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Como calcular desvio padrão em C - C para Matemática e Estatística

Quantidade de visualizações: 6348 vezes
Em Matemática e Estatística, o Desvio padrão (em inglês: Standard Deviation) é uma medida de dispersão, ou seja, é uma medida que indica o quanto um conjunto de dados é uniforme. Quando o desvio padrão é baixo, isso quer dizer que os dados do conjunto estão mais próximos da média.

Como calcular o desvio padrão de um conjunto de dados? Vamos começar analisando a fórmula mais difundida na matemática e na estatística:

\[\sigma = \sqrt{ \frac{\sum_{i=1}^N (x_i -\mu)^2}{N}}\]

Onde:

a) __$\sigma__$ é o desvio;
b) __$x_i__$ é um valor qualquer no conjunto de dados na posição i;
c) __$\mu__$ é a média aritmética dos valores do conjunto de dados;
d) N é a quantidade de valores no conjunto.

O somatório dentro da raiz quadrada nos diz que devemos somar todos os elementos do conjunto, desde a posição 1 até a posição n, subtrair cada valor pela média do conjunto e elevar ao quadrado. Obtida a soma, nós a dividimos pelo tamanho do conjunto.

Veja o código C completo que obtém o desvio padrão a partir de um conjunto de dados contendo quatro valores:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

// função principal do programa
int main(int argc, char *argv[]){
  // conjunto dos dados
  float conjunto[] = {10, 30, 90, 30};
  float soma = 0.0; // soma dos elementos
  float desvio_padrao = 0.0; // desvio padrão
  int tam = 4; // tamanho dos dados
  int i;
  float media;

  // vamos somar todos os elementos
  for(i = 0; i < tam; i++){
    soma = soma + conjunto[i];
  }

  // agora obtemos a média do conjunto de dados    
  media = soma / tam;

  // e finalmente obtemos o desvio padrão
  for(i = 0; i < tam; i++){
    desvio_padrao = desvio_padrao + pow(conjunto[i] - media, 2);
  }
    
  // mostramos o resultado
  printf("Desvio Padrão Populacional: %f\n", sqrt(desvio_padrao / tam));
  printf("Desvio Padrão Amostral: %f", sqrt(desvio_padrao / (tam - 1)));
  
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

Desvio Padrão Populacional: 30.0
Desvio Padrão Amostral: 34.64101615137755

Veja que, para calcular o Desvio Padrão Populacional, nós dividimos o somatório pela quantidade de elementos no conjunto, enquanto, para calcular o Desvio Padrão Amostral, nós dividimos o somatório pela quantidade de elementos - 1 (cuidado com a divisão por zero no caso de um conjunto com apenas um elemento).

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

Como calcular a velocidade da queda livre de um corpo dado o intervalo de tempo (e a aceleração da gravidade) em C

Quantidade de visualizações: 2490 vezes
A Queda Livre é um Movimento Uniformemente Variado, na qual um objeto em queda livre tem a sua velocidade aumentada a taxas constantes. Abandonado em alturas próximas da terra, a velocidade com que um corpo cai aumenta a uma taxa de aproximadamente 9,8m/s. Isso é o mesmo que dizer que a aceleração da gravidade terrestre é de 9,8m/s2, o que aumenta a velocidade do objeto em 35,28km/h a cada segundo.

Assim, a fórmula da velocidade de um objeto em queda livre é:

\[ \text{v} = \text{g} \cdot \text{t} \]

Onde:

v ? velocidade de queda (m/s)

g ? aceleração da gravidade (m/s2)

t ? intervalo de tempo (s)

Vamos ver um exemplo? Veja o seguinte enunciado:

1) Um corpo é abandonado a uma altura qualquer no tempo 0s e está em queda livre. Calcule a sua velocidade no tempo 15s.

