étodos uméricos MÉTODO DOS MOMENTOS - MOM Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Documentos relacionados
1 Amintas engenharia

INTERPOLAÇÃO POLINOMIAL

2.2. Séries de potências

Aplicações lineares. Capítulo Seja T: a) Quais dos seguintes vectores estão em Im( T )? 1 i) 4. 3 iii) ii)

Transformação de similaridade

3. Seja C o conjunto dos números complexos. Defina a soma em C por

n ) uma amostra aleatória da variável aleatória X.

Análise de Algoritmos. Análise de Algoritmos. Análise de Algoritmos. Análise de Algoritmos. Análise de Algoritmos. Análise de Algoritmos

CAP. I ERROS EM CÁLCULO NUMÉRICO

n n ...

Cap. 4 - Estimação por Intervalo

TE231 Capitulo 4 Interpolação Polinomial. Prof. Mateus Duarte Teixeira

A DESIGUALDADE DE CHEBYCHEV

Capítulo VII: Soluções Numéricas de Equações Diferenciais Ordinárias

1.4 Determinantes. determinante é igual ao produto dos elementos da diagonal principal menos o produto dos elementos da diagonal secundária.

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia IV 2 o Semestre de a Lista de exercícios. x 2. + d) x. 1 2 x3. x x8.

Interpolação. Interpolação Polinomial

DFS Série Discreta de Fourier DFT Transformada Discreta de Fourier Convolução Circular

1. Definição e conceitos básicos de equações diferenciais

Mecânica dos Sólidos II

Séries de Fourier. As séries de Fourier são séries cujos termos são funções sinusoidais.

) E X. ) = 0 2 ( 1 p ) p = p. ) E 2 ( X ) = p p 2 = p ( 1 p ) ( ) = i 1 n. ( ) 2 n E( X) = ( ) = 1 p ( ) = p V ( X ) = E ( X 2 E X

AULA Subespaço, Base e Dimensão Subespaço.

11 Aplicações da Integral

EME 311 Mecânica dos Sólidos

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 12.º Ano Versão 4

1- Resolução de Sistemas Lineares.

Método dos Mínimos Quadrados. Julia Sawaki Tanaka

binomial seria quase simétrica. Nestas condições será também melhor a aproximação pela distribuição normal.

DESIGUALDADES, LEIS LIMITE E TEOREMA DO LIMITE CENTRAL. todas as repetições). Então, para todo o número positivo ξ, teremos:

1.1. Ordem e Precedência dos Cálculos 1) = Capítulo 1

Distribuições Amostrais

ÁLGEBRA. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores LEEC Ano lectivo de 2002/2003

Aplicação de Métodos Espectrais ao Cálculo Numérico de Escoamentos Compressíveis

Prof. Fabrício Maciel Gomes Departamento de Engenharia Química Escola de Engenharia de Lorena EEL

Distribuições Amostrais

Resposta de Sistemas de 2 a Ordem à Excitação Periódica Não Harmônica

Representação em espaço de estado de sistemas de enésima ordem. Função de perturbação não envolve termos derivativos.

Ajuste de Curvas pelo Método dos Quadrados Mínimos

Séquências e Séries Infinitas de Termos Constantes

CAPÍTULO IV DESENVOLVIMENTOS EM SÉRIE

constante de atenuação transversal (i.e., segundo x) no meio , apenas os modos TE ímpares com ( Ez

NOTAÇÕES. Observação: Os sistemas de coordenadas considerados são os cartesianos retangulares.

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 12.º Ano Versão 1

ENGC33: Sinais e Sistemas II. 28 de novembro de 2016

FORMAS QUADRÁTICAS. Esta forma quadrada pode ser reescrita em forma matricial, segundo:

PROJETO E ANÁLISES DE EXPERIMENTOS (PAE) PROJETO FATORIAL 2 k COMPLETO E REPLICADO. Dr. Sivaldo Leite Correia

Capítulo 5. CASO 5: EQUAÇÃO DE POISSON 5.1 MODELO MATEMÁTICO E SOLUÇÃO ANALÍTICA

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 12.º Ano Versão 2

Amostras Aleatórias e Distribuições Amostrais. Probabilidade e Estatística: afinal, qual é a diferença?

