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C ::: C para Engenharia ::: Física - Mecânica

Como calcular Velocidade Vetorial Média usando a linguagem C - C para Engenharia - Física - Mecânica - Cinemática

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Como calcular Velocidade Vetorial Média usando a linguagem C

Na Física, mais especificamente na Mecânica e Cinemática, nós estamos o tempo todo interessados em medir a "rapidez" com que uma partícula se move de um ponto para outro ponto. Por partícula podemos entender qualquer móvel: um carro, um avião, uma bola, uma pessoa, etc.

No caso de um movimento bidimensional ou tridimensional nós devemos considerar a grandeza velocidade média como vetores e usar a notação vetorial. Em outras dicas do site você encontrará cálculos envolvendo vetores e até mesmo calculadoras com as operações vetoriais mais comuns.

Dessa forma, a fórmula para obtenção da Velocidade Vetorial Média é:

\[\vec{v}_\text{méd} = \frac{\Delta \vec{r}}{\Delta t} \]

Onde __$\Delta \vec{r}__$ é a variação da posição da partícula e __$\Delta t__$ é a variação do tempo entre os dois deslocamentos cuja velocidade vetorial média querermos medir.

Antes de vermos o código C, dê uma boa olhada na imagem a seguir:



Nosso objetivo será calcular a velocidade vetorial média da partícula saindo da posição __$\vec{r}_1__$ = 10__$\hat{\imath}__$ + 7__$\hat{\jmath}__$ m (10, 7), no instante t1 = 2s, e indo para a posição __$\vec{r}_2__$ = 12__$\hat{\imath}__$ + 2__$\hat{\jmath}__$ m (12, 2) em t2 = 7s. Note que o trajeto da partícula foi marcado de verde na imagem.

E agora, finalmente, vamos ao código C que lê os valores das coordenadas x e y dos dois vetores de posições (inicial e final), o tempo de deslocamento inicial e final e mostra o vetor velocidade média:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
    
int main(int argc, char *argv[]){
  // coordenadas dos dois vetores de posições
  float x1, y1, x2, y2;
  // guarda o vetor delta r (variação do deslocamento)
  float delta_r_x, delta_r_y;
  // guarda o tempo inicial, tempo final e variacao (em segundos)
  float tempo_inicial, tempo_final, delta_t;
  // guarda as coordenadas do vetor velocidade
  float vetor_vm_x, vetor_vm_y; 
        
  // x e y do primeiro vetor
  printf("Coordenada x do primeiro vetor: ");
  scanf("%f", &x1);
  printf("Coordenada y do primeiro vetor: ");
  scanf("%f", &y1);
      
  // x e y do segundo vetor
  printf("Coordenada x do segundo vetor: ");
  scanf("%f", &x2);
  printf("Coordenada y do segundo vetor: ");
  scanf("%f", &y2);   
      
  // vamos ler o tempo inicial e tempo final    
  printf("Tempo inicial em segundos: ");
  scanf("%f", &tempo_inicial);
  printf("Tempo final em segundos: ");
  scanf("%f", &tempo_final);
	    
  // vamos calcular o vetor delta r
  delta_r_x = x2 - x1;
  delta_r_y = y2 - y1;
  
  // vamos calcular o delta t (variação do tempo)
  delta_t = tempo_final - tempo_inicial;
      
  // finalmente calculamos o vetor velocidade média
  vetor_vm_x = delta_r_x / delta_t;    
  vetor_vm_y = delta_r_y / delta_t; 
	    
  // mostramos o resultado
  printf("O Vetor Velocidade Média é: (%.2f, %.2f)m/s",
   vetor_vm_x, vetor_vm_y);
   
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

Coordenada x do primeiro vetor: 10
Coordenada y do primeiro vetor: 7
Coordenada x do segundo vetor: 12
Coordenada y do segundo vetor: 2
Tempo inicial em segundos: 2
Tempo final em segundos: 7
O Vetor Velocidade Média é: (0.40, -1.00)m/s

Pressione qualquer tecla para continuar. . .

Note que aqui nós estamos usando vetores do R2, mas o processo é o mesmo para vetores do R3.


Dart ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Estruturas de Controle

Exercícios Resolvidos de Dart - Ler os lados de um triângulo e informar se ele é isósceles, escaleno ou equilátero

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Pergunta/Tarefa:

Um triângulo é uma forma geométrica (polígono) composta de três lados, sendo que cada lado é menor que a soma dos outros dois lados. Assim, para que um triângulo seja válido, é preciso que seus lados A, B e C obedeçam à seguinte regra:

A < (B + C), B < (A + C) e C < (A + B).

