INSTITUTO ZACATEPEC
TECNOLOGICO
Software en Ingeniería Civil
Introducción al Mathcad y Matlad
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DE
Introducción ¿Qué es Mathcad? Dando una definición un poco vaga, mathcad es un software diseñado para la validación, verificación y re-uso de cálculos en la ingeniería. ¿La siguiente pregunta, que es matlad? Matlab es un sistema de programación y cálculo basado en la manipulación de matrices. El nombre mismo del sistema o paquete de cómputo proviene de la abreviación MATriz LABoratory o Laboratorio de Matrices. Una vez contestadas estas preguntas podemos decir que mathcad y matlad son 2 softwares utilizados en ingeniería para ayudar a los ingenieros con los cálculos de matrices, diferenciales, integración y graficación.
DESARROLLO Hablemos un poco del mathcad, este programa fue introducido al mercado en 1986 para el sistema operativo Dos. Fue de los primeros softwares en introducir una edición en vivo de la notación matemática combinada con la computación automática. Es uno de los llamados “Computer Algebra System (CAS)” . Suele caracterizarse por su potente habilidad grafica, por esa cualidad en muy utilizado en la enseñanza de la física y las matemáticas apoyadas por el ordenador. En este software es posible combinar ecuaciones, cálculos (numéricos y simbólicos), graficas así como texto. Todo esto antes menciona hace de este programa que sea fácil de utilizar; es decir, lo hace intuitivo. Fue diseñado para el sistema operativo Windows, como se ha dicho antes es una combinación de un procesador de texto junto a una herramienta de notación Científica. Una de sus grandes y mas destacadas ventajas es que te permi te insertar datos o procedimientos realizados en otras aplicaciones como: Microsoft Office Visio 2000 AutoCAD Matlad VisSim
Dentro de sus ventajas, se tiene que esta aplicación permite, en una misma hoja de trabajo incluir gráficos, textos y programas gráficos. A su vez se pude usar mathcad para efectuar cálculos numéricos ó inclusive encontrar soluciones simbólicas. Automáticamente busca y convierte las unidades, y opera usando escalares, vectores o matrices.
Mathcad cuenta con un interfaz grafica, que lo hace fácil de manejar. Aquí podemos observar una pantalla de como se presenta el programa al abrir por primero vez.
Ahora aquí en esta otra podemos observar como se realizan de fácil las operaciones en mathcad, co n tan solo poner un signo “=” mathcad da el resultado
Como se puede observar en esta imagen el fácil realizar cualquier tipo de operaciones en mathcad. Pero vayamos un poco mas de lleno…
También es posible asignar valores a variables para después efectuar las operaciones correspondientes.
Como se viene viendo es fácil operar el mathcad y sus operaciones van desde muy complejas a sencillas. Se puede llevar acabo la evaluación de funciones, como se aprecia a continuación.
Es posible hacer operaciones simbólicas como simplificar, factorizar, derivar, integrar entre otras:
No solo cuenta con aplicación en el área de matemáticas, también en la física. Aquí un ejemplo:
MA TL A B Es una herramienta que fue desarrollada en 1970, y fue diseñada como herramienta de apoyo para los cursos de teoría de matrices, Algebra lineal y Análisis Numérico. El nombre de Matlab es un acrónimo de “MATrix LABoratory”. En la actualidad Matlab es un programa muy potente, con un entorno agradable que incluye herramientas de cálculo científico, técnico y de visualización gráfica, así como un lenguaje de programa de alto nivel. Matlab es un sistema de programación y calculo basado en la manipulación de matrices. Se puede trabajar con Matlab directamente por medio de la invocación de comandos en la ventana de trabajo (Command Window), que es la ventana en donde se escriben los comandos o bien atreves de procesos estructurados. En ambos casos se puede incluir el manejo de otras ventanas de despliegue de resultados o graficas.
Este programa es rápido para ciertas operaciones, pero en otras aplicaciones resulta ser bastante lento; esto no afecta su eficacia ya que sigue siendo la misma en ambos casos, solo que el procesamiento de información; dependiendo las operaciones, es lento o rápido. El Matlab es un entorno de cálculo técnico de altas prestaciones para calculo numérico y visualización. Que integra:
Análisis numérico
Cálculo matricial
Procesamiento de señales
Gráfico
Las características más notorias de Matlab son:
Cálculos intensivos desde un punto de vista numérico. Gráficos y visualización avanzada. Lenguaje de alto nivel basado en vectores, arrays y matrices. Colección muy útil de funciones de
aplicación.
Probablemente la característica más importante de MATLAB es su capacidad de crecimiento. Esto permite convertir al usuario en un autor contribuyente, creando sus propias aplicaciones. En resumen, las prestaciones más importantes de MATLAB son:
Escritura del programa en lenguaje matemático. Implementación de las matrices como elemento básico del lenguaje, lo que permite una gran reducción del código, al no necesitar implem entar el cálculo matricial. Implementación de aritmética compleja. Un gran contenido de órdenes específicas, agrupadas en TOOLBOXES. Posibilidad de ampliar y adaptar el lenguaje, mediante ficheros de script y funciones M .
El conocimiento de estos operadores es fundamental para cualquier aplicación que se desee desarrollar. Dado que las variables son, por defecto, matrices es importante conocer cómo referenciar sus elementos tanto individualmente como en grupo (utilizando los dos puntos (:) para indicar entre que límites) o como generarlas. Los comentarios son de vital importancia en un programa. Todos aquellos que se encuentren antes de la primera orden ejecutable del fichero o función .m se
mostrarán cuando se llame al comando help con el nombre de nuestro fichero. Los tres puntos son muy útiles cuando se desea generar una matriz o expresión que no cabe en una sola línea de MATLAB. Por ultimo Matlab está dirigido a ingenieros y científicos, se ejecuta atreves de una interfaz de linean de comandos y se requiere que el usuario aprenda el lenguaje de programación para realizar pruebas básicas. A continuación, se enlistan 20 comandos básicos utilizados en Matlab: 1. help: con este comando se abre el menú de ayuda en donde se despliega un texto con información acerca de otro comando del cual se necesita conocer la descripción o para qué sirve 2. stem: crea un gráfico en dos dimensiones que además es mostrada con una escala lineal en ambos ejes. 3. plot: realiza una gráfica en dos dimensiones continua, y además incluye una escala lineal en los dos ejes del gráfico 4. plot 3: hace una gráfica tridimensional que tiene relación con Plot, es decir con el gráfico bidimensional. 5. mesh, surf: realiza un gráfico de superficie. 6. figura: realiza una nueva figurea o modifica la que se desea. 7. legend: Introduce una leyenda debajo de un gráfico. 8. axis: con este comando se puede corregir la escala de l gráfico en el cual se está trabajando. 9. exit: este comando nos sirve para salir de Matlab 10. clf : elimina la figura o gráfico actual y por lo tanto deja libre la ventana de gráficos. 11. demo: un comando que nos muestra una exposición acerca de algunas de las operaciones que se pueden realizar utilizando Matlab. 12. conv(convolución): ayuda a calcular polinomios. 13. deconv(deconvolución): sirve para hacer divisiones de polinomios. 14. lenght: nos ayuda a conocer la medida del largo de un vector 15. polyval: con este comando conocemos cual es el valor numérico de un polinomio. 16. sqrt: significa raíz cuadrada, es decir calcula la raíz de un número. 17. title: agrega un título al gráfico e el que se está trabajando. 18. subplot: divide a la ventana de Gráfico en varias partes o secciones. 19. xlabel: le da un nombre o identifica al eje horizontal del gráfico. 20. ylabel: da un nombre o identificación al eje vertical del gráfico.
Conclusión: Ambos programas tanto Matlab como Mathcad son para el cálculo de matrices y otras operaciones matemáticas que a papel y lápiz son muy difícil de realizar, es por ello que se han creado estos softwares para ayudar al ingeniero y hacer los cálculos correctos y así no haya errores. Estos programas son de gran ayuda como se mencionó antes, y lo mejor de todo estos es que día con día se van actualizando más y mas. La tecnología día a día avanza y con ella nuevos procedimientos se descubren, es por ello que el ingeniero debe estar actualizado y ponerse al día para así poder sobre salir ante los demás, es decir; generar un ámbito de competitividad en el cual quien este mejor preparado ganara.
Referencias Bibliográficas. Oocities.org. (2016). Introducción al programa MathCad . [online] Available at: http://www.oocities.org/mefle/mcad/mcad_mat_fis.html [Accessed 29 May 2016]. Anon, (2016). [online] Available at: http://www.geociencias.unam.mx/~bole/eboletin/Matlabintro0408.pdf [Accessed 29 May 2016]. Nereida.deioc.ull.es. (2016). 1.7 Aplicaciones. [online] Available at: http://nereida.deioc.ull.es/~pcgull/ihiu01/cdrom/matlab/contenido/node8.html [Accessed 29 May 2016].