Estimadores de Momentos

Métodos iterativos. Métodos Iterativos para Sistemas Lineares

Capítulo I Séries Numéricas

Sucessões. , ou, apenas, u n. ,u n n. Casos Particulares: 1. Progressão aritmética de razão r e primeiro termo a: o seu termo geral é u n a n1r.

Borja MÓDULO 03 CENTRO DE GRAVIDADE ESTABILIDADE DAS CONSTRUÇÕES NOTAS DE AULA: - Prof. Edilberto Vitorino de

Lista de Exercícios #4 Assunto: Variáveis Aleatórias Contínuas

O termo "linear" significa que todas as funções definidas no modelo matemático que descreve o problema devem ser lineares, isto é, se f( x1,x2

Aprendizagem de Máquina

AMOSTRAGEM ALEATÓRIA DISTRIBUIÇÕES POR AMOSTRAGEM

Probabilidades e Estatística

Séries de Fourier. As séries de Fourier são séries cujos termos são funções sinusoidais.

Algoritmos de Iluminação Global

Cálculo Diferencial e Integral I Resolução do 2 ō Teste - LEIC

Sumário. 2 Índice Remissivo 17

) E 2 ( X) = p p 2 = p( 1 p) ) = 0 2 ( 1 p) p = p ( ) = ( ) = ( ) = p. F - cara (sucesso) C - coroa (insucesso)

Faculdades Adamantinenses Integradas (FAI)

5. ANÁLISE DE SISTEMAS DA CONFIABILIADE DE SISTEMAS SÉRIE-PARALELO

Prova Parcial 1 Matemática Discreta para Computação Aluno(a): Data: 18/12/2012

4. Forças Distribuídas: Centróides de Centros de Gravidade

. Dessa forma, quanto menor o MSE, mais a imagem

Estudando complexidade de algoritmos

5 DESENVOLVIMENTOS EM SÉRIE DE POTÊNCIAS

BÁRBARA DENICOL DO AMARAL RODRIGUEZ CINTHYA MARIA SCHNEIDER MENEGHETTI CRISTIANA ANDRADE POFFAL SEQUÊNCIAS NUMÉRICAS. 1 a Edição

Virgílio Mendonça da Costa e Silva

Séries e aplicações15

Análise Infinitesimal II LIMITES DE SUCESSÕES

Lista de Exercícios #6 Assunto: Propriedade dos Estimadores e Métodos de Estimação

Matemática. B) Determine a equação da reta que contém a diagonal BD. C) Encontre as coordenadas do ponto de interseção das diagonais AC e BD.

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano Versão 5

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 12.º Ano Versão 3

MATEMÁTICA II. Profa. Dra. Amanda Liz Pacífico Manfrim Perticarrari

ELECTROMAGNETISMO E ÓPTICA

TRABALHO1 MEDIÇÕES, ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS E ERROS.

ANÁLISE DE COMPLEXIDADE DE ALGORITMOS

4. MEDIDAS DINÂMICAS CONCEITOS BÁSICOS

Material Teórico - Módulo de ESTATÍSTICA. As Diferentes Médias. Primeiro Ano do Ensino Médio

6.1 Estimativa de uma média populacional: grandes amostras. Definição: Um estimador é uma característica amostral (como a média amostral

Sucessão de números reais. Representação gráfica. Sucessões definidas por recorrência. Introdução 8. Avaliação 18 Atividades de síntese 20

Stela Adami Vayego DEST/UFPR

TRANSFORMAÇÕES LINEARES

CONCEITOS BÁSICOS E PRINCÍPIOS DE ESTATÍSTICA

O PROBLEMA DE TRANSPORTES SOB A ÓTICA DOS MODELOS DE EQUILÍBRIO ESPACIAL DE MERCADO

Ajuste de Curvas. Lucia Catabriga e Andréa Maria Pedrosa Valli

(i) (1,5 val.) Represente na forma de um intervalo ou de uma união disjunta de intervalos cada um dos conjuntos seguintes:

Planificação Anual de Matemática

Exercício: Mediu-se os ângulos internos de um quadrilátero e obteve-se 361,4. Qual é o erro de que está afetada esta medida?

