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Guia do Professor Objeto de Aprendizagem: A Televisão NOA UFPB Guia do professor Apresentação Bem vindos!!! Você está acessando o guia do professor, que contém as instruções que possibilitam tirar melhor proveito do objeto de aprendizagem: Imagem na TV: Desenhando com elétrons”- instrumento construído por especialistas. Nele você encontrará informações específicas sobre uma metodologia centrada no uso do OA para o processo de construção dos conhecimentos científicos que versam o tema Formação de Imagem na T.V. A aprendizagem significativa é uma de nossas metas a ser atingida durante a metodologia ao ser implementada. Esta condição é um grande desafio para todos nós (especialista, professor e aprendiz); portanto destacamos uma série de aspectos neste guia, que possibilitam uma trilha favorável ao sucesso nesta investida. Contamos com o seu apoio e facultamos o uso integral ou parcial deste instrumento em suas atividades pedagógicas. Cordialmente Romero Tavares Coordenador do NOA Sumário: I-Introdução II – Objetivos III – Pré-requisitos IV - Tempo previsto atividade para V - Na sala do computador VI - Atividades complementares VII – Avaliação a VIII - Sugestões de leituras I – Introdução A intenção deste objeto de aprendizagem é facilitar a construção dos conceitos da Física por aprendizes do ensino médio nas duas modalidades, em um curso presencial ou à distância. A metodologia desenvolvida tem como linha prioritária o construtivismo e como fundamentação para o processo de construção do conhecimento científico a teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Esse objeto foi elaborado na perspectiva de se apresentar como um material educacional potencialmente significativo, que pretende facilitar a aprendizagem significativa (ou aprendizagem de significados) de seus usuários a ponto de ser considerado um verdadeiro andaime cognitivo. Uma de suas potencialidades é a de ser utilizado tanto como uma etapa prévia da construção de conceitos mais gerais, na medida que instiga os alunos a formarem seus conceitos sobre o tema considerado. Assim como na construção de conceitos mais específicos em atividades mediadas pelo professor, o que proporciona ao aprendiz um clima mais atento e receptivo ao assunto que ele irá explorar e aprofundar. Outra de suas potencialidades é um processo avaliativo congruente com a metodologia desenvolvida. O que possibilita a obtenção de dados mais realistas sobre a construção do conhecimento. Enfim trata-se de uma ferramenta de valia a favor da construção de significados. Elaborada sem perder de vista que de maneira geral as pessoas adquirem ao longo da vida a sua maneira peculiar de lidar com um conteúdo novo a ser aprendido, e cada ser humano tem o seu estilo pessoal de aprender. II-Objetivos Objetivo Geral Compreender a inter-relação entre os aspectos tecnológico do tubo de imagem da televisão e os conceitos básicos da teoria eletromagnética clássica no processo de formação da imagem televisiva. Objetivos Específicos • • • • • • • Sistematizar dentro de uma abordagem qualitativa, a interação magnética como efeitos da ação entre a grandeza fisica carga elétrica em movimento e elementos magnetizados. Identificar o campo magnético como possível meio de interação a distancia entre cargas elétricas em movimento relativo entre si. Utilizar as linhas do campo magnético como uma configuração espacial a ser visualizada representativa da influencia concreta do campo magnético numa dada região do espaço. Descrever de forma qualitativa e quantitativa, o comportamento de uma partícula portadora de carga elétrica em movimento imersa em um campo magnético; podendo para tal, apropriar-se da Lei das forcas de Lorentz. Especificar as possíveis trajetórias de um feixe de elétrons em movimento no interior de um campo magnético, subjacente a interações distintas propiciadas por variações do vetor campo magnético e do vetor velocidade da partícula tendo como referencial o produto vetorial e a 1ª e 2ª Leis de Newton. Estabelecer a formação de imagem na tela do tubo de imagem da TV, como resultado da transformação da energia cinética em energia luminosa durante as possíveis colisões do feixe eletrônico com as diversas regiões da tela. Destacar a funcionalidade dos diversos dispositivos técnicos eletro-eletrônico (bobina defletora, canhão eletrônico, tela) que compõe o tubo de imagem da T.V, como um aparato trabalhando de forma sincronizada no processo de construção da imagem televisiva. III-Pré-requisitos Aplicações das Leis de Newton Princípio da Conservação da Energia Decomposição de Vetores Produto Vetorial Vetor Campo Magnético Lei das Forças de Lorentz Movimento de um Feixe de Partículas Eletrizadas Imersas em um Campo Eletromagnético IV-Tempo previsto para a atividade Tema Dispositivos Eletro-Eletrônicos do Tubo de Imagem da T.V Atividade Tempo Ideal Presencial 3 horas ou à Distância Idem 3 horas Deflexão de Partículas Carregadas sob a Ação da Forças Magnética Formação de Imagem na T.V Idem Avaliação: Formação de Imagem na T.V Idem 3 horas 3 horas O intervalo de tempo mínimo para execução de determinada atividade deve ser mensurado levando-se em consideração o ritmo individual ou do grupo que a executa, e as necessidades para o sucesso da mesma. A construção do conhecimento é um processo idiossincrático, portanto está associado ao ritmo próprio de cada aprendiz. Se o aprendiz encontrar dificuldades na construção de um conceito, mesmo face às informações que lhes são disponibilizadas considere um intervalo de tempo extra para que possa acessar mais vezes um mesmo instrumento. Ou para descobrir outras pistas nos diversos recursos que compõe o OA. Talvez ele entenda melhor sob outro ponto de vista. Considere ainda a possibilidade que este tempo pode ser minimizado em eventos presenciais com a mediação do professor, evitando desperdícios. V- Na sala do computador Requerimentos técnicos: O OA foi desenvolvido através da plataforma Macromedia Flash Professional 8.0 e requer que o usuário disponha de um plug-in Adobe Flash Player 8.0. Este plug-in pode ser encontrado e rapidamente instalado em sua máquina a partir do site www.adobe.com. O OA foi desenvolvido para solicitar o menor recurso computacional possível, o que permite aos computadores de menor desempenho executar perfeitamente este aplicativo educacional. Preparação: O uso do OA na sala de informática segue a linha da integração virtual e tem como suporte fundamental, o uso do computador como plataforma de informação em tempo real. O ideal seria alocar no máximo dois aprendizes por máquina. Caso contrário deve-se disponibilizar a turma em frente ao computador nos limites de resolução da tela do monitor associado ao conforto visual dos aprendizes. Em caso de público maior sugerimos o uso do data-show acoplado ao computador. Durante a atividade: Este objeto foi construído vislumbrando o máximo possível a interatividade entre o usuário (aprendiz ou professor) e as diversas sessões que constituem o OA. Gerando possibilidades de facilitação da construção de significados no processo de aquisição do conhecimento. Levando em consideração algumas variantes no processo de aprendizagem, sem equivalência entre elas. a) Interação: aprendiz (turma) → OA → conceitos da Física b) Interação: aprendiz (turma) → OA → conceitos da Física em processo mediado pelo professor. c) Interação: grupo de estudos (aprendizes e/ou professor) com participantes distribuídos, mas interligados em rede → OA → conceitos da Física. Seria interessante, em atividades mediadas sistematizar algumas lógicas: ¾ Conceber e administrar situações-problema ajustadas ao nível e possibilidades cognitivas do aprendiz. ¾ Negociar um processo avaliativo congruente com o OA. ¾ Observar e avaliar os alunos em aprendizagem de acordo com uma abordagem formativa. ¾ Administrar a heterogeneidade cognitiva no âmbito da turma. ¾ Proporcionar um ambiente favorável ao desenvolvimento da autonomia do aprendiz que permita articular suas visões. ¾ Articular a solução de problemas com a construção dos conceitos da Física. Consideramos que a maneira de como conduzir o processo de ensino-aprendizagem influencia tanto quanto o conteúdo; fato que nos custou um intervalo de tempo extra para integrá-la na construção do OA. Mediando o processo de construção o conhecimento O foco central deste processo não se limita apenas na acumulação de associações entre objetos (imagens) e conceitos científicos da Fisica presentes no OA. Mas também, na possibilidade de o usuário conseguir estabelecer relações (imagem de ações) entre estes conceitos. Mesmo que estas não apareçam de forma direta no OA (possibilidades de aumento do esforço cognitivo). Como possível solução destacamos a intervenção intencional (mediação) na forma de linguagem verbal (oral e/ou escrita), sempre que se ache a dificuldade de acesso à informação no contexto de exposição virtual. A natureza dessa ajuda torna-se uma dimensão a ser levada em conta na prática pedagógica. A idéia se fortalece na condição de que as informações, nem sempre são absorvidas diretamente da visualização do fenômeno. Adicionando-se que às vezes o aprendiz traz as concepções espontâneas sobre o fenômeno em questão. Por exemplo: considere que ao explorar as interações na natureza o aprendiz tenha apenas o conhecimento da concepção newtoniana; atuação de forças atrativas de ação à distância. Fundamentado nestes conhecimentos, não conseguirá justificar no Magnetismo, a interação (atração e a repulsão) entre pólos de dois imãs distintos quando colocados à distância um do outro, como ações do campo magnético . Por não possuir a concepção de Faraday, calcada na idéia que cada um destes pólos gera em sua vizinhança um campo magnético que mediando as ações magnéticas exerce uma força sobre o outro pólo. Neste ponto a mediação assume seu papel na dupla concepção: evitar o esforço cognitivo (numa aprendizagem por descoberta); ou de evitar que o aprendiz siga adiante norteado por concepções espontâneas, ou tateando entre tentativas e erros. VI- Atividades complementares Para saber mais Será disponibilizado no OA, um mapa conceitual construído por especialistas levandose em consideração a hierarquia dos conceitos que versam o tema “Formação de Imagem na T.V”. E como forma de bibliografia complementar, disponibilizamos dois textos sobre o referido tema. Outra novidade é a seção “Help”- que contém uma descrição pormenorizada do aparato experimental. Chamamos a atenção para o uso do modelo (Animação Interativa) que possibilita informações diretas da tela, e ainda gerar possibilidades do aprendiz prever novas observações. Destacamos ainda, que um conceito físico deve ser considerado como algo cujo significado depende do contexto onde está sendo empregado, isto é, o mesmo conceito pode ser aplicado em situações distintas. Outro fator a ser considerado é que esta metodologia contempla tanto informações verbais, isto é, conceitos científicos (através de mapa conceitual, texto, informe, avaliação), assim como os aspectos visuais fenomenológicos, contextos (através da animação) de forma a possibilitar ao aprendiz a integração de várias informações. Questões para discussão Sugerimos que após as atividades de aprendizagem se envolva o aprendiz em situações de resolução de problemas que necessitem um grau maior de abstração sobre a temática. Como sugestão disponibilizamos algumas questões (desafio) que podem ser trabalhadas. Por outro lado, esta sessão visa obter indicadores que nos permitam apreciar os aspectos auto-explicativos presentes no OA. Destacamos que ao longo da apresentação da animação, algumas informações complementares (Vinheta) que favorecem a construção de significados foram consideradas. VII- Avaliação O objeto de aprendizagem privilegia em seu processo avaliativo o exercício da cognição, a aprendizagem significativa e a habilidade do aprendiz na solução de problemas. Ressaltamos o caráter singular da sua construção, em congruência com os objetivos do OA. No que se refere ao critério adequado à construção de significados, optamos pela Taxonomia de Bloom Revisada, por ser auto-consistente com a validade do instrumento. A avaliação é de caráter formativo, flexível e dinâmica. Embora enfatize a posse dos conceitos, a sua relevância prima pela construção do conhecimento. Podendo ser considerada mais que um diagnóstico, isto é, mais uma ferramenta colaborativa no processo de ensino-aprendizagem. Sugerimos ao usuário uma olhadinha no artigo:Tavares,Romero; Luna,Gil,et al. OBJETOS DE APRENDIZAGEM: Uma proposta de Avaliação da Aprendizagem Significativa IN: Prata, Carmem L.; Nascimento, Anna C. A. A.- Org. OBJETOS DE APRENDIZAGEM – Uma Proposta de Recurso Pedagógico. Brasília: MEC, SEED,2007. VIII- Sugestões de leitura - Alvarenga, B.; Máximo, A. Física de olho no mundo do Trabalho. Scipione. São Paulo- SP, 2003. - Figueiredo, Aníbal; Pietrocola, Maurício; Física um outro lado. Um olhar para os movimentos. Editora FTD. São Paulo- SP, 1998. - Feynman, Richard; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew; Lectures on Physics. Fondo Educativo Interamericano, 1972. - Fischer, Rosa Maria Bueno. Televisão & Educação: fruir e pensar a TV. Editora Autêntica. Belo Horizonte - MG, 2006. - Gaspar, Alberto. Física. v. 3. Editora Ática. São Paulo- SP, 2000. - GREF- Grupo de Reelaboração do ensino de Física, Física, v. 3. EDUSP, São Paulo – SP, 2000. - Nussenzveig, H. Moysés. Curso de Física. v. 3. Edgard Blücher. São Paulo-SP, 1981. - Paraná, Djalma. Física – Novo Ensino Médio. Editora Atica. São Paulo – SP, 2003. - Prata, Carmem L.; Nascimento, Anna C. A. A.- Org. OBJETOS DE APRENDIZAGEM– Uma Proposta de Recurso Pedagógico. Brasília:MEC, SEED,2007. - Resnick, Robert; Halliday, David. Fundamentos da Física. v. 3. Livros Técnicos e Científicos. Ed. Ltda. Rio de janeiro- RJ, 1996. - Young, Hugh D.; Freedman, Roger A., Sears ; Zemansky. Física 3. Addisson Wesley- São Paulo SP, 2004. Questões e Desafios Objeto de aprendizagem: A Televisão NOA – UFPB Avaliação: Eletromagnetismo e Tubo de Imagem da TV Uma aplicação interessante da Mecânica Newtoniana da Eletricidade e do Eletromagnetismo clássico pode ser encontrada no dispositivo eletrônico, Tubo de Imagem da Televisão. Embora os procedimentos tecnológicos possuam igual relevância, a nossa ênfase volta-se para a compreensão e utilização dos conceitos da Física; E para a identificação e manipulação de parâmetros relevantes, a partir de uma descrição dinâmica deste aparato tecnológico em funcionamento. Leia o texto que se segue com atenção !!! Por dentro do tubo de imagem da TV Foi dada a largada!!! Mas nesta competição trocamos nossas máquinas por elétrons integrantes de feixes eletrônicos. E o nosso autódromo, pelo interior de um tubo de imagem da televisão. Hipoteticamente, considere as quatro regiões seqüenciais que mostram a trajetória de um elétron pertencente a um feixe eletrônico previamente acelerado no canhão eletrônico e lançado no interior do tubo de imagem, até atingir um ponto da tela frontal da TV. A arrancada foi dada no interior de um canhão eletrônico, onde um capacitor acelera linearmente elétrons previamente libertados de um filamento aquecido pela passagem da corrente elétrica. Neste evento não existe medo de ser multado por excesso de velocidade (região I), pois o objetivo é atingir altas velocidades. Não fique para trás, se algo não lhe é familiar é permitido recorrer a outras fontes de informações (consulte caso necessário as diversas sessões do OA). Alivie o pé do acelerador e atravesse junto com os elétrons com velocidade