Escreva um programa Dart que leia os três lados de um triângulo e verifique se tais valores realmente formam um triângulo. Se o teste for satisfatório, informe se o triângulo é isósceles (dois lados iguais e um diferente), escaleno (todos os lados diferentes) ou equilátero (todos os lados iguais).

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe o primeiro lado do triângulo: 30
Informe o segundo lado do triângulo: 40
Informe o terceiro lado do triângulo: 60
O triângulo é escaleno
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício usando Dart:

// Vamos importar a biblioteca dart:io
import 'dart:io';
 
void main(){
  // vamos ler o primeiro lado do triângulo
  stdout.write("Informe o primeiro lado do triângulo: ");
  int lado_a = int.parse(stdin.readLineSync());

  // vamos ler o segundo lado do triângulo
  stdout.write("Informe o segundo lado do triângulo: ");
  int lado_b = int.parse(stdin.readLineSync());  

  // vamos ler o terceiro lado do triângulo
  stdout.write("Informe o terceiro lado do triângulo: ");
  int lado_c = int.parse(stdin.readLineSync());
  
  // os lados informados formam um triângulo?
  if((lado_a < (lado_b + lado_c)) && (lado_b < (lado_a + lado_c)) 
    && (lado_c < (lado_a + lado_b))){
    // é um triângulo equilátero (todos os lados iguais)?
    if((lado_a == lado_b) && (lado_b == lado_c)){
      stdout.write("\nO triângulo é equilátero\n");  
    }
    else{
      // é isósceles (dois lados iguais e um diferente)?
      if((lado_a == lado_b) || (lado_a == lado_c) || (lado_c == lado_b)){
        stdout.write("\nO triângulo é isósceles\n");  
      }
      else{
        // é escaleno
        stdout.write("\nO triângulo é escaleno\n");
      }
    }
  }
  else{
    stdout.write("\nOs lados informados não formam um triângulo.\n");
  }
}



Java ::: Dicas & Truques ::: Geometria, Trigonometria e Figuras Geométricas

Como calcular o coeficiente angular de uma reta em Java dados dois pontos no plano cartesiano

Quantidade de visualizações: 2060 vezes
O Coeficiente Angular de uma reta é a variação, na vertical, ou seja, no eixo y, pela variação horizontal, no eixo x. Sim, isso mesmo. O coeficiente angular de uma reta tem tudo a ver com a derivada, que nada mais é que a taxa de variação de y em relação a x.

Vamos começar analisando o seguinte gráfico, no qual temos dois pontos distintos no plano cartesiano:



Veja que o segmento de reta AB passa pelos pontos A (x=3, y=6) e B (x=9, y=10). Dessa forma, a fórmula para obtenção do coeficiente angular m dessa reta é:

\[\ \text{m} = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{\Delta y}{\Delta x} = tg \theta \]

Note que __$\Delta y__$ e __$\Delta x__$ são as variações dos valores no eixo das abscissas e no eixo das ordenadas. No triângulo retângulo que desenhei acima, a variação __$\Delta y__$ se refere ao comprimento do cateto oposto e a variação __$\Delta y__$ se refere ao comprimento do cateto adjascente.

Veja agora o trecho de código na linguagem Java que solicita as coordenadas x e y dos dois pontos, efetua o cálculo e mostra o coeficiente angular m da reta que passa pelos dois pontos:

package arquivodecodigos;
 
import java.util.Scanner;

public class Estudos{
  public static void main(String args[]){
    // para ler a entrada do usuário
    Scanner entrada = new Scanner(System.in);
    // coordenadas dos dois pontos
    double x1, y1, x2, y2;
    // guarda o coeficiente angular
    double m; 
       
    // x e y do primeiro ponto
    System.out.print("Coordenada x do primeiro ponto: ");
    x1 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    System.out.print("Coordenada y do primeiro ponto: ");
    y1 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    
    // x e y do segundo ponto
    System.out.print("Coordenada x do segundo ponto: ");
    x2 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    System.out.print("Coordenada y do segundo ponto: ");
    y2 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());   
     
    // vamos calcular o coeficiente angular
    m = (y2 - y1) / (x2 - x1);
     
    // mostramos o resultado
    System.out.println("O coeficiente angular é: " + m);
    