Material Teórico - Módulo Binômio de Newton e Triangulo de Pascal. Soma de Elementos em Linhas, Colunas e Diagonais. Segundo Ano do Ensino Médio

Material Teórico - Módulo Binômio de Newton e Triangulo de Pascal. Soma de Elementos em Linhas, Colunas e Diagonais. Segundo Ano do Ensino Médio

Sucessão ou Sequência. Sucessão ou seqüência é todo conjunto que consideramos os elementos dispostos em certa ordem. janeiro,fevereiro,...

Sumário. 2 Índice Remissivo 19

Transcrição:

étodos uméricos MÉTODO DOS MOMETOS - MOM Prof. Erivelto Geraldo epomuceo PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EGEHARIA ELÉTRICA UIVERSIDADE DE JOÃO DEL-REI PRÓ-REITORIA DE PESQUISA CETRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECOLÓGICA DE MIAS GERAIS DIRETORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO 6

Itrodução O método dos mometos é uma técica umérica, aaliticamete simples e versátil, usada para solucioar equações itegrais lieares. A idéia básica associada ao MOM é reduzir uma equação itegral em uma equação matricial. Suas soluções os casos práticos são aproximadas, porém com elevada precisão para os propósitos da egeharia. O MOM requer grade esforço computacioal, levado-o a ter limitações que são a velocidade de simulação e a capacidade de armazeameto de dados o computador. Assim a utilização dessa técica umérica é limitada para geometrias complexas.

MOM Seja a equação: L f g Ode: L é um operador qualquer (cohecido) g é a fote ou excitação (cohecida) f é o campo ou resposta (fução descohecida). A fução descohecida f é expadida em uma combiação liear de fuções, o domíio do operador L:... f f f f f Ode são costates descohecidas f é cohecida como fução de base (ou de expasão).

MOM Substituido a última equação a peúltima tem-se: L f g L f g Ode, f e g são fuções complexas.

MOM Assumido um produto escalar ajustável <f, g> a solução do problema idicado pode ser determiada. Para isso defiem-se fuções de peso (ou de teste) da forma w,w,,w m, o domíio de L, e faz-se o produto escalar da última equação para cada w m, tem-se: Tal equação trasportada para a forma matricial gera: w, L f w, g m,,3,..., m m I g m m I m w L f w, L f, w, L f w, L f m m g m w g w, m, g

MOM Se a matriz [I m ] é ão sigular etão [I m ] - existe, assim é dado por: I g m m com o valor de ecotrado determia-se o valor de f. f f f I g m m A solução para f pode ser mais ou meos aproximada depededo das escolhas do tipo das fuções de base e de peso, f e w m, respectivamete. Por um lado, para se ter soluções mais exatas pode-se úmero maior de fuções de base e de peso. assumir um

MOM Uma das pricipais tarefas a solução pelo MOM é a escolha de f w m apropriadas. e Um caso particular, cohecido como Método de Galerki, é quado f =w m. A fução f deve ser liearmete idepedete e escolhida de modo a aproximar a fução de f relativamete bem quado for superposta. A fução w m também deve ser liearmete idepedete e escolhida de maeira tal que os produtos escalar <w m, g> sejam relativamete idepedetes das propriedades de g. É vatajoso escolher fuções de base e de peso que miimizem os esforços computacioais para o cálculo da itegral e do produto escalar respectivamete.

MOM Outros fatores a serem cosiderados: Precisão da solução desejada Facilidade de avaliação dos elemetos da matriz. Tamaho da matriz a ser ivertida. Obteção de uma matriz [I m ] bem comportada.