Como sabemos que o intervalo de tempo é 15s, só precisamos jogar na fórmula. Veja o código C completo para o cálculo:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
     
int main(int argc, char *argv[]){
  // gravidade terrestre em m/s2
  float gravidade = 9.80665;
  // intervalo de tempo da queda livre (em segundos)
  float tempo = 15.00; // em segundos
  // velocidade da queda nesse intervalo
  float velocidade = gravidade * tempo;
  
  // mostramos o resultado
  printf("A velocidade da queda livre é: %fm/s",
    velocidade);
    
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

A velocidade da queda livre é: 147.099747m/s

Se quisermos saber a velocidade em km/h, basta multiplicar o resultado por 3.6, o que dará 529.56km/h.

Vamos tornar o experimento mais interessante? Veja uma modificação no código C que mostra a velocidade da queda nos 10 primeiros segundos, de forma individual:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
     
int main(int argc, char *argv[]){
  int i; // variável de controle do laço
  // gravidade terrestre em m/s2
  float gravidade = 9.80665;
  // intervalo de tempo da queda livre (em segundos)
  int tempo;
  // velocidade da queda nesse intervalo
  float velocidade;
  
  // um laço for que repete 10 vezes
  for(i = 1; i <= 10; i++){
    tempo = i; // inicialmente será um segundo
    velocidade = gravidade * tempo;
    printf("A velocidade no tempo %d: %fm/s\n",
      tempo, velocidade);
  }
    
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

A velocidade no tempo 1: 9.806650m/s
A velocidade no tempo 2: 19.613300m/s
A velocidade no tempo 3: 29.419950m/s
A velocidade no tempo 4: 39.226601m/s
A velocidade no tempo 5: 49.033249m/s
A velocidade no tempo 6: 58.839901m/s
A velocidade no tempo 7: 68.646553m/s
A velocidade no tempo 8: 78.453201m/s
A velocidade no tempo 9: 88.259850m/s
A velocidade no tempo 10: 98.066498m/s


C ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Laços de Repetição

Exercício Resolvido de C - Escreva um programa C que usa o laço for para desenhar um padrão de diamante de estrelas

Quantidade de visualizações: 1893 vezes
Pergunta/Tarefa:

Neste exercício para a prática da linguagem C você deverá usar o laço for para desenhar o famoso padrão de diamante de estrelas. Você pode também usar o laço while, se assim você o desejar.

O programa deverá pedir que o usuário informe a quantidade de linhas que marcará a metade do diamante.

Seu programa deve apresentar a seguinte saída:

Informe a quantidade de linhas: 5
    *
   ***
  *****
 *******
*********
 *******
  *****
   ***
    *

Pressione qualquer tecla para continuar...
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício em C:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 
  
int main(int argc, char *argv[]){
  int i, j; // para controlar o laço externo e interno
  int linhas; // quantidade de linhas
  int estrelas, espacos; // quantidade de estrelas e espaços
   
  // vamos pedir a quantidade de linhas 
  printf("Informe a quantidade de linhas: ");
  // vamos ler a entrada do usuário
  scanf("%d", &linhas);
    
  estrelas = 1; // começamos com uma estrela (no topo do diamante)
  espacos = linhas - 1; // se linhas for igual a 5 nós começamos
  // com 4 espaços
    
  // repete duas vezes a quantidade de linhas informadas
  for(i = 1; i < linhas * 2; i++){
    // vamos imprimir os espaços
    for(j = 1; j <= espacos; j++){
      printf(" "); 
    }
        
    // agora vamos imprimir estrelas
    for(j = 1; j < estrelas * 2; j++){
      printf("*");
    }
		    
    // passamos para a próxima linha
    printf("\n");
        
    if(i < linhas){ // é a parte superior do diamante
      espacos--; // diminui os espaços
      estrelas++; // e aumenta as estrelas
    }
    else{ // é a parte inferior do diamente
      espacos++; // aumenta os espaços
      estrelas--; // e diminui as estrelas
    }
  }
  
  printf("\n\n");
  system("pause");
  return 0;
}



C ::: Dicas & Truques ::: Matemática e Estatística

Como calcular juros simples e montante usando C

Quantidade de visualizações: 8474 vezes
O regime de juros será simples quando o percentual de juros incidir apenas sobre o valor principal. Sobre os juros gerados a cada período não incidirão novos juros. Valor Principal ou simplesmente principal é o valor inicial emprestado ou aplicado, antes de somarmos os juros. Transformando em fórmula temos:

