Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item Um estudo sobre a paridade de números inteiros(Universidade Federal de Viçosa, 2024-04-15) Resende, Sara Belmonte; Nicolau, Danielle Franco; http://lattes.cnpq.br/6190939341033788Este trabalho será um estudo sobre os números inteiros desde a sua construção. Trabalharemos com temas de aritmética, em especial paridade de números inteiros. Dizemos que um número par tem paridade par e que um número ı́mpar tem paridade ı́mpar. Este conceito, apesar de sua simplicidade, aparece na resolução de uma variedade de questões, além de ser útil na solução de muitos problemas matemáticos e do cotidiano. O interessante sobre a simplicidade do tema é que é possı́vel trabalharmos até mesmo com estudantes nos anos iniciais de ensino, com pouco conhecimento matemático, apresentando uma aritmética fascinante. Iniciaremos com o estudo histórico do surgimento dos Números, nos baseando em Livros de História da Matemática. Apresentaremos vários problemas que podem ser resolvidos com paridade, a fim de mostrar um certo padrão nas soluções e tornar possı́vel a aplicação em problemas semelhantes. O trabalho ainda apresentará um produto técnico da dissertção voltado para o Ensino Básico, aplicando a paridade na resolução de problemas e jogos. Palavras-chave: Paridade. Números Inteiros. Resolução de Problemas. Problemas com Paridade.Item Avaliação do comportamento à flexão de elementos de concreto pré-moldado envelopados com perfis formados a frio(Universidade Federal de Viçosa, 2024-02-28) Faria, Camila Spagnol de; Veríssimo, Gustavo de Souza; http://lattes.cnpq.br/6540100558261375A indústria da construção civil no Brasil vem evoluindo ao longo do tempo e essa evolução vem acompanhada pela busca por novos sistemas construtivos, que sejam mais eficientes sob o ponto de vista econômico, mantendo-se a segurança e durabilidade das estruturas. Por estar ainda em fase de desenvolvimento, o país carece de soluções tecnológicas que permitam a construção industrializada, que acelerem o processo de construção. A utilização de estruturas pré-moldadas tem se destacado como processo eficaz na construção civil, oferecendo diversas vantagens que impactam positivamente o desempenho, a eficiência e sustentabilidade dos projetos. Este trabalho trata do estudo de uma tecnologia construtiva para a produção de elementos estruturais que associa o uso de concreto pré-moldado e aço estrutural. O objetivo principal é avaliar o comportamento estrutural de elementos de concreto pré-moldado envelopados submetidos à flexão. Um estudo experimental exploratório foi conduzido no Laboratório de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa. Foram ensaiados três modelos de vigas envelopadas, com 5,0 m de comprimento e três modelos de lajes envelopadas, com 3,60 m de comprimento, por meio dos quais foi possível desenvolver e calibrar modelos de elementos finitos utilizando-se o programa computacional ABAQUS. A partir do comportamento observado nos ensaios experimentais e nas simulações numéricas, foram desenvolvidos modelos analíticos para a determinação do momento fletor resistente de cálculo dos elementos de vigas e de lajes envelopadas. Concluiu-se que ambos os elementos falharam, na maioria dos casos estudados, por deformação plástica excessiva do aço do perfil formado a frio tracionado e da armadura positiva. Em ambos os modelos, o perfil de aço formado a frio contribuiu com uma parcela significativa da resistência última, gerando um aumento de aproximadamente 60% na capacidade das vigas e de cerca de 30% na capacidade das lajes. Nos modelos de lajes envelopadas, a utilização da tela soldada como armadura positiva gerou um acréscimo de 49% na capacidade resistente, devido à elevada aderência ao concreto, proporcionada pelas juntas soldadas, que reduz a fissuração dos elementos. Por último, este trabalho evidenciou que a conexão entre perfil de aço e concreto, provocada pela soldagem da tela, ativa o comportamento misto entre aço e concreto em vigas e lajes de concreto pré-moldado envelopadas. Palavras-chave: Concreto pré-moldado; Vigas envelopadas; Lajes envelopadas; Estruturas mistas; Perfil de aço formado a frio; Telas soldadas; Simulação numérica.Item Estudo do comportamento estrutural de vigas mistas tipo crestbeam com diferentes graus de conexão(Universidade Federal de Viçosa, 2024-02-27) Altoé, João Vitor Fioresi; Veríssimo, Gustavo de Souza; http://lattes.cnpq.br/8510257907874571Nos elementos mistos de aço e concreto, o comportamento misto é obtido quando os dois materiais trabalham solidários, na maioria dos casos por meio de uma ligação mecânica, proporcionada por conectores de cisalhamento. A busca por conectores com melhor desempenho estrutural para pontes levou ao desenvolvimento de uma categoria de conectores denominada composite dowels, ou conectores de pinos mistos, que ainda permanecem como objeto de estudo. Este trabalho consiste em uma investigação sobre uma aplicação do Crestbond, um conector de pinos mistos desenvolvido no Brasil, numa tipologia de vigas mistas denominada Crestbeam, desenvolvida na UFV. A Crestbeam é uma viga mista com uma seção transversal monossimétrica em que a mesa de concreto armado é solidarizada a um perfil de aço T invertido que possui um conector Crestbond integrado à alma. Neste trabalho, foi realizada uma investigação do estado da arte dos composite dowels e uma análise numérica do comportamento estrutural das vigas Crestbeam. São descritos a evolução das geometrias, o comportamento estrutural, modelos mecânicos para dimensionamento nos estados limites último e de fadiga e indicações de novas investigações e perspectivas futuras. A análise numérica permitiu elucidar algumas questões relacionadas à influência de alguns parâmetros no desempenho estrutural da conexão com Crestbond e da própria Crestbeam. O modelo teórico proposto, para predição do comportamento da Crestbeam, apresentou boa correlação com o modelo numérico calibrado com resultados experimentais, com coeficiente de variação da ordem de 3%, evidenciando sua aplicabilidade para o projeto de vigas mistas Crestbeam sob carregamento estático. Palavras-chave: Crestbeam; Crestbond; Composite dowels; Vigas mistas; Análise numérica; Conexão parcial; Conectores de cisalhamento.Item Um arcabouço computacional para suporte à tomada de decisões de especialistas em cenários de desastres ambientais utilizando dados públicos(Universidade Federal de Viçosa, 2023-12-18) Brumatti, Carlos Henrique Tavares; Reis, Julio Cesar Soares dos; http://lattes.cnpq.br/2499919167167720A exploração exagerada dos recursos naturais, aliada com as alterações climáticas dos últimos anos, vem causando um aumento na frequência da ocorrência de eventos climá- ticos extremos. Consequentemente, desastres ambientais, causados de forma natural ou humana, são cada vez mais comumente identificados. Esse aumento na ocorrência gera uma série de consequências significativas para as comunidades locais, gerando impactos que são refletidos em diversos setores da sociedade como economia, infraestrutura, saúde e educação. Dessa forma, a recuperação das localidades no pós-evento normalmente é bem custosa financeiramente para os setores públicos e privados. Sendo assim, existe ainda a necessidade de que tais valores sejam alocados da maneira mais eficiente possível. Baseado nessas premissas, este trabalho propõe uma metodologia voltada para suportar a recupera- ção dessas localidades atingidas, de forma clara e eficiente. Para isso, são utilizados dados públicos atrelados a conceitos de Mineração de Dados e Geoprocessamento. Por fim, foi implementado também um Sistema de Inteligência Geográfica, buscando assim facilitar o contato dos usuários com a abordagem desenvolvida, uma vez que o sistema é destinado aos usuários responsáveis pela alocação de recursos financeiros destinados à recuperação das localidades atingidas por desastres ambientais, e que não estão familiarizados muitas vezes com os conceitos aqui empregados (i.e., Mineração de Dados e Geoprocessamento). Em suma, os resultados destacam o potencial das ideias apresentadas