Pesquisa em Engenharia

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CIÊNCIA E TECNOLOGIA

• A ciência procura descobrir leis e explicações que possam desvendar os fenômenos da natureza.

• A tecnologia, através dos conhecimentos científicos, procura obter instrumentos, processos e sistemas para linhas de ação com valores práticos.

• Ciência e Tecnologia se preocupam em obter soluções para problemas, utilizando procedimentos semelhantes de trabalho.

• O estudante de Engenharia tem uma importante contribuição para com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia através de uma formação profissional consistente, de uma conscientização das necessidades da sociedade e de visão real de futuro para a humanidade.

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MÉTODO DE PESQUISA

• Numa pesquisa estão sempre dois tipos de conhecimentos:

-Conhecimento sensível _ absorção

-Conhecimento Intelectual _ processamento das informações e reflexões necessárias

• O espírito científico deve ser um espírito crítico, inovador e isento de preconceitos.

• Método: palavra grega: META = ao longo de ; ODOS = caminho,via

MÉTODO = caminho ao longo do qual

• Aplicação de um plano de ação

• “Reflexão e criatividade do pesquisador são insubstituíveis”

O Processo de Pesquisa Descobrir o Problema

Explicação Explicação

Coloca Problema Precisamente

Procura conhecimento relevante

Tentativa de Solução

Satisfatória Inútil

Novas Idéias/Dados

Tentativa de Solução

Prova de Solução

Satisfatória Não Satisfatória

O Método...

• forma pela qual alcançamos um objetivo...

• em outras palavras, um conjunto de processos para conhecer uma realidade, produzir um objeto ou desenvolver certos comportamentos.

• Nem sempre um problema é resolvido ordenadamente... Mas o método serve para que a solução seja compreensível por todos!

• O Método nos permite corroborar as nossas hipóteses...

• Mas, o que são hipóteses mesmo? Como eu monto uma???

O processo de prova... Esquematicamente.

Um parêntese... A Hipótese Científica

• Independente do Método utilizado queremos...

– Provar nossas hipóteses

– Gerar modelos científicos

• Uma HC é

– Um conjunto de argumentos e/ou explicações sobre um determinado fenômeno, que ainda não foi corroborado pela experimentação, objetivando um modelo científico

Modelo científico

• Um modelo científico é uma idealização simplificada de um sistema que possui maior complexidade, mas que ainda assim supostamente reproduz na sua essência o comportamento do sistema complexo que é o alvo de estudo e entendimento.

• Dessa forma, também pode ser definido como o resultado do processo de produzir uma representação abstrata, conceitual, gráfica ou de fenômenos, sistemas ou processos com o propósito de analisar, descrever, explicar, simular - em geral, explorar, controlar e predizer estes fenômenos ou processos. Considera-se que a criação de um modelo é uma parte essencial de qualquer atividade científica.

Modelo científico

• Padrão Experimental:

• Y = grandeza dependente

• X = grandeza independente

• K = constante

• α = indica o grau da função

Exercício

Determine Y, K,X e α para os modelos abaixo:

• A) MRU

• B) Sistema massa-mola

• C) Período do pêndulo Simples

• D) Queda Livre

Grandezas Físicas

• Define-se grandeza como tudo aquilo que pode ser comparado com um padrão por meio de uma medição.

Exemplo:

Este corpo tem várias propriedades

VELOCIDADE MASSA TEMPERATURA VOLUME

• Medir uma grandeza é comparar uma de suas propriedades com uma referência (ex: palmo, passo, contagem mental, cm, hora, graus, kilograma).

Classificação

• Grandezas escalares: são caracterizadas por um número real, Grandezas Físicas positivo ou negativo, acompanhado de uma unidade de medida. Exemplos: a massa de um corpo é 3 kg; o volume de um cubo é de 20 cm3.

Classificação

• Grandezas vetoriais: são caracterizadas por um número real denominado módulo ou intensidade, acompanhado de uma unidade de medida, uma direção e um sentido.

Classificação

GRANDEZA FUNDAMENTAL: grandeza primitiva. Exemplos: comprimento, massa, tempo, temperatura, etc. GRANDEZA DERIVADA: grandeza definida por relações entre as grandezas fundamentais. Exemplos: velocidade, aceleração, força, trabalho, etc.

GRANDEZAS FUNDAMENTAIS DA MECÂNICA

COMPRIMENTO MASSA TEMPO

GRANDEZAS DERIVADAS

Há diversas grandezas derivadas

São admitidas como independentes entre si

Definidas em função das grandezas de base com as quais se relacionam pela equação de definição

Exemplo de grandeza derivada:

amF

Força

As unidades derivadas são obtidas por multiplicação e divisão das unidades de base

EXPRESSÃO DE UMA GRANDEZA

UNIDADE - grandeza da mesma espécie que a grandeza que se pretende exprimir, tomada como padrão de referência

VALOR NUMÉRICO - número de vezes que o padrão está contido na grandeza considerada

Exemplo: o metro para o comprimento

Assim, para expressar uma grandeza é necessário

• Definir um sistema de unidades

• Usar um método de medição (para obter o valor numérico)

m/s 10v

Grandeza Física = (valor numérico) X (unidade de medida)