J = P . i . n

Onde:

J = juros
P = principal (capital)
i = taxa de juros
n = número de períodos

Imaginemos uma dívida de R$ 2.000,00 que deverá ser paga com juros de 5% a.m. pelo regime de juros simples e o prazo para o pagamento é de 2 meses. O cálculo em C pode ser feito assim:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  float principal = 2000.00;
  float taxa = 0.08;
  int meses = 2;

  float juros = principal * taxa * meses;

  printf("O total de juros a ser pago é: %f\n\n", juros);

  printf("\n\n");
  system("pause");
  return 0;
}

O montante da dívida pode ser obtido das seguintes formas:

a) Montante = Principal + Juros
b) Montante = Principal + (Principal x Taxa de juros x Número de períodos)

M = P . (1 + (i . n))

Veja o código:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  float principal = 2000.00;
  float taxa = 0.08;
  int meses = 2;

  float juros = principal * taxa * meses;
  float montante = principal * (1 + (taxa * meses));

  printf("O total de juros a ser pago é: %f\n", juros);
  printf("O montante a ser pago é: %f", montante);

  printf("\n\n");
  system("pause");
  return 0;
}



C ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Arrays e Matrix (Vetores e Matrizes)

Exercício Resolvido de C - Usando um laço for para percorrer os elementos de uma matriz e exibir a soma dos valores positivos e a quantidade de valores negativos

Quantidade de visualizações: 11793 vezes
Exercícios Resolvidos de C - Usando um laço for para percorrer os elementos de uma matriz e exibir a soma dos valores positivos e a quantidade de valores negativos

Pergunta/Tarefa:

Considere a seguinte matriz de inteiros:

// uma matriz de inteiros contendo sete elementos
int valores[] = {-3, 9, 12, -34, -2, 20, 10};


Escreva um programa C que usa um laço for para percorrer todos os elementos desta matriz e exibir a soma dos valores positivos e a quantidade de valores negativos. Seu programa deverá exibir uma saída com a mensagem:

A soma dos valores positivos é: 51
A quantidade de valores negativos é: 3


Resposta/Solução:

Veja abaixo a resolução completa para esta tarefa:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  // uma matriz de inteiros contendo sete elementos
  int valores[] = {-3, 9, 12, -34, -2, 20, 10};
    
  // o primeiro passo é criar uma variável que vai receber a soma
  // dos valores positivos
  int soma_positivos = 0;

  // agora uma variável para receber a quantidade de valores negativos
  int quant_negativos = 0;
  
  int i;

  // agora vamos usar uma laço for para percorrer todos os elementos
  // da matriz
  for(i = 0; i < 7; i++){
    // vamos verificar se o valor do elemento atual é negativo
    if(valores[i] < 0){
      quant_negativos++;  
    }
    else{ // o valor é positivo
      soma_positivos = soma_positivos + valores[i]; 
    }
  }

  // vamos exibir a soma dos valores positivos
  printf("A soma dos valores positivos é: %d\n", soma_positivos);

  // vamos exibir a quantidade de valores negativos
  printf("A quantidade de valores negativos é: %d\n", quant_negativos);

  system("PAUSE");	
  return 0;
}



C ::: Dicas & Truques ::: Matemática e Estatística

Como calcular juros compostos e montante usando C

Quantidade de visualizações: 11907 vezes
O regime de juros compostos é o mais comum no sistema financeiro e portanto, o mais útil para cálculos de problemas do dia-a-dia. Os juros gerados a cada período são incorporados ao principal para o cálculo dos juros do período seguinte.

