Diferencia entre revisiones de «Placa Plana (Grupo 20)»

% 1. Configuración
h = 1/10;
color_malla = [0, 0.6, 0.6]; % Color Cían Oscuro

% 2. Generar Coordenadas Paramétricas
% u: avanza a lo largo de la placa (0 a 4)
% v: avanza de abajo a arriba (0 a 2)
u = 0 : h : 4;
v = 0 : h : 2;
[U, V] = meshgrid(u, v);

% 3. Transformación Matemática
% Calculamos los bordes superior e inferior para cada punto X
y_abajo = U ./ 8;
y_arriba = 2 - (U ./ 8);

% Interpolamos: calculamos la Y real basada en la altura V
factor_altura = V ./ 2; % Va de 0 (abajo) a 1 (arriba)

X = U;
Y = y_abajo + factor_altura .* (y_arriba - y_abajo);

% 4. Visualización
figure('Color', 'w'); hold on;

% A) Dibujar las líneas VERTICALES
% Al pasar la matriz directa X e Y, MATLAB dibuja una línea por cada columna.
plot(X, Y, 'Color', color_malla, 'LineWidth', 0.5);

% B) Dibujar las líneas HORIZONTALES
% Al pasar la traspuesta (X' e Y'), dibuja una línea por cada fila.
plot(X', Y', 'Color', color_malla, 'LineWidth', 0.5);

% C) Dibujar el CONTORNO (Bordes Negros)
% Dibujamos las 4 líneas del borde explícitamente para que se vean bien gruesas
plot(u, u./8, 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde Abajo
plot(u, 2 - u./8, 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde Arriba
plot([0 0], [0 2], 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde Izquierdo
plot([4 4], [0.5 1.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde Derecho

% 5. Configuración final
axis([-1 5 -1 3]); % Zoom/Encuadre exacto
xlabel('x'); ylabel('y');
title('Mallado de la placa plana');
grid on;
box on;
hold off;

% 1. Definición del Dominio y Mallado
h = 0.2; % Paso de muestreo
x = 0 : h : 4;
y = 0 : h : 2;
[X, Y] = meshgrid(x, y);

% 2. Definir la Geometría (Tu placa plana trapezoidal)
y_abajo = X ./ 8;
y_arriba = 2 - (X ./ 8);

% Creamos la máscara lógica (1 dentro, 0 fuera)
dentro = (Y >= y_abajo) & (Y <= y_arriba);

% 3. Definir la TEMPERATURA T(x,y)
% FÓRMULA ACTUALIZADA: T(x,y) = (1 + (y-1)^2)(4-x)
% Usamos .^ y .* para operaciones elemento a elemento
T_func = @(x,y) (1 + (y - 1).^2) .* (4 - x);

% Calculamos la temperatura en toda la malla
T = T_func(X, Y);

% 4. Aplicar la Máscara (Recortar la figura)
% Asignamos NaN a los puntos de fuera para que no se pinten
T(~dentro) = NaN;
% (Opcional) Recortar X e Y también ayuda a limpiar bordes en contour
X_plot = X; Y_plot = Y;
X_plot(~dentro) = NaN;
Y_plot(~dentro) = NaN;

% 5. Cálculo del Gradiente (Nabla T)
% gradient calcula las derivadas parciales numéricas
[dTdx, dTdy] = gradient(T, h, h);

% 6. Visualización
figure('Color', 'w', 'Position', [100 100 800 600]);
hold on;

% A) Pintar Curvas de Nivel (Isotermas)
% Usamos contour para ver las líneas de temperatura constante
[C, h_cont] = contour(X, Y, T, 20, 'LineWidth', 2);
clabel(C, h_cont, 'FontSize', 9, 'Color', 'k', 'FontWeight', 'bold');
colormap('jet');

% B) Pintar Campo Vectorial (Gradiente)
% quiver dibuja las flechas sobre la superficie
quiver(X, Y, dTdx, dTdy, 'k', 'LineWidth', 1.2);

% C) Dibujar el contorno de la placa
plot([0 4], [0 0.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Abajo
plot([0 4], [2 1.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Arriba
plot([0 0], [0 2], 'k-', 'LineWidth', 2); % Izquierda
plot([4 4], [0.5 1.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Derecha

% 7. Configuración Final
axis equal; % CRUCIAL para ver la ortogonalidad
axis([-0.5 4.5 -0.5 2.5]);
grid on;
xlabel('x'); ylabel('y');
title({'Isotermas y Gradiente \nablaT', ...
'T(x,y) = (1 + (y-1)^2)(4-x)'});
colorbar;

