TEA010, Engenharia Ambiental, 6 créditos, disciplina obrigatória, carga horaria: 90h

Professor: Tobias Bleninger (contato)
Horários e sala de aula: Segundas, Quartas e Sextas das 07:30-09:10h, sala PF04
Horário de consultas: Por favor, agendar por email ou telefone (contato)

Ementa

Ferramentas computacionais para programação, processamento simbólico e plotagem. Revisão de programação científica. Vetores, matrizes e coordenadas. Campos escalares e vetoriais. Equações diferenciais de 1a e 2a ordens. Teoria de variáveis complexas: analiticidade, séries. Soluções em série de equações diferenciais. Transformada de Laplace. Teoria de Distribuições. Teoria de variáveis complexas: teorema do resíduo e integração de contorno.

Objetivos

Criar a habilidade de aplicar métodos matemáticos a conceitos e modelos da engenharia ambiental. Apresentar exemplos de aplicações e elaborar cálculos relacionados a problemas típicos de Mecânica dos Fluidos, Fenômenos de Transporte, nos ambientes atmosféricas, águas superficiais e subterrâneos e processos tecnológicos. Isto inclui aplicações de álgebra linear, equações diferenciais ordinárias, transformações, campos escalares e vetoriais usando soluções analíticas e numéricas. Introdução e aplicação de ferramentas computacionais para resolução de problemas matemáticas.

Programa/calendário

Provas

• 1 Prova P1 (sem consulta)
• 2 Exercícios
  • E1 (individual) e
  • E2 (em grupo com apresentação oral e arguição). A nota E2 consiste em nota única para o trabalho escrito (70%) e nota individual para a apresentação (10%) e as perguntas e a arguição (20%)
• Nota N = 1/2P1 + 1/4E1 + 1/4E2
•         se N ≥ 7   aprovado com nota final N_F = N
•         se N < 4   reprovado
•         se 4 ≤ N < 7 prova final F
•                    se (F+N)/2 ≥ 5 aprovado com nota final N_F = (F+N)/2
•                    se (F+N) < 5 reprovado
• Presença: se faltas maior de 25%: reprovado

