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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: O caos numa máquina de catástrofe
Autor(es): Santos, Rosa Elaine Vargas dos
Primeiro Orientador: Silveira, Karla Beatriz Vivian
1° Membro da banca: Santos, Alisson Darós dos
2° Membro da banca: Delatorre, Leonel Giacomini
Resumo: A presente pesquisa tem por objetivo investigar e analisar os pontos 𝐵𝑛 que correspondem aos pontos de colapso produzidos na mudança brusca de posição de um ponto no disco de uma máquina de catástrofe, por meio da variação da trajetória horizontal do lápis no papel. Para tanto, buscou-se fundamentação teórica sobre o caos e a máquina de catástrofe, o movimento circular, considerando o movimento rotacional e o movimento no espaço. Neste sentido, buscou-se compreender as funções vetoriais e resolver integrais de linha, considerando a força elástica e o torque que agem na máquina de catástrofe. A metodologia adota pressupostos de uma pesquisa bibliográfica e experimental, inicialmente desenvolvida por análise dos dados coletados na máquina e, posteriormente, estudado 4 (quatro) casos envolvendo a integral de linha. No primeiro caso, priorizou-se a aplicação da segunda lei de Newton, usando a aceleração obtida por meio do experimento. No 2º caso, aplicou-se módulo do produto vetorial (torque) entre 𝑭⃗ (𝑡) = 𝑚 ∙ 𝑎 (𝑡) e 𝒖⃗ (𝑡) = Δ𝒓⃗ na integral de linha. Em relação ao 3º caso, considerou-se a integral do produto do módulo da força resultante na segunda lei de Newton, tomando a função 𝑥(𝑦(𝑡)), no mesmo intervalo do ângulo 𝜃 do disco. E, no 4º caso, aplicou-se novamente torque na integral de linha, porém, usando o módulo do produto vetorial entre 𝑭⃗ (𝑡) = 𝑚 ∙ 𝑭⃗ 𝑟𝑒𝑠(𝑡) e 𝒖⃗ (𝑡) = Δ𝒓⃗ . A coleta de dados deu-se por meio de anotações das observações da pesquisadora durante o experimento e plotou-se os pontos no software GeoGebra. Quanto aos resultados, verificou-se que o torque determina uma catástrofe acentuada e que o ponto material sempre terá um único ponto de equilíbrio, além de um ponto de equilibro estável e instável no 1º e 4º quadrantes. Verificou-se que a força restauradora dos elásticos 𝑒1 e 𝑒2 contribuíram para a existência do ponto de colapso. Concluiu-se que 𝑠 (𝜃𝜔) = 10 ⋅ 𝜃 ⋅ 𝑠𝑒𝑛 (𝜃𝜔) é a equação que melhor corresponde aos dados coletados na máquina de catástrofe. Também, se constatou a importância da aplicação desse experimento no ensino médio para trabalhar os conceitos relacionados aos vetores, modelar equações no software GeoGebra, trabalhando de forma interdisciplinar. Em relação a graduação, pode-se compreender a resolução e aplicabilidade da integral de linha, as relações entre a geometria analítica e o cálculo vetorial, sendo motivador e desafiador.
Abstract: This work has objective to investigate and analyze the points 𝐵𝑛 that corresponds to the collapse points produced in the sudden change of position of a point on the disk of a catastrophe machine, through the variation of the horizontal trajectory of the pencil on paper. To this, a theoretical foundation was sought about chaos and the catastrophe machine, the circular movement, considering the rotational movement and the movement in space. In this sense, we sought to understand the vector functions and solve line integrals, considering the elastic force and torque acting on the catastrophe machine. The methodology adopts assumptions of a bibliographic and experimental research, initially developed by analyzing the data collected in the machine and, later, studied 4 (four) cases involving the line integral. In the first case, the application of Newton's second law was prioritized, using the acceleration obtained through the experiment. In the 2nd case, a vector product module (torque) was applied between 𝑭⃗ (𝑡) = 𝑚 ∙ 𝑎 (𝑡) and 𝒖⃗ (𝑡) = Δ𝒓⃗ in the line integral. In relation to the 3rd case, we considered the product integral of the resultant force modulus in Newton's second law, taking the function 𝑥(𝑦(𝑡)), in the same interval of 𝜃 of the disk. And, in the 4th case, torque was again applied to the line integral, however, using the vector product module between 𝑭⃗ (𝑡) = 𝑚 ∙ 𝑭⃗ 𝑟𝑒𝑠(𝑡) and 𝒖⃗ (𝑡) = Δ𝒓⃗ . Data collection took place through notes of the researcher's observations during the experiment and the points were plotted in the GeoGebra software. As for the results, it was verified that the torque determines an accentuated catastrophe and that the material point will always have a single equilibrium point, in addition to a stable and unstable equilibrium point in the 1st and 4th quadrants. It was verified that the restoring strength of the elastics 𝑒1 and 𝑒2 contributed to the existence of the collapse point. It was concluded that 𝑠 (𝜃𝜔) = 10 ⋅ 𝜃 ⋅𝑠𝑒𝑛 (𝜃𝜔) is the equation that best corresponds to the data collected in the catastrophe machine. Also, the importance of applying this experiment in high school was found to work on concepts related to vectors, modeling equations on the GeoGebra software, working in an interdisciplinary way. Regarding graduation, one can understand the resolution and applicability of the line integral, the relationships between analytical geometry and vector calculus, being both motivating and challenging.
metadata.dc.subject: Caos
Funções Vetoriais
Forças de Equilíbrio
Torque
Chaos.
Vector Functions.
Balance forces.
Torque.
CNPQ: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Itaqui
metadata.dc.identifier.citation: SANTOS, Rosa Elaine Vargas dos. O caos numa máquina de catástrofe. 2022. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Matemática) - Universidade Federal do Pampa, Itaqui, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/6809
metadata.dc.date.issued: 8-May-2021
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.appears???Licenciatura em Matemática

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