laboratório virtual de física clássica implementado

LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA CLÁSSICA IMPLEMENTADO
UTILIZANDO SOFTWARE DE ANIMAÇÃO FLASH PARA FINS DE EAD
(ENSINO A DISTÂNCIA)
Márcio José de Castro Justino
Professor do Curso de Engenharia Elétrica, Engenharia de Materiais, Engenharia Mecânica, e Engenharia Sanitária e
Ambiental do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais /Unileste-MG.
Octavio Calzadilla
Professor Adjunto de Física da faculdade de física, Universidade de Habana (Cuba)
Juárez Júnio Araújo de Oliveira
Graduando do Curso Engenharia de Materiais do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais / Unileste-MG
RESUMO
O presente artigo aborda um estudo sobre o tema Física Computacional, concomitantemente ligado
à utilização da informática na Física, enfatizando a importância deste tipo de ferramenta
extremamente útil no processo ensino – aprendizagem. Visa a criação de um ambiente de
aprendizagem voltado à construção de um conhecimento autônomo, criativo e embasado nos
conceitos de educação a distância, ou seja, a criação e implementação de um site (Laboratório
Virtual de Física) contendo softwares simuladores de fenômenos físicos. Foram utilizados softwares
como: Microsoft Front Page, Macromedia Flash4, Adobe Photoshop e Macromedia Fire Works.
Por fim, segue- se a relação das práticas desenvolvidas e uma breve conclusão do estudo.
Palavras-chave: ensino a distância; ensino de física; laboratório virtual.
ABSTRACT
The present article, approaches a study on the Computational Physical subject, concomitantly on to
the use of computer science in the Physics, emphasizing the importance of this type of extremely
useful tool in the process education-learning. In practical terms, it in the distance aims at the
creation of an environment of learning directed to the construction of an independent, creative and
based knowledge in the education concepts, or either, the creation and implementation of a site
(Virtual Laboratory of Physics) including softwares simulator of physical phenomena, in way that
the pupils who demand of rare or no extra chance classroom (for working), can have access
practical carried through in real laboratory, made available in the InterNet through simulator. For
elaboration, they had been used softwares as: Microsoft Front Page, Macromedia Flash4, Adobe
Photoshop and Macromedia Fire Works. Finally, it is presented the relation of the developed
practices and the conclusion of the study.
Key-words: teach of distance; teach of physics; virtual laboratory.
INTRODUÇÃO
De acordo com o que foi apresentado por Yamamoto & Barbeta (2001), as simulações de
experiências de Física, são uma das possibilidades de uso do computador como ferramenta
pedagógica que mais tem sido explorada na atualidade.
O laboratório Virtual de Física, vem junto a essa nova realidade, podendo funcionar como estimulo
a aprendizagem, uma vez que a não compreensão dos fenômenos físicos, observados em
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experimentos desenvolvidos em laboratório real poderão ser melhor compreendidos através de
simulações observadas num ambiente virtual, embasado em fundamentos da Educação a Distancia.
O Diferencial do Laboratório Virtual de Física
O Laboratório Virtual de Física, é um site desenvolvido com base em um projeto de pesquisa de um
Centro Universitário. Assim, percebe-se a seriedade e base sólida em que foi gestado a Home Page
e os Softwares Simuladores nela disponibilizados.
Sendo criado por comunidade acadêmica e não por Web Designer isoladamente, conta com uma
série de vantagens não encontradas em sites similares pela Web:
- possibilidade do usuário de acessar softwares simuladores com uma melhor compreensão
dos fenômenos físicos, contando com a inclusão de multimeios pela Internet (animação visual e
sonora, inclusão de elementos gráficos e interação);
- disponibilização de fundamentos teóricos dos fenômenos físicos simulados pelos
softwares, visando como Soares (2002), uma forma de incentivar o aluno a refletir sobre os
conceitos e problemas com os quais lida, buscando desenvolver aprendizagem significativa;
- possibilidade de auxílio à disciplina, através de todas as formas de interação propostas pelo
Laboratório Virtual de Física, buscando ofertar aos usuários distintas maneiras de compreensão do
conteúdo dado.
Ferramentas Utilizadas para Realização do Projeto
Os softwares utilizados para o desenvolvimento do site do Laboratório Virtual de Física e dos
Softwares Simuladores de Fenômenos Físicos, foram os seguintes: Microsoft Front Page;
Macromedia Flash4; Adobe Photoshop e Macromedia Fire Works.
Realização da Home Page do Laboratório Virtual de Física
Segue- se abaixo a ilustração (FIG.1) do site criado e disponibilizado na Internet com link direto na
Página da Instituição (Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, Unileste-MG, no seguinte
endereço: http://professores.unilestemg.br/justino/Laboratorio/
Figura 1- Ilustração da Home Page do Laboratório Virtual de Física
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É importante ressaltar que apenas o 1º link (Mecânica Newtoniana), possui acesso livre ao seu fim
referido, sendo os demais links, apenas uma idéia de continuação futura do projeto para aplicação a
demais disciplinas, como será o caso de uma abordagem a ser realizada no Projeto de Iniciação
Científica aprovado para o ano de 2003, que não se trata de uma continuação do projeto realizado
em 2002, mas abordará temas das disciplinas: Física Térmica e Óptica. Toda fundamentação teórica
foi realizada na sala de Mecânica Newtoniana, a qual esta disponibilizada no Site do Laboratório
Virtual de Física.
Realização das Práticas de Conservação de Energia
Foi realizada toda fundamentação teórica das Práticas de Conservação de Energia, tal como as
demais Práticas disponibilizadas na Sala de Mecânica Newtoniana no Site do Laboratório Virtual de
Física, sendo aqui demonstrado apenas a Utilização de um dos doze Softwares Simuladores.