% --- CÁLCULO DEL MÁXIMO ---
% Busamos el valor máximo ignorando los NaNs
[max_temp, indice] = max(T(sonrisa));
[fil, col] = ind2sub(size(T), indice);
x_max = X(fil, col);
y_max = Y(fil, col);

fprintf('La temperatura máxima es %.2f en el punto (x=%.2f, y=%.2f)\n', ...
max_temp, x_max, y_max);
% Marcamos el punto máximo con una estrella roja
plot(x_max, y_max, 'p', 'MarkerFaceColor', 'r', 'MarkerEdgeColor', 'k', 'MarkerSize', 15);
hold off;

% 1. Configuración del Mallado
% Usamos h=0.2 para que las flechas no salgan amontonadas y se vea limpio
h = 0.2;
x = 0 : h : 4;
y = 0 : h : 2;
[X, Y] = meshgrid(x, y);

% 2. Definir la Geometría (La placa trapezoidal)
y_abajo = X ./ 8;
y_arriba = 2 - (X ./ 8);

% Máscara lógica: determina qué puntos están DENTRO de la placa
dentro = (Y >= y_abajo) & (Y <= y_arriba);

% 3. Definir la Temperatura T(x,y)
% Fórmula dada: T(x,y) = (1 + (y-1)^2)(4-x)
T_func = @(x,y) (1 + (y - 1).^2) .* (4 - x);
T = T_func(X, Y);

% 4. Cálculos Físicos (Ley de Fourier)
% A) Calculamos el Gradiente (nabla T) mediante derivadas numéricas
[dTdx, dTdy] = gradient(T, h, h);

% B) Calculamos el Flujo de Calor Q
% Q = -k * nabla T. (Suponiendo k=1) -> Q apunta al frío
Qx = -dTdx;
Qy = -dTdy;

% 5. Limpieza de datos (Recortar la figura)
% Asignamos NaN (Not a Number) a todo lo que esté fuera de la placa.
% Esto hace que MATLAB no dibuje nada en esas zonas.
Qx(~dentro) = NaN;
Qy(~dentro) = NaN;
T(~dentro) = NaN;

% 6. Visualización
figure('Color', 'w', 'Name', 'Flujo de Calor Fourier');
hold on;

% A) FONDO: Mapa de Calor (contourf)
% 'LineStyle','none' quita las rayitas negras entre colores para que sea suave.
contourf(X, Y, T, 20, 'LineStyle', 'none');
colormap('jet'); % Paleta de colores: Azul (frío) -> Rojo (caliente)

% Barra de color explicativa
c = colorbar;
c.Label.String = 'Temperatura T(x,y)';
c.Label.FontSize = 10;

% B) PROTAGONISTA: El Campo Vectorial Q (Flechas)
% Las pintamos de negro ('k') para que resalten sobre el fondo de color.
quiver(X, Y, Qx, Qy, 'k', 'LineWidth', 1.2, 'AutoScaleFactor', 1.5);

% C) DIBUJO DEL CONTORNO (Bordes Negros)
plot([0 4], [0 0.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde inferior
plot([0 4], [2 1.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde superior
plot([0 0], [0 2], 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde izquierdo
plot([4 4], [0.5 1.5], 'k-', 'LineWidth', 2); % Borde derecho

% 7. Configuración Final
axis equal; % OBLIGATORIO: Para que los ángulos sean reales (ortogonalidad)
axis([-0.5 4.5 -0.5 2.5]); % Márgenes de visualización
grid on;
xlabel('Eje x'); ylabel('Eje y');
title({'Vector Flujo de Calor', ...
'El calor fluye desde las capas más calientes hacia las más frías'});

hold off;

% 1. Definición del Mallado y la Región
h = 0.05; % Paso del mallado (puedes ajustarlo a h=0.1 o h=0.01)
x = 0:h:4;
y = 0:h:2; % El rango de Y va de 0 a 2 según las funciones f(x) y g(x)
[X, Y] = meshgrid(x, y);

% Definición de los límites de la placa (Enunciado J)
% f(x) = x/8;
% g(x) = 2 - x/8;
Condition = (Y >= X./8) & (Y <= 2 - X./8);

% Aplicamos la máscara (Ponemos NaN fuera de la placa)
X(~Condition) = NaN;
Y(~Condition) = NaN;

