Usando o software como uma ferramenta Mathematica®

USO DO SOFTWARE MATHEMATICA® COMO FERRAMENTA

DE AUXILIO AO ENSINO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA .

Laerte de Araujo Lima- laerte@dem.ufpb.br

Antonio Gilson Barbosa de Lima. Dr. - gilson@dem.ufpb.br

Universidade Federal da Paraíba - UFPB, Centro de Ciências e Tecnologia -CCT Departamento de Engenharia Mecânica - DEM.

Campu II, Campina Grande-PB, Brasil, CEP 50190-970,CxP .10069

Resumo. Devido ao crescente aumento da capacidade de processamento e de memória nos computadores, tem-se crescido o número de programas computacionais cada vez mais sofisticados que auxiliam as pessoas nas atividades complexas e mais demoradas, principalmente aqueles ligados a Engenharia e Física-Matemática. O presente trabalho tem como objetivo mostrar a importância do uso do software Mathematica® no ensino da Engenharia Mecânica e em como este programa pode ser usado pelos docentes e pesquisadores das diversas áreas de Mecânica, para melhorar o ensino e pesquisa da graduação e da pós-graduação.

Palavras Chaves: Software , Ensino , Mathematica, Pesquisa.

1. INTRODUÇÃO.

Atualmente, cientistas, matemáticos e engenheiros utilizam grande parte do tempo de seus trabalhos de pesquisa fazendo cálculos matemáticos e manipulações manualmente. Muitos desses cálculos podem ser feitos softwares existentes no mercado, tais como MatLab, MathCad, Maple V, Derive, Reduce ,Mathematica entre outros, com a vantagem da economia de tempo é da confiabilidade do resultado obtidos.

Neste momento em que os computadores se tornam indispensáveis ao trabalho criativo em Ciências e Engenharia, as Instituições acadêmicas estão cada vez mais cientes da importância do uso de computadores. Neste sentido elas têm promovido uma "alfabetização" computacional, modificando as grades curriculares de seus cursos, que fazem com que o aluno ainda na graduação tenha contato direto com tais ferramentas. Entretanto, o alto custo de programas de qualidade e o desafio de integrá-los no currículo tem tornado difícil converter essa consciência em resultados positivos.

O presente trabalho tem como objetivo mostrar a importância do uso do software Mathematica® no ensino da engenharia mecânica e em como este programa pode ser usado pelos docentes das diversas áreas de mecânica para melhorar o ensino e pesquisa da graduação e da pós-graduação

2. O SOFTWARE MATHEMATICA®

2.1 O que é o Mathematica:

O Mathematica® é um software que apresenta grande flexibilidade, e está sendo muito utilizado no mundo inteiro, por diferentes profissionais, nas mais diversas áreas de conhecimento tais como: Química, Engenharia Química, Ciência da Computação, Engenharia de Controle e de Processos de sinais, Economia, Estatística, Engenharia Elétrica, Medicina, Matemática, Física, Engenharia Civil, Engenharia Mecânica, entre outras.

Estas características são obtidas tendo em vista ser este software bastante amplo, podendo ser utilizado como (Mazza,1996):

1) Um sistema de visualização;

2) Um calculador simbólico ou numérico;

3) Uma linguagem de programação;

4) Um ambiente de modelagem matemática e análise de dados;

5) Um sistema para representação do conhecimento no campo da tecnologia e/ou ciência;

6) Uma ferramenta para desenvolvimento de softwares;

O Mathematica® teve sua primeira versão lançada em 1988, e causou uma mudança profunda no modo de uso dos computadores em muitos campos técnicos É dito freqüentemente que o seu lançamento marcou o começo de computação técnica moderna, e desde então o número total de usuários cresce continuamente, chegando hoje a mais de um milhão de usuários em todo mundo, fazendo com que o software se torne usado nas 50 maiores empresas do mundo e nas 50 maiores universidades do mundo ( Wolfram,1996).

O software é dividido em dois, sendo eles: o Kernel ( onde todo o processamento matemático é realizado ) e o Front End ( onde é feito a interface de comunicação com o usuário ). Existindo ainda um terceiro software , o Mathlink, que permite a interface com outros programas externos, tais como Frotran, C, Word, Excel.

O Mathematica® possui cerca de 1000 comandos básicos embutidos no Kernel, comandos estes que são carregados automaticamente quando executamos o Kernel pela primeira vez e podem resolver a maioria dos problemas desejados. Eles contém informações referentes a Cálculo, Estatística, Álgebra, gráficos bi e tridimensionais dos mais diversos tipos, equações diferenciais ordinárias e parciais, além de uma gama de outros tópicos matemáticos de interesse científico a níveis de graduação e pós-graduação. Entretanto, muitos dos problemas que desejamos resolver são específicos, e nestes casos o Mathematica® contém uma grande quantidade de Packages, que auxiliam na solução desses problemas. Para casos excepcionais, outros Packages podem ser adquiridos ou mesmo desenvolvidos pelo próprio usuário e incorporados ao Mathematica®.

O Mathematica® contém em seu Help, exercícios que demostram como este software pode ajudar o usuário a investigar problemas que, em virtude da sua complexidade computacional, não pode ser dado como tarefa em um curso convencional. Desta forma, permite que a utilização dos conhecimentos contidos no mesmo, seja feita de forma otimizada, auxiliando na solução de problemas e tomadas de decisões, focados em necessidades técnicas de processo industriais e viabilizar tecnicamente inovações tecnológicas, particularmente aquelas ligadas à Física - Matemática. Sob o aspecto educacional, o mesmo acelera o aprendizado, amplia as informações referentes aos conteúdos matemáticos e facilita o desenvolvimento de novos métodos e técnicas de pesquisa utilizando o computador como ferramenta de ensino e pesquisa (Lima, 1999).

A Figura 1, apresenta uma tela normal do Mathematica® (Versão 3.0).

Figura 1. Área de trabalho do

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