Orientador: Marcos Silveira / Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves / Banca: Samuel da Silva / Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento dinâmico de sistemas de suspensão veicular que empregam amortecimento viscoso assimétrico, com foco na melhoria do conforto para os passageiros, considerando não linearidade geométricas presentes no sistema. Estudos anteriores comprovam que o uso de amortecedores assimétricos nestes tipos de sistema pode ser vantajoso com relação ao conforto dos passageiros. Porém, nota-se que há uma deficiência no entendimento do comportamento dinâmico deste tipo de sistema. Portanto, análises mais aprofundadas deste problema devem ser realizadas. A modelagem e o comportamento de duas configurações de suspensões, uma com amortecimento viscoso simétrico e outra com amortecimento viscoso assimétrico são apresentados e comparados. As simulações são feitas usando um modelo de quarto de carro para analisar a dinâmica vertical. A configuração geométrica de um sistema de suspensão é levada em consideração na modelagem da força de amortecimento e da força da mola, de forma a incluir não linearidade geométricas no modelo. O perfil de pavimento é introduzido no sistema através de uma excitação harmônica. Diversos valores de frequência de excitação são utilizados para descrever as diferentes irregularidades de diferentes tipos de pavimento. Os modelos matemáticos referentes aos sistemas de suspensão descritos são analisados através de simulação numérica. Através da análise computacional e métodos usuais em dinâmica não linear, incluindo históricos de deslocamento, plano de fase e resposta em frequencia é possível identificar regiões nas quais fenômenos indesejados ocorrem. Para esta análise, foram variados os valores do coeficiente de amortecimento tanto para a compressão quanto para a extensão do amortecedor e estabelecida uma razão de assimetria. Através da modelagem e simulações computacionais deste estudo é possível verificar que a escolha da... / Abstract: The objective of this work is to study the dynamical behaviour of vehicle supension system employing asynmetrical viscous damping, with a focus on improving passenger comfort, considering geometric nonlinearities which are present in the system. Previous studies have shown that the use of asymmetrical dampers in these types of systems can be advantageous with regard to the comfort of the passengers. However, there is a deficiency in understanding the dynamic behaviour of such systems. Therefore, further analysis of this problem should be conducted. The modeling and the behaviour of suspensions of two configurations, one with symmetrical viscous damping and another with asymmetrical viscous damping are presented and compared. The simulations are performed using a quarter-car model to analyze the vertical dynamics. The geometric configuration of a suspension system is taken into account in modeling the damping force and spring force, to include geometrical nonlinearities in the model. The road profile is introduced into the system through a harmonic excitation. Several values of excitation frequency are used to describe the various irregularities of different types of road. Mathematical models of the described suspension systems are analyzed by numerical simulation. Through computational analysis and usual methods in nonlinear dynamics, including time history, phase plane and frequency response, it is possible to identify regions where unwanted phenomena occur. For this analysis, the values of the damping coefficient for the compression and extension of the damper were varied, establishing an asymmetry ratio. Through modeling and computer simulations in this study, the choice of the asymmetry ratio diminishes the effects that the unever road causes on the displacement and acceleration of the sprung mass. This decrease can also improve the comfort for the passengers / Mestre

Orientador: Teresa Cristina Tarlé Pissarra / Coorientador: Luiz Sérgio Vanzela / Banca: Andréa Cristiane Sanches / Banca: Sérgio Campos / Resumo: A relevância da cana no setor energético, na produção de açúcar e etanol, é imprescindível para o agronegócio brasileiro e tem mostrado bom desempenho a cada ano agrícola. O presente trabalho tem por objetivo determinar modelos matemáticos para estimar a produtividade de biomassa de cana-de-açúcar em função do NDVI, por meio de imagens do sensor OLI do satélite Landsat 8. O estudo foi realizado em uma extensão territorial do município de Barrinha, em uma área experimental sucroenergética, localizada no nordeste do Estado de São Paulo, região administrativa de Ribeirão Preto. A avaliação da estimativa da produtividade de biomassa de cana-de-açúcar por sensores remotos foi realizada pela modelagem matemática da produtividade em função do NDVI. Para as imagens de cada data coletada, realizou-se