de calor, dinâmica de fluidos e outras áreas; 
 
Método de Volumes Finitos (MVF): Utilizado em simulações de fluidodinâmica 
computacional (CFD), problemas de transferência de calor e reações químicas em engenharia 
de processos; 
 
Método de Monte Carlo: Aplicado em análises probabilísticas e simulações de sistemas 
complexos, como na análise de riscos em projetos de engenharia civil ou na otimização de 
sistemas de produção industrial; 
 
Método de interpolação polinomial: Utilizado para estimar valores intermediários entre 
pontos de dados conhecidos, útil na reconstrução de superfícies e curvas em modelagem 
tridimensional. 
 
Existem diversas linguagens de programação utilizadas para aplicar os métodos 
numéricos, e alguns exemplos são: 
 
Python: Que é amplamente utilizado devido à sua sintaxe simples e bibliotecas poderosas. E 
pode ser aplicada para realizar análises numéricas, simulações e modelagens através do método 
dos elementos finitos, entre outros; 
 
Fortran e C/C++: Que são linguagens tradicionais para computação científica devido à sua 
eficiência computacional. E podem ser aplicadas para simulações de dinâmica de fluidos 
computacionais através do método de volumes finitos; 
 
Matlab: Que é uma linguagem de programação de alto nível amplamente utilizada na 
engenharia para análise numérica, modelagem matemática e simulações. 
 
 
 
MÉTODOS COMPUTACIONAIS 
 
RELATÓRIO 
DATA: 
 
07 / 02 / 2024 
 
Os Métodos Numéricos podem ser utilizados em diferentes situações, entre elas 
podemos citar dois exemplos aplicados na engenharia, que são: 
 
Método dos Elementos Finitos: É uma ferramenta crucial na análise estrutural. Por exemplo, 
ao garantir que a estrutura de um prédio esteja adequada em relação ao material utilizado e às 
condições que será submetido, são realizadas simulações utilizando este método para calcular 
tensões, deformações e deslocamentos na estrutura, garantindo assim sua segurança. Além 
disso, o MEF é amplamente empregado em simulações computacionais para prever se um 
projeto foi bem dimensionado. Essa abordagem economiza significativamente o tempo e os 
recursos de profissionais de engenharia, que de outra forma teriam que realizar análises 
manualmente. Assim, contribui para a viabilidade e eficiência dos projetos 
 
Método dos Volumes Finitos: Utilizado na modelagem de fenômenos de transporte, como 
transferência de calor, transferência de massa e dinâmica de fluidos. É frequentemente utilizado 
em simulações de escoamento em tubulações. Por exemplo, ao simular o transporte de fluido 
de uma bomba a um tanque, o MVF divide a tubulação em seções de controle. Nestas seções, 
as propriedades do fluido são calculadas com base nas equações de conservação de massa, 
momentum e energia. Isso possibilita uma análise detalhada do comportamento do fluido, 
auxiliando no projeto e otimização da tubulação. Além disso, as simulações realizadas com o 
MVF permitem não apenas a determinação da distribuição de velocidade, pressão e temperatura 
ao longo da tubulação, mas também a identificação de possíveis zonas de turbulência, 
estrangulamento ou recirculação. Isso proporciona informações valiosas para o projeto e 
otimização da tubulação, garantindo um escoamento eficiente e estável do fluido. 
 
Em suma, o uso de Métodos Numéricos na engenharia desempenha um papel 
fundamental na resolução de problemas complexos e na análise de sistemas que muitas vezes 
não podem ser solucionados de forma analítica. Métodos como o MVF e o MEF oferecem 
tratamentos eficazes para a modelagem de fenômenos físicos e a análise de estruturas, 
proporcionando uma compreensão detalhada do comportamento dos sistemas em estudo. 
 
O MVF, por exemplo, é amplamente utilizado na mecânica dos fluidos para simular o 
comportamento de escoamentos complexos em uma variedade de situações, desde o fluxo em 
torno de corpos sólidos até a transferência de calor em sistemas térmicos. Ao decompor o 
domínio em volumes de controle e aplicar princípios de conservação, o MVF fornece uma 
abordagem sistemática e precisa para resolver equações diferenciais parciais, permitindo uma 
análise detalhada do escoamento e suas interações com o ambiente circundante. 
 
Da mesma forma, o MEF destaca-se na análise estrutural, permitindo a modelagem de 
comportamento mecânico de componentes e sistemas complexos. Ao dividir o domínio em 
elementos finitos e aplicar condições de contorno adequadas, o MEF possibilita a determinação 
de tensões, deformações e deslocamentos em estruturas sujeitas a diferentes condições de carga, 
fornecendo insights valiosos para o projeto e a otimização de sistemas. 
 
O uso de métodos numéricos como o MVF e o MEF oferece uma abordagem poderosa 
e versátil para a análise e simulação de sistemas complexos. Essas técnicas fornecem resultados 
precisos e detalhados que auxiliam os engenheiros na tomada de decisões e na melhoria 
contínua dos projetos e processos de engenharia. 
 
 
MÉTODOS COMPUTACIONAIS 
 
RELATÓRIO 
DATA: 
 
07 / 02 / 2024 
 
 
 
REFERÊNCIAS: 
 
Araujo, Eduardo. Métodos numéricos para simulação na engenharia. Blog ESSS, 2022. 
Disponível em: https://www.esss.co/blog/metodos-numericos-para-simulacao-na-engenharia/. 
Acesso em: 5 de fev. de 2024. 
 
Método numérico, analítico e experimental: concorrentes ou complementares na engenharia?. 
Blog ESSS, 2017. Disponível em: https://www.esss.co/blog/simulacao-numerica-metodo-
analitico-experimental-concorrentes-ou-complementares-na-engenharia/ Acesso em: 5 de fev. 
de 2024. 
 
Para leigos: entenda o Método dos Elementos Finitos. Kot Engenharia, 2020. Disponível em: 
https://kotengenharia.com.br/para-leigos-entenda-o-metodo-dos-elementos-finitos/. Acesso 
em: 7 de fev. de 2024. 
 
Métodos dos elementos finitos, volumes finitos e elementos discretos: quais são as diferenças? 
Kot Engenharia, 2021. Disponível em: https://kotengenharia.com.br/diferencas-metodos-
elementos-volumes-finitos-elementos-discretos/ Acesso em: 8 de fev. de 2024. 
 
Como Usar Python na Engenharia: Guia Completo para Iniciantes. Awari, 2023. Disponível 
em: https://awari.com.br/como-usar-python-na-engenharia-guia-completo-para-iniciantes/. 
Acesso em: 7 de fev. de 2024. 
 
MATLAB na engenharia: conheça seus usos e aplicações. Opencadd, 2022. Disponível em: 
https://www.opencadd.com.br/blog/matlab-na-engenharia-conheca-seus-usos-e-aplicacoes. 
Acesso em: 7 de fev. de 2024 
 
 
 
 
 
https://www.esss.co/blog/metodos-numericos-para-simulacao-na-engenharia/
https://www.esss.co/blog/simulacao-numerica-metodo-analitico-experimental-concorrentes-ou-complementares-na-engenharia/
https://www.esss.co/blog/simulacao-numerica-metodo-analitico-experimental-concorrentes-ou-complementares-na-engenharia/
https://kotengenharia.com.br/para-leigos-entenda-o-metodo-dos-elementos-finitos/
https://kotengenharia.com.br/diferencas-metodos-elementos-volumes-finitos-elementos-discretos/
https://kotengenharia.com.br/diferencas-metodos-elementos-volumes-finitos-elementos-discretos/
https://awari.com.br/como-usar-python-na-engenharia-guia-completo-para-iniciantes/https://www.opencadd.com.br/blog/matlab-na-engenharia-conheca-seus-usos-e-aplicacoes