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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/6823
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Equações Diferenciais Parciais: uma Solução em Série para a Equação do Calor |
Autor(es): | Alderete, Andrielle Camargo de |
Primeiro Orientador: | Silveira, Karla Beatriz Vivian |
1° Membro da banca: | Carpes, Charles Quevedo |
2° Membro da banca: | Tolfo, Daniela de Rosso |
Resumo: | O trabalho de conclusão de curso tem como tema as Equações Diferenciais Parciais (EDPs), mais especificamente a Equação do Calor, abordando conceitos relacionados à Série de Fourier, e apresenta como problema de pesquisa: com o uso de uma técnica de resolução de equações diferenciais parciais – e por meio de estudo embasado na Série de Fourier e na retomada de conceitos de cálculo diferencial e integral – é possível obter uma solução de um problema relacionado à propagação do calor em uma barra de seção transversal uniforme e de material homogêneo? Na busca pela solução desse problema, colocou-se como objetivo principal compreender uma técnica de resolução de equações diferenciais parciais, visando à solução de um problema relacionado à equação do calor, a partir de conceitos de cálculo diferencial e integral, com ênfase à Série de Fourier. Isso, porque as equações diferenciais são bastante utilizadas na solução de problemas que envolvem modelagem matemática, principalmente nas áreas de Química e Física. Na resolução desse problema fez-se necessário rever, ampliar e compreender conceitos de Cálculo, Álgebra, Equações Diferenciais Ordinárias (EDOs) e Séries, bem como, dividi-lo em três etapas que contemplaram: a transformação de uma EDP em duas EDOs, pelo método de separação de variáveis, para encontrar uma constante de separação e após aplicar as condições de contorno, verificando, assim, três possibilidades para essa constante, na busca por uma solução não trivial; a utilização do problema de Sturm-Liouville regular, que contribui na determinação dos autovalores e autofunções. A partir disso, fizeram-se estudos que satisfazem a condição inicial em uma série, sendo possível verificar a periodicidade e ortogonalidade de funções, bem como, determinar soluções aplicando o principio da superposição e as séries de Fourier, devido à obtenção de uma série de senos e, consequentemente, fez-se necessária a utilização do teorema da convergência, obtendo assim, uma solução em série para a equação do calor. |
Abstract: | The Undergraduated Thesis has the theme Partial Differential Equations (PDE), more especifically the heat Equation, addressing concepts related to the Fourier’ Serie, and presentes the search problem: using a technique resolution of partial differential equations – and by means a study of the Fourier’ Serie and the resumption of concepts of differential and integral calculus –, is it possible to get a solution of a problem related to the spread of heat in a bar section straight uniform and homogeneous material? Trying to solve this question, the main aim was to understand a technique resolution partial differential equations, aiming at the solution related to the Equation Heat, following concepts of differential and integral calculus, with emphasis in the Fourier’ Serie. This, because the differential equations are quite used to solve problems about mathematical modeling – mainly in the chemical and physical areas. In solving this problem became necessary recover, enlarge and understand concepts of Calculus, Algebra, Ordinary Differential Equations (ODE) and series, divided into three steps that take into consideration: the transformation of a PDE in two ODE by the method of separation of variables to find a constant of separation and then apply the contour conditions, checking three posibilities to this, in search for a solution nontrivial; the use of the problem of regular Sturm-Liouville, that contributes in determining of the self values and self functions. From there, studies was maked that meet the inicial condition in a serie, being posible to check the frequency and the orthogonal of functions, as wel as determine solutions applying the principle of superposition and the Fourier’ Series due to obtain a serie of sines and, consequently, became necessary the use of the convergence theorem, getting so, a solution in serie to the Equation Heat. |
Palavras-chave: | Equação do Calor. Equações Diferenciais. Séries de Fourier. Heat Equation. Differential Equations. Fourier’ Serie. |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Itaqui |
Citação: | ALDERETE, Andrielle Camargo de. Equações diferenciais parciais: uma solução em série para a equação do calor. 2022. 56 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Matemática) - Universidade Federal do Pampa, Itaqui, 2017. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/6823 |
Data do documento: | 9-Dez-2017 |
Aparece nas coleções: | Licenciatura em Matemática |
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