para suportar a tomada de decisão nesse cenário e a viabilidade do sistema proposto. Espera-se que ele possa ser útil para direcionar os investimentos de recuperação pelos usuários. Palavras-chave: Mineração de Dados. Sistema de Inteligência Geográfica. Desastres Ambientais.Item Effect of natural ventilation on airborne disease infection risk in lecture halls(Universidade Federal de Viçosa, 2024-02-23) Souza, Pedro Carmo e; Carlo, Joyce Correna; http://lattes.cnpq.br/2989498284611036This dissertation shows that two calibration indices suggested by ASHRAE to calibrate energy and water demand simulations can be used to calibrate any type of simulation, including natural ventilation. The authors subsequently use these indices to create a calibrated simulation model of a three-story, 30-classroom lecture hall in tropical climate, and by virtue of assessing the air renovation profile of each of its classrooms, also create an airborne disease infection risk matrix for that building, which can be adapted to similar lecture halls. The risk matrix accounts for three different diseases’ quanta emission rates, three different occupation rates (10%, 50% and 90% occupation) and classroom permanence times of up to 250 minutes. Findings suggest ventilation chimney height to be more influential to air renovations than temperature difference alone, that higher occupation rates resulted in more air renovations per hour, but also in higher infection risk, and that differently from temperate climate research has shown, tropical classrooms equipped with thermal chimneys can rely on natural ventilation to reduce airborne infection risk to an acceptable threshold. Keywords: COVID-19. Building Energy Simulation. Measles. Tropical climate. Thermal Chimney.Item Análise do ambiente de aprendizagem de cursos de graduação em design através do modelo TPACK(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-29) Souza, Sandro Ferreira de; Tibúrcio, Túlio Márcio de Salles; http://lattes.cnpq.br/5997104404829976Considerando a realidade da inserção da tecnologia no contexto do ensino, a pesquisa buscou investigar como os professores de Design avaliam o ambiente de aprendizagem por meio do Modelo TPACK (Technological Pedagogical Content Knowledge). O objetivo geral é compreender a aplicação do TPACK em cursos de graduação em Design, visando aprimorar a inserção de tecnologias digitais no processo de ensino e aprendizagem. Na primeira etapa da pesquisa foi realizada uma revisão de literatura para fundamentação e discussão do tema. A metodologia para desenvolvimento do trabalho inclui pesquisa de campo que envolveu a aplicação de questionários a professores e a coordenadores de cursos de Design, grupos focais, estudos de caso e entrevistas com professores de Design. Foi também realizado um experimento empírico que consistiu na preparação de atividades e na avaliação do ambiente de aprendizagem com um grupo de professores da área em uma Instituição. Os resultados destacam a importância da utilização do TPACK como modelo para análise do ambiente de aprendizagem, evidenciando a necessidade de os professores possuírem conhecimento e habilidades para avaliar de forma eficaz o ambiente educacional. A pesquisa contribuiu para a reflexão sobre a inserção de novas tecnologias no ensino de Design, fornecendo insights para a melhoria da qualidade do ensino e da aprendizagem nesse contexto específico. Palavras-chave: Technological Pedagogical Content Knowledge;TPACK; Tecnologias Digitais; Design; Arquitetura.Item Proposta metodológica para a determinação do tamanho amostral e distribuição espacial de feições lineares utilizadas no controle de qualidade posicional em Cartografia(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-26) Cunha, Marconi Martins; Santos, Afonso de Paula dos; http://lattes.cnpq.br/7712819115551966Usualmente, a avaliação da acurácia posicional de produtos cartográficos é realizada por meio das discrepâncias posicionais e técnicas baseadas em pontos. Entretanto, a utilização de feições lineares apresenta algumas