Mostrando postagens com marcador Geometria. Mostrar todas as postagens
Mostrando postagens com marcador Geometria. Mostrar todas as postagens

terça-feira, 29 de novembro de 2016

Da teoria do caos à geometria fractal: a beleza dos sistemas caóticos

Imagem: http://www.globoforce.com/
Em 1960, Edward Lorenz, um meteorologista do M.I.T., desenvolveu um programa de computador composto por 12 equações simples, numa tentativa de realizar previsões do tempo a longo prazo. Entretanto, o que Lorenz descobriu foi que pequenos erros em um par de variáveis produziam resultados catastróficos, com efeitos completamente desproporcionais. A descoberta de Lorenz foi batizada por ele de “efeito borboleta”, tirada do título de seu artigo publicado em 1979: “Previsibilidade: O bater de asas de uma borboleta no Brasil pode provocar um furacão no Texas?”.

Outro exemplo interessante surgiu na década de 70, quando o biólogo Robert May examinou um modelo simples que fornecia o crescimento de uma população. A equação funcionava de forma que cada resultado anterior ia alimentando a iteração seguinte. O interessante é que dependendo dos fatores utilizados tais resultados eram completamente diferentes do esperado.

Para estes mesmos resultados catastróficos observados, se os respectivos gráficos fossem desenhados, veríamos padrões ou um modelo de organização. Isso demonstra que mesmo os eventos que julgamos imprevisíveis podem possuir um comportamento organizado dentro da natureza. Há diversos exemplos de sistemas caóticos: fluidos em escoamento turbulento, condições atmosféricas, população de insetos, reações químicas, etc. Em tais sistemas, os processos recorrentes ou iterativos numa análise geométrica podem gerar objetos em que suas partes seguem o mesmo padrão do objeto original.  

Imagem: http://www.fractalposter.com/
Uma ideia parecida pode ser estendida até mesmo para a geografia. Em seu artigo “Qual a extensão da Costa Britânica?”, Benoit Mandelbrot sugeriu que não importava o quanto você se aproximasse do litoral, o grau de imprecisão das medidas pareceria o mesmo. Foi necessário, por isso, ampliar a noção de dimensão dentro da matemática. Mandelbrot introduziu a ideia de dimensões fracionais para descrever a imprecisão que observou em determinados modelos. Em 1975, ele adotou o termo “fractal” (do latim fractus, fração, quebrado) para nomear essa nova geometria dimensional fracional e suas classes especiais de curvas definidas recursivamente.

Em termos visuais, um fractal pode produzir imagens belíssimas. Alguns dos exemplos clássicos são a Curva e a Estrela de Koch, o Triângulo e o Carpete de Sierpinski, o Conjunto de Mandelbrot e a Curva de Peano. 

O vídeo abaixo mostra um zoom num fractal baseado no Conjunto de Mandelbrot. Fica fácil perceber como os padrões se repetem à medida que a imagem é ampliada. Trata-se de uma das proezas mais belas da matemática, sem sombra de dúvidas. 




Fontes:

quarta-feira, 4 de maio de 2016

Buckminster Füller e sua "geometria energético-sinergética": conheça os domos geodésicos


Para entender o que são os domos geodésicos devemos conhecer algumas formas geométricas importantes: o triângulo e o icosaedro. 

Chamamos de poliedro ao sólido geométrico composto por um número finito de faces, em que cada face é um polígono. Icosaedro é um poliedro convexo formado por 20 faces. Quando essas faces são todas triângulos equiláteros, fala-se em icosaedro regular.

Icosaedro regular.
Imagem: http://trabajocepavicalvarocatherineyrober.blogspot.com.br/

Um icosaedro regular é a mais simples das formas geométricas conhecidas como geodésicas. Quando dividimos cada um dos triângulos desse icosaedro em triângulos menores (lembre-se que o triângulo confere estabilidade), a geodésica passa a se aproximar cada vez mais da forma de uma esfera. Um domo geodésico nada mais é do que uma cúpula com uma dessas formas.

Domo geodésico.
Imagem: http://mjciero.blogspot.com.br/p/domo-geodesica.html

O inventor do domo geodésico foi o arquiteto R. Buckminster Füller. Essas cúpulas são conhecidas pela grande leveza e estabilidade estrutural. Sua resistência se deve aos triângulos e ao formato esférico: qualquer força aplicada ao domo é distribuída de forma igual até alcançar a base. A geometria do domo geodésico proposta por Füller foi chamada por ele de "geometria energético-sinergética". Segundo sua teoria, para a compreensão do comportamento da estrutura precisamos analisá-la como um todo, pois todos os seus elementos trabalham juntos. 

Ligação entre elementos num domo geodésico.
Imagem: http://teoriadetudo.blogfolha.uol.com.br/

Um exemplo de arquitetura que faz uso do domo geodésico é a estufa do Eden Project, localizada no Reino Unido e considerada a maior estufa do mundo. O Epcot Walt Disney World, nos EUA, e o Biosphere Enviromental Museum, em Montreal, também são outros exemplos desse tipo de estrutura pelo mundo.

Eden Project - Cornwall, Reino Unido.
Imagem: https://www.flickr.com/photos/smithandjones/7393201826

Epcot Walt Disney World - EUA.
Imagem: https://disneyworld.disney.go.com/pt/destinations/epcot/


Biosphere Enviromental Museum - Montreal, Canadá.
Imagem: http://web2.sca.uqam.ca/~wgne/WGNE/WGNE24/

Fontes:

segunda-feira, 10 de agosto de 2015

Fique por dentro: a diferença entre aritmética, álgebra e geometria



Conceitos e etimologia de algumas palavras

Antes de começar a relatar a história da matemática é importante citar a diferença entre aritmética, álgebra e geometria, buscando saber a etimologia destas palavras:

- Aritmética: lida com os números em sua forma pura e estuda as operações matemáticas (soma, subtração, divisão, multiplicação, potenciação, radiciação, etc.). A palavra vem do grego "arithmós", que quer dizer "número".

- Álgebra: lida com letras, símbolos e números, tratando das equações, polinômios e estruturas algébricas. Pode ainda se dividir em diversos grupos, dentre os quais podemos destacar: a álgebra elementar (comum do ensino fundamental e médio) e a álgebra linear (comum no ensino superior). Esta última surgiu do estudo das equações lineares, incluindo as equações diferenciais. A palavra "álgebra" vem do árabe "Al-jabr", que quer dizer "reunião de partes quebradas".

- Geometria: é o ramo da matemática que trata do estudo das figuras e do espaço. Entre as diversas subdivisões destacam-se a geometria euclidiana e a geometria analítica. Enquanto a primeira trata da geometria clássica em duas e três dimensões, a segunda descreve formas geométricas por meio de coordenadas no espaço. A palavra "geometria" veio da junção de duas palavras em grego: "geo", que significa terra, e "metria", que significa "medida".

Fontes consultadas: