Prévia do material em texto
Capítulo 9 Experimentos em Parcelas Subdivididas (EPS) Primeira Aula Experimento em Parcelas Subdivididas (EPS) Objetivo: avaliar o efeito de dois fatores em um único experimento Aplicação: Quando a aplicação de cada um dos níveis de um dos fatores não é realizada em uma única UE Parcelas subdivididas: é um tipo de ESQUEMA e não é um tipo de DELINEAMENTO EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 2 EPS - Exemplo Suponha que um engenheiro agrícola deseja realizar um experimento para comparar cinco métodos de irrigação e quatro adubos nitrogenados quanto ao efeito que proporcionam na produção (kg/ha) de soja Os níveis de irrigação a serem avaliados são A1: Canhão A2: Sulco A3: Microaspersão A4: Gotejamento A5: Aspersão Os níveis de adubos nitrogenados a serem avaliados são B1: Uréia B2: Sulfato de amônio B3: Nitrato de Cálcio B4: Salitre do Chile Portanto, neste experimento existem 5x4=20 tratamentos para serem avaliados EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 3 A1B1 A2B1 A3B1 A4B1 A5B1 A1B2 A2B2 A3B2 A4B2 A5B2 A1B3 A2B3 A3B3 A4B3 A5B3 A1B4 A2B4 A3B4 A4B4 A5B4 Definição das UEs Área de 4x5 metros no campo Suponha que o engenheiro consiga uma área homogênea tal que permita estabelecer 60 UEs Como existem 20 tratamentos, portanto, é possível utilizar 3 repetições nesse experimento Instalação do Experimento EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 4 Supondo instalação do experimento no EF Planejando o experimento no EF 1. Definir o delineamento a) Avaliar grau de homogeneidade das UEs: 60 UEs homogêneas → DIC b) Distribuir inteiramente ao acaso as combinações AiBj às UEs de tal forma que cada combinação seja designada a 3 UEs 2. Instalar Problemas? Métodos de Irrigação molham UEs vizinhas O nº de equipamentos necessários é muito grande Para não ter estes problemas: utilizar EPS EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 5 Supondo instalação do experimento no EPS Definir qual é o fator primário e qual é o fator secundário Fator primário é aquele que demanda mais que uma unidade experimental para a aplicação de cada um dos seus níveis Fator secundário é aquele que não tem esta exigência Para o exemplo em questão, fator primário é o método de irrigação e o secundário é o tipo de adubação nitrogenada EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 6 Instalação do EPS Definição das parcelas Parcela é um conjunto de UEs tal que vai receber um único nível do fator primário (Ai) e todos os níveis do fator secundário (Bj) Portanto, cada parcela deve conter 4 UEs, ou seja, EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 7 Ai B1B2 B3B4 Instalação do EPS Definição das parcelas Como serão usadas 3 repetições, são necessárias um total de 5x3=15 parcelas Pois, cada um dos cinco níveis do fator primário deve ser designado a três parcelas EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 9 Instalação do EPS Definição das subparcelas Como o fator secundário possui 4 níveis, então existem um total de 60 subparcelas, ou seja, 15x4=60 subparcelas. EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 10 Distribuição dos Níveis do Fator Primário DIC Definir o delineamento Avaliar o grau de homogeneidade das parcelas ➢ 60 UEs homogêneas ➢ 15 Parcelas homogêneas ➢ DIC Distribuir inteiramente ao acaso os níveis de irrigação às parcelas Cada nível de irrigação deve ser designado a 3 parcelas EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 11 Distribua ao acaso, os níveis do fator secundário às subparcelas de cada parcela Os problemas do fatorial persistem? Molhar UEs vizinhas? Nº de equipamentos? 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 12 Distribuição dos níveis do fator secundário DIC 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 14 Definir o delineamento Avaliar o grau de homogeneidade das parcelas ➢ Suponha que as 60 UEs sejam heterogêneas devido a fertilidade do solo ➢ As 15 parcelas não são homogêneas ➢ DBC Forme blocos contendo 5 parcelas homogêneas em relação a fertilidade Distribuir ao acaso os níveis de irrigação às parcelas de cada bloco Cada nível de irrigação deve ser designado a apenas uma parcela de cada bloco Distribuição dos Níveis do Fator Primário DBC Distribua ao acaso, os níveis do fator secundário às subparcelas de cada parcela Os problemas do fatorial persistem? Molhar UEs vizinhas? Nº de equipamentos? 