Referencias e informações adicionais

• Livros texto:
  • Steven Chapra, Metodos Numéricos para Engenharia, 5a edicao, McGraw Hill, Sao Paulo, 2008 (link para apresentacoes, link para m-files)
  • Chapra, Steven C. Surface water-quality modeling. Waveland press, 2008.
  • Parkhurst, David F. Introduction to applied mathematics for environmental science. Springer Science & Business Media, 2007.
  • Chapman, Stephen J. MATLAB programming for engineers. Nelson Education, 2015.
  • Calculus in Context. The Five College Calculus Project. James Callahan. Kenneth Hoffman. David Cox. Donal O’Shea. Harriet Pollatsek. Lester Senechal. http://math.smith.edu/~callahan/intromine.html
  • Kreyszig, E., 1999, Advanced Engineering Mathematics, Wiley & Sons, ISBN: 0-471-15496-2 (existe tambem versao em portugues, veja em baixo)
  • Erwin Kreyszig, 2009, “Matematica superior para engenharia”, Volumes 1-3, ISBN: v. 1 9788521616436 : v. 2 9788521616443 : v. 3 9788521616450, Rio de Janeiro, LTC
  • Ekkehard O. Holzbecher, Environmental modeling using MATLAB, 2007, Springer (link to book, m-files at Mathworks)
  • Alfio Quarteroni, Fausto Saleri, 2007, Calculo Cientifico com MATLAB e Octave. Springer, Italia, Milano ou “Scientific Computing with MATLAB and Octave, 2010” (disponivel como e-book na biblioteca da UFPR, link, link para m-files)
  • M. D. Greenberg. Advanced Engineering Mathematics. Prentice-Hall, New Jersey, 1998.
  • E. Butkov. Física Matemática. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1988.
  • Coleção de livros matematicos  (e online textbooks)
  • William H. Press, Saul A. Teukolsky, William T. Vetterling, Brian P. Flannery, Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing, Third Edition (2007), Cambridge University Press (ISBN-10: 0521880688, or ISBN-13: 978-0521880688), www.nr.com
  • Aulas, exercicios, provas e Livros de Gilbert Strang, MIT Open Course Ware, Massachusetts Institute of Technology (Computational Science and Engineering I)
  • S. R. Otto, St. Andrews J. P. Denier, An Introduction to Programming and Numerical Methods in MATLAB, The University of Adelaide School of Mathematical Sciences, (pdf)
  • Nelson, L.D., 2011, Apostila de Matemática Aplicada a Engenharia, Departamento de Engenharia Ambiental, UFPR
• Software:
  • MatLab (programa computacional, existem licenças acadêmicas). Tutoriais! e Mini-Curso! ou Octave (alternativa grátis parecido com MatLab)
  • Maple (programa matemático, profissional, especialmente para operações simbólicas) ou Maxima (alternativa grátis parecido) ou Wolfram Alpha (online)
  • UltraEdit (editor de texto professional, pode editar colunas) ou PSPad (editor de texto gratis, pode editar colunas)
  • Microsoft Excel (programa de calculo em tabelas) ou Calc (program de calculo em tabelas gratis, do sistema OpenOffice)
  • Sketchup (Programa para desenho tecnico)
  • Delft3D – Modelo 3D hidrodinamico e de transporte e qualidade de agua / 3D Hydrodynamic and transport and water quality modeling suite (open source)
  • OpenFOAM – The Open Source Computational Fluid Dynamics (CFD) Toolbox (Programa para Mecanica dos Fluidos Computacional) (Curso com informacoes adicionais)
  • CAELinux – Distribuicao de Linux com pre- e pos-processadores e solver para CFD / Linux distribution including pre- and post-processors and solvers for CFD
• Materiais interativos:
  • Gilbert Strang, MIT Open Course Ware, Massachusetts Institute of Technology, Course: Computational Science and Engineering I, exercicios, aulas em video, provas
  • Gilbert Strang, MIT Open Course Ware, Massachusetts Institute of Technology, Course: Mathematical Methods for Engineers II, exercicios, aulas em video, provas
  • Gilbert Strang, Differential Equations and Linear Algebra – New Book Website
  • Markus Uhlmann, 2009, “Numerical Fluid Mechanics“, Institute for Hydromechanics, Karlsruhe Institute of Technology
  • Numerical Recipes
  • Robert E. Terrell, 2011, PDE applets heat equation in 1d and 2d, Cornell University, Department of Mathematics
  • Jiri Lebl, 2012, “Notes on Diffy Qs: Differential Equations for Engineers“, University of California, Department of Mathematics
  • Materiais multimedias da mecanica dos fluidos e hidraulica
  • Experiments with MATLAB by Cleve Moler (E-book e m-files (abaixe, extrai, adicione local para comandos de Matlab ou Octave usando >>addpath c:\….\…..\exm))
  • John C. Polking, Ordinary Differential Equations using MATLAB, Department of Mathematics, Rice University, EUA, (EDOs em Matlab, criar campos direcionais com DField) ou Wikipedia, Codigo para Campos Direcionais em Octave
  • Pavel Grinfeld, Algebra Linear com Java Applets
  • Hancock, M. 2006, Linear Partial Differential Equations, MIT Open Course Ware, Massachusetts Institute of Technology
  • White, John R., Chemical and Nuclear Engineering Dept. University of Massachusetts Lowell, Applied Problem Solving with Matlab, Mathematical Methods for Engineers 1,  Mathematical Methods for Engineers 2
  • Musica matemática em alemão: DorFuchs
• Elaboração de textos (veja guia de orientação)
• Provas anteriores: 2011-2: P1 (prova e gabarito), P2 (prova e gabarito), 2013-2: (gabarito P1, gabarito E2,  E2, gabarito P2, gabarito PF), 2014-2: (P1, gabarito e prova, gabarito e prova PF), 2015-2: (P1, gabarito e prova, gabarito e prova PF), 2018-2: (E1, gabarito, P1 e gabarito, E2 e gabarito, P2 e gabarito, Final e gabarito), 2019-2 (P1 e gabarito), P1 2024-2