vantagens sobre o método pontual. Dentre estas, pode-se mencionar que as feições lineares possuem mais informações geométricas e posicionais que os pontos e que, em uma base cartográfica, aproximadamente 80% das feições são linhas. Apesar destas vantagens, parâmetros importantes para a avaliação da acurácia utilizando linhas não foram estabelecidos ou determinados, como o tamanho da amostra ou o seu padrão de distribuição espacial. A distribuição espacial é um fator relevante, pois pode interferir nos resultados e determinar a validade de um processo de avaliação. Diante disso, em seu primeiro capítulo, este estudo propôs um método baseado na modificação do Método do Vizinho Mais Próximo para pontos para avaliar o padrão de distribuição espacial de feições lineares. O método proposto, denominado de Nearest Neighbor Method for Linear Features (NNMLF), foi aplicado a dados simulados e reais. Os resultados mostraram que o NNMLF foi eficaz em estimar o padrão de distribuição espacial esperado em todos os experimentos com dados simulados. Já a aplicação nos dados reais mostrou que o NNMLF é de simples utilização. Com relação ao tamanho amostral, para o controle posicional utilizando linhas, não se tem conhecimento de estudo que indique o tamanho da amostra que deve ser utilizado. Diante disso, em seu segundo capítulo, este estudo propôs um método para determinar este tamanho amostral baseado na Simulação Monte Carlo. Para isso, foi utilizada uma base de dados composta por 46460 km de estradas de 10 províncias no leste da Espanha, e analisado os tamanhos de área de 1; 2,5; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 50; 75; 100; 125; 150; 175; 200; 225 e 250 km2. Por fim, a comparação entre as discrepâncias fornecidas pelas amostras e pela população foi realizada com o teste Kolmogorov-Smirnov. Desta forma, foi possível realizar uma proposta do tamanho amostral de feições lineares utilizadas na avaliação da acurácia posicional, levando em consideração o padrão de distribuição espacial da amostra e o tamanho da área avaliada. Esta proposta foi realizada em forma de equação, que fornece o tamanho amostral com base no tamanho da área avaliada. O modelo ajustado indica uma forte associação (R² = 0,9252) entre o tamanho da área e o tamanho amostral mínimo necessário. Com o desenvolvimento destes métodos foi possível propor uma metodologia geral para a avaliação da acurácia posicional planimétrica realizada com feições lineares, segundo a norma brasileira. Essa metodologia, apresentada no terceiro capítulo deste estudo, compreende: determinação do tamanho amostral, análise do padrão de distribuição espacial, detecção de outlier, e análises de tendência e de precisão. Essa metodologia foi utilizada em três bases cartográficas: de pequena, média e grande escala e os resultados comparados com a avaliação resultante do método tradicional, realizado com pontos. Para todas as escalas, a metodologia proposta apresentou resultados compatíveis, ou mais rigorosos, que o método de feições pontuais, demonstrando a viabilidade de sua utilização. Palavras-chave: Padrão de Distribuição Espacial. Tamanho Amostral. Cartografia.Item Desmistificando a inteligência artificial para alunos do Ensino Médio: explorando conceitos e matemática fundamentais(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-14) Gomes, Rodrigo César Mesquita; Rocha, Alexandre Alvarenga; http://lattes.cnpq.br/4578585094163106Este estudo se concentra na simplificação dos princı́pios matemáticos subjacentes à Inteligência Artificial (IA) para alunos do ensino médio e sua influência no campo edu- cacional. Inicialmente, aborda-se o impacto da tecnologia na sociedade, destacando a relevância da IA no processo de transformação da aprendizagem. Os conceitos fundamentais da IA, como aprendizado de máquina e redes neurais artificiais, são explorados junto com sua aplicabilidade no contexto educacional. Diferentes tipos de IA, desde a IA estreita até a consciente artificialmente, são discutidos, enfati- zando suas implicações e desafios éticos. Além