Chamamos de capitalização o momento em que os juros são incorporados ao principal. Após três meses de capitalização, temos:

1º mês: M = P .(1 + i)
2º mês: o principal é igual ao montante do mês anterior: M = P x (1 + i) x (1 + i)
3º mês: o principal é igual ao montante do mês anterior: M = P x (1 + i) x (1 + i) x (1 + i)

Simplificando, obtemos a fórmula:

M = P . (1 + i)^n

Importante: a taxa i tem que ser expressa na mesma medida de tempo de n, ou seja, taxa de juros ao mês para n meses.

Para calcularmos apenas os juros basta diminuir o principal do montante ao final do período:

J = M - P

Vejamos um exemplo:

Considerando que uma pessoa empresta a outra a quantia de R$ 2.000,00, a juros compostos, pelo prazo de 3 meses, à taxa de 3% ao mês. Quanto deverá ser pago de juros?

Veja o código C para a resolução:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  float principal = 2000.00;
  float taxa = 0.03; // 3%
  int meses = 3;

  float montante = principal * pow((1 + taxa), meses);
  float juros = montante - principal;

  printf("O total de juros a ser pago é: %f\n", juros);
  printf("O montante a ser pago é: %f", montante);

  printf("\n\n");
  system("pause");
  return 0;
}

Um outra aplicação interessante é mostrar mês a mês a evolução dos juros. Veja o código a seguir:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  float principal = 2000.00;
  float taxa = 0.03; // 3%
  int meses = 3;
  float anterior = 0.0;
  float montante;
  float juros;

  for(int i = 1; i <= meses; i++){
    montante = principal * pow((1 + taxa), i);
    juros = montante - principal - anterior;

    anterior += juros;

    printf("Mês: %d - Montante: %f - Juros %f\n", i, montante, juros);
  }

  printf("\n\n");
  system("pause");
  return 0;
}



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

Como calcular a Energia Potencial Gravitacional de um corpo dado a sua massa e altura em C

Quantidade de visualizações: 2095 vezes
A Energia Potencial Gravitacional ou Energia Gravitacional é a energia potencial que um objeto massivo tem em relação a outro objeto massivo devido à gravidade. É a energia potencial associada ao campo gravitacional, que é parcialmente convertida em energia cinética quando os objetos caem uns contra os outros. A energia potencial gravitacional aumenta quando dois objetos são separados.

A fórmula para obtenção da Energia Potencial Gravitacional de um corpo em relação à sua massa e distância do chão, ou seja, da superfície terrestre, é:

\[ E_\text{pg} = \text{m} \cdot \text{g} \cdot \text{h} \]

Onde:

Epg ? energia potencial gravitacional (em joule, J).

m ? massa do corpo (em kg).

g ? aceleração da gravidade (m/s2).

h ? altura do objeto em relação ao chão (em metros).

Como podemos ver, a Energia Potencial Gravitacional está diretamente relacionada à distância do corpo em relação à superfície terrestre. Dessa forma, quanto mais distante da terra o objeto estiver, maior a sua energia gravitacional. Isso nós diz também que, um objeto de altura zero possui Energia Potencial Gravitacional nula.

Vamos ver um exemplo agora? Observe o seguinte enunciado:

1) Uma pessoa levanta um tijolo com peso de 2 quilogramas à distância de 1,5 metros do chão. Qual é a Energia Potencial Gravitacional deste corpo?

Como o exercício nos dá a massa do objeto em kg e a distância dele em relação ao chão já está em metros, tudo que temos a fazer é jogar na fórmula. Veja o código C completo para o cálculo:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// função principal do programa
int main(int argc, char *argv[]){
  // gravidade terrestre em m/s2
  float gravidade = 9.80665;
  // massa do corpo
  float massa = 2; // em kg
  // altura do corpo em relação ao chão
  float altura = 1.5; // em metros
  
  // vamos calcular a energia potencial gravitacional
  float epg = massa * gravidade * altura;
  
  // mostramos o resultado
  printf("A Energia Potencial Gravitacional é: %fJ", epg);
  