MOM De acordo com a equação: I m w L f w, L f, w, L f w, L f m m têm-se termos para avaliar. Cada termo exige duas ou mais itegrações, uma para o calculo de L(f) e uma o produto escalar. Quado se utiliza a itegração umérica uma grade capacidade computacioal é requerida, ou seja, é exigido um grade tempo de simulação.

MOM Para dimiuir o esforço computacioal é possível utilizar um grupo de fuções de peso que reduzem o úmero de itegrais a serem resolvidas. Essas w m são cohecidas como fuções de teste Delta de Dirac e são defiidas como: w p p p p p p m,,... m Ode p é a posição de referêcia e p m é a posição ode a codição de cotoro é forçada. p p, g p p, L f m,,3,..., m m f, g f g ds p p g ds p p L f ds m,,3,..., m m p p m p p g L f m,,3,..., m

MOM Deste modo observa-se que a úica itegral a ser calculada é L(f ). Tal simplificação possibilita algumas soluções que são impraticáveis com o uso de outras fuções de teste. Fisicamete o uso das fuções delta de Dirac são tidas como a relaxação das codições de cotoro, que fazem com que sejam forçados potos discretos a superfície da estrutura aalisada.

MOM Fuções de Base As fuções de base que são utilizadas, a prática, os problemas determiísticos uméricos dividem-se em duas classes. A primeira classe são as fuções de subdomíio que são ão ulas apeas sobre a uma parte da superfície da estrutura aalisada. A seguda classe são as fuções de domíio-iteiro que existem ao logo de todo o domíio da fução descohecida.

MOM Fuções de Subdomíio São as mais comus etre as fuções de expasão. Sua vatagem reside o fato de sua utilização ser possível sem o cohecimeto prévio da atureza das fuções que devem represetar. Ao cotrário das fuções de domíio-iteiro. A abordagem dessa classe evolve a subdivisão da estrutura em segmetos ão coicidetes. Para torar mais claro o etedimeto, os segmetos são colieares e de igual comprimeto, embora essa codição ão seja ecessária. As fuções f são defiidas em cojuto com os limites de um ou mais segmetos.

MOM A fução de base mais comum dessa classe e coceitualmete mais simples é ao pulso, defiido como: f x x x x caso cotrário f x Uma vez que os coeficietes associados a f são determiados, etão está fução produz uma represetação em escada da fução descohecida. f x f x f x f 3 3 x

MOM Outra fução comum esse grupo são as triagulares, defiidas como: x x x x x x x x x f x x x x caso cotrário x x f x O aumeto das fuções de subdomíio para além da fução triagular ão se justifica, pois a melhora da precisão ão compesa, tedo em vista o aumeto da complexidade computacioal. Cotudo outras fuções podem ser usadas em casos específicos.

MOM Outra fução comum esse grupo são as Seoidais, defiidas como: si si si si x x x x x x x x x f x x x x x x caso cotrário f x f x f x 3 3 f x

MOM Também podem ser defiidas fuções trucadas: f x f x x cos x caso cotrário x x x x f x f x 3f3x

MOM Fuções de Domíio-iteiro São defiidas ão ulas ao logo de toda a estrutura cosiderada. Segmetações ão são utilizadas essa classe. Uma fução comum dessa classe é a seoidal represetada por: f x cos x l l x l A pricipal vatagem dessas fuções está associada à problemas ode a fução descohecida tem iicialmete um padrão. A represetação de uma fução cosseo e/ou seo de domíio-iteiro é semelhate à expasão da série de Fourier para fuções arbitrárias. Por meio dessas fuções é difícil modelar fuções descohecidas complicadas ou arbitrárias.

MOM Método do Poto de Observação (Poit Matchig) A trasformação da itegral a matriz é geralmete difícil em problemas práticos. Assim desevolveu-se uma maeira simples para se obter soluções aproximadas. A fução f é escolhida para cada L(f ), ode seu valor possa ser coveietemete especificado, em forma fechada preferecialmete ou umericamete. Têm-se uma equação com partes descohecidas, mas somete isso ão é suficiete para que seja calculado o valor da costate descohecida. Para se ecotrar a resposta desse último problema é ecessário se obter equações lieares idepedetes, o que pode ser feito por avaliação em potos discretos e distitos. Esse procedimeto é deomiado método dos potos de observação (poit matchig method).

