13.1 : Sinal e Sistema

Um sinal x(t) é um conjunto de dados ou uma função de tempo que representa uma variável de interesse. Os sinais normalmente transmitem informações sobre um fenômeno, como temperatura atmosférica, umidade, voz humana, imagens de televisão, latido de cachorro ou canto de pássaros. Mais geralmente, um sinal pode ser uma função de mais de uma variável independente. Por exemplo, imagens dependem de posições horizontais e verticais e podem ser consideradas sinais bidimensionais. No entanto, este texto se concentrará em sinais unidimensionais com tempo como variável independente.

Um sistema é uma coleção de dispositivos que operam em um sinal de entrada x(t) (ou excitação) para produzir um sinal de saída y(t) (ou resposta). Um sistema também pode ser considerado um modelo matemático de um processo físico que relaciona o sinal de entrada ao sinal de saída. Exemplos de sistemas incluem circuitos elétricos, programas de computador, o mercado de ações, padrões climáticos e o corpo humano.

Um sistema pode ter vários modelos ou representações matemáticas. As variáveis ​​nesses modelos são descritas como sinais, que podem representar corrente, tensão ou deslocamento. Em sistemas elétricos, os sinais geralmente são correntes e tensões. Em sistemas mecânicos, os sinais são tipicamente temperaturas, forças e velocidades. Em sistemas hidráulicos, os sinais podem ser deslocamentos e pressões.

Classificamos os sinais que entram no sistema como sinais de entrada, enquanto os sinais produzidos pelo sistema são sinais de saída. Por exemplo, em um circuito elétrico, tensões e correntes como funções do tempo são consideradas sinais, enquanto o próprio circuito é considerado um sistema. Em sistemas de engenharia, tanto os sinais de entrada quanto os de saída podem transportar energia ou informação.

Esta estrutura de sinais e sistemas é fundamental para analisar e projetar sistemas capazes de operações específicas em vários campos da engenharia.