o cálculo do valor médio dos pixels dentro da área de cada talhão, e a posteriori a análise de variância por regressão linear para as variedades nas diferentes idades de plantas e nos dois anos agrícolas (2012/2013 e 2013/2014). Os modelos foram selecionados pelo nível de significância, coeficiente de determinação e correlação. O modelo matemático que melhor estimou a produtividade de biomassa de cana-de-açúcar em função do NDVI e obteve a significância estatística, foi no período de 8 meses de idade após a colheita (Y = 3823,3e-5,646NDVI; R²=0,466; p=0,002) para a safra de 2012/2013 e a melhor qualidade estatística para 2013/2014, com imagens NDVI, foram aos 8 meses (Y = 31,986e1,2071NDVI; R² = 0,213; p=0,054), 9 meses (Y = 66,723NDVI + 31,399; R² = 0,201; p=0,062) e aos 7 meses de idade após o corte (Y = 101,5NDVI0,9536; R² = 0,170; p=0,089) / Abstract: The relevance of sugarcane in the energy sector and the production of sugar and ethanol are essential for Brazilian agribusiness and have shown good performance at each crop year. This study aims to determine mathematical models to estimate the biomass productivity of sugarcane in function of NDVI, through images of OLI sensor by Landsat 8. The study was conducted on a territorial extension of Barrinha County, in a sugarcane experimental area, located in the northeast of São Paulo, administrative region of Ribeirão Preto. The evaluation of the estimated biomass productivity of sugarcane by remote sensors was carried out by mathematical modeling productivity, using NDVI images. For all images of each date, there has been calculated the average value of the NDVI pixels within the area of each block, and a linear regression analysis of variance for the varieties in the different ages of plants and at two growing seasons (2012/2013 and 2013/2014) was performed. The models were selected by the significance of the coefficient of determination and correlation. The mathematical model that estimated the biomass productivity of sugarcane in function of NDVI images and the best statistical significance was within 8 months old after harvest (Y = 3823,3e-5,646NDVI; R² = 0.466; p = 0.002) for the harvest of 2012/2013 and the best statistical quality to 2013/2014, with NDVI images, were at 8 months (Y = 31,986e1,2071NDVI; R² = 0.213; p = 0.054), 9 months (Y = + 31.399 66,723NDVI; R² = 0.201; p = 0.062) and at 7 months of age after cutting (Y = 101,5NDVI0,9536; R² = 0.170; p = 0.089) / Mestre

Orientador: Sidineia Barrozo / Banca: Renata Zotin Gomes de Oliveira / Banca: Daniel Fernando Bovolenta Ovigli / Resumo: A Matemática, apesar fazer parte do cotidiano do aluno, tanto explicitamente quanto de forma mais sutil, é normalmente taxada de difícil compreensão e aparece como vilã entre as componentes curriculares das escolas. Tentando compreender essa situação e seus motivos, estudamos trabalhos que tratam do ensino de Matemática, as dificuldades do processo e seus problemas. Focamos especialmente no tema dessa dissertação: as funções exponenciais. Com o intuito de elaborar uma proposta para um melhor aprendizado do tema, após essa revisão da bibliografia, decidimos por propor uma sequência de atividades que utilizasse como principais ferramentas os problemas contextualizados, a modelagem matemática e os recursos tecnológicos. Esperamos que o trabalho possa contribuir para o aprendizado de alunos e professores / Abstract: Mathematics, nevertheless it's part of the student's routine, whether explicitly or in a more subtle way, is usually labeled as the abstruse one, the villain among the elements of the schools curriculum. Trying to understand the situations and its reasons, we've studied assignments regarding to the teaching of Mathematics, process difficulties and its matters. We've focused specially on the theme of this essay: exponential functions. In order to elaborate a proposal for a better learning of the theme, after the literature review, we've decided to propose a sequence of activities that using contextualized problems, the mathematical modeling and the technological resources as its main tools. We hope that the work can contribute to the learning of students and teachers / Mestre

Orientador: Fernando Luiz Pio dos Santos / Resumo: Neste trabalho, a dinâmica de transmissão da dengue é analisada por intermédio de simulações numéricas do sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares, considerando a mobilidade humana como fator de interesse para descrever a persistência e difusão dessa enfermidade. O sistema de equações é composto pela interação dos compartimentos da população de humanos e vetores para um modelo de k espaços discretos bem definidos (patches). Em particular, o número básico de reprodução para o caso de dois patches é obtido pela construção da Matriz de Próxima Geração e sua influência na dinâmica da doença é analisada. Os resultados atingidos mostram que o patch inicialmente livre da doença, passou a ser afetado pela mobilidade humana. / Mestre

