Navegando por Assunto "Modelos matemáticos"

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Comparação de modelos estocásticos nas estimativas volumétricas e de biomassa em Eucalyptus spp. da Chapada do Araripe - PE
(2022-05-31T03:00:00Z) Silva, Aline Amorim da; Silva, José Antônio Aleixo da; http://lattes.cnpq.br/5674098794412714; http://lattes.cnpq.br/7046975217725378
Objetivou-se por meio deste trabalho comparar e avaliar modelos estocásticos nas estimativas volumétricas e de biomassa total, em clones de Eucalyptus spp. com 5,5 anos de idade e em sua segunda rotação, na Chapada do Araripe – PE. O estudo foi realizado a partir dos dados de volume da biomassa total dos compartimentos arbóreos (fuste, casca, galho e folha), coletados em plantios experimentais de Eucalyptus spp. na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA – em Araripina-PE, onde foram amostradas aleatoriamente 150 indivíduos para a cubagem e modelagem. Foram realizados ajustes em nove modelos volumétricos, utilizando o software SYSTAT (12.0). O processo Stepwise na forma backward foi aplicado nos ajustes dos modelos e os seguintes critérios foram estabelecidos para a seleção das equações: significância dos coeficientes de regressão (bi), erro padrão da estimativa (Sxy), Critério de Informação de Akaike (AIC), Índice de Ajuste corrigido (IAc), análise gráfica dos resíduos e, em conjunto, o valor ponderado dos escores estatísticos (VP). Com base nos resultados obtidos, foram encontrados valores significativos, ao nível de 1% de significância, para todos os coeficientes das equações. Contudo, foi observado que, ao utilizar a análise de regressão por Stepwise (backward method), alguns modelos volumétricos e de biomassa sofreram modificações importantes dentro do seu formato, resultando na supressão de variáveis independentes e igualdade entre equações. Após aplicação das técnicas de análise, observou-se que todos os modelos propostos apresentaram boa precisão entre as estimativas volumétricas e de biomassa total, em função do DAP e altura dos indivíduos arbóreos. Pode-se visualizar que, para os modelos volumétricos, os de Naslund, Naslund (Modificado), Schumacher e Hall, Meyer, Meyer (Modificado), Prodan e Stoate foram os que apresentaram melhor ajuste e precisão, enquanto que, para a biomassa total, os modelos de Prodan, Schumacher e Hall, Naslund (Modificado), Meyer, Stoate, Spurr (Variável Combinada), Naslund e Meyer (Modificado) foram os que apresentaram melhor ajuste, sendo, portanto, os modelos mais viáveis para futuros inventários florestais em plantios de Eucalyptus spp. na Chapada do Araripe.
Desenvolvimento de modelos matemáticos para estimativa da área foliar de leguminosas forrageiras
(2020-10-27T03:00:00Z) Guimarães, Larissa Morane Pinto; Cunha, Márcio Vieira da; http://lattes.cnpq.br/8936474723708253; http://lattes.cnpq.br/4555295690063951
A área foliar é uma importante característica das plantas forrageiras. Por meio dela é possível acompanhar o desenvolvimento das plantas e calcular o índice de área foliar, o qual tem sido usado como um parâmetro de manejo de plantas forrageiras. O objetivo deste trabalho foi avaliar modelos matemáticos para estimar área foliar das leguminosas Estilosantes seabrana (Stylosanthes seabrana B.L. Maass & 't Mannetje), Leucena (Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit.) e Gliricídia ( (Jacq.) Kunth ex Walp.) em função do comprimento, largura e do produto do comprimento e largura foliar. Foram coletadas 200 folhas expandidas por espécie de leguminosa. Para medições das dimensões foliares (comprimento e largura), foi utilizado uma trena graduada em centímetros e para a área foliar foi utilizado o aplicativo Easy Leaf Area Free, para smartphone. Foi realizada análise estatística descritiva das variáveis estudadas (área foliar, comprimento e largura) e testados três modelos lineares para cada espécie e para o conjunto de folhas de todas as espécies, totalizando 12 modelos, utilizando a área foliar como variável dependente. O desempenho dos modelos foi avaliado pelo RMSE (root mean squared error) e o R2. O modelo com o produto do comprimento e largura foliar como variável independente apresentou melhor ajuste e estimativa da área foliar. Dessa forma, foi possível estimar a área foliar das leguminosas forrageiras com maior precisão por meio do produto do comprimento e largura foliar, em todas as leguminosas, notadamente na Gliricídia. Além disso, o melhor modelo foi obtido integrando todas as folhas das espécies. O aplicativo para smartphone Easy Leaf Area Free mostrou-se eficiente e de fácil uso para estimar a área foliar das leguminosas estudadas.
