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Como calcular a Força Normal Adimensional ou Força Normal Reduzida de um pilar em Python - Python para Estruturas de Concreto Armado

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A Força Normal Adimensional de um pilar, também chamada de Força Normal Reduzida, é representada pela letra grega ν (ni) e nos dá uma idéia da magnitude da força normal que está sendo aplicada na seção transversal de um pilar.

A fórmula para o cálculo da Força Normal Adimensional pode ser representada da seguinte forma:

\[\nu = \frac{N_\text{sd}}{A_\text{c} \cdot \frac{f_\text{ck}}{\gamma _\text{c}}} \]

Onde:

ν é a Força Normal Adimensional sem unidade;

Nd é a força normal de projeto, em kN.

fck é a resistência característica do concreto em kN/cm2. Para converter de Mpa para kN/cm2 nós só precisamos dividir por 10.

γc é o fator de ponderação do concreto e, em geral, possui o valor 1,4. Ao dividirmos o fck pelo γc nós chegamos ao fcd, que é resistência de cálculo do concreto.

Note que o valor encontrado para a força normal adimensional ν (ni) é o valor que, junto com o μ (mi), forma a dupla de fatores para o ábaco de VENTURINI que nos retornará o valor de ω (ômega) que nos ajudará a calcular a área de aço (As) do pilar.

Há duas considerações importantes em relação à Força Normal Adimensional ν de um pilar:

a) Se ν < 0,30 -> pode ser adequado reduzir a seção transversal do pilar.

b) Se ν > 1,30 -> pode ser conveniente aumentar a seção transversal do pilar.

Agora vamos ver o código Python? Note que pediremos para o usuário informar as dimensões do pilar nas direções x e y em centímetros, a carga total no pilar em kN e o fck do concreto em Mpa e retornaremos o valor da força normal adimensional:

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# método principal
def main():
  # vamos pedir as dimensões do pilar
  hx = float(input("Informe a dimensão do pilar na direção x (em cm): "))
  hy = float(input("Informe a dimensão do pilar na direção y (em cm): "))

  # vamos pedir a carga total no pilar em kN
  Nk = float(input("Informe a carga total no pilar (em kN): "))

  # agora vamos obter o FCK do concreto em MPa
  fck = float(input("Informe o FCK do concreto (em MPa): "))
  # vamos converter MPa para kN/cm2
  fck = fck / 10

  # vamos obter o menor lado do pilar (menor dimensão da seção transversal)
  if (hx < hy):
    b = hx
  else:
    b = hy

  # agora vamos calcular a área do pilar em centímetros quadrados
  area = hx * hy
 
  # a área está de acordo com a norma NBR 6118 (ABNT, 2014)
  if (area < 360):
    print("A área do pilar não pode ser inferior a 360cm2")
    return

  # vamos calcular a força normal de projeto Nd
  yn = 1.95 - (0.05 * b) # de acordo com a norma NBR 6118 (ABNT, 2014) Tabela 13.1
  yf = 1.4 # regra geral para concreto armado
  Nd = yn * yf * Nk

  # vamos fixar o fator de ponderação do concreto em 1.4
  yc = 1.4

  # e agora calculamos a força normal adimensional do pilar
  fna = Nd / (area * (fck / yc))

  # e mostramos o resultado
  print("\nA Força Normal Adimensional do pilar é: {0}".format(round(fna, 2)))

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Informe a dimensão do pilar na direção x (em cm): 40
Informe a dimensão do pilar na direção y (em cm): 19
Informe a carga total no pilar (em kN): 841.35
Informe o FCK do concreto (em MPa): 30

A Força Normal Adimensional do pilar é: 0.72

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Python ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Python Básico

Exercícios Resolvidos de Python - Escreva um programa em Python que usa a função log10() para informar a quantidade de dígitos em um número inteiro

Quantidade de visualizações: 584 vezes
Pergunta/Tarefa:

Escreva um algorítmo em Python que peça para o usuário informar um número inteiro de qualquer tamanho, ou seja, qualquer quantidade de dígitos. Em seguida seu código deverá informar a quantidade de dígitos contida no número inteiro digitado pelo usuário. Seu programa deverá, obrigatoriamente, usar a função log10() do módulo Math.