Utilização dos Softwares Simuladores
Para utilizar os simuladores disponibilizados no Laboratório Virtual de Física, o usuário deverá
entrar na sala de Mecânica Newtoniana, no qual possui além deste exemplo mostrado na figura 2,
mais oito práticas realizadas com uma animação vetorial sem deixar o cálculo de cada situação,
clicar nos links referidos a cada tipo de Fenômeno Físico requerido, tendo a sua disposição toda a
fundamentação teórica a respeito do fenômeno envolvido.
Após aberto o simulador (FIG.2), o usuário deverá
incrementar um valor para a velocidade (v) em m/s
e clicar em play, inicializando-se assim a simulação
do Movimento Retilíneo Uniforme
Figura 2- Ilustração do simulador de MRU, com exemplo executado
Software Simulador do Dilatômetro de Quadrante - Compacto (Dilatação Linear)
Após, fundamentar as teorias relacionadas à Física da Dilatação Linear na home page, daremos
neste artigo uma breve explicação técnica do experimento.
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Para se realizar a prática do Dilatômetro de Quadrante Compacto (Dilatação Linear), em
Laboratório Real de Física, do Unileste-MG, utiliza um aparelho simulador de fenômenos de
dilatação linear, o Dilatômetro de Quadrante – Compacto (do Conjunto Compacto de Termologia).
Como exemplo de um experimento com o simulador
já concluído, ou seja, em arquivo de extensão exe
(executável), temos a escolha do aço como o
material constituinte do tubo a ser utilizado no
experimento, uma temperatura final de 10 ºC e a
obtenção de um resultado de 1.1 mm de dilatação
linear, como pode ser observado na figura abaixo.
Na sala Física térmica possui além deste exemplo
mostrado na FIG. 3, uma outra prática relativa a
dilatação volumétrica.
Figura 3: Ilustração do simulador de fenômenos de dilatação linear
Utilização do Software “Simuladores das Práticas de Campo Elétrico”
Para acessar os simuladores das Práticas de Campo Elétrico, o usuário deverá entrar na sala de
Eletricidade e Magnetismo, clicar no link de Práticas de Campo Elétrico, que também possui os
fundamentos teóricos de Campo Elétrico além dos links para os simuladores das Práticas de
Medidor de Carga Elementar e Impressão a Jato de Tinta.
Após aberto o Simulador de Medida de Carga Elementar, considerando a aparelhagem de
Millikan, demonstrada no software, o USUÁRIO poderá encontrar o módulo do Campo Elétrico
necessário para equilibrar a gota de óleo contida na bomba, ficando ela em repouso no aparelho,
para isso, será necessário que o USUÁRIO: ligar a chave; dar entrada no software com os dados
requisitados (raio da gota, carga de elétrons em excesso e densidade); borrifar óleo com a bomba e
clicar em calcular, obtendo assim o retorno do software (Campo Elétrico).
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Como exemplo de um experimento com o simulador, já pronto, temos inserido pelo usuário: raio da
gota (5 µm); carga de elétrons em excesso (3 e); densidade (1kg/m3), sendo obtido um resultado de
um Campo Elétrico de 1.06901 N/C), sendo considerado uma gravidade (g) de 9,80 m/s2.
Figura 4: Ilustração do simulador de Medida de Carga Elementar, com exemplo executado
Impressão por Jato de Tinta (Gota de Tinta)
Após aberto o simulador de Impressão por Jato de Tinta (Gota de Tinta), o usuário deverá inserir
nos campos designados, os valores de L (m), V (m/s), Q (C); E (N/C) e M (Kg). O USUÁRIO
deverá clicar em enter. O computador enviará os dados de impressão para o gerador, o qual vai
codificar e passar os comandos de posicionamento de tinta para o cartucho. O USUÁRIO deverá
então clicar em continuar. Os valores de posição do cartucho e do campo de impressão são
enviados. Novamente, o USUÁRIO deverá clicar em continuar, surgindo um campo nas placas
defletoras de impressão, campo este que direcionará a tinta. Clicando novamente em continuar, o
USUÁRIO, poderá perceber que a intensidade do campo aplica uma força de atração na gota de
tinta, a qual desloca a sua trajetória. Por fim, clicando o usuário em continuar, este poderá visualizar
que a gota toca a folha com uma deflexão vertical igual a um valor em metros, de acordo com os
valores de entrada do software.
Como exemplo de um experimento com o simulador, já pronto, temos inserido pelo usuário um
valor de L (m) igual a 1,6, V (m/s) igual a 18, Q (C) igual a 1,5 x 10 -13; E (N/C) igual a 1,3 x 10 -10
e M (Kg) igual a 0.5, sendo obtido um resultado de uma deflexão vertical igual a 6.3817 x 10 -4
metros.
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Figura 5: Ilustração do simulador de Impressão por Jato de Tinta
DISCUSÕES E CONCLUSÕES
Neste artigo foram apresentados alguns tópicos sobre física geral abordada no programa dos cursos
de engenharia e foi proposta experiências on-line programadas, utilizando software Flash4 que se
mostrou eficiente nos resultados gráficos e matemáticos.
Para cada prática foi realizado no laboratório de física desta instituição, o professor antes de cada
trabalho solicitava aos seus alunos que utilizassem o meio virtual, com isto o professor notou que
aproximadamente 90% de seus alunos chegavam para realizar a prática convencionalmente com
dúvidas e questionamentos sobre o assunto, contribuindo significativamente com o experimento
prático real, o que não vinha acontecendo. Portanto, conclui-se que este tipo de auxílio tecnológico
é de importância fundamental no processo ensino/aprendizagem para alunos de física geral dos
cursos de engenharia. Notou-se também que as experiências virtuais auxiliaram o aprendizado
teórico em sala de aula.
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