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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Instituto de Matemática e Estatística
 
Ciência da Computação
 
Disciplina: MAC0209 - Modelagem e Simulação
Modeling and Simulation

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2021 Desativação:

Objetivos
Ao final da disciplina o estudante deve: saber o que é método científico e seu fluxo de trabalho; saber planejar, executar e relatar um experimento simples; saber o conceito de medida física e os tipos de erros de medida (sistemático e aleatório); saber o que é uma lei física e saber criar um modelo matemático; saber implementar e executar modelos simples baseados em equações diferenciais de primeira e segunda ordem; saber o que é um sistema dinâmico, o que é um estado de um sistema dinâmico e o que é uma trajetória de um sistema dinâmico.
 
At the end of this discipline, the student: must know the scientific method and its pipeline; must know how to plan, execute and report a simple experiment; must know the concept of physical measures and types of error measures (systematic and random); must know what a physical law is and how to create a mathematical model; must know how to implement and execute simple models based on first and second-order differential equations; must know what a dynamical system is, what a dynamical system state is and what a dynamical system trajectory is.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
72450 - Junior Barrera
2017173 - Roberto Hirata Junior
1914321 - Roberto Marcondes Cesar Junior
 
Programa Resumido
Estudo de aspectos da pesquisa científica e seus métodos. Realização de experimentos simples em sala de aula, conceituação de medidas, leis, corroboração, falseamento, levando à modelagem matemática, determinística e estocástica de sistemas físicos. Realização computacional de modelos, com simulações apresentadas na forma analítica e de animações gráficas, em ambientes computacionais especializados para simulação e animação. Estudos de caso: principalmente fenômenos da mecânica clássica com modelos contínuos.
 
To study some aspects of scientific research and its methods. To make some simple experiments in the classroom, concept of measurements, laws, corroboration, falsification, path to the mathematical, deterministic and stochastic modeling of physical systems. Implementation and simulation of computational models using analytical (if possible) and approximate solutions. Graphical animations in computational specialized environments. Some study of cases, mainly physical phenomena in classical mechanics with continuous models.
 
 
Programa
Metodologia Científica (experimentos, medidas, leis, corroboração, falseabilidade); sistemas físicos e sua relação com as "leis da Física"; modelagem, simulação e análise de sistemas físicos; aplicações tecnológicas. Aplicação dos conceitos em tópicos da mecânica clássica, como cinemática e dinâmica de objetos pontuais, corpo rígido e sistemas de partículas, movimento harmônico simples e mecânica ondulatória. O impacto da tecnologia de medida (e.g., aproximação da Biologia à engenharia) e dos computadores na ciência moderna (i.e., seu papel na descoberta de conhecimento). Outros modelos: modelos discretos e estoc ásticos (simulação de tecidos de corpos de animais por automatos celulares, ruído em sistemas físicos, passeio aleatório, etc.)
 
Scientific methodology (experiments, measurements, laws, corroboration, falseability); physical systems and their relation to "Physical Laws"; modeling, simulation and analysis of physical systems; technologic applications. Concept applications of some concepts on classical mechanics, as cinematics and dynamics of objects represented by points, rigid body and particle systems, simple harmonic movement and ondulatory mechanics. The impact of technology on measurements (e.g., the approximation of Biology to Engineering) and the impact of computers in modern science (i.e., its role on knowledge discovey). Other models: discrete and stochastic models (simulation of animal tissues by celular automata, noise in physical systems, random walk, etc.).
 
 
Avaliação
     
Método
Média ponderada de provas e exercícios.
Critério
Média geral deve ser maior ou igual a 5 para aprovação.
Norma de Recuperação
Em caso de média geral maior ou igual a 3 e menor que 5, a nova média geral consiste de uma média ponderada entre a média geral e uma prova de recuperação.
 
Bibliografia
     
Bibliografia Básica: 

H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica: Mecânica (Volume 1),  edição 5, Edgar Blucher, 2013.

H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (Volume 2),  edição 5, Edgar Blucher, 2013.

Bibliografia Complementar: 

R. L. Burden e J. D. Faires, Análise Numérica, edição 8, Cengage Learning, 2015.
     
H. Gould, J. Tobochnik, W. Christian, An Introduction to Computer Simulation Methods: Applications to Physical Systems, 3rd Edition, Addison-Wesley, 2006.

A.B. Shiflet, G.W. Shifle, Introduction to Computational Science: Modeling and Simulation for the Sciences, 2nd edition, Princeton University Press, 2014.

R. A. Serway, J.W. Jewett, Physics for Scientists and Engineers, 9th edition, Cengage Learning, 2013.
 

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