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Airton Nabarrete / Banca: Atila Madureira Bueno / Resumo: A aproximação ideal e linear de modelos matemáticos apesar de ser a mais utilizada pela simplicidade não se torna a única forma de representação dos problemas e soluções na engenharia quando se aplicam técnicas computacionais e cálculos numéricos. Nesse sentido, para o controle das respostas dos sistemas dinâmicos a análise das fontes não ideais como solução viável de engenharia tem sido pesquisada em várias áreas. Nessa tese estuda-se a modelagem da equação do movimento de um veículo de pequeno porte para o transporte urbano em pequenos percursos, por meio de motores híbridos biomecânico e a ar comprimido com comportamentos não lineares e não ideais, se excitando e recebendo excitação do movimento e da interação entre as fontes motoras. Esse tipo de dinâmica veicular híbrida tem sido investigada por possibilitar melhorias no rendimento energético de veículos, tornando-se essa uma técnica que minimiza o consumo de combustíveis fósseis. Dessa forma a energia elétrica se mostra uma das principais fontes motora híbrida, combinando-se a fonte elétrica a veículos de grande e médio porte com os motores de combustão, incluindo-se os veículos de pequeno porte tal como a bicicleta combinado à fonte biomecânica. Nesse contexto de utilização de energia limpa e renovável a aplicação de motores a ar comprimido possibilita características adequadas ao uso em pequenos veículos automotores, tais como, bicicleta e motocicletas. Nesse trabalho se pesquisa a aplicação de modelo não linear com m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The ideal and linear approximation of mathematical models despite being the most used for simplicity does not become the only way to represent problems and solutions in engineering when applying computational techniques and numerical calculations. In this sense, for the control of the responses of the dynamic systems, the analysis of non-ideal sources as a viable engineering solution has been researched in several areas. In this thesis we study the modeling of the equation of the movement of a small vehicle for the urban transport in small routes, by means of biomechanical hybrid motors and to compressed air with non-ideal and non-linear behaviors, getting excited and receiving excitation of the movement and the interaction between motor sources. This type of hybrid vehicular dynamics has been investigated by enabling improvements in the energy efficiency of vehicles, making this a technique that minimizes the consumption of fossil fuels. In this way electric power is one of the main sources of hybrid power, combining the electric source to large and medium-sized vehicles with combustion engines, including small vehicles such as the bicycle combined with the biomechanical source. In this context of use of clean and renewable energy the application of compressed air motors allows characteristics suitable for use in small motor vehicles, such as bicycles and motorcycles. In this work, the application of nonlinear model with biomechanical motors and compressed air as sources not... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Antonio Roberto Balbo / Coorientador: Sônia Cristina Poltroniere Silva / Banca: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Edilaine Martins Soler / Resumo: A cana-de-açúcar é matéria prima de destaque na produção de açúcar, etanol e energia. Isto é devido a grande demanda por estes produtos no Brasil e no mundo. Mas o problema atual é que a cana-de-açúcar atingiu uma extensa área agrícola e para o atendimento total da demanda desses produtos ainda é necessário maior extensão desta área, o que não é viável a países, como exemplo o Brasil, principalmente, devido a questões ambientais e de áreas destinadas ao plantio. Dessa forma, melhoristas estão desenvolvendo uma nova variedade de cana, a cana-energia, com a qual se espera suprir as necessidades de demanda que as variedades de cana-de-açúcar tradicionais não conseguem. Estima-se que a produção de etanol e energia a partir da cana-energia seja maior que a da cana-de-açúcar. Neste contexto, este trabalho traz uma proposta de planejamento otimizado, em que se utilizam as variedades de cana-de-açúcar para a produção de açúcar e as variedades de cana-energia para a produção de etanol e energia, a partir de sua massa seca. Para isso neste trabalho apresenta-se um modelo matemático de otimização para o planejamento do plantio e da colheita das variedades de cana-de-açúcar e de cana-energia, que tem como objetivo maximizar a produção de sacarose e a produção energia. No modelo proposto são consideradas restrições técnicas de usinas sucroenergéticas de