movimento oscilatório e caos. do mais simples para o mais complicado... mhs amortecimento não...
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Movimento oscilatório e Caos
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Do mais simples para o mais complicado ...
MHS Amortecimento Não linearidade Caos
Só na aula que vem ...
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Movimento Harmônico Simples
Pêndulo simples
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Movimento Harmônico Simples
P
TT
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Movimento Harmônico Simples
P
T
PRP
T
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Decompondo
PR=T
P =-mg sen()
FR=0
F =P
2
2
dts d m P Mas s=l
2
2
dtd ml P
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P =-mg sen() -mg
2
2
dtd ml P
Tomando pequeno sen()
0 2
2
lg
dtd
1 equação diferencial ordinária homogênea de 2a ordem
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Onde 2=g/l
) cos( ) (0 t t
Solução conhecida
0 e condições iniciais
) ( ) (0 t sendtd t
Também podemos calcular:
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Como aplicar o Método de Euler?
Temos1 equação diferencial ordinária
homogênea de 2a ordemMétodo de Euler
equações diferenciais de 1a ordem
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Como aplicar o Método de Euler?
lg
dtd
2 equações de 1a ordem
dtd
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Iterando
tt t t
dtd
) ( ) (
lg
dtd
tl
t g t tdtd t t t ) ( ) ( ) ( ) (
i+t= i – (g/l)it
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Iterando
tt t t
dtd
) ( ) (
dtd
t t t tdtd t t t ) ( ) ( ) ( ) (
i+t= i + it
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O programa
i+t= i + it
i+t= i – (g/l)it
Inicializa
Itera(até n)
0=... e 0=...
Imprime Print, write ...
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Rodando o programa
0 2 4 6 8 10-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
(ra
d)
t(s)
l =1m g = 9,8 m/s2
0= 0 0=0,2 rad
t= 0,04 s
sgl2 2
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Rodando o programa
0 2 4 6 8 10-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
(ra
d)
t(s)
Instável!
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Na aula passada (e na lista...)
=1s t=0.05s
Hoje
2s t=0.04s
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Diminuindo t
0 2 4 6 8 10-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5 t=0.04s t=0.01s
(ra
d)
t(s)
Melhora, mas não resolve!
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Diminuindo t ainda mais ...
0 2 4 6 8 10-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
t=0.001s
t=0.04s t=0.01s
(ra
d)
t(s)
Por quê?
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Análise da energia
2 2 2
21
21 ml mv T
) cos 1( mgl U
E=T+U
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Fazendo t=0.04s
E(t) aumenta com o tempo!
0 2 4 6 8 100
2
4
6
8
10
T U E=T+U
Ener
gia
t(s)
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t=0.01s
0 2 4 6 8 100.0
0.1
0.2
Ener
gia
t(s)
0 2 4 6 8 100.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6 T U E=T+U
Ener
gia
t(s)
t=0.001s
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A energia aumenta com t para qualquer valor não nulo de t
A taxa de acréscimo diminui quando t diminui
Instável!
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Não há fonte externa de energia
O Método de Euler não conserva a energia!
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O método de Euler-Cromer
i+t= i – (g/l)it
i+t= i + itEuler
Euler-Cromer
i+t= i – (g/l)it
i+t= i + i +t t
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O método de Euler-Cromer
Euler-Cromer
i+t= i – (g/l)iti+t= i + i +t t
Única diferença
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Fazendo a mudança no programa
0 2 4 6 8 10-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5 Euler Euler-Cromer
(ra
d)
t(s)
t= 0,04 s
0= 0 0=0,2 rad
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Mesmo aumentando t
t= 0,1 s
0 2 4 6 8 10-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
(ra
d)
t(s)
0= 0 0=0,2 rad
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De novo a energia
0 2 4 6 8 100.0
0.1
0.2
Ener
gia
t(s)
0 2 4 6 8 100.0
0.1
0.2
Ener
gia
t(s)
t= 0,1 s
t= 0,001 s
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Conclusão
O Método de Euler
Euler-Cromer
Decaimento Oscilação Crescimento
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Referência
Computational Physics
Nicholas J. Giordano