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 15 Distribuição dos níveis do fator secundário DBC EPS – Mensuração dos Valores da Variável Resposta - DIC EST220 – Estatística Experimental13/11/2017 16 EPS – Tabulação dos Valores da Variável Resposta: Produção (kg/parcela) 17Quais são as causas que explicam a variabilidade dos valores observados? EPS – Modelo Estatístico 13/11/2017 18EST220 – Estatística Experimental 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 19 EPS – Modelo Estatístico Modelo Estatístico 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 20 ANOVA ANOVA 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 21 Geral Exemplo Cálculo SQ 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 22 ANOVA – Testando Interação 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 23 Geral Exemplo Gráfico da Interação 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 24 Irrigação – Teste F 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 25 Geral Exemplo 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 26 Irrigação – Teste Tukey Adubo Nitrogenado – Teste F 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 27 Geral Exemplo Adubo Nitrogenado – Teste de Tukey 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 28 Capítulo 9 Experimentos em Parcelas Subdivididas Exercícios Extras Exercícios Extras Os exercícios apresentados a seguir visam desenvolver a capacidade de distinguir entre os dois esquemas , fatorial e parcelas subdivididas, apresentados nas aulas anteriores. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 30 Exercício Extra 01 Um pesquisador deseja estudar o efeito do método de preparo e de conservantes na proliferação de microorganismos em maionese Três métodos de preparo e quatro conservantes serão avaliados em um experimento Ele tem à sua disposição 3 laboratoristas que possuem experiências diferentes na preparação da maionese, por isso, ele decide que cada laboratorista irá preparar apenas uma repetição do experimento Ao utilizar cada método de preparo, o laboratorista irá preparar uma quantidade de maionese que, posteriormente, será dividida em 4 porções Após a obtenção destas porções, os conservantes serão aleatoriamente designados às porções de cada método de preparo de maionese Após determinado período de armazenagem, o pesquisador pretende avaliar o crescimento de microorganismos em amostras da maionese colocadas em placas de petri. Este crescimento será avaliado pela contagem do número de colônias bacterianas. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 31 Perguntas: OBS: anotem as respostas Para este experimento, pergunta-se 1. Quais são os fatores existentes? Faça distinção dos mesmos em fator em estudo e perturbador. 2. Quais são os tratamentos? 3. Qual o número de repetições ? 4. Qual foi o delineamento utilizado? 5. Qual foi o esquema utilizado? 6. Qual foi a variável resposta utilizada? 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 32 Exercício extra 02 Geralmente, ao maquiar as suas unhas, uma mulher aplica uma base e posteriormente um esmalte Umaindústria de cosméticos tem o objetivo de desenvolver uma base e um esmalte para aumentar a resistência das unhas quanto a quebra das mesmas Após a etapa de desenvolvimento de novos produtos, cinco tipos de bases (B1, B2, B3, B4, B5) e 4 tipos de esmaltes (E1, E2, E3, E4) são propostos Para avaliar qual ou quais dentre estes produtos são os melhores e se existe interação entre estes produtos, um experimento foi conduzido Foram então escolhidas 60 mulheres as quais foram divididas em três grupos de 20 Esta divisão ocorreu com base no uso que estas mulheres haviam feito de algum tipo de base e/ou esmalte em suas unhas: as do primeiro grupo nunca haviam utilizado nenhum tipo de base e esmalte; as do segundo grupo raramente utilizavam base e esmalte; e as do terceiro grupo utilizavam base e esmalte regularmente As combinações base e esmalte foram designadas ao acaso às mulheres de cada grupo Ao final a resistência a quebra das unhas de cada uma destas mulheres foi avaliada 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 33 Perguntas: OBS: anotem as respostas Para este experimento, pergunta-se 1. Quais são os fatores existentes? Faça distinção dos mesmos em fator em estudo e perturbador. 2. Quais são os tratamentos? 3. Qual o número de repetições ? 4. Qual foi o delineamento utilizado? 5. Qual foi o esquema utilizado? 6. Qual foi a variável resposta utilizada? 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 34 Capítulo 9 Experimentos em Parcelas Subdivididas Segunda Aula Exemplo 9.1 Num experimento com 4 repetições, deseja-se comparar os efeitos de 4 variedades (A1, A2, A3 e A4) e 4 tratamentos de sementes (3 produtos químicos + testemunha não tratada: B1, B2, B3 e B4) na produção de aveia. Os tratamentos para este experimento são, portanto, 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 36 Exemplo 9.1 Suponha que a UE experimental deste experimento seja uma fileira de 3 m de comprimento no campo Devido a diferença de porte, as variedades apresentam exigências diferentes com relação ao espaçamento entre linhas, quais sejam A1: 0,80 m A2: 0,90 m A3: 1,00 m A4: 1,10 m 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 37 Uso do EF Se utilizarmos o Esquema Fatorial, podemos ter o seguinte problema 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 38 Uso do EPS Se utilizarmos o Esquema em Parcelas Subdividas, conseguimos contornar o problema da exigência de diferentes espaçamento entre linhas 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 39 Uso do EPS Portanto, na instalação do experimento, as 4 variedades foram distribuídas ao acaso nas parcelas de cada um dos 4 blocos do experimento e os tratamentos de sementes foram distribuídos ao acaso nas 4 subparcelas de cada parcela (Adaptado de BANZATTO & KRONKA, 1989). Com base nos resultados fornecidos a seguir, pede-se, usando o nível de 5% de probabilidade, proceder a análise de variância e aplicar o teste Tukey, quando necessário. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 40 Produções observadas nas UEs 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 41 ANOVA – Teste F para a interação 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 42 Desdobramento da Interação Estudo de B/A – Quadro ANOVA 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 44 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 45 Desdobramento da Interação Estudo de B/A – Resultado Teste F 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 46 Desdobramento da Interação Estudo de B/A – Teste Tukey Desdobramento da Interação Estudo de A/B – Quadro ANOVA 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 47 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 48 Desdobramento da Interação Estudo de A/B – Resultado Teste F 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 49 Desdobramento da Interação Estudo de A/B – Teste Tukey Desdobramento da Interação Apresentando todas as comparações 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 50 Exercício 9.7 Num artigo científico foram apresentados os resultados abaixo referentes a um experimento em parcelas subdivididas instalado segundo o delineamento em blocos casualizados, com 5 repetições, em que o fator A foi distribuído às parcelas e o fator B foi distribuído às subparcelas Dados: SQRes(b) = 26,60 No entanto, o autor não menciona no seu artigo um teste para a interação entre os fatores A e B. Com base nas informações acima, pede-se usando : Aplique o teste F para a interação entre os fatores A e B. Baseado no resultado do teste F obtido no item anterior, os procedimentos adotado para comparar os níveis de A e os níveis de B estão corretos? Justifique a sua resposta. Não é necessário conferir os cálculos do autor, apenas discuta se o procedimento adotado é coerente com o resultado do teste F para a interação. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 51 Quadro de MÉDIAS A1 A2 A3 B1 23,80 14,00 13,20 17,00 a B2 21,60 11,60 13,60 15,60 b 22,70 A 12,8 B 13,40 B As médias seguidas por uma mesma letra maiúscula na linha, ou por uma mesma letra minúscula na coluna, não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey e pelo teste F, respectivamente. Capítulo 9 Experimentos em Parcelas Subdivididas Exercícios Extras Exercícios Extras Os exercícios apresentados a seguir visam desenvolver a capacidade de distinguir entre os dois esquemas , fatorial e parcelas subdivididas, apresentados nas aulas anteriores. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 53 Exercício extra 03 Uma indústria de tintas realizou um experimento para estudar o efeito de quatro tipos de selador e de três tipos de verniz no brilho proporcionado em superfícies de madeira. Ele tinha à sua disposição cinco superfícies de madeira para a realização deste experimento que se diferenciavam quanto à origem das mesmas. Na instalação deste experimento, cada uma das cinco superfícies de madeira foi dividida em quatro partes de tamanhos iguais. Posteriormente, cada uma destas quatro partes foi dividida em três sub-partes de tamanhos iguais. Após esta divisão, para cada uma das cinco superfícies de madeira, foi feita uma distribuição ao acaso dos quatro tipos de selador à cada uma das quatro partes. No passo seguinte, foi feita uma distribuição ao acaso dos três tipos de verniz às sub-partes de cada parte de cada uma das superfícies de madeira. O brilho das madeiras seladas e envernizadas foi mensurado para comparar o efeito dos fatores em estudo. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 54 Perguntas: OBS: anotem as respostas Para este experimento, pergunta-se 1. Quais são os fatores existentes? Faça distinção dos mesmos em fator em estudo e perturbador. 2. Quais são os tratamentos? 3. Qual o número de repetições ? 4. Qual foi o delineamento utilizado? 5. Qual foi o esquema utilizado? 6. Qual foi a variável resposta utilizada? 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 55 Exercício extra 04 Um engenheiro de alimentos realizou um experimento para verificar o efeito que 4 tipos de conservantes e 5 tipos de flavorizantes têm no teor de proteínas de queijo parmesão. Para esta finalidade, ele tinha à sua disposição 80 queijos completamente homogêneos. O engenheiro obteve todas as possíveis combinações entre os tipos de conservantes e flavorizantes. Estas combinações foram então designadas inteiramente ao acaso em relação aos 80 queijos, de tal forma o número de designações fosse o mesmo para cada uma das combinações. O teor de proteínas do queijo foi mensurado após 6 meses de maturação. 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 56 Perguntas: OBS: anotem as respostas Para este experimento, pergunta-se 1. Quais são os fatores existentes? Faça distinção dos mesmos em fator em estudo e perturbador. 2. Quais são os tratamentos? 3. Qual o número de repetições ? 4. Qual foi o delineamento utilizado? 5. Qual foi o esquema utilizado? 6. Qual foi a variável resposta utilizada? 13/11/2017 EST220 – Estatística Experimental 57