Influência da temperatura sobre a condutividade elétrica em águas salobras com prevalência de Na+ ou Ca2+
(2025-03-21T03:00:00Z) Oliveira, Ester Souza; Santos Júnior, José Amilton; http://lattes.cnpq.br/2839547928353699; http://lattes.cnpq.br/8372114404333869
A condutividade elétrica (CE) de soluções iônicas é influenciada por fatores como concentração e temperatura, desempenhando papel fundamental em diversas aplicações, incluindo a hidroponia e o monitoramento da qualidade da água. Este estudo teve como objetivo quantificar e/ou estimar, através de modelos matemáticos, a variação da condutividade elétrica (CE) de soluções iônicas simuladas mediante solubilização de NaCl ou CaCl2 em função do aumento da concentração ou da temperatura, ao nível do mar, visando futuras aplicações no preparo de soluções nutritivas. As hipóteses desse estudo foram avaliar, o efeito da variação da temperatura sobre a condutividade elétrica será mais sensível para soluções iônicas obtidas a partir da solubilização de CaCl2 do que de NaCl e a variação da condutividade elétrica de soluções iônicas expostas a 5 e a 40 °C será superior a 10%. Para isso, utilizou-se dados e equações empíricas da literatura para modelagem computacional, que foi conduzida por meio do software Microsoft Excel. Foram analisadas soluções com diferentes concentrações (600, 1990 e 4760 mg L−1 para NaCl e 877, 2911 e 6944 mg L−1 para CaCl2·2H2O), ajustadas para valores de CE de 1,3, 4,3 e 10,3 dS m−1. A variação térmica considerada foi de 5 a 40 °C. Os resultados indicaram um aumento linear da CE com a elevação da temperatura, com incremento médio de 116,6% no intervalo analisado. O efeito da temperatura foi similar para ambos os sais, contrariando a hipótese inicial de maior sensibilidade da CE para soluções de CaCl2·2H2O. A modelagem computacional apresentou elevada aderência aos dados experimentais da literatura, validando o modelo teórico proposto. Dessa forma, este estudo contribui para a compreensão da dinâmica da CE em soluções ricas em Na+, Ca2+ e Cl−, podendo subsidiar aplicações práticas, como o desenvolvimento de sensores e sistemas automatizados para o controle de nutrientes em cultivos hidropônicos.
Modelo de dimensionamento para tanques de escorva verticais e horizontais baseados na Lei de Boyle com correção percentual
(2025-03-20T03:00:00Z) Andrade, Oto Barbosa de; Silva, Manassés Mesquita da; http://lattes.cnpq.br/2249840331584869; http://lattes.cnpq.br/5397373375415556
A água é um recurso fundamental, e seu transporte eficiente depende geralmente de sistemas de bombeamento confiáveis, especialmente na agricultura irrigada. Nos casos de instalações com bombas acima do nível do reservatório, ordinariamente se faz o uso de válvulas-de-pé, que têm partes móveis suscetíveis ao mau funcionamento por desgastes, quebras, sujeira ou outros problemas, que limitam a confiabilidade desse sistema. Por meio deste trabalho apresenta-se uma formulação matemática para o dimensionamento de tanques de escorva como alternativa para substituição da válvulas-de-pé convencional, baseada na Lei de Boyle associada com a Lei da conservação da energia. Tal formulação teórica foi complementada com a aplicação de um coeficiente de correção específico para diferentes modelos de tanques. Além disso, propõe-se um modelo simplificado para tanques cilíndricos horizontais, que segundo a literatura é uma configuração otimizada de tanques de escorva. A validação do modelo proposto foi realizada por meio da comparação dos resultados teóricos com dados experimentais disponíveis na literatura. A aplicabilidade e precisão da modelagem pode ser confirmada pela exatidão dos cálculos. A equação de dimensionamento do tanque mostrou-se eficaz, desde que se realize um ajuste percentual considerando as especificidades do modelo de montagem com a recomendação de uma margem de segurança.