% 2. Cálculo de las Derivadas Parciales (Gradiente)
% Usamos las fórmulas analíticas derivadas de T(x,y)
DerivadaX = -(1 + (Y - 1).^2);
DerivadaY = 2 .* (4 - X) .* (Y - 1);

% 3. Cálculo del Módulo del Gradiente
GradienteModulo = sqrt(DerivadaX.^2 + DerivadaY.^2);

% 4. Encontrar el Máximo Global
% Buscamos el valor máximo ignorando los NaNs
[MaxGradiente, IndiceLineal] = max(GradienteModulo);

% Convertimos el índice lineal a coordenadas de matriz (fila, columna)
[fila, col] = ind2sub(size(GradienteModulo), IndiceLineal);

% Obtenemos las coordenadas (x, y) y las componentes del vector en ese punto
PuntoMax = [X(fila, col), Y(fila, col)];
DirMax = [DerivadaX(fila, col), DerivadaY(fila, col)];

% Mostramos los resultados en la consola
fprintf('La variación máxima es: %.4f\n', MaxGradiente);
fprintf('Ocurre en el punto: (%.2f, %.2f)\n', PuntoMax(1), PuntoMax(2));
fprintf('Dirección del gradiente (vector): [%.2f, %.2f]\n', DirMax(1), DirMax(2));

% 5. Gráfica (Señalar con punto rojo)
figure;
hold on;
axis equal;
grid on;
title('Punto de Máxima Variación de Temperatura');
xlabel('Eje X'); ylabel('Eje Y');
axis([-0.5 4.5 -0.5 2.5]); % Ajuste de visualización

% Dibujar el contorno de la placa (opcional, para referencia visual)
x_borde = 0:0.1:4;
plot(x_borde, x_borde/8, 'k', 'LineWidth', 1.5); % f(x)
plot(x_borde, 2 - x_borde/8, 'k', 'LineWidth', 1.5); % g(x)
line([0 0], [0 2], 'Color', 'k', 'LineWidth', 1.5); % Pared izquierda
line([4 4], [0.5 1.5], 'Color', 'k', 'LineWidth', 1.5); % Borde derecho

% A) Dibujar el punto rojo
plot3(PuntoMax(1), PuntoMax(2), 10, 'ro', 'MarkerSize', 10, 'LineWidth', 3, 'MarkerFaceColor', 'r');

% B) Dibujar el vector de dirección en ese punto (Quiver)
% Normalizamos el vector para que se vea bien en la gráfica
escala = 0.5;
quiver(PuntoMax(1), PuntoMax(2), DirMax(1), DirMax(2), ...
escala, 'r', 'LineWidth', 2, 'MaxHeadSize', 0.5);

text(PuntoMax(1)+0.2, PuntoMax(2), sprintf('Max: %.2f', MaxGradiente));

hold off;

%% Apartados 5 y 6: Campo de Desplazamientos y Deformación
clc; clear; close all;

% ---------------------------------------------------------
% 1. Definición del Mallado (Igual que antes)
% ---------------------------------------------------------
h = 0.1; % Paso un poco más fino para que la malla se vea bonita
x = 0:h:4;
y = 0:h:2;
[X, Y] = meshgrid(x, y);

% Definición de la región (Placa J)
Condition = (Y >= X./8) & (Y <= 2 - X./8);

% Aplicamos la máscara (NaN fuera de la placa)
X(~Condition) = NaN;
Y(~Condition) = NaN;

% ---------------------------------------------------------
% 2. Cálculo del Campo de Desplazamientos (u_x, u_y)
% ---------------------------------------------------------
% Primero necesitamos las coordenadas polares de cada punto (rho, theta)
Rho = sqrt(X.^2 + Y.^2);
Theta = atan2(Y, X);

% Definimos la componente escalar u_theta dada por el enunciado
% u(rho, theta) = -1/20 * rho^2 * cos(theta) * e_theta
U_theta_val = -1/20 .* Rho.^2 .* cos(Theta);

% Convertimos el vector de base polar a base cartesiana
% u_x = -u_theta * sin(theta)
% u_y = u_theta * cos(theta)
Ux = -U_theta_val .* sin(Theta);
Uy = U_theta_val .* cos(Theta);

% ---------------------------------------------------------
% 3. Calcular la posición deformada
% ---------------------------------------------------------
% Posición final = Posición inicial + Desplazamiento
X_final = X + Ux;
Y_final = Y + Uy;

