Pneutmatica
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Método dos Elementos Finitos Aplicado ao Eletromagnetismo1. Introdução
Nesta apostila é apresentado os método do método dos elementos finitos de forma suscinta, baseado num exemplo de aplicação ao eletromagnetismo. Na primeira parte, constituida dos ítens 1-5, após uma breve introdução das Equações de Maxwell, é derivada destas a Equação de Poisson para o caso particular da magnetostática. Na segunda parte, constituida do ítem 6, é apresentada a solução desta pelo Método dos Elementos Finitos. Uma vez que Equação de Poisson descreve uma série de fenômenos físicos, a abordagem apresentada pode ser facilmente estendida, por analogia, a outras áreas da física tais como a distribuição de temperaturas, escoamento de fluidos em dutos, etc... O Método dos Elementos Finitos tem suas origens nos anos 40, tendo sido entretanto vastamente utilizado apenas nos ultimos 20-30 anos, graças aos avanços experimentados pelo computadores. Ele consiste numa adaptação/modificação de métodos conhecidos já no início deste século, como por exemplo o Método de Ritz. Ele é atualmente definido como um Método Matemático para a solução de equações diferenciais parciais tal como a Equação de Poisson e Laplace. Devido às suas características de flexibilidade e estabilidade numérica, ele pode ser facilmente implementado em um sistema computacional, fato que explica a sua grande popularidade nos dias atuais. Um grande impulso para o seu desenvolivmento e aperfeiçoamento foi dado pela indústria aeroespacial, onde o método vem tendo larga aplicação desde os anos 50, sendo utilizado, entre outros para o projeto e análise estruturas complexas de aviões. As principais áreas de aplicação incluem: projeto e análise de estruturas, análise de escoamento de fluidos, distribuição de temperaturas e eletromagnetismo. Em muitos casos práticos, o Método dos Elementos Finitos é a única ferramenta capaz de fornecer uma solução aceitável, ainda que aproximada.
2. Equações de Maxwell
Os fenômenos