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe um número inteiro de qualquer tamanho: 847
O número informado possui 3 dígitos
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício usando Python:

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# vamos importar o módulo Math
import math

# método principal
def main():
  # vamos pedir para o usuário informar um número inteiro
  numero = int(input("Informe um número inteiro de qualquer tamanho: "))
  
  # agora vamos obter a quantidade de dígitos no
  # número informado
  tamanho = int(math.log10(numero)) + 1
	
  # mostramos o resultado
  print("O número informado possui {0} dígitos".format(tamanho))

if __name__== "__main__":
  main()



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

Exercício Resolvido de Python - Como percorrer todos os elementos de um vetor de inteiros e exibir a soma de seus valores

Quantidade de visualizações: 854 vezes
Pergunta/Tarefa:

Considere o seguinte vetor de inteiros:

// um vetor de inteiros contendo sete elementos
valores = [4, 5, 1, 8, 2, 2, 10]
Escreva um programa Python console ou GUI que usa um laço for para percorrer todos os elementos deste vetor e exibir a soma de seus valores. Seu programa deverá exibir uma saída com a mensagem:

A soma dos valores do vetor é: 32

Resposta/Solução:

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# método principal
def main():
  # um vetor de inteiros contendo sete elementos
  valores = [4, 5, 1, 8, 2, 2, 10]
    
  # o primeiro passo é criar uma variável que vai receber a soma
  # dos valores dos elementos
  soma = 0

  # agora vamos usar uma laço for para percorrer todos os elementos
  # do vetor, obter o valor do elemento atual e adicionar ao valor atual
  # da variável soma
  for valor in valores:
    soma = soma + valor
  
  # vamos exibir a soma dos valores do vetor
  print("A soma dos valores do vetor é: {0}".format(soma))
    
if __name__== "__main__":
  main()



Python ::: Dicas & Truques ::: Formatação de datas, strings e números

Python para iniciantes - Como inserir uma determinada quantidade de espaços à direita de uma string

Quantidade de visualizações: 8474 vezes
Este trecho de código mostra como inserir uma determinada quantidade de espaços à direita de uma string. Esta técnica é muito útil para formatar a saída em tela ou em arquivos.

Veja o código completo para a dica:

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def main():
  palavra1 = "Estudando"
  palavra2 = "Python"
  palavra3 = "C++"
  palavra4 = "Delphi"
 
  print("%-12s %s" % (palavra1, palavra2))
  print("%-12s %s" % (palavra3, palavra4))
 
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executarmos este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Estudando    Python
C++          Delphi



Python ::: NumPy Python Library (Biblioteca Python NumPy) ::: Arrays e Matrix (Vetores e Matrizes)

Como multiplicar um vetor ou uma matriz por um escalar no NumPy do Python - Python NumPy para Engenharia

Quantidade de visualizações: 4278 vezes
Esta dica de Python e NumPy é direcionada, principalmente, aos estudantes de Engenharia Civil, que se deparam, logo no início do curso, com o estudo da Geometria Analítica e gostariam de entender melhor a multiplicação de vetores por um escalar. Lembre-se de que um escalar é um valor único, enquanto vetores e matrizes são estruturas que guardam vários valores ao mesmo tempo.

Nosso primeiro exemplo será feito em cima de um vetor com os seguintes valores: [3, -5, 4, 1, 9]. O escalar usado será o valor 2, ou seja, temos que multiplicar cada valor no vetor pelo valor 2 e, dessa forma, obtermos um novo vetor.

Veja como a linguagem Python facilita esta operação:

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# importamos a bibliteca NumPy
import numpy as np

def main():
  # declara e cria o vetor
  vetor = np.array([3, -5, 4, 1, 9])
  
  # agora vamos multiplicar este vetor pelo escalar 2
  escalar = 2
  novoVetor = vetor * escalar

  # vamos exibir o resultado
  print("Vetor inicial: ", vetor)
  print("Valor do escalar: ", escalar)
  print("Novo vetor: ", novoVetor)

if __name__== "__main__":
  main()

Este código Python vai gerar o seguinte resultado:

Vetor inicial: [3 -5 4 1 9]
Valor do escalar: 2
Novo vetor: [6 -10 8 2 18]

Veja agora como podemos efetuar a mesma operação em uma matriz de 2 linhas e 3 colunas (recorde que, em Python, uma matriz nada mais é que um vetor de vetores, ou seja, cada elemento do vetor contém outro vetor):

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# importamos a bibliteca NumPy
import numpy as np

def main():
  # declara e cria a matriz
  matriz = np.array([(4, 12, 50), (5, 3, 1), (11, 9, 7)])
  
  # agora vamos multiplicar esta matriz pelo escalar 2
  escalar = 2
  novaMatriz = matriz * escalar

  # vamos exibir o resultado
  print("Matriz inicial: ", matriz)
  print("Valor do escalar: ", escalar)
  print("Nova matriz: ", novaMatriz)