    System.out.println("\n\n");
    System.exit(0);
  }
} 

Ao executar este código Java nós teremos o seguinte resultado:

Coordenada x do primeiro ponto: 3
Coordenada y do primeiro ponto: 6
Coordenada x do segundo ponto: 9
Coordenada y do segundo ponto: 10
O coeficiente angular é: 0.6666666666666666

Veja agora como podemos calcular o coeficiente angular da reta que passa pelos dois pontos usando o Teorema de Pitágoras. Note que agora nós estamos tirando proveito da tangente do ângulo Theta (__$\theta__$), também chamado de ângulo Alfa ou Alpha (__$\alpha__$):

package arquivodecodigos;
 
import java.util.Scanner;

public class Estudos{
  public static void main(String args[]){
    // para ler a entrada do usuário
    Scanner entrada = new Scanner(System.in);
    // coordenadas dos dois pontos
    double x1, y1, x2, y2;
    // guarda os comprimentos dos catetos oposto e adjascente
    double cateto_oposto, cateto_adjascente;
    // guarda o ângulo tetha (em radianos) e a tangente
    double tetha, tangente; 
       
    // x e y do primeiro ponto
    System.out.print("Coordenada x do primeiro ponto: ");
    x1 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    System.out.print("Coordenada y do primeiro ponto: ");
    y1 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    
    // x e y do segundo ponto
    System.out.print("Coordenada x do segundo ponto: ");
    x2 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    System.out.print("Coordenada y do segundo ponto: ");
    y2 = Double.parseDouble(entrada.nextLine());   
     
    // vamos obter o comprimento do cateto oposto
    cateto_oposto = y2 - y1;
    // e agora o cateto adjascente
    cateto_adjascente = x2 - x1;
    // vamos obter o ângulo tetha, ou seja, a inclinação da hipetunesa
    // (em radianos, não se esqueça)
    tetha = Math.atan2(cateto_oposto, cateto_adjascente);
    // e finalmente usamos a tangente desse ângulo para calcular
    // o coeficiente angular
    tangente = Math.tan(tetha);
     
    // mostramos o resultado
    System.out.println("O coeficiente angular é: " + tangente);
    
    System.out.println("\n\n");
    System.exit(0);
  }
} 

Ao executar este código você verá que o resultado é o mesmo. No entanto, fique atento às propriedades do coeficiente angular da reta:

1) O coeficiente angular é positivo quando a reta for crescente, ou seja, m > 0;

2) O coeficiente angular é negativo quando a reta for decrescente, ou seja, m < 0;

3) Se a reta estiver na horizontal, ou seja, paralela ao eixo x, seu coeficiente angular é zero (0).

4) Se a reta estiver na vertical, ou seja, paralela ao eixo y, o coeficiente angular não existe.


Java ::: Coleções (Collections) ::: ArrayList

Como rotacionar os elementos de uma ArrayList do Java para frente ou para trás usando o método rotate()

Quantidade de visualizações: 11698 vezes
Nesta dica mostrarei como podemos usar o método rotate() da classe Collections da linguagem Java para rotacionar os elementos de uma ArrayList. Veja sua assinatura:

void rotate(List<?> list, int distance)


Este método faz com que um elemento na posição i seja movido para a posição (distance + i) % list.size().

Se você quiser inverter a ordem da rotação, forneça um valor negativo para o argumento distance.

Veja o código completo para o exemplo:

package estudos;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Estudos{
  public static void main(String[] args){
    // cria uma ArrayList que conterá strings
    ArrayList<String> nomes = new ArrayList<String>();
    
    // adiciona itens na lista
    nomes.add("Carlos");
    nomes.add("Maria");
    nomes.add("Fernanda");
    nomes.add("Osmar");    
	
    // exibe os elementos da ArrayList
    System.out.println("Antes da rotação:\n");
    for(int i = 0; i < nomes.size(); i++)
      System.out.println(nomes.get(i));    
 
    // Vamos rotacionar os elementos uma posição
    Collections.rotate(nomes, 1); 

    // exibe os elementos da ArrayList
    System.out.println("\nDepois da rotação:\n");
    for(int i = 0; i < nomes.size(); i++)
      System.out.println(nomes.get(i));

    System.exit(0);
  }
}

Ao executar este código Java nós teremos o seguinte resultado:

Antes da rotação:

Carlos
Maria
Fernanda
Osmar

Depois da rotação:

Osmar
Carlos
Maria
Fernanda


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