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Java ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Hidrologia e Hidráulica

Exercícios Resolvidos de Java - Como aplicar a Fórmula da Vazão pelo Método Racional em Java - De acordo com o método racional, a vazão máxima a ser considerada

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Pergunta/Tarefa:

Neste exercício de Java nós veremos como aplicar a Fórmula da Vazão pelo Método Racional para resolver uma questão de Hidrologia que caiu no concurso para Analista na Área de Engenharia Sanitária do MPE-MS em 2013.

1) De acordo com o método racional, a vazão máxima a ser considerada no projeto de um bueiro para uma chuva de intensidade igual a 2 mm/h, com duração igual ou superior ao tempo de concentração da bacia de contribuição que possui área igual a 18 km2 e coeficiente de escoamento superficial igual a 0,7 será, em m3/s, igual a

A) 5,4.

B) 7,0.

C) 11,5.

D) 14,0.

E) 25,2.

Sua saída deve ser parecida com:

Intensidade da chuva em mm/h: 2
Área da bacia em quilômetros quadrados: 18
Coeficiente de escoamento: 0.7
A vazão máxima é: 7.0
Resposta/Solução:

O primeiro passo para resolver esta questão é relembrando a fórmula da Vazão pelo Método Racional. Apresentado pela primeira vez em 1851 por Mulvaney e usado por Emil Kuichling em 1889, o Método Racional é um método indireto e estabelece uma relação entre a chuva e o escoamento superficial (deflúvio).

Usamos esta fórmula para calcular a vazão de pico de uma determinada bacia, considerando uma seção de estudo.

Eis a fórmula:

\[Q = \frac{C \cdot I \cdot A}{360} \]

Onde:

Q = vazão de pico (m3/s);

C = coeficiente de escoamento superficial que varia de 0 a 1.

I = intensidade média da chuva (mm/h);

A = área da bacia (ha), onde 1 ha = 10.000m2

Na questão do concurso nós já temos a intensidade da chuva em milímetros por hora, mas a área da bacia está em quilômetros quadrados, o que exigirá uma conversão para hectares. No código Java eu mostro essa parte comentada.

Então, hora de vermos a resolução comentada deste exercício usando Java:

package estudos;

import java.util.Scanner;

public class Estudos {
  public static void main(String[] args) {
    // para ler a entrada do usuário
    Scanner entrada = new Scanner(System.in);
    
    // vamos ler a precipitação ou intensidade da chuva em mm/h
    System.out.print("Intensidade da chuva em mm/h: ");
    double intensidade = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    
    // vamos ler a área da bacia em quilômetros quadrados
    System.out.print("Área da bacia em quilômetros quadrados: ");
    double area_bacia = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    
    // vamos ler o coeficiente de escoamento
    System.out.print("Coeficiente de escoamento: ");
    double coeficiente = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    
    // agora vamos transformar quilômetros quadrados em
    // hectares
    area_bacia = area_bacia * 100;
    
    // e vamos calcular a vazão de pico em metros cúbicos
    double vazao = ((coeficiente * intensidade * area_bacia) / 360.0);
    
    // e mostramos o resultado
    System.out.println("A vazão máxima é: " + vazao);
  }
}



Python ::: NumPy Python Library (Biblioteca Python NumPy) ::: Números Aleatórios, Números Randômicos, Amostras Aleatórias, Amostras Randômicas

Como gerar números aleatórios em Python usando o método random.randint() da biblioteca NumPy

Quantidade de visualizações: 3040 vezes
Nesta dica mostrarei como podemos gerar números inteiros randômicos usando random.randint() da biblioteca NumPy. Note que a geração de números aleatórias é uma parte importante para o desenvolvimento de modelos de teste (test models) em Inteligência Artificial (IA), Machine Learning e outras áreas de estudo que envolvem Data Science.

Veja um exemplo da forma mais simples do uso da função random.randint():

# importamos o módulo random da bibliteca NumPy
from numpy import random

def main():
  # vamos gerar um número inteiro aleatório de 0 (incluído) à
  # 10 (não incluído) 
  valor = random.randint(10)
  print("O número sorteado foi: ", valor)  

if __name__== "__main__":
  main()


Ao executar este código teremos um resultado parecido com:

O número sorteado foi: 3

Aqui nós informamos o limite alto do valor aleatório a ser gerado (mas ele não é incluído). Se quisermos limitar a faixa inferior, podemos tirar proveito dos parâmetros low e high da função randint(). Veja:

# importamos o módulo random da bibliteca NumPy
from numpy import random

def main():
  # vamos gerar um número inteiro aleatório de 5 (incluído) 
  # à 10 (não incluído) 
  valor = random.randint(5, 10)
  print("O número sorteado foi: ", valor)  

if __name__== "__main__":
  main()

A partir da versão 1.19 da NumPy, os desenvolvedores da biblioteca recomendam o uso do método integers() do módulo default_rng().


Java ::: Java para Engenharia ::: Geometria Analítica e Álgebra Linear

Como calcular a norma ou módulo de vetores nos espaços R2 e R3 usando Java - Geometria Analítica e Álgebra Linear usando Java

Quantidade de visualizações: 2997 vezes
Em Geometria Analítica e Álgebra Linear, a magnitude, norma, comprimento, tamanho ou módulo (também chamado de intensidade na Física) de um vetor é o seu comprimento, que pode ser calculado por meio da distância de seu ponto final a partir da origem, no nosso caso (0,0).

