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A1 calculo numerico ead, Esquemas de Cálculo Numérico

Um objeto de massa m é abandonado de uma altura S_0 em relação ao solo. Após t segundos a sua altura S(t) pode ser calculada pela expressão a seguir

Tipologia: Esquemas

2022

Compartilhado em 10/06/2023

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dgafsdhsg-hsfsehrt 🇧🇷

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bg1
Um objeto de massa m é abandonado de uma altura
S0
em relação ao solo. Após t segundos a
sua altura S(t) pode ser calculada pela expressão a seguir:
S
(
t
)
=S0mg
kt+m2g
k2
(
1e
kt
m
)
,
Em que k é o coeficiente de resistência do ar e g é a aceleração da gravidade.
Fazendo m=2kg,
S0
= 40 m, k= 0,6kg/s e g= 9,81
m
s²
, 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.
1- Separar a função S(t) em duas funções s(t1) e S(t2).
S
(
t
)
=4032,7 +109109 e0,3 t
S
(
t
)
=−32,7 t+149109 e0,3 t
S
(
t1
)
=−32,7 t+149
,
2- Tabela com intervalo.
t 0 1 2 34567
S(t1) 149 117 85 53 21 -11 -43 -75
S(t2) 109 81 60 44 33 24 18 13
Na marcação 3 e 4 os intervalos de S(t2) começam a ser maiores.
3- Gráfico.
pf2

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Um objeto de massa m é abandonado de uma altura

S

0

em relação ao solo. Após t segundos a

sua altura S(t) pode ser calculada pela expressão a seguir:

S ( t )= S

0

mg

k

t +

m

2

g

k

2

1 − e

kt

m

Em que k é o coeficiente de resistência do ar e g é a aceleração da gravidade.

Fazendo m=2kg,

S

0

= 40 m, k= 0,6kg/s e g= 9,

m

s 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.

1- Separar a função S(t) em duas funções s(t1) e S(t2).

S

t

= 40 −32,7+ 109 − 109 e

−0,3 t

S

t

=−32,7 t + 149 − 109 e

−0,3 t

S ( t 1 )=−32,7 t + 149 , S ( t 2 )=− 109 e

−0,3 t

2- Tabela com intervalo.

t 0 1 2 3 4 5 6 7

S(t1) 149 117 85 53 21 -11 -43 -

S(t2) 109 81 60 44 33 24 18 13

Na marcação 3 e 4 os intervalos de S(t2) começam a ser maiores.

3- Gráfico.

0 1 2 3 4 5 6 7

0

50

100

150

200

149

117

85

53

21

109

81

60

44

33

24

18

13

Gráfico de Eixos Coordenados

t S(t1) S(t2)

4- Calculo de interações e cálculo de raiz com tolerância.

n ≥

ln

ba

ϵ

ln 2

n ≥

ln

ln 2

n ≥ 8,96 9

5- Método de bisseção com tolerância de ϵ ≤ 0,001. Tabela com o tempo que o objeto

leva para atingir o solo.

S ( t )=−32,7 t + 149 − 109 e

−0,3 t

n a b x F(x) En

3 4 3,5 -1,

3,5 3 3,25 3,886 0,

3,5 3,25 3,375 1,3993 0,

3,5 3,375 3,4375 0,1349 0,

3,5 3,4375 3,4688 -0,5025 0,

3,4688 3,5 3,4844 -0,8224 0,

3,4766 3,4844 3,4805 -0,7424 0,

3,4805 3,4766 3,4785 -0,7024 0,

3,4785 3,4805 3,4795 -0,7224 0,

Resposta: O tempo para o objeto atingir o solo é de: 3,4795 segundos.