constante e em linha reta a região II, no interior do tubo de imagem. Vá em frente, mas cuidado com os desvios radiais, pois o trecho seguinte é permeado por campos magnéticos gerados por bobinas colocadas adequadamente em planos (horizontal e vertical) na superfície do tubo de imagem. Nesta manobra, os participantes são submetidos a acelerações centrípetas. Por falar em radiais, não ultrapasse o trecho sem antes conhecer o significado de força resultante centrípeta, assim como, a relação entre campo magnético, força magnética e velocidade. É importante conhecer as propriedades vetoriais destas grandezas. Dica!!! Se aproprie da famosa regra da mão direita. Atente também para o fato de que velocidades mais altas requerem trajetórias com raios de curvaturas também maiores. Não se estresse, se algo não vai indo bem recomece o trajeto, pois combustível não é problema. Sem medo de sair pela tangente e saindo estamos na etapa final e agora nossa última cartada, seguir em linha reta com velocidade constante. Entretanto equipes distintas (feixes de elétrons) por direções distintas de forma a atingirem todos os pontos da tela frontal. Meta final!!! Não precisa acender os faróis, pois a tela frontal do tubo de imagem da TV é revestida internamente por um material fosforescente que emite luz ao ser atingida por elétrons dos feixes eletrônicos. Simultaneamente, há um controle sobre o numero de elétrons transportados pelo feixe, de modo a variar a intensidade luminosa na tela e conseqüentemente da imagem pelo espectador vista. Esqueceu de acionar os freios!!! Não se considere um mau piloto, pois a colisão com a tela frontal é fundamental e integra o processo: brilhar através da transformação da energia cinética dos elétrons dos feixes eletrônicos em energia luminosa ao colidirem com a telinha. O texto acima é referência para as questões propostas!!! Q1. O texto acima aborda conceitos básicos do estudo do movimento dos elétrons no processo de formação de imagem na TV. Ao longo do texto discutimos basicamente dois tipos de: movimentos com aceleração nula e movimento uniformemente acelerado. Grande parte destes conhecimentos é adquirida empiricamente no dia a dia (concepções espontâneas). Faça uma transposição gradual destes para os conceitos científicos, relativizando o conceito de inércia com Movimento Retilíneo Uniforme, e de Movimentos Uniformemente Acelerado com força resultante não nula. Ressaltando-se aqui o fato de a velocidade ser uma grandeza vetorial onde é importante conhecer sua intensidade, sua direção e seu sentido uma vez que a variação de qualquer destes elementos implica num tipo de aceleração. Analise para cada trecho do movimento dos elétrons constituintes do feixe eletrônico. Q2. No trecho III, quando falamos em resultante centrípeta, podemos nos referir a resultante das forças eletromagnéticas sobre as partículas (no caso, os elétrons). É possível a partir do conceito newtoniano de força centrípeta e do conceito de força eletromagnética de Lorentz, estabelecer uma dependência para o raio da trajetória dos elétrons com o campo eletromagnético, a velocidade, a carga elétrica e a massa da partícula. Comente qualitativamente e quantitativamente como a possibilidade de partículas idênticas descreverem trajetórias circulares com raios de trajetórias diferentes é possível. Q3. Na discussão do brilho na tela da TV, justifique o fenômeno da imagem pelo telespectador vista a partir das transformações de energia e da quantidade de elétrons que atinge cada ponto da tela. Cite várias formas de energia . Q4. Pode uma partícula carregada se mover em um campo eletromagnético sem sofrer ação de forças magnéticas. Se pode, descreva; Se não, por quê? Q5. A força eletromagnética que atua na região III do tubo de imagem pode realizar trabalho sobre o feixe de elétrons. Se pode como? Se não por quê? Comente a possibilidade de deflexão radial sem alteração da energia cinética da partícula. Q6. No limite da região III e IV o que significa sair pela tangente? Qual a relação entre a direção do movimento e a direção da velocidade tangencial da partícula. Para refletir um pouco mais!!! Em relação ao evento Formação de Imagem no Tubo de TV foram feitas as seguintes afirmações: i-No instante em que o elétron colide com a tela frontal do tubo de imagem da TV, temos uma transformação de energia de modo a dispor a energia luminosa que atingirá nossos olhos. Entretanto, durante a colisão parte da energia pode ser dissipada. Isto viola um Principio da natureza – A Conservação da Energia? Sim ou Não? Justifique sua resposta. ii-Embora possamos distinguir a interação elétrica e a interação magnética ambas estão diretamente ligadas à uma mesma propriedade da matéria, “a carga elétrica”. Como você interpreta este fato? iii-Na região III a força resultante sobre a partícula (interação eletromagnética) é a resultante centrípeta; caso específico da Física onde se manifesta a força de ação (considerada sobre a partícula) sem força de reação? Sim ou Não? Justifique sua resposta. Aplicações Objeto de aprendizagem: A Televisão NOA – UFPB Formação de Imagem no Tubo de TV O ponto central deste texto é o processo de formação de imagem na televisão. Olhar, ver, de um modo geral ou especificamente entendê-lo, pode significar a aquisição de uma série muito ampla de conceitos básicos científicos da Física, Química e Biologia, combinados com recursos técnicos específicos. De certa forma, a intenção é acompanhar o ziguezague dos elétrons imersos em um campo magnético no interior de um tubo de imagem, até se chocarem com a tela frontal do mesmo. E a partir da transformação da energia cinética que transportam em energia luminosa, em uma combinação final de elementos de superfície de áreas da tela que emitem brilhos distintos, chegarmos às configurações que permitem as simulações das imagens televisivas. Do ponto de vista tecnológico nos limitaremos a uma breve abordagem sobre os dispositivos apropriados que compõem o tubo de imagem e podem ser vistos na figura ao lado. Inicialmente, um feixe de elétrons é emitido pelo canhão eletrônico, rumo a tela bidimensional disposta diametralmente oposta ao mesmo, percorrendo uma região delimitada por paredes de vidro onde foi feito o vácuo. Relativo aos conceitos da Física, os elétrons constituídos do feixe são lançados a altas velocidades (variáveis), tendo sido acelerados previamente entre as placas de um capacitor plano integrante do canhão eletrônico. Se na região adiante não existe nenhuma força (despreza-se a gravitacional) capaz de desviar o feixe eletrônico, este se desloca linearmente até atingir uma região limitada frontal da tela. . Entretanto, o interesse é que o feixe eletrônico possa varrer toda área da mesma. Como solução são colocadas em um ponto mais adiante do percurso dos elétrons, duas bobinas defletoras dispostas adequadamente em planos perpendiculares, responsáveis por gerarem campos magnéticos nesta região. Ao atravessá-los, os elétrons sofrem possíveis interações com o campo magnético na forma de atuação da força magnética. Interessa-nos aqui, uma visão da ação da força magnética sobre cargas elétricas em movimento imersas em um campo magnético. Uma situação mais simplificada é o que ocorre quando uma partícula portadora de carga elétrica q penetra perpendicularmente com velocidade vetorial v, um vetor campo magnético B. Nesta situação, a força magnética a atuar sobre a partícula é a descrita pela formulação de Lorentz: Fm = q(v x B) Levando-se em conta as propriedades do produto vetorial a direção da Fm é sempre perpendicular aos vetores B e v. Assim, o campo magnético não muda o módulo do vetor velocidade da partícula desta forma a energia cinética da partícula permanece constante. Considerando o fato que Fm é perpendicular a v, a sua aceleração é centrípeta