Análise numérica e visualização de osciladores via Python
Apresentamos nesse trabalho o uso da linguagem de programação Python e suas bibliotecas VPython, NumPy, Pandas e Matplotlib como recursos de desenvolvimento de simulações computacionais relacionadas a problemas de osciladores para serem aplicados nas aulas de física nos cursos de graduação em física...
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|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | Portuguese |
| Published: |
Sociedade Brasileira de Física
2025-03-01
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| Series: | Revista Brasileira de Ensino de Física |
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| author | Edinardo I.B. Rodrigues M.L. da S. Dias Renata O. Domingues |
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| description | Apresentamos nesse trabalho o uso da linguagem de programação Python e suas bibliotecas VPython, NumPy, Pandas e Matplotlib como recursos de desenvolvimento de simulações computacionais relacionadas a problemas de osciladores para serem aplicados nas aulas de física nos cursos de graduação em física, exatas e engenharias como uma alternativa de experimento virtual. A discussão foi feita no comparativo entre os resultados provenientes de soluções exatas e soluções aproximadas obtidas através de métodos numéricos e na construção de simuladores visuais em três tipos de osciladores: sistema massa-mola com rotação, pêndulo físico acoplado a uma mola e um sistema de oscilador acoplado. O estudo comparativo, entre as soluções exatas e as soluções aproximadas, foi feito usando os métodos numéricos de Euler, de Heun e o método de Runge-Kutta de quarta ordem (RK4), onde foi considerado três passos de tempo, δ t = t n + 1 − t n, de 0.2 e 0.05 para cada um dos métodos. Os resultados mostraram que o método de RK4 forneceu uma melhor aproximação da solução exata nos valores de posição e velocidade dos osciladores. A construção e visualização da animação dos osciladores foram feitas através da implementação computacional do método de Euler e o uso da biblioteca VPython, proporcionando um ambiente de aprendizado mais interativo. |
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| institution | OA Journals |
| issn | 1806-9126 |
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| publishDate | 2025-03-01 |
| publisher | Sociedade Brasileira de Física |
| record_format | Article |
| series | Revista Brasileira de Ensino de Física |
| spelling | doaj-art-91d9ea3025b7495db7c2d821ebd1692d2025-08-20T02:08:42ZporSociedade Brasileira de FísicaRevista Brasileira de Ensino de Física1806-91262025-03-014710.1590/1806-9126-rbef-2024-0422Análise numérica e visualização de osciladores via PythonEdinardo I.B. Rodrigueshttps://orcid.org/0000-0001-5435-8022M.L. da S. DiasRenata O. DominguesApresentamos nesse trabalho o uso da linguagem de programação Python e suas bibliotecas VPython, NumPy, Pandas e Matplotlib como recursos de desenvolvimento de simulações computacionais relacionadas a problemas de osciladores para serem aplicados nas aulas de física nos cursos de graduação em física, exatas e engenharias como uma alternativa de experimento virtual. A discussão foi feita no comparativo entre os resultados provenientes de soluções exatas e soluções aproximadas obtidas através de métodos numéricos e na construção de simuladores visuais em três tipos de osciladores: sistema massa-mola com rotação, pêndulo físico acoplado a uma mola e um sistema de oscilador acoplado. O estudo comparativo, entre as soluções exatas e as soluções aproximadas, foi feito usando os métodos numéricos de Euler, de Heun e o método de Runge-Kutta de quarta ordem (RK4), onde foi considerado três passos de tempo, δ t = t n + 1 − t n, de 0.2 e 0.05 para cada um dos métodos. Os resultados mostraram que o método de RK4 forneceu uma melhor aproximação da solução exata nos valores de posição e velocidade dos osciladores. A construção e visualização da animação dos osciladores foram feitas através da implementação computacional do método de Euler e o uso da biblioteca VPython, proporcionando um ambiente de aprendizado mais interativo.http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172025000100421&lng=pt&tlng=ptProgramação PythonMétodos NuméricosOsciladoresSimuladores Visuais |
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