Eletrostática: MOM - Aplicações

MOM - Aplicações Cosidere um fio fio codutor de raio a e comprimeto L (L>>a) localizado o espaço livre: Estado o fio em um potecial V o deseja-se determiar a desidade de cargas ao logo do fio e os valores do campo em qualquer poto. Da equação de Poisso tem-se: V L Ldl 4 R

MOM - Aplicações Para um poto fixo Y k o fio, tem-se: Se é pequeo, pode-se cosiderar a seguite aproximação: L k L d V 4 k k L f f f f d f...

MOM - Aplicações Com o fio dividido em segmetos de comprimeto, tem-se: =L/ = L k L d V 4 k k k V 4...

MOM - Aplicações Sedo a desidade de carga descohecida k e como a equação aterior deve ser válida para todos os potos sobre o fio, tem-se: Fuções de base: Pulso Fuções de Peso: Delta de Dirac (poit matchig) A itegral foi aproximada V V V... 4... 4... 4

Ou seja: MOM - Aplicações

MOM - Aplicações Para os termos da diagoal pricipal, cuidado! Sigularidades! Escrevedo de uma forma mais rigorosa, tem-se: Para miimizar a sigulariadade uma opção é: potos de observação o cetro e fote a superfície. Proceder a avaliação da itegral de forma umérica ou fechada.

MOM - Aplicações Como o fio é codutor, a desidade de carga superficial aparece somete a superfície. Pode-se cosiderar a seguite solução: >> a:

O campo pode ser calculador por: MOM - Aplicações

MOM - Aplicações

MOM - Aplicações

MOM - Aplicações Sedo V = V, L = m, a = mm e =, tem-se:

MOM - Aplicações Sedo V = V, L = m, a = mm e =, tem-se:

MOM - Aplicações Sedo V = V, L = m, a = mm e =, tem-se:

De forma mais rigorosa tem-se: MOM - Aplicações Fução de base

MOM - Aplicações

MOM - Aplicações

MOM - Aplicações Cosiderado outra geometria de codutor:

MOM - Aplicações

MOM - Aplicações Eletrostática: Determie a capacitâcia de um capacitor de placas paralelas. Seja a = m, b = m, d = m e r =. q ds s C Q V Q Para determiar s a placa P foi dividida em subáreas S, S,..., S e a placa P em subáreas S +, S +,..., S.

MOM - Aplicações O potecial o cetro de cada subárea,vi, é: V i S S ds 4 R j 4 S j j 4 i ds S j R i ij ds R ij Assumido que a desidade de carga é uiforme: V i A ij j A j 4 ij S i ds R ij

MOM - Aplicações Fuções de base: Pulso Fuções de Peso: Delta de Dirac (poit matchig) j j j j j j j j j j j j j j j A V A V A V A V A V,,,,,,, A A A A A A A A A

MOM - Aplicações Para determiar A ij as subáreas podem estar sobre a mesma placa ou placas diferetes. A R ij ij 4 ( x j x i ) x xx dxd R ( ij j i ) ( z j z i ) Assumido: x x l Pode-se mostrar que: A ij Si l 4 R R ij 4 ij i j A ii l l l 884. i j

MOM - Aplicações

MOM - Aplicações

= 9 C= 6.5 pf = 6 C=7.7 pf =5 C=7.74 pf MOM - Aplicações

Referecias Bibliográficas SADIKU, M.. O. Elemes of Eletromagetics. 3rd ed. ew York, USA: Oxford Uiversit Press. 769p. BALAIS, C. A. Advaced Egieerig Electromagetics. st ed. USA: Joh Wile &Sos, 98p. HARRIGTO, R.F. Field Computatio b Momet Methods. ew York: IEEE Press. 5p.