e a partícula passa a descrever uma trajetória circular no plano que contém os vetores F e v. O movimento de uma partícula carregada em um campo magnético não uniforme é mais complexo e sua equação de movimento envolve equações diferenciais com soluções mais complexas, sujeitas a condições iniciais prescritas. Cabe aqui uma indagação: o que poderá acontecer com o feixe de elétrons que atravessa o campo magnético das bobinas defletoras do tubo de imagem? Estes campos têm módulos que variam oscilando descontinuamente com o tempo e em direções perpendiculares. Transferindo o raciocínio desenvolvido, uma suposição intuitiva é que as partículas constituintes do feixe de elétrons serão defletidas em direções perpendiculares ao plano que contem os vetores v e B; influenciadas pela ação da força magnética. Mais o que seria possível esperar parta a sua trajetória? Soluções mais criativas e precisas são facilitadas por conceitos mais específicos da Física e do Cálculo. Uma afirmação seria que a aceleração de uma partícula carregada é uma função senoidal do tempo se a força aplicada também for. Sabemos que o campo magnético do tubo de imagem oscila, devido variações da corrente elétrica na bobina. Oscilando também a força magnética e conseqüentemente também a aceleração das partículas do feixe eletrônico. . Soluções mais elaboradas das equações que regem estes movimentos mostram que a trajetória do feixe de elétrons descreve linhas semelhantes a um arco de circunferência; e oscilam entre pontos extremos que delimitam planos perpendiculares entre si, gerando a possibilidade de varrer (atingirem) todos os pontos do plano frontal da tela. A tela e coberta com material fosforescente, o que possibilita durante a colisão dos elétrons com a mesma a produção de pontos luminosos. Os pontos luminosos formados na tela permanecem brilhantes por um breve intervalo de tempo (da ordem de 0,05s) mesmo após o feixe de elétrons ser desviado. Quando a TV não esta sintonizada, esta varredura da origem na tela a um brilho praticamente uniforme; ao passo que, quando sintonizada, os sinais capitados pela antena e decodificados modificam a varredura na tela. O numero de elétrons por pequenos elementos de superfície de áreas que atingem na tela modificam a intensidade luminosa da região. Os pontos luminosos são “desenhados” na mesma com tal rapidez que os nossos olhos, devido ao fenômeno da persistência retiniana (o olho humano retém por uma fração de segundos uma imagem, enquanto outra esta sendo percebida; imagens vistas em seqüência num único movimento com regularidade e iluminação adequada dão a sensação de animação) nos dão a sensação da imagem integral e do movimento de uma cena. Desta forma, pretendemos instigar a curiosidade sobre a magia dos elétrons a desenhar sobre a tela os diversos materiais televisivos. Podendo relacionar-se ao fato das possíveis transformações de energia cinética das partículas integrantes do feixe eletrônico em energia luminosa ao colidirem com a tela. Contexto Histórico Objeto de Aprendizagem: A Televisão NOA UFPB Você chega a casa vindo do trabalho ou da escola vai para sala ou até mesmo na cozinha e liga a televisão. Esse já se tornou um hábito comum para muitas pessoas. Mas, você já parou para pensar como funciona essa telinha “mágica” que já faz parte do cotidiano de muita gente? Como a imagem é “desenhada” na tela da TV? Para entendermos um pouco mais sobre o funcionamento da televisão precisamos saber quem é o “artista” principal dessa novela. Senhoras e senhores com vocês o Tubo de Raios Catódicos. O Tubo de Raios Catódicos é um equipamento que possibilitou o estudo de descargas elétricas entre dois eletrodos de carga opostas (positivo e negativo). Ele é composto por um tubo de vidro do qual foi retirado o ar (vácuo) e dois eletrodos o catodo (negativo) e o anodo (positivo). Conforme mostra a figura abaixo: Tubo de Raios Catódicos: O conector azul é o catodo e o vermelho o anodo. Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crookes_tube_two_views.jpg Quando os eletrodos são submetidos a uma diferença de potencial surge no lado oposto ao catodo uma mancha luminosa esverdeada independente da posição que o catodo esteja no tubo. Concluiu-se então que seria alguma coisa que devia está saindo do catodo por isso recebeu o nome de raios catódicos. Esse raios possuem algumas características interessantes, por exemplo, se propagar em linha reta. Para verificar essa propriedade uma cruz de Malta feita de uma fina camada de mica foi colocada entre o catodo e as paredes do vidro. Quando o tubo é acionado era possível ver a cruz bem definida na fosforescência no final do tubo. A cruz de mica foi projetada como uma sombra no final do tubo provando assim que a fosforescência é ocasionada por alguma coisa saída do catodo, que viaja em linhas retas e é bloqueado pela mica. A sombra da Cruz de Malta na extremidade do Tubo de raios Catódicos. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schattenkreuzr%C3%B6hre-not_in_use-lateral_viewstanding_cross.jpg Mas o que isso tem haver com a minha televisão, você deve está se perguntando... calma mais um “artista” entrará em cena, o elétron. Apesar de serem conhecidas outras propriedades desses raios como por exemplo o deslocamento da mancha luminosa quando um imã é aproximado do tubo, não se sabia a natureza desses raios. Alguns físicos da época como o alemão Heinrich Hertz, após realizar algumas experiências, deduziu que os raios seriam de natureza ondulatória, enquanto outros físicos defendiam a natureza corpuscular desses raios, ou seja, seriam constituídos de pequenas porções de matéria. Desde 1891 que se especulava a existência de uma partícula fundamental da carga elétrica, foi o físico irlandês G. Johnstune Stoney de Dublin, que nomeou essa possível partícula como "elétron". Em 1895, o francês Jean Perrin mostrou que os raios além de serem pequenos corpúsculos também possuíam carga negativa. Em 1897 o físico inglês J.J Thomson confirma a natureza corpuscular dos raios catódicos e mede a razão entre carga elétrica e massa desses corpúsculos identificando-os como a unidade fundamental da carga elétrica, o elétron finalmente foi descoberto. Os misteriosos raios que saem do catodo são feixes de elétrons que são emitidos do catodo e atraídos para o anodo devido a diferença de potencial aplicado entre eles. Após voltarmos de nossa viagem no “túnel do tempo”, vejamos algumas características que nos ajudarão a entender o funcionamento da televisão: 1a) Produzem luminescência nos corpos com que se chocam, ela é explicada devido a energia cinética dos elétrons emitidos pelo cátodo. Quando eles se chocam com as paredes do tubo transferem energia cinética para os elétrons constituintes do vidro. Esses elétrons são acelerados e como partículas com carga elétrica aceleradas emitem ondas eletromagnéticas, estas correspondem a luminescência observada. 2a) Propagam-se aproximadamente em linha reta. Como já foi explicado anteriormente 3a) Sofrem desvios quando submetidos a um campo elétrico ou magnético. Como possuem carga elétrica eles são acelerados quando submetidos a um campo elétrico. E cargas elétricas em movimento também estão sujeitas a força quando imersas em um campos magnéticos. A televisão é uma espécie de tudo de raios catódicos aperfeiçoado. Atualmente temos outras tecnologias como LCD ou Plasma, no entanto na maioria das casas encontraremos Tv e monitores de computadores baseados no CRT, uma sigla inglesa para o Tubo de Raios Catódicos ou como popularmente é conhecido como cinescópio ou tubo de imagem. Vejamos como é o tubo de imagem por dentro. 1. 2. 3. 4. 5. Catodo Feixe de elétrons Anodo Bobina de foco Bobinas de deflexão ou bobinas de direcionamento 6. Tela fosforescente Em um tubo de imagem os elétrons emitidos pelo catodo são