Arxiu de la categoria: Mètodes numèrics

Llibre d’equacions diferencials. Capítol “Equació de la corda pesant: la catenària”

Recordo en els meus dies de la facultat que vam resoldre a la pissarra l’equació de la corda pesant. És un cas típic d’anàlisi infinitessimal, amb solució analítica: la corba catenària. L’equació va ser obtinguda per primera vegada per Leibniz, Huygens i Johann Bernoulli el 1691.

M’ho he passat molt bé escribint aquest article. M’ha servit per aprofundir en LaTeX, i en la llibreria Matplotlib per fer les gràfiques amb Python.

Com es comenta a l’article, un cas pràctic molt divertit podria ser la construcció d’una bicicleta de rodes quadrades que circulés sobre una superfície feta a base de corbes catenàries. La idea seria pròpia del Cirque du Soleil, segur que triomfaria!

Pots descarregar aquest capítol en el següent enllaç:

Llibre d’equacions diferencials. Capítol “La ciència de l’enamorament”

Vaig amb la idea d’escriure alguns articles sobre equacions diferencials, que podrien desembocar en un llibre. M’agradaria donar un to amè, centrant-me en aspectes pràctics, per demostrar que les equacions diferencials es poden aplicar a molts àmbits diferents. El títol podria ser alguna cosa com ara: Equacions diferencials per tot arreu: de com el càlcul infinitesimal resol problemes en tots els camps del coneixement

De fet he pensat un guió per al llibre, seria alguna cosa com ara:

Fı́sica

  • Problemes clàssics: la molla i el pèndol
  • Dinàmica de coets. Equació de Tsiolkovski
  • Isòtops radioactius

Biologıia

  • Ecologia de poblacions
  • Teorıia de l’evolució
  • Hàbits d’alimentació en poblacions animals

Sociologia

  • La ciència de l’amor
  • Sistemes de votació, dinàmica de partits polı́tics

Economia

  • Evolució dels preus
  • Crisi financera

Matemàtiques

  • Equació de la corda pesant: la catenària
  • La braquistòcrona i la tautòcrona

Medicina

  • Dinàmica dels tumors
  • Modelitzar el càncer: competència i selecció natural

Electrònica

  • Càrrega del condensador. Oscil·ladors LC, RLC
  • Unió PN, difusió de portadors

Quı́mica

  • Dinàmica de les reaccions quı́miques
  • Intercanvi de calor

Fluids

  • Llei de Torricelli
  • Mecànica de fluids. Coeficient de resistència

Sistemes complexos

  • Caos
  • Fractals

He estat treballant en varis capítol. Per exemple, en La ciència de l’enamorament s’analitza un cas de com una parella tenen un comportament diferent davant de l’enamorament, que es pot modelitzar amb una equació diferencial. I com a resultat de resoldre el problema, el resultat podria ser (en funció de les condicions inicials i del valor dels paràmetres), un estira-i-arronsa cíclic en la manera com senten l’atracció mútua.

En qualsevol cas el problema no és original (com els altres que es presenten en el guió que són, de fet, problemes bastant clàssics), però sí que se li vol donar un to personal, i a més es vol donar tot el codi python i la generació de les gràfiques que es presentaran en els articles.

Pots descarregar aquest capítol en el següent enllaç:

Equacions diferencials. MDF: Mètode de les diferències finites

En anàlisi numèrica, el mètode de les diferències finites és un mètode utilitzat per calcular de manera aproximada les solucions a les equacions diferencials usant equacions diferencials finites per aproximar derivades.

En aquest article hem fet una introducció i una exposició aclaridora sobre aquest mètode bàsic de càlcul numèric per a la resolució d’equacions diferencials, i ho hem aplicat a l’exemple de la balística, en tres supòsits: projectil sense fregament; fregament proporcional a la velocitat; i fregament proporcional al quadrat de la velocitat.