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FACULDADE PARAÍSO DO CEARÁ CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL- NOITE PROFESSOR: HENRIQUE GRANGEIRO CÁLCULO II ALUNO: WIARLLEY ALVES PEREIRA Resumo Os softwares sempre nos proporcionam uma facilidade no que fazemos, eles estão presente em vários momentos do nosso dia a dia e podem ser utilizados de diferentes formas. Esse artigo tem como objetivo mostrar algumas aplicações dos assuntos da disciplina de Cálculo 2 (dois), utilizando sistemas de programação para a resoluções de questões voltadas para o curso de Engenharia Civil. Nesse artigo trabalharemos com o Wolfram|alpha, um software para cálculos computacionais, de engenharia e visualização de gráficos. Palavras- Chave: Software, Wolfram|Alpha, Engenharia Introdução O trabalho foi produzido para testar alguns softwares aplicando temas abordados no 2º semestre na disciplina Cálculo II, do curso de engenharia civil, despertando assim o interesse pela disciplina, através da aplicabilidade da ementa em programas computacionais, como o winpot, scilad, wolfram entre outros que nos auxiliam nas resoluções de questões como na construção de seus gráficos. A inovação tecnológica proporciona grandes facilidades em métodos de cálculos da engenharia civil. Nesse artigo serão demonstradas algumas aplicações de cálculos através do software Wolfram|Alpha. O assunto escolhido para ser abordado foi sobre Derivadas Parciais e Domínio. Em matemática, uma derivada parcial de uma função de várias variáveis é a sua derivada com respeito a uma daquelas variáveis, com as outras variáveis mantidas constantes. Este conceito é útil no cálculo vetorial e geometria diferencial. O domínio é o conjunto dos valores possíveis das abscissas (x), ou seja, a região do universo em que a função pode ser definida. Metodologia Para a realização do trabalho foram utilizados alguns artigos e livros que abordavam o assunto de Derivadas Parciais e Domínio, além disso, o manual de utilização do Wolfram|Alpha também foi consultado, para que o software fosse utilizado corretamente. Wolfram|Alpha (também escrito como WolframAlpha ou Wolfram Alpha) é um mecanismo de conhecimento computacional(computational knowledge engine, em inglês) desenvolvido pela Wolfram Research. É um serviço on-line que responde às perguntas diretamente, mediante o processamento da resposta extraída de base de dados estruturados, em lugar de proporcionar uma lista dos documentos ou páginas web que poderiam conter a resposta, tal como faziam os mecanismos de busca. Anunciado em março de 2009 pelo físico britânico Stephen Wolfram, e em funcionamento desde 15 de maio de 2009, Wolfram|Alpha se baseia no outro carro-chefe da empresa, o Mathematica, uma plataforma computacional ou toolkit que abrange álgebra computacional, computação simbólica e numérica, visualização e recursos de estatística. Dados adicionais são coletados de um número seleto de sites acadêmicos e comerciais. Desenvolvimento O Wolfram|Alpha é capaz de computar conhecimento nas mais diversas áreas do conhecimento, conforme exemplificado na própria página, como matemática, estatística, finanças, geografia e nutrição. As respostas fornecidas pelo mecanismo de conhecimento computacional são precisas e definidas pela capacidade de tal mecanismo compreender as perguntas que, até o momento, só podem ser feitas em inglês. Os dados usados pelo Wolfram|Alpha são previamente processados pela empresa mãe Wolfram Research, o que pode limitar a quantidade de informações disponíveis, e gerar questões com relação a confiança das respostas. Porém, é possível consultar as referências utilizadas para a obtenção dos resultados. É possível também fazer o requerimento por e-mail da fonte utilizada de determinado dado nas pesquisas, uma vez que a bibliografia apresentada pelo site não faz esta separação. Derivadas Parciais A definição de derivada parcial de uma função de 2 variáveis é a mesma que a de funções de uma variável. A única diferença é que , como se tem duas variáveis , uma delas deve ser mantida fixa enquanto se dá acréscimos para a outra. Em outros casos, uma variável Z pode ser função de x e y, sendo que x e y estão em função de t ou mais variáveis. Nessa situação temos que: 𝜕𝑧 𝜕𝑡 = 𝜕𝑧 𝜕𝑥 . 𝑑𝑥 𝑑𝑡 + 𝜕𝑧 𝜕𝑦 . 𝜕𝑦 𝜕𝑡 Exemplo1: As derivadas parciais de f(x,y)= ln (xy) + 7xy² são: 𝜕𝑓 𝜕𝑥 = 1 𝑥𝑦 . (𝑥𝑦)′ + 7𝑦² = 𝑦 𝑥𝑦 + 7𝑦² 𝜕𝑓 𝜕𝑦 = 1 𝑥𝑦 . (𝑥𝑦)′ + 14𝑥𝑦 = 𝑥 𝑥𝑦 + 14𝑥𝑦 Também é possível aplicar a derivada no resultado da primeira parcial calculada, obtendo-se a derivada parcial de segunda ordem. Veja no exemplo a seguir: F(x,y) = x³. y -4 𝜕𝑓 𝜕𝑥 = 3𝑥2. 𝑦−4 𝜕²𝑓 𝜕𝑥² = 6𝑥 . 𝑦−4 𝜕²𝑓 𝜕𝑥𝜕𝑦 = −12𝑥2. 𝑦−5 𝜕𝑓 𝜕𝑦 = −4𝑥3. 𝑦−5 𝜕²𝑓 𝜕𝑦² = 20𝑥³ . 𝑦−6 𝜕²𝑓 𝜕𝑦𝜕𝑥 = −12𝑥2. 𝑦−5 Aplicando no WolframAlpha: Domínio de uma função Para determinar o domínio de uma função qualquer é preciso lembra que: Não existe raiz quadrada de número negativo (e nenhuma outra raiz de índice par); Não existe divisão por zero; Não existe logaritmo de número negativo ou de zero; Não existe base de logaritmo negativa, zero ou 1; Não existe tangente de 90° nem de 270°. Exemplo2: Observando a função √4𝑥−10 2 𝑥−8 temos que seu domínio é: 4x-10 ≥0 4x ≥ 10 x ≥ 10/4 x - 8 ≠ 0 x ≠ 8 D(f) = {x ϵ R/ x ≥ 10/4 e x ≠ 8} Aplicando no WolframAlpha: Resultados e Discussões (considerações finais) Ser engenheiro significa ser um profissional com raciocínio lógico que é capaz de aliar conhecimentos científicos e matemáticos para produzir avanços tecnológicos. Como a Matemática é a melhor forma de desenvolver o raciocínio lógico e também é essencial para que os conceitos científicos sejam aceitos, então o engenheiro precisa calcular para exercer sua função de produzir tecnologia. O calculo é uma das ferramentas mais importante para os cursos de engenharia seja ela Mecânica, Hidráulica, Elétrica, Química, etc. O que se percebe é a dificuldade de entender a função e as aplicações dessas disciplinas no nosso dia a dia em problemas que podem surgir, tendo assim uma dificuldade em aplicar essas ferramentas de calculo para facilitar na resolução dos problemas. É possível afirmar que a utilização desses softwares tem muito a acrescentar na busca de conhecimentos. Referências <http://www.edumat.com.br/ > Acesso em: 16 de Março de 2016. <http://www.tutorbrasil.com.br/estudo_matematica_online/funcoes/funcao_geral/funcoes_0 5.php> Acesso em 16 de Março de 2016. <http://www.wolfram.com/> Acesso em: 12/04/2016 <http://www.wolframalpha.com/pro/?source=footer>Acesso em: 12/04/2016.
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