disso, são apresentados casos reais de uso da IA em diversas áreas, como comunicação, marketing, medicina e indústria, ressaltando os benefı́cios e impactos na sociedade contemporânea. O estudo busca fornecer uma visão abrangente da IA e sua importância para o ensino de matemática, preparando os alunos para os desafios e oportunidades futuras na interseção entre matemática, tecnologia e educação. A pesquisa evidencia conceitos importantes no desenvolvimento, treinamento e operação de sistemas de IA, explorando também a interseção entre Matemática e IA. São apresentados os princı́pios essenciais para compreender a IA, como Cálculo Diferencial e Integral, Probabilidade, Estatı́stica e Geometria Analı́tica. Além disso, discute-se a evolução histórica das redes neurais, desde seus conceitos iniciais inspirados no cérebro humano até o desenvolvimento de modelos de redes neurais mais complexos. Por fim, são apresentadas aplicações para desenvolver o aprendizado de máquina e as redes neurais que são ferramentas de extrema importância para o funcionamento de uma IA. Tais aplicações a serem desenvolvidas com alunos do ensino médio tem o intuito de desmestificar e facilitar o entendimento do que está ”por trás”de uma inteligência artificial. Palavras-chave: Matemática. Ensino. Ciência. Inteligência Artificial. Rede Neural. Educação.Item Construção de um espectrômetro com materiais de baixo custo para análise da fluorescência no contexto do ensino médio(Universidade Federal de Viçosa, 2024-03-08) Lima, Cleison Adriano de; Subtil, Andreza Germana da Silva; http://lattes.cnpq.br/5034123142117589Na investigação do fenômeno da fluorescência, surgiu o interesse em construir um instrumento para análise do espectro de emissão de substâncias fluorescentes. A análise via espectrômetro poderia proporcionar uma compreensão mais profunda desse fenômeno e abrir caminho para aplicações práticas, principalmente no contexto educacional. Espectrômetros são instrumentos projetados para analisar a composição de um feixe luminoso. O espectro resultante, geralmente representado como um gráfico da intensidade pelo comprimento de onda da luz emitida, frequentemente exibe uma série de picos que funcionam como uma espécie de "assinatura" ou "impressão digital" da substância em análise. Espectrômetros comerciais são dispendiosos e, frequentemente, inacessíveis para a realidade do ensino médio. Diante dessa questão, o objetivo principal deste projeto é a construção de um espectrômetro de baixo custo, utilizando materiais de fácil obtenção, e sua implementação por meio de uma sequência didática no ensino médio. O objetivo é introduzir a prática experimental de forma ativa no ambiente da sala de aula e despertar o interesse dos estudantes em áreas como óptica e a interação da luz com a matéria. O diferencial do espectrômetro construído neste trabalho está na simplicidade de sua montagem, sendo um dispositivo compacto e móvel que facilita sua utilização no ambiente escolar. Adicionalmente, ele aborda os princípios básicos da óptica, tais como as propriedades das lentes e a difração, presentes nos currículos de física do ensino médio. A análise visual direta das cores do espectro de emissão no anteparo é intrigante, pois é comum que os estudantes esperem observar apenas a cor do laser incidente devido à reflexão. No entanto, o aparato construído revela uma gama de cores adicionais, o que ajuda a elucidar os princípios fundamentais da fluorescência, em que os comprimentos de onda de emissão são maiores do que os de absorção. Como base teórica para a sequência didática, foi utilizada a abordagem de David Ausubel e George Kelly, que ressaltam a construção ativa do conhecimento. Segundo Ausubel, a aprendizagem é dita significativa quando um novo conhecimento se relaciona de forma não arbitrária e substantiva com o conhecimento prévio do aluno. Para facilitar esse processo, é essencial apresentar ao aluno um material potencialmente significativo. Uma maneira de fazer isso é através de atividades experimentais, que permitem uma abordagem prática