Considere o seguinte vetor no plano, ou seja, no espaço bidimensional, ou R2:

\[\vec{v} = \left(7, 6\right)\]

Aqui este vetor se inicia na origem (0, 0) e vai até as coordenadas (x = 7) e (y = 6). Veja sua plotagem no plano 2D:



Note que na imagem já temos todas as informações que precisamos, ou seja, o tamanho desse vetor é 9 (arredondado) e ele faz um ângulo de 41º (graus) com o eixo x positivo. Em linguagem mais adequada da trigonometria, podemos dizer que a medida do cateto oposto é 6, a medida do cateto adjacente é 7 e a medida da hipotenusa (que já calculei para você) é 9.

Note que já mostrei também o ângulo theta (__$\theta__$) entre a hipotenusa e o cateto adjacente, o que nos dá a inclinação da reta representada pelos pontos (0, 0) e (7, 6).

Relembrando nossas aulas de trigonometria nos tempos do colegial, temos que o quadrado da hipotenusa é a soma dos quadrados dos catetos, ou seja, o Teorema de Pitágoras:

\[a^2 = b^2 + c^2\]

Como sabemos que a potenciação é o inverso da radiciação, podemos escrever essa fórmula da seguinte maneira:

\[a = \sqrt{b^2 + c^2}\]

Passando para os valores x e y que já temos:

\[a = \sqrt{7^2 + 6^2}\]

Podemos comprovar que o resultado é 9,21 (que arredondei para 9). Não se esqueça da notação de módulo ao apresentar o resultado final:

\[\left|\vec{v}\right| = \sqrt{7^2 + 6^2}\]

E aqui está o código Java que nos permite informar os valores x e y do vetor e obter o seu comprimento, tamanho ou módulo:

package arquivodecodigos;

import java.util.Scanner;

public class Estudos{
  public static void main(String args[]){
    Scanner entrada = new Scanner(System.in);
    
    // vamos ler os valores x e y
    System.out.print("Informe o valor de x: ");
    double x = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    System.out.print("Informe o valor de y: ");
    double y = Double.parseDouble(entrada.nextLine());
    
    // vamos calcular a norma do vetor
    double norma = Math.sqrt(Math.pow(x, 2) + Math.pow(y, 2));
    
    // mostra o resultado
    System.out.println("A norma do vetor é: " + norma);
  }
}

Ao executar este código nós teremos o seguinte resultado:

Informe o valor de x: 7
Informe o valor de y: 6
A norma do vetor é: 9.219544457292887

Novamente note que arredondei o comprimento do vetor para melhor visualização no gráfico. Para calcular a norma de um vetor no espaço, ou seja, no R3, basta acrescentar o componente z no cálculo.


AutoCAD Civil 3D .NET C# ::: Dicas & Truques ::: Alinhamento - Alignment

Como pedir para o usuário selecionar um alinhamento no Civil 3D usando a função GetEntity() do AutoCAD Civil 3D .NET C# API

Quantidade de visualizações: 1158 vezes
Em várias situações nós precisamos pedir para o usuário selecionar um alinhamento e, após a seleção, obter o id do alinhamento selecionado para efetuarmos alguma operação nele. Para isso nós podemos usar a função GetEntity() do objeto Editor da AutoCAD Civil 3D .NET C# API.

O primeiro passo é criar um objeto PromptEntityOptions passando a mensagem para o usuário selecionar o alinhamento. Se o usuário selecionar outro objeto que não seja um alinhamento, a mensagem definida em SetRejectMessage é exibida. Note o uso de AddAllowedClass para permitir a seleção apenas de objetos da classe Alignment ou derivadas dela.

Depois de solicitar a seleção, nós obtemos um objeto ObjectId, que é retornado pela função GetEntity().

Veja o código AutoCAD Civil 3D .NET C# completo para o exemplo:

using System;
using Autodesk.AutoCAD.Runtime;
using Autodesk.Civil.ApplicationServices;
using Autodesk.AutoCAD.DatabaseServices;
using Autodesk.AutoCAD.ApplicationServices;
using Autodesk.AutoCAD.EditorInput;
using Autodesk.Civil.DatabaseServices;

namespace Estudos {
  public class Class1 : IExtensionApplication {
    [CommandMethod("Alinhamento")]
    public void Alinhamento() {
      // vamos obter uma referência ao documento atual do Civil 3D
      CivilDocument doc = CivilApplication.ActiveDocument;

      // obtemos o editor
      Editor editor = Application.DocumentManager.MdiActiveDocument.Editor;

      // vamos iniciar um nova transação
      using (Transaction ts = Application.DocumentManager.MdiActiveDocument.
        Database.TransactionManager.StartTransaction()) {
        try {
          // vamos pedir para o usuário selecionar o alinhamento
          PromptEntityOptions opt = new PromptEntityOptions(
            "\nSelecione um alinhamento");
          opt.SetRejectMessage("\nO objeto precisa ser um alinhamento.\n");
          opt.AddAllowedClass(typeof(Alignment), false);
          
          // vamos obter o id do alinhamento selecionado
          ObjectId id_alinhamento = editor.GetEntity(opt).ObjectId;

          editor.WriteMessage("\nO id do alinhamento selecionado é: " +
            id_alinhamento + '\n');
        }
        catch (System.Exception e) {
          // vamos tratar o erro 
          editor.WriteMessage("Erro: {0}", e.Message);
        }
      }
    }

    public void Initialize() {
      // pode deixar em branco
    }

    public void Terminate() {
      // pode deixar em branco
    }
  }
}

Ao executar este código AutoCAD Civil 3D .NET C# nós teremos o seguinte resultado:

O id do alinhamento selecionado é: (1455527762496)


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