Modelos matemático-computacionais do sistema cardiovascular humano a parâmetros condensados e aplicações
(2019-12-20T03:00:00Z) Albuquerque, Juan Augusto Victor de Oliveira; Watanabe, Mário Sansuke Maranhão; http://lattes.cnpq.br/4598453019812221
Os avanços da computação nas últimas décadas, em termos do aumento na capacidade e velocidade de processamento, têm levado a crescentes desenvolvimentos na área da Modelagem Matemática e Computacional. A principal vantagem dos modelos matemáticocomputacionais é a capacidade de representar e simular a realidade, gerando resultados descritivos e preditivos sobre o fenômeno modelado. Acompanhando essa tendência das últimas décadas, a aplicação de modelos matemáticos tem sido cada vez mais intensa na medicina e nas demais ciências da saúde. Os modelos matemático-computacionais atuam como ferramentas auxiliares na área médica, tanto na tomada de decisões clínicas e cirúrgicas, quanto no ensino e na pesquisa. Em particular, modelos matemáticos do escoamento sanguíneo no Sistema Cardiovascular Humano (SCVH) têm sido desenvolvidos e aperfeiçoados. Este Trabalho de Conclusão de Curso aborda modelos matemáticos do SCVH a parâmetros condensados, ou seja, descrições matemáticas das grandezas hemodinâmicas por equações diferencias ordinárias que levam em conta a evolução temporal das variáveis físicas presentes na circulação. Esses modelos foram utilizados em duas aplicações: na elaboração de um simulador do SCVH – SimulCárdio - com propósitos educacionais para estudantes de graduação em Medicina e em um estudo de problema inverso para estimativa de parâmetros hemodinâmicos com o objetivo de simular com maior precisão quadros clínicos de patologia cardiovascular.
Modelos matemáticos epidemiológicos do tipo SIS e SIR e o segundo método de Lyapunov
(2023-05-05T03:00:00Z) Santos, Letícia Maria Menezes dos; Didier, Maria Ângela Caldas; Freitas, Lorena Brizza Soares; http://lattes.cnpq.br/2302580820419163; http://lattes.cnpq.br/9721552594807972; http://lattes.cnpq.br/9115322351374062
Esse trabalho tem como objetivo um estudo de modelos matemáticos epidemiológicos do tipo SIS (Suscetível - Infectado - Suscetível) e SIR (Suscetível - Infectado - Removido com foco na estabilidade dos pontos de equilíbrio dos sistemas de equações diferencias que os descrevem. A análise de estabilidade será apresentada de duas maneiras, utilizando as características dos autovalores e/ou traço da matriz do sistema e usando o Segundo Método de Lyapunov. Também tratamos a estabilidade de variações desses modelos, considerando a população total não constante e a dinâmica vital(nascimentos e mortes) ou dividindo a população dos infectados em indivíduos expostos(infectados que ainda não transmitem a doença) e os indivíduos infecciosos(infectados que transmitem a doença). Definimos o Valor de Reprodutividade Basal e, para alguns modelos, apresentamos formas para a sua obtenção a partir das taxas envolvidas e condições iniciais do sistema. Um cálculo que determina o número máximo de infectados atingido foi realizado para o modelo SIR com população total constante e sem dinâmica vital. Por fim, para compreender como acontece, na prática, a utilização destes modelos, decidimos estudar a evolução da Pandemia do Covid-19 no estado de Pernambuco em 2020 e 2021 por meio do modelo SIR com tamanho de população constante e sem dinâmica vital. Para isso, calculamos o valor de reprodutividade basal e o número máximo de infectados para cada caso. Vale destacar que para obter um modelo que melhor aproximasse os dados reais foi utilizado um algoritmo evolucionário.