demandas mensais na produção de sacarose e massa seca, e de capacidade máxima mensal de moagem. Para a validação do modelo foi adaptada a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane is an outstanding raw material for the production of sugar, ethanol and energy. This is due to the great demand for these products in Brazil and in the world. But the current problem is that sugar cane has reached an extensive agricultural area and, for the total attendance of the demand of these products, it is still necessary to extend this area, which is not feasible for countries, such as Brazil, due to, mainly, environmental questions and of harvesting demanded area. In this way, researchers are developing a new variety of sugarcane, the energy cane, to which is expected to attend the necessary demand that the traditional sugarcane varieties can not attend. It is estimated that the production of ethanol and energy from sugar cane is higher than sugarcane. In this context, this work presents a proposal for optimized planning, in which sugarcane varieties are used for the production of sugar and sugarcane varieties for the production of ethanol and energy, based on its biomass energy. For this purpose, a mathematical model of optimization will be presented for planting and harvesting sugarcane and energy varieties, whose objective is to maximize sucrose and energy production. In the proposed model are considered operational constraints of the mill and monthly demands attendance, in the sucrose and biomass energy production and maximum monthly milling capacity. For the validation of the model, it was adapted the insertion of the energy cane variety to the mode... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Nilva Kazue Sakomura / Coorientador: Edney Pereira da Silva / Banca: Ellen Hatsumi Fukayama / Banca: Gabriel da Silva Viana / Resumo: Objetivou-se com esta pesquisa determinar as respostas de codornas japonesas e a elaboração de modelos matemáticos para determinar o nível ótimo dessas aves à ingestão de valina, isoleucina e leucina com base no modelo fatorial. Foram realizados três ensaios experimentais, utilizando 280 codornas japonesas em fase postura para cada ensaio. Os ensaios foram delineados inteiramente ao acaso, com oito tratamentos e sete repetições compostas por cinco aves. Os tratamentos consistiram de níveis crescentes de cada aminoácido teste. Os níveis propostos de valina variaram de 0,196 a 0,941%, isoleucina de 0,170 a 0,815% e leucina de 0,392 a 1,881% dos aminoácidos teste. Esses níveis foram estabelecidos para compreender todas as exigências (mantença, resposta e estabilidade ou platô de resposta). Para cada aminoácido foi estudado um nível controle com objetivo de confirmar a limitação do respectivo aminoácido teste. O período experimental foi de sete semanas, sendo três de adaptação e as outras quatro para coleta de dados. As variáveis estudadas foram, consumo de ração (g), consumo do aminoácido teste (g/ave/dia), peso médio do ovo (g), massa de ovos (g) e peso das aves (g). As respostas de produção foram ajustadas pelo modelo broken line e a função monomolecular para elaborar o modelo fatorial que fraciona as exigências em mantença e produção de ovos, bem como calcular o nível para otimizar a massa de ovos da população. Além disso foi estimado a exigência ótima econômica de valina pel... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this research was to determine the responses of Japanese quails and the elaboration of mathematical models based a factorial approach to predict the optimum intake using different levels of valine, isoleucine and leucine. Three experimental trials were carried out using 280 Japanese quails during the laying phase. The experimental design was completely randomized, with eight treatments and seven replicates composed of five birds. Treatments consisted of increasing levels of each amino acid test. Valine levels ranged from 0.196 to 0.941%, isoleucine from 0.170 to 0.815% and leucine from 0.392 to 1.881%. these levels were determined in order to analyze the utilization of these amino acids to meet the Japanese quails requirements (maintenance, response and stability or response plateau). For each amino acid trial, a control level was included in order to confirm the limitation of the respective amino acid test. The experimental period was seven weeks, being 3-week adaptation period and the other four data collection to elaborate the factorial model. The variables studied were feed intake (g), test amino acid intake (g/bird/day), egg weight (g), egg mass (g) and bird weight (g). The performance data were adjusted in the broken line and monomolecular models to determine the necessary parameters for the elaboration of the factorial model, as well as to calculate the amino acid level to optimize the egg mass of the population. The broken line model estimated the max... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Desarrolla un modelo de programación lineal con la finalidad de definir los tipos de productos y las cantidades a importar, de tal forma que se logre maximizar el beneficio de la empresa, satisfaciendo un conjunto de restricciones como por ejemplo capital de trabajo, demanda, partida arancelaria, costo de transporte (flete), política de proveedores, entre otros. Para la ejecución del modelo de programación lineal se empleó la data histórica de productos vendidos anteriormente, asimismo se empleó el software Lingo para dar solución al problema. Finalmente el modelo brindará el soporte para una toma de decisión adecuada dentro de la empresa. / Trabajo de suficiencia profesional

O fenômeno de segregação celular ocorre tanto na estruturação inicial dos organismos (morfogênese) quanto durante a regeneração de tecidos danificados. O reordenamento celular ocorre através do agrupamento de células de um mesmo tipo. A evolução do tamanho destes agregados é objeto de experimentos e de simulações relatados na literatura há mais de vinte anos. Os resultados encontrados, no entanto, são controversos. Ao simular a segregação celular pode-se obter uma lei de potência ou uma dependência logarítmica para a evolução do tamanho desses agregados. Por outro lado, dentro de certos intervalos, os experimentos podem ser ajustados com leis de potência, mas os expoentes obtidos diferem dos sugeridos nas simulações, deixando obscura a compreensão do problema. Para entender a origem física deste fenômeno estendemos os modelos de simulações baseados em diferença de adesão para incluir as hipóteses: de diferença de velocidades, de reconhecimento celular e de motilidade de grupo. Verificamos que as proporções de células de cada tecido são determinantes na distribuição espacial final do agregado e mapeamos isto em um diagrama. Para estudar a evolução do crescimento de agregados utilizamos dois métodos: a aproximação de agregado médio e a abordagem através da equação de coagulação-fragmentação de Smoluchowski. Em ambas abordagens supomos que as células formam agregados com simetria esférica e que o mecanismo principal responsável pela segregação é a fusão binária de agregados. Usando o primeiro método obtivemos resultados analíticos que mostram os efeitos de tamanho finito tanto das células individuais quanto do tamanho do sistema sobre as leis de evolução temporal. Além disso, a partir do ajuste de dados experimentais, mostramos que os expoentes corretos das leis de potência só podem ser obtidos redefinindo-se a dependência da constante de difusão dos agregados com sua massa. Para levar em conta o efeito da flutuação de tamanho dos agregados, uma equação de Smoluchowski generalizada é proposta. A distribuição de tamanhos de agregados é obtida integrando-se esta equação e, após, esse resultado é comparado com experimentos e simulações. / The celular segregation happens both in the initial organism structuration (morphogenesis) and in tissue regeneration. Cell sorting happens by grouping of cells of the same kind. The size evolution of these cluters has been reported in experiments and simulations in the literature in the last twenty years. The results found are, nevertheless, controversial. When simulating cell segregation one may obtain a power law or a logaritmic dependency for their evolution. On the other hand, within a limited range, the experiments suggest a power law, however the exponents differ from those obtained by simulations, leaving the problem undefined. In order to understand the physical origin of this phenomenon we have extended the simulations models based on differential adhesion to include the hypotheses of diferential velocities, cell recognition and diferential group motilities. We have verified that different cell type proportions determine different final cell spatial distribution and mapped this in a diagram. In order to study the evolution of cluster growth we have used two methods: the mean cluster approach and the Smoluchowski coagulation-fragmetation equation approach. In both cases we suppose that the cells form spherical clusters and that the primary aggregating mechanism is through binary cluster fusion. Using the first method we obtain analytic results showing the effects produced by the finite size of the individual cells and of the finite syze of the system on the evolution laws. Besides, from the experimental data fitting, we have shown that the correct exponent for the power laws is obtained only if we redefine the difusion constant dependency with the cluster mass. In order to consider the cluster size fluctuation effect, a generalized Smoluchowski equation is proposed. The system cluster size distribution is obtained integrating this equation and, then, this result is compared with experiments and simulations.

