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1 Equações Diferenciais Introdução Muitos fenômenos intrigaram e continuam intrigando o homem, desde a oscilação de um pêndulo até a busca da quantidade de matéria escura do universo. O grande início da quantificação deles se deu com o desenvolvimento do cálculo, pelas obras de Newton (1642-1727), Leibnitz (1646-1716). Nessa época, inúmeros problemas mecânicos, que envolviam variações de algumas propriedades como massa, posição, tempo, poderam ser modelados matematicamente. A partir desse momento, houveram significativos avanços tanto em nível de aplicação como teórico, promovidos por matemáticos como: Euler (1707-1783), Laplace (1749-1827), Cauchy (1789-1857), Heaviside (1850-1925), Poincaré (1854- 1912), Liapounov (1857-1918) e outros. Um dos maiores compromissos atuais, está no desenvolvimento de técnicas de tratamento numérico para resolver equações que descrevem situações de interesse em diversos campos de tecnologia. Sabe-se que um problema real não pode ser representado em toda sua complexidade, por uma equação matemática ou um sistema de equações. Porém, pode-se conseguir resultados bastante próximos através da correspondência entre suas variáveis mais significativas. Num fenômeno ou trabalho experimental, é comum a quantificação da variação de certas propriedades, como: vazão, velocidade, temperatura, pressão, etc... Dessa forma pode-se produzir leis de relacionamento entre estas variações. Para um fenômeno que varia dentro de um intervalo, pode-se construir equações que expressam as variações instantâneas de suas propriedades, chamadas equações diferenciais. A seguir estão alguns exemplos “clássicos” de equações diferenciais utilizadas nas mais diversas áreas: 2 2bvmg dt dv m −−−−==== )TT.( dt dT a−−−−λλλλ−−−−==== y.F dx ydI.E 2 2 −−−−==== dt dEI C 1 dt dIR dt IdL 2 2 ====++++++++ 0ky dx dy c dx yd m 2 2 ====++++++++ F N. dt dN λλλλ−−−−==== Ta T 3 )h(B gh2kA dt dh −−−−==== V P r dt dP −−−−==== IST – Instituto Superior de Tecnologia abril /99 Rebello 2 2 dx Td c k dt dT ρ = p.p. dt dp 3/2 ββββ−−−−αααα====
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