Técnicas de Modelagem Matemática e os Métodos de Runge-Kutta
(2021-07-23T03:00:00Z) Silva, Angelo Antunes da Rocha; Didier, Maria Ângela Caldas; Gondim, João Antônio Miranda; http://lattes.cnpq.br/2674397127545655; http://lattes.cnpq.br/9721552594807972; http://lattes.cnpq.br/9069459979748516
Este trabalho consiste no estudo da Modelagem Matemática com análise numérica dos modelos. Apresentamos as etapas de um processo de modelagem, definimos e classificamos um modelo matemático e discutimos as técnicas de modelagem por ajuste de curvas usando o Método dos Mínimos Quadrados e por equações diferenciais onde abordamos alguns modelos, dentre eles, os que descrevem uma dinâmica de crescimento populacional e os modelos epidemiológicos. Também, apresentamos os métodos de Série de Taylor e os métodos de Runge-Kutta para a construção de soluções numéricas de um problema de valor inicial. Como contribuição principal, simulamos as soluções analíticas e numéricas para quatro problemas de valor inicial e analisamos os erros das soluções numéricas para responder questões referentes a fórmula geral do método de Runge-Kutta de ordem 2. Calculamos dois tipos de erros: o Erro de Fórmula e o erro em um intervalo. Para o cálculo do erro em um intervalo, utilizamos a norma L2 e uma fórmula fechada de Newton-Cotes. A proposta aqui é fornecer um material sobre Modelagem Matemática que possa ser utilizado tanto por um estudante de Graduação em Matemática, como de outra área de conhecimento que desfrute do Cálculo Diferencial como ferramenta. Observamos que as simulações dos modelos foram realizadas na linguagem de programação Python e os códigos poderão ser acessados através do link disponibilizado na introdução desta dissertação.
Um estudo sobre equações diferenciais ordinárias em dinâmica populacional
(2019-12-14T03:00:00Z) Franco, Mariana Pereira; Carvalho, Gilson Mamede de; http://lattes.cnpq.br/0044877127514130; http://lattes.cnpq.br/1514122794309246
Neste trabalho daremos ênfase a uma modelagem matemática por meio de equações diferenciais para a dinâmica entre duas populações em uma relação de predação, a qual é conhecida na literatura por Modelo Predador-Presa de Volterra, sendo realizada previamente uma abordagem das ferramentas matemáticas necessárias para uma análise adequada do problema, a saber, um estudo dos métodos de solução para algumas equações diferenciais ordinárias, os resultados que os fundamentam e algumas aplicações; e noções de estabilidade de singularidades de sistemas autônomos.
Um modelo Fuzzy para estimar o risco de desenvolver câncer de colo de útero
(2021-03-05T03:00:00Z) Freitas Neto, Manoel Antônio de; Bocanegra, Silvana; http://lattes.cnpq.br/4596111202208863; http://lattes.cnpq.br/9209693395568082
O câncer de colo de útero é o quarto tipo de câncer que mais mata mulheres no mundo e no Brasil. Por ano, são quase 600.000 novas ocorrências onde mais da metade das pessoas morrem. Apesar dessa alta taxa de incidência, a chance de recuperação para casos identificados precocemente é igualmente alta. Diante disto, a proposta desse trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo matemático computacional que possa ser útil para estimar o risco de uma pessoa desenvolver a doença e assim auxiliar os especialistas numa possível previsão e prevenção. Para construção do modelo foi utilizada a teoria de conjuntos de lógica fuzzy. Inicialmente foram estudados os principais fatores de risco associados ao surgimento do câncer e criadas variáveis lingüísticas para subsidiar a construção do sistema de regras fuzzy. Ao selecionar as variáveis idade, idade da primeira relação sexual, histórico de câncer dos pais, presença de ISTs, tabagismo, quantidade de parceiros homens no último ano e vacinação contra HPV é possível estimar o risco do paciente desenvolver câncer de colo uterino. Ele pode ser classificado em cinco categorias: muito baixo, baixo, moderado, alto e muito alto. Além disso, um aplicativo foi desenvolvido para captação de dados e futura integração com o modelo para estimativa de risco.