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

A Energia Potencial Gravitacional é: 29.419950J


C ::: Dicas & Truques ::: Trigonometria - Funções Trigonométricas

Como calcular o cosseno de um ângulo em C usando a função cos() do header math.h - Calculadora de cosseno em C

Quantidade de visualizações: 11081 vezes
Em geral, quando falamos de cosseno, estamos falando do triângulo retângulo de Pitágoras (Teorema de Pitágoras). A verdade é que podemos usar a função cosseno disponível nas linguagens de programação para calcular o cosseno de qualquer número, mesmo nossas aplicações não tendo nenhuma relação com trigonometria.

No entanto, é sempre importante entender o que é a função cosseno. Veja a seguinte imagem:



Veja que temos um triângulo retângulo com as medidas já calculadas para a hipotenusa e os dois catetos, assim como os ângulos entre eles.

Assim, o cosseno é a razão entre o cateto adjascente e a hipotenusa, ou seja, o cateto adjascente dividido pela hipotenusa. Veja a fórmula:

\[\text{Cosseno} = \frac{\text{Cateto adjascente}}{\text{Hipotenusa}} \]

Então, se dividirmos 30 por 36.056 (na figura eu arredondei) nós teremos 0.8320, que é a razão entre o cateto adjascente e a hipotenusa (em radianos).

Agora, experimente calcular o arco-cosseno de 0.8320. O resultado será 0.5881 (em radianos). Convertendo 0.5881 radianos para graus, nós obtemos 33.69º, que é exatamente o ângulo em graus entre o cateto adjascente e a hipotenusa na figura acima.

Pronto! Agora que já sabemos o que é cosseno na trigonometria, vamos entender mais sobre a função cos() da linguagem C. Esta função, que faz parte do header math.h, recebe um valor numérico double e retorna um valor double, ou seja, também numérico) entre -1 até 1 (ambos inclusos). Veja:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
 
int main(int argc, char *argv[]){
  // vamos calcular o cosseno de três números
  printf("Cosseno de 0 = %f\n", cos(0));
  printf("Cosseno de 1 = %f\n", cos(1));
  printf("Cosseno de 2 = %f\n", cos(2));
 
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

Ao executar este código C nós teremos o seguinte resultado:

Cosseno de 0 = 1.000000
Cosseno de 1 = 0.540302
Cosseno de 2 = -0.416147

Note que calculamos os cossenos dos valores 0, 1 e 2. Observe como os resultados conferem com a curva da função cosseno mostrada abaixo:




C ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Strings e Caracteres

Exercícios Resolvidos de C - Como retornar o código ASCII associado a um caractere em C - Ler um caractere e retornar o código ASCII correspondente

Quantidade de visualizações: 528 vezes
Pergunta/Tarefa:

Escreva um programa C que pede para o usuário informar um caractere (letra ou número) e mostre o código ASCII correspondente.

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe um caractere: A
Você informou o caractere: A
O código ASCII correspondente é: 65
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício em C:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// função principal do programa
int main(int argc, char *argv[]){
  // variáveis usadas na resolução do problema
  char caractere;
  int codigo;
  
  // vamos pedir para o usuário informar uma letra, símbolo ou pontuação
  printf("Informe um caractere: ");
    
  // vamos ler o caractere informado
  scanf("%c", &caractere);
    
  // agora vamos obter o código ASCII correspondente
  codigo = (int)caractere;
    
  // e mostramos o resultado
  printf("Você informou o caractere: %c", caractere);
  printf("\nO código ASCII correspondente é: %d", codigo);
  
  printf("\n\n");
  system("PAUSE");
  return 0;
}

O Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação (do inglês American Standard Code for Information Interchange - ASCII, pronunciado [áski]) é um sistema de representação de letras, algarismos e sinais de pontuação e de controle, através de um sinal codificado em forma de código binário (cadeias de bits formada por vários 0 e 1), desenvolvido a partir de 1960, que representa um conjunto de 128 sinais: 95 sinais gráficos (letras do alfabeto latino, algarismos arábicos, sinais de pontuação e sinais matemáticos) e 33 sinais de controle, utilizando 7 bits para representar todos os seus símbolos.


