UNA METODOLOGÍA PARA RESOLVER PROBLEMAS DE INGENIERÍA

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El primer paso es plantear el problema claramente. Es en extremo importante preparar un enunciado claro y conciso del problema para evitar cualquier malentendido. Para el presente ejemplo, el enunciado del problema es el siguiente:
Calcular la media de una serie de temperaturas. Después, graficar los valores de tiempo y temperatura

2. DESCRIPCIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS

El segundo paso consiste en describir cuidadosamente la información que se da para resolver el problema y luego identificar los valores que se deben calcular. Estos elementos representan las entradas y salidas del problema y pueden llamarse colectivamente entrada/salida o E/S. En muchos problemas resulta útil hacer un diagrama que muestre las entradas y 1as salidas. En este punto, el programa es una "abstracción" porque no estamos definiendo los pasos para determinar las salidas; solo estamos mostrando la información que se usará para calcular la salida.
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3. EJEMPLO A MANO

El tercer paso es resolver el problema a mano o con una calculadora, empleando un conjunto sencillo de datos. Se trata de un paso muy importante y no debe pasarse por alto, ni siquiera en problemas sencillos. Éste es el paso en que se detalla la solución del problema. Si no podemos tomar un conjunto sencillo de números y calcular la salida (ya sea a mano o con una calculadora), no estamos preparados para continuar con el siguiente paso; debemos releer el problema y tal vez consultar material de referencia.
Para este problema, el único calculo consiste en calcular la media de una serie de valores de temperatura. Supongamos que usamos los siguientes datos para el ejemplo a mano:
Tiempo
(minutos)
Temperatura
(grados F)
0.0
105
0.5
126
1.0
119
Calculamos a mano la media como (105 + 126 + 119)/3, o 116.6667 grados F.

4. SOLUCIÓN MATLAB

Una vez que podamos resolver el problema para un conjunto sencillo de datos, estamos listos para desarrollar un algoritmo: un bosquejo paso a paso de la solución del problema. En el caso de problemas sencillos como este, puede escribirse de inmediato el algoritmo usando comandos MATLAB ;Si el problema es más complicado puede ser necesario escribir a grandes rasgos los pasos y luego descomponer esos pasos en otros más pequeños que puedan traducirse a comandos MATLAB.
Una de las ventajas de MATLAB es que sus comandos coinciden notablemente con los pasos que seguimos para resolver problemas de ingeniería; por tanto, el proceso de determinar los pasos para resolver el problema determina también los comandos de MATLAB.
En el capítulo 2. El entorno Matlab (Véase:Delores M. Etter. SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE INGENIERÍA CON MATLAB. 2°edición. PRENTICE-HALL) veremos los detalles de los comandos MATLAB empleados en la siguiente solución, pero observe que los pasos MATLAB coinciden de cerca con los pasos de la solución manual:

%Calcular la temperatura media (o promedio)
% y graficar los datos de temperatura.
%
tiempo=[0.0, 0.5, 1.0];
temps=[105,126,119];
promedio=mean(temps)
plot(tiempo,temps),title('Mediciones de temperatura'),...
xlabel('Tiempo, minutos'),...
ylabel('Temperatura, grados F'),grid

Las palabras que siguen a los signos de porcentaje son comentarios que nos ayudan a entender las instrucciones MATLAB. Si una instrucción MATLAB asigna o calcula un valor, también imprime el valor en la pantalla si la instrucción no termina con un signo de punto y coma. Así, los valores de tiempo y temps no se imprimen porque las instrucciones que les asignan valores terminan con signos de punto y coma; el valor del promedio se calculará y luego se imprimirá en la pantalla porque la instrucción que lo calcula no termina con un signo de punto y coma. Por
último, se genera una gráfica de los datos de tiempo y temperatura.

5. PRUEBA

El paso final de nuestro proceso de resolución de problemas es probar la solución. Primero debemos probar la solución con los datos del ejemplo a mano porque ya calculamos la solución antes. Al ejecutarse las instrucciones anteriores, la computadora exhibe la siguiente salida:
promedio =
116.6667
También se genera una gráfica de los puntos de datos. El promedio coincide con el del ejemplo a mano, así que ahora podemos sustituir esos datos por los datos del experimento de física, dando el siguiente programa:

% Calcular la temperatura media (o promedio)
% y graficar los datos de temperatura.
%
tiempo = [0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 ,...
3.5, 4.0, 4.5, 5.01];
temps=[105, 126, 119, 129, 132, 128, 131,...
135, 136, 132, 137];
promedio=mean(temps)
plot(tiempo,temps),title('Mediciones de temperatura'),...
xlabel('Tiempo, minutos'), ...
ylabel('Temperatura, grados F'),grid

Cuando se ejecutan estos comandos, la computadora exhibe la siguiente salida:
promedio =
128.1818
La gráfica aparece en la pantalla.
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