Artigo Anais do VII CONAPESC

ANAIS de Evento

ISSN: 2525-6696

APLICAÇÃO DO MÉTODO DE DORMAND-PRINCE PARA OBTENÇÃO DA RESPOSTA DE UM SISTEMA DE AMORTECIMENTO MASSA-MOLA NO MATLAB.

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Publicado em 29 de setembro de 2022

Resumo

A equação geral do movimento de um sistema de amortecimento massa-mola é expressa por uma equação diferencial de 2ª ordem, cuja solução pode ser obtida de forma analítica ou por meio de métodos numéricos. Existem diversos métodos numéricos para resolução de Equações Diferenciais Ordinárias (EDOs), dentre eles é possível destacar o conjunto de métodos de Runge-Kutta, o qual possui um caso particular conhecido como método de Dormand-Prince, utilizado pela função ode45 do software MATLAB para solucionar EDOs de 1ª ordem. Como a equação diferencial do movimento é de 2ª ordem, torna-se necessário transformá-la em um sistema de duas equações diferenciais de 1ª ordem, possibilitando a utilização da referida função para obter sua solução numérica. Diante disso, objetiva-se com este trabalho utilizar a função ode45 do MATLAB para obter as respostas em função do tempo de um sistema de amortecimento massa-mola livre e com força harmônica, com diferentes taxas de amortecimento ξ (0.00, 0.10, 0.25, 0.50, 0.75 e 1.00) e comparar as respostas com as soluções analíticas. Para a análise dos resultados, foram gerados gráficos de deslocamento, velocidade e aceleração dos sistemas, e obtidos seus respectivos valores máximos. Observou-se que as respostas numéricas obtidas pela função ode45 foram iguais às soluções analíticas. Verificou-se que nos sistemas livre e forçado, as velocidades e acelerações máximas decresceram à medida que a taxa de amortecimento aumentava, e que o deslocamento máximo foi superior ao deslocamento inicial apenas no sistema forçado para ξ = 0.00. No sistema livre, constatou-se que quanto maior a taxa de amortecimento mais rápido o sistema retorna ao seu estado de equilibro, e ao atingir o amortecimento crítico (ξ = 1.00), o sistema atinge o equilíbrio sem oscilação.

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