Vamos testar seus conhecimentos em Ética e Legislação Profissional

A responsabilidade moral

Na relação moral e ética, pode-se perceber que, enquanto as inquietações com a esfera conceitual dos valores regentes do comportamento humano estão localizadas no âmbito da ética, as questões práticas desse campo pertencem à esfera da moral, que governa a alma de cada indivíduo. Portanto, diferenciar moral e ética significa dizer que:

A) moral é a aplicação da ética.

B) moral é a prática da ética em nossa sociedade.

C) não podemos diferenciar, pois são idênticas.

D) moral é o conjunto de valores, e ética é a reflexão dos mesmos.

E) moral e ética são antagônicas.
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Vamos testar seus conhecimentos em Python

Qual a sintaxe correta para mostrar o tipo de uma variável em Python?

a = 45
print("O tipo da variável é: {0}".format(______________))

A) typeOf(a)

B) Type(a)

C) typeof(a)

D) type(a)

E) type a
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Vamos testar seus conhecimentos em

Vigas a flexão simples: seções retangulares

Além da preocupação com segurança e economia, o projetista estrutural precisa também se preocupar com a execução da obra. Vigas super armadas dificultam a concretagem, podendo resultar nos vazios do concreto, popularmente chamadas de bicheiras.

Tendo isso em mente, qual é a largura mínima para uma viga com 3 barras de 16mm de armadura principal, dispostas na mesma camada, e estribo de 6,3mm? Considere que não há parede apoiada sobre a viga, a agressividade ambiental é classe III e o concreto tem brita 1.

A) 12cm.

B) 14cm.

C) 19cm.

D) 15cm.

E) 20cm.
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Vamos testar seus conhecimentos em Fenômeno de Transportes e Hidráulica

Perda de carga

Perda de carga é a energia dissipada em forma de calor devido ao atrito e à viscosidade em uma canalização.

Nesse sentido, a perda de carga unitária em um tubo de 50mm de diâmetro, coeficiente de atrito de 0,031 e comprimento de 100m, sendo que a água escoa com vazão de 0,01 m3/s, é de:

A) 0,47m/m.

B) 0,52m/m.

C) 0,74m/m.

D) 0,82m/m.

E) 0,94m/m.
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Vamos testar seus conhecimentos em Engenharia Civil - Instalações Hidráulicas Prediais

Materiais empregados para instalação de água fria e esgoto

Em terminais de pias e acessórios embutidos na parede, onde são rosqueadas mangueiras e conexões, é indicada a aplicação de joelhos reforçados, em que a rosca é metálica, embutida sob pressão no PVC. A identificação dessa conexão é por um anel azul em sua face. Em relação ao joelho convencional, que é todo em PVC, a vantagem é:

A) estética, uma vez que a face do joelho proporciona um acabamento rente ao azulejo superior à comum.

B) econômica pois elimina uma série de outros componentes e conexões.

C) o sistema de engate rapido por meio de utilização de anel de vedação junto à rosca.

D) o fato de que, com o joelho reforçado, o risco de acontecer trinca resultante de aperto é menor.

E) que fica exposta, eliminando o encaixe na alvenaria, diferentemente das comuns.
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E-Book 350 Exercícios Resolvidos de Java - PDF com 500 páginas
Domine lógica de programação e a linguagem Java com o nosso E-Book 350 Exercícios Exercícios de Java, para você estudar onde e quando quiser.

Este e-book contém exercícios resolvidos abrangendo os tópicos: Java básico, matemática e estatística, programação dinâmica, strings e caracteres, entrada e saída, estruturas condicionais, vetores e matrizes, funções, laços, recursividade, internet, arquivos e diretórios, programação orientada a objetos e muito mais.
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