e envolvente na recepção do novo conhecimento. Por outro lado, Kelly destaca em seu Ciclo de Experiência Kellyana os caminhos pelos quais uma pessoa constrói o conhecimento. Considerando uma sequência didática com base nesse ciclo, geralmente são aplicados questionários pré-testes e pós-testes com intuito de avaliar os resultados da intervenção. A dissertação e o produto educacional apresentam o passo a passo da construção do espectrômetro e os resultados obtidos, além de proporem uma sequência didática para o uso do aparato experimental em turmas do segundo ano do ensino médio. Os resultados da sequência são discutidos pela análise dos questionários diagnósticos e na interação entre professor e alunos durante as aulas teóricas e práticas. O material produzido está disponibilizado no seguinte endereço eletrônico: https://cleisonlima.wixsite.com/produto-educacional. Palavras-chave: Ensino De Física; Instrumentação; Espectrômetro; Fluorescência; Teoria Da Aprendizagem Significativa; David Ausubel; Ciclo De Experiência Kellyana; George Kelly.Item Redes neurais regularizadas na predição de características agronômicas de soja(Universidade Federal de Viçosa, 2024-04-03) Costa, Noé Mitterhofer Eiterer Ponce de Leon da; Nascimento, Moysés; http://lattes.cnpq.br/9184271760739064Um dos métodos de aprendizado de máquina utilizado atualmente na Seleção Genômica (SG) são as Redes Neurais Artificiais (RNAs) e, dentre estas, a Rede Perceptron de Múltiplas Camadas (PMC). O PMC destaca-se na solução de problemas de classificação ou regressão pelo fato de não exigir um modelo funcional, nem de atender pressuposições e não requerer conhecimento a priori sobre o fenômeno em estudo. No entanto, um problema comum nas PMC é o overfitting, que se trata de um superajustamento da rede aos dados de treinamento. Nestes casos, o modelo não possui capacidade de generalização fazendo que ele seja menos eficaz nas predições em um novo conjunto de dados ou no conjunto de teste. Para contornar este problema, algumas alternativas são as regularizações L1 e L2, que se baseiam nas regressões em penalizações similares aos métodos Lasso e Ridge, respectivamente. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do uso da regularização em modelos de PMC aplicados na predição genômica. Além disso, os resultados obtidos foram comparados com outros utilizados em predição genômica, tais como o Perceptron de Múltiplas Camadas (PMC), Árvore de Decisão (AD), Random Forest (RF), Bagging (BAG), Boosting (BOO) e Genomic Best Linear Unbiased Prediction (GBLUP). Os dados são provenientes de 100 genótipos de soja, em um experimento conduzido de setembro a novembro de 2021, no delineamento em blocos ao acaso com três repetições, em que cada parcela foi constituída de uma planta cultivada em um vaso dentro de uma casa de vegetação. Foram avaliadas as características diâmetro de hipocótilo (DH, em milímetros), altura de planta (AP, em centímetros), comprimento total de raiz (CR, em centímetros) e área superficial projetada de raiz (AR, em centímetros quadrados). Na avaliação do PMC regularizado (PMCR), foram utilizados as medidas de capacidade preditiva (CP) e raiz do erro quadrático médio (RMSE) para comparação dos métodos. Em geral, o PMC com regularização L2 melhorou o desempenho em comparação com métodos avaliados em termos de CP e RMSE. Os valores de CP obtidos pelas redes regularizadas L2 foram melhores que todos os métodos avaliados. Especificamente, quando comparado com o segundo o melhor método, os ganhos em termos de CP foram de 6,05%, 25,86%, 32,90% e 0,16% para as características, respectivamente, AP, DH, CR e AR. Já em termos de RMSE, o PMCR apresentou resultados inferiores e desejáveis em 10,81%, 15,00%, 13,62% e 20,41% para as características AP, DH, CR e AR, respectivamente, quando comparado com as redes sem regularização. Quando a comparação é entre todas as metodologias comparativas, o GBLUP obteve o menor valor de RMSE para todas características avaliadas. Palavras-chave: Capacidade Preditiva. Machine Learning. Predição Genômica.