O fenômeno da dispersão de poluentes precisa ser compreendido e analisado pro- fundamente para que estudos de impactos ambientais possam ser realizados para projetar e prever situações. Então, obter um modelo analítico de dispersão de poluente realista torna- se interessante, pois permite avaliar com maior precisão o impacto ambiental da liberação de poluentes na atmosfera, além de abrir novos horizontes para a pesquisa. A Camada Limite Planetária (CLP) é o domínio de interesse da grande maioria dos modelos, já que nela os fenômenos turbulentos estão presentes. Uma característica destes fenômenos são os vórtices e turbilhões chamados de Estruturas Coerentes (ECs) e que são dominados por uma fase. O modelo analítico mais estudado é o que tem por base a equação advecção-difusão onde diversas simplificações como médias de Reynolds e o fechamento Fickiano são aplicados. Essas simplificações tornam o modelo determinístico e linear, mesmo o fenômeno sendo estocástico e não linear. Para resgatar algumas características do fenômeno turbulento neste trabalho sugeriu-se a inclusão de uma fase na equação advecção-difusão, através de um coeficiente difusivo complexo. Isso porque estruturas coerentes são características turbulentas dominadas pela fase. Comparou-se aqui os modelos com coeficiente difusivo real e complexo para as mesmas condições podendo assim observar qualitativamente a inclusão da fase no modelo que reproduz uma característica do escoamento turbulento, apresentando um comportamento mais realista. Apesar de não podemos garantir que esta é a maneira mais acertada de incluir a fase na equação advecção-difusão, com certeza ela nos trás um grande benefício que é a garantia de sempre ter soluções semi-positivas definidas, compatíveis com distribuições, para a representação da concentração. / The phenomenon of dispersion of pollutants needs to be analyzed and deeply un- derstood so that environmental impact studies can be performed to design and predict situations. Then, to obtain an analytical model of realistic pollutant dispersion becomes interesting because it allows to accurately assess the environmental impact of the release of pollutants into the atmosphere and to open new horizons for research. The planetary bound- ary layer (PBL) is the domain of interest of the majority of models, since this is domain where turbulent phenomena are present. A feature of these phenomena are the vortexes and eddies that are Coherent Structures (CSs) and are dominated by a phase. The most studied analytical model is based on the advection-diffusion equation where several simpli cations such as Reynolds averages and Fickian closure are applied. These simpli cations render the model deterministic and linear, although the phenomenon is stochastic and nonlinear. To recover some characteristics of turbulent phenomena in this work a phase was included in the advection-diffusion equation by a complex diffusion coefficient. This is because coherents structures are turbulent characteristics and dominated by phase. We compared the models with real and complex diffusion coefficient for the same conditions, thus being able to observe qualitatively the inclusion of phase in the model that reproduces a characteristic of turbulent ow, presenting a more realistic behavior. Although we can not guarantee that this is the adequate way to include the phase in the advection-diffusion equation, it certainly brings us bene t that is the guarantee to always have at least semi-positive solutions, compatible with distributions that represent the concentration.