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executarmos este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Matriz inicial: [[4 12 50]
[5 3 1]
[11 9 7]]
Valor do escalar: 2
Nova matriz: [[8 24 100]
[10 6 2]
[22 18 14]]


Python ::: Python para Engenharia ::: Geometria Analítica e Álgebra Linear

Como calcular a transposta de uma matriz em Python - Python para Geometria Analítica e Álgebra Linear

Quantidade de visualizações: 6510 vezes
A matriz transposta de uma matriz A é a matriz AT. Tal matriz é obtida quando copiamos os elementos da matriz A para uma outra matriz (ou para ela mesma) e trocamos de posição as linhas e colunas. Dessa forma, a primeira linha da matriz A se transforma na primeira coluna da matriz transposta, a segunda linha da matriz A se transforma na segunda coluna da matriz transposta e assim por diante.

Em termos de notação, podemos dizer, de forma algébrica, que:

ATji = Aij

Onde i representa as linhas e j representa as colunas, tanto na matriz original quanto na matriz transposta.

É importante estar atento à quantidade de linhas e colunas na matriz original e na matriz transposta equivalente. Assim, se a matriz original for 3x2, a matriz transposta será 2x3.

Antes de vermos o código Python, dê uma olhada na seguinte matriz de duas linhas e três colunas:

\[A = \left[\begin{matrix} 3 & 5 & 7 \\ 1 & 2 & 9 \end{matrix}\right] \]

Sua matriz transposta correspondente é:

\[A^T = \left[\begin{matrix} 3 & 1 \\ 5 & 2 \\ 7 & 9 \end{matrix}\right] \]

E agora veja o código Python que declara uma matriz 2x3 e gera a matriz transposta 3x2:

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# importamos a bibliteca NumPy
import numpy as np
   
def main():
  # vamos declarar e construir uma matrix
  # 2x3 (duas linhas e três colunas
  matriz = np.array([(3, 5, 7), (1, 2, 9)])
    
  # vamos exibir os valores da matriz
  print("Elementos da matriz:")
  for i in range(np.shape(matriz)[0]):
    for j in range(np.shape(matriz)[1]):
      print("%7.2f" % matriz[i][j], end="")
    
    print()

  # como temos uma matriz 2x3, a transposta deverá ser
  # 3x2, ou seja, três linhas e duas colunas
  linhas = np.shape(matriz)[0] # linhas da matriz original
  colunas = np.shape(matriz)[1] # colunas da matriz original
  transposta = np.empty((colunas, linhas)) 
    
  # e agora vamos preencher a matriz transposta
  for i in range(np.shape(matriz)[0]):
    for j in range(np.shape(matriz)[1]):
      transposta[j][i] = matriz[i][j]
    
  # vamos exibir os valores da matriz transposta
  print("\nElementos da matriz transposta:")
  for i in range(np.shape(transposta)[0]):
    for j in range(np.shape(transposta)[1]):
      print("%7.2f" % transposta[i][j], end="")
    
    print()  

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Elementos da matriz:
    3      5      7  
    1      2      9  
Elementos da matriz transposta:
    3      1  
    5      2  
    7      9  


É possível também obter a matriz transposta de um outra matriz usando o método transpose() da biblioteca NumPy da linguagem Python. Veja:

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# importamos a bibliteca NumPy
import numpy as np
   
def main():
  # vamos declarar e construir uma matrix
  # 2x3 (duas linhas e três colunas
  matriz = np.array([(3, 5, 7), (1, 2, 9)])
    
  # vamos exibir os valores da matriz
  print("Elementos da matriz:")
  for i in range(np.shape(matriz)[0]):
    for j in range(np.shape(matriz)[1]):
      print("%7.2f" % matriz[i][j], end="")
    
    print()

  # vamos transpor a matriz usando o método transpose()
  transposta = matriz.transpose() 
    
  # vamos exibir os valores da matriz transposta
  print("\nElementos da matriz transposta:")
  for i in range(np.shape(transposta)[0]):
    for j in range(np.shape(transposta)[1]):
      print("%7.2f" % transposta[i][j], end="")
    
    print()  

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este novo código Python veremos que o resultado é o mesmo.


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

Como calcular a equação reduzida da reta em Python dados dois pontos pertencentes à reta

Quantidade de visualizações: 3113 vezes
Nesta dica de Python veremos como calcular a equação reduzida da reta quando temos dois pontos pertencentes à esta reta. Não, nessa dica não vamos calcular a equação geral da reta, apenas a equação reduzida. Em outras dicas do site você encontra como como isso pode ser feito.

Para relembrar: a equação reduzida da reta é y = mx + n, em que x e y são, respectivamente, a variável independente e a variável dependente; m é o coeficiente angular, e n é o coeficiente linear. Além disso, m e n são números reais. Com a equação reduzida da reta, é possível calcular quais são os pontos que pertencem a essa reta e quais não pertencem.

Vamos começar então analisando a seguinte figura, na qual temos dois pontos que pertencem à uma reta:



Note que a reta da figura passa pelos pontos A(5, 5) e B(9, 2). Então, uma vez que já temos os dois pontos, já podemos calcular a equação reduzida da reta. Veja o código Python completo para esta tarefa:

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# método principal
def main():
  # vamos ler as coordenadas do primeiro ponto
  x1 = float(input("Coordenada x do primeiro ponto: "))
  y1 = float(input("Coordenada y do primeiro ponto: "))
  
  # vamos ler as coordenadas do segundo ponto
  x2 = float(input("Coordenada x do segundo ponto: "))
  y2 = float(input("Coordenada y do segundo ponto: "))
 
  sinal = "+"
  # vamos calcular o coeficiente angular da reta
  m = (y2 - y1) / (x2 - x1)
  # vamos calcular o coeficiente linear
  n = y1 - (m * x1)
 
  # coeficiente linear menor que zero? O sinal será negativo
  if (n < 0):
    sinal = "-"
    n = n * -1
  
  # mostra a equação reduzida da reta
  print("Equação reduzida: y = %.2fx %s %.2f" % (m, sinal, n))

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Coordenada x do primeiro ponto: 5
Coordenada y do primeiro ponto: 5
Coordenada x do segundo ponto: 9
Coordenada y do segundo ponto: 2
Equação reduzida: y = -0,75x + 8,75

Para testarmos se nossa equação reduzida da reta está realmente correta, considere o valor 3 para o eixo x da imagem acima. Ao efetuarmos o cálculo:

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>> y = (-0.75 * 3) + 8.75
y = 6.5000

temos o valor 6.5 para o eixo y, o que faz com que o novo ponto caia exatamente em cima da reta considerada na imagem.


Python ::: Dicas & Truques ::: Strings e Caracteres

Como testar se uma substring está contida no final de uma string em Python usando a função endswith()

Quantidade de visualizações: 9081 vezes
Em várias situações nós precisamos verificar se uma palavra, frase ou texto termina com um determinado texto, ou seja, uma substring. A linguagem Python nos oferece a função endswith(), que possui a seguinte assinatura:

endswith(substring[, start[, end]])


Se o argumento start for especificado, a busca inicia a partir de tal índice. Se o argumento end for especificado, a busca terminará no índice definido.

Dessa forma, a função endswith retorna 1 se a substring estiver contida no final da string. Do contrário, o valor 0 será retornado.

Veja o código completo para o exemplo:

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def main():
  frase = "Gosto de programar em Java"
 
  if frase.endswith("Java") == 1:
    print("A frase termina com \"Java\"")
  else:
    print("A frase NÃO termina com \"Java\"")   
 
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executarmos este código nós teremos o seguinte resultado:

A frase termina com "Java"


Python ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Python Básico

Exercício Resolvido de Python - Como ler um número inteiro e imprimir seu sucessor e seu antecessor em Python

Quantidade de visualizações: 1420 vezes
Pergunta/Tarefa:

Escreva um programa Python para ler um número inteiro e imprimir seu sucessor e seu antecessor. O usuário poderá informar um valor positivo ou negativo.

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe um número inteiro: 16
O número informado foi: 16
O antecessor é 15
O sucessor é: 17
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício usando Python:

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# função principal do programa
def main():
  # vamos pedir para o usuário informar um número inteiro
  numero = int(input("Informe um número inteiro: "))
    
  # vamos calcular o sucessor do número informado
  sucessor = numero + 1
    
  # vamos calcular o antecessor do número informado
  antecessor = numero - 1
    
  # e agora mostramos os resultados
  print("O número informado foi: {0}".format(numero))
  print("O antecessor é {0}".format(antecessor))
  print("O sucessor é: {0}".format(sucessor))
  
if __name__== "__main__":
  main()



Vamos testar seus conhecimentos em Engenharia Civil - Instalações Hidráulicas Prediais

Instalações prediais de combate a incêndio

A norma NBR 13714 estabelece os critérios mínimos exigíveis para sistemas de hidrantes e de mangotinhos, para uso exclusivo no combate a incêndio. Com base nesses critérios, assinale a alternativa correta:

A) Uma edificação com área de 850m2 não necessita de um sistema de mangotinhos ou de hidrantes para proteção contra incêndio.