Distância (em metros) Tempo (em segundos) Massa (em quilogramas)

Raio do próton: 10-15 Tempo para a luz percorrer 1 m: 10-9 Elétron: 10-30

Raio de um átomo: 10-10 Batida do coração humano: 100 Próton: 10-27

Raio de um vírus: 10-7 Hora: 103 Hemoglobina: 10-22

Altura de um homem: 100 Dia: 104 Gota de chuva: 10-6

Montanha mais alta: 104 Ano: 107 Formiga: 10-2

Raio da Terra: 107 Vida humana: 109 Ser humano: 102

Distância da Terra ao Sol: 1011 Idade da Terra: 1016 Terra: 1024

Distância à estrela mais próxima: 1016 Idade do Universo: 1016 Sol: 1030

Distância (em metros) Tempo (em segundos) Massa (em quilogramas)

Raio do próton: 10-15 Tempo para a luz percorrer 1 m: 10-9 Elétron: 10-30

Raio de um átomo: 10-10 Batida do coração humano: 100 Próton: 10-27

Raio de um vírus: 10-7 Hora: 103 Hemoglobina: 10-22

Altura de um homem: 100 Dia: 104 Gota de chuva: 10-6

Montanha mais alta: 104 Ano: 107 Formiga: 10-2

Raio da Terra: 107 Vida humana: 109 Ser humano: 102

Distância da Terra ao Sol: 1011 Idade da Terra: 1016 Terra: 1024

Distância à estrela mais próxima: 1016 Idade do Universo: 1016 Sol: 1030

A ordem de grandeza de um número é a potência de 10 mais próxima desse número

ORDEM DE GRANDEZA

A ordem de grandeza de 82 é 102, pois 8.2 x 10 está próximo de 100

Exemplo

ALGUMAS ORDENS DE GRANDEZA DE DISTÂNCIA, TEMPO E MASSA

A ordem de grandeza de 0.00022 = 2.2 x 10-4 é 10-4

EXEMPLOS DE GRANDEZAS DERIVADAS NO SI

UNIDADES DERIVADAS COM NOMES ESPECIAIS NO SI

COMPARAÇÃO DO SI COM OUTROS SISTEMAS

UNIDADES FORA DO SI

NOMES DOS MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DO SI

Exemplos: a) 0,000 000 000 1 m = 1 . 10-10 a vírgula foi deslocada 10 casas para a direita, tornando o expoente negativo. b) 6.400.000 m = 6,4 .106, a vírgula foi deslocada 6 casas para a esquerda tornando o expoente positivo.

Razão Razão: é a divisão ou relação entre duas grandezas. Exemplo: Se numa classe tivermos 40 meninos e 30 meninas, qual a

razão entre o número de meninos e o número de meninas?

Razão inversa: é o inverso da razão, assim:

Proporção: é a igualdade entre razões. Exemplo: meu carro faz 13km por litro de

combustível, então para 26km preciso de 2L, para 39km preciso de 3L e assim por diante.

Grandezas diretamente proporcionais Duas grandezas variáveis dependentes são diretamente

proporcionais quando a razão entre os valores da 1ª grandeza é igual a razão entre os valores correspondentes da 2ª

Grandezas inversamente proporcionais

Duas grandezas variáveis dependentes são inversamente

proporcionais quando a razão entre os valores da 1ª grandeza é igual ao inverso da razão entre os valores correspondentes da 2ª.

Um ciclista faz um treino para a prova de "1000 metros contra o relógio", mantendo em cada volta uma velocidade constante e obtendo, assim, um tempo correspondente, conforme a tabela abaixo

Grandezas diretamente

proporcionais

Grandezas inversamente proporcionais

kQ

P kQP

Confecção de gráficos

Gráficos são figuras que permitem exprimir o comportamento entre duas grandezas. Todo gráfico é composto dos seguintes itens:

1. Título e legenda do gráfico;

2. Eixos das variáveis com os nomes das variáveis, escalas e unidades;

3. Dados experimentais e incertezas;

4. Curvas médias

Confecção de gráficos

Eixos, escalas e unidades

Os eixos de um gráfico devem ser explicitamente desenhados. Cada um dos eixos deve conter o nome (ou símbolo) da variável

representada, a escala de leitura e a unidade correspondente. A escolha da escala utilizada deve ser tal que represente bem o intervalo medido para a variável correspondente. A regra prática para definir a escala a ser utilizada consiste em dividir a faixa de variação da variável a ser graficada pelo número de divisões principais disponíveis. Toma-se, então, um arredondamento para um valor superior e de fácil leitura. Esses valores são, em geral, 1, 2, 5 ou múltiplos/sub-múltiplos

de 10 desses valores (10; 20; 500; 0,5; etc.)

Eixos – Formas CORRETAS

Eixos – Formas INCORRETAS

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

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50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 t(X10-2 s)

5

10

15

20

25

30

40

45

50

V(X10-1 m/s)

Gráfico Velocidade x Tempo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Série1