% ---------------------------------------------------------
% 4. Gráfica Comparativa (Subplot como en tu ejemplo)
% ---------------------------------------------------------
figure('Name', 'Deformación de la Placa', 'Color', 'w');

% --- PLACA ORIGINAL ---
subplot(1, 2, 1);
% Usamos mesh con Z=0 para dibujar la 'rejilla' plana
mesh(X, Y, zeros(size(X)), 'EdgeColor', 'b');
view(2); % Vista superior (2D)
axis equal; grid on;
title('Placa antes del desplazamiento');
xlabel('Eje X'); ylabel('Eje Y');
axis([-0.5 4.5 -0.5 2.5]);

% --- PLACA DEFORMADA ---
subplot(1, 2, 2);
mesh(X_final, Y_final, zeros(size(X)), 'EdgeColor', 'b');
view(2);
axis equal; grid on;
title('Placa después del desplazamiento');
xlabel('Eje X'); ylabel('Eje Y');
axis([-0.5 4.5 -0.5 2.5]);

% ---------------------------------------------------------
% Extra: Apartado 5 (Vectores de desplazamiento - Quiver)
% ---------------------------------------------------------
% Si necesitas mostrar las flechitas de movimiento en la placa original:
figure('Name', 'Campo Vectorial de Desplazamientos');
hold on; axis equal; grid on;
title('Campo de Desplazamientos');

% Dibujamos contorno original de referencia
plot(X(:), Y(:), '.k', 'MarkerSize', 1);

% Dibujamos los vectores (quiver)
% Ajustamos 'scale' para que las flechas no sean gigantes visualmente
quiver(X, Y, Ux, Uy, 0, 'r', 'LineWidth', 1.5);

xlabel('Eje X'); ylabel('Eje Y');
xlim([-0.5 4.5]); ylim([-0.5 2.5]);

% 1. Definición de Geometría y Desplazamientos
h = 0.1; % Paso del mallado
x = 0:h:4;
y = 0:h:2;
[X, Y] = meshgrid(x, y);

% Definición de la Región (Placa)
% La placa existe si Y >= X/8 Y Y <= 2 - X/8
Condition = (Y >= X./8) & (Y <= 2 - X./8);

% Aplicamos máscara (NaN fuera de la placa para no dibujar ahí)
X(~Condition) = NaN;
Y(~Condition) = NaN;

% Cálculo de Desplazamientos
% Coordenadas polares necesarias para la fórmula
Rho = sqrt(X.^2 + Y.^2);
Theta = atan2(Y, X);

% Valor escalar de u_theta
U_theta_val = -1/20 .* Rho.^2 .* cos(Theta);

% Proyección a cartesianas (Crucial: u_x = -u_theta*sin, u_y = u_theta*cos)
Ux = -U_theta_val .* sin(Theta);
Uy = U_theta_val .* cos(Theta);

% --- Posición Final Deformada ---
X_final = X + Ux;
Y_final = Y + Uy;

% 2. Gráfica Comparativa de Sólidos Mallados (Como en tu ejemplo)
figure('Name', 'Comparación Antes/Después', 'Color', 'w', 'Position', [100, 100, 1000, 500]);

% SUBPLOT 1: Placa Original
subplot(1, 2, 1);
hold on;
% Usamos mesh. Z=zeros(size(X)) es para que sea un plano 2D.
% 'EdgeColor', 'c' pone las líneas en color cian
mesh(X, Y, zeros(size(X)), 'EdgeColor', [0 0.7 0.9], 'FaceColor', 'none');

view(2); % Fuerza la vista superior 2D
axis equal; % Mantiene la proporción real de los ejes
grid on;
box on; % Añade el marco completo

title('Placa antes del desplazamiento', 'FontWeight', 'bold');
xlabel('Eje X');
ylabel('Eje Y');
axis([-1.5 4.5 0 2.5]); % Ajuste de ejes similar a tu ejemplo

% SUBPLOT 2: Placa Deformada
subplot(1, 2, 2);
hold on;
% Dibujamos la malla usando las coordenadas finales (X_final, Y_final)
mesh(X_final, Y_final, zeros(size(X)), 'EdgeColor', [0 0.7 0.9], 'FaceColor', 'none');

view(2);
axis equal;
grid on;
box on;

title('Placa después del desplazamiento', 'FontWeight', 'bold');
xlabel('Eje X');
ylabel('Eje Y');
axis([-1.5 4.5 0 2.5]); % Mismos ejes para poder comparar visualmente

sgtitle('Visualización del Sólido Mallado bajo Deformación'); % Título