B) O ponto de tomada de água para hidrantes e mangotinhos pode ser instalado a até 10m de distância das portas externas e escadas.

C) Os hidrantes devem ser distribuídos de tal forma que qualquer ponto da área a ser protegida seja alcançado por no mínimo dois esguichos.

D) Uma edificação com parede externa de 12m de altura necessita que o hidrante externo seja instalado afastado no máximo 18m da edificação.

E) Uma edificação com parede externa de 12m de altura necessita que o ponto de tomada de água seja instalado a no máximo 2m em relação ao piso.
Verificar Resposta Estudar Cards Todas as Questões

Vamos testar seus conhecimentos em

Vigas a flexão simples: seções retangulares

As ações permanentes atuam na estrutura durante toda a sua vida útil, podendo apresentar poucas variações. Em vigas de concreto armado, essas ações normalmente são os carregamentos de paredes, das lajes apoiadas sobre elas e do seu próprio peso.

Imagine uma viga de concreto V (15x40) que sustenta uma parede com 18cm de espessura e suporta duas lajes. O pé-direito da edificação é de 3,00m e tanto a viga que sustenta a parede quanto a no topo desta têm altura de 40cm. Considere que as reações de apoio das lajes nessa viga são de 3,55kN/m e 5,40kN/m.

Nesse cenário, qual é o carregamento dessa viga?

A) 10,45kN/m.

B) 11,84kN/m.

C) 13,89kN/m.

D) 15,39kN/m.

E) 16,15kN/m.
Verificar Resposta Estudar Cards Todas as Questões

Vamos testar seus conhecimentos em Hidrologia

Com relação à delimitação de bacias hidrográficas, é correto afirmar que

A) todos os pontos em seu interior, obrigatoriamente possuem cotas iguais ou inferiores em relação às cotas do divisor de águas da bacia.

B) tanto o divisor de água do tipo topográfico quanto o divisor do tipo freático podem ser utilizados, pois os dois sempre se coincidem.

C) segundo o método de Strahler de hierarquização fluvial, bacias hidrográficas de 4ª ordem têm o dobro de área de drenagem do que bacias classificadas em 2ª ordem.

D) a linha imaginária que define o seu limite deve ser traçada perpendicularmente às curvas de nível e não cortar nenhum curso de água além do ponto onde se encontra o exutório.

E) na escolha do local do exutório para a delimitação, os cursos d?água devem ser classificados como de 4ª ordem (método de Strahler) no mínimo, para que a bacia hidrográfica tenha uma área representativa.
Verificar Resposta Estudar Cards Todas as Questões

Vamos testar seus conhecimentos em

Dimensionamento de lajes e escadas maciças

Em dimensionamentos manuais de lajes, os esforços podem ser obtidos a partir da utilização de metodologias simplificadas, mas cujos resultados apresentam boas aproximações com os resultados obtidos por meio de softwares mais especializados.

Considere uma laje de 3,0m x 4,0m, com condições de contorno indicadas na imagem a seguir (bordos simplesmente apoiados). A laje está sujeita a uma carga q uniformemente distribuída de 8,4kN/m2 (já incluído o peso próprio) e tem espessura de 10cm.

O valor das reações para as laterais de 3,00m e de 4,00m são, respectivamente, iguais a:



A) 18,9kN e 18,9kN.

B) 25,2kN e 25,2kN.

C) 18,9kN e 25,2kN.

D) 25,2kN e 44,1kN.

E) 44,1kN e 44,1kN.
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Principais Normas Brasileiras para Concreto Armado

Cada normativa criada, revisada e validada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas apresenta suas especificidades e informações relativas a aspectos determinados, com sua função e objetivos específicos.

Com relação às afirmações sobre essas normas, assinale a alternativa correta:

A) A NBR 8681, "Ações e segurança nas estruturas - Procedimento", classifica as ações sobre a estrutura e define os estados-limite para os quais a estrutura deve ser dimensionada.

B) A NBR 1569, "Fôrmas e escoramentos para estruturas de concreto - Projeto", traz procedimentos executivos e generaliza os materiais que podem ser utilizados.

C) A NBR 9062, "Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado", prescreve recomendações para estruturas de concreto armado moldadas in loco.

D) A NBR 7480, "Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado", determina os requisitos para encomenda, fabricação e fornecimento de telas de aço.

E) A NBR 7187, "Projeto de pontes de concreto armado e de concreto protendido - Procedimento", dispõe de informações adicionais sobre o efeito das cargas permanentes.
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Mais Desafios de Programação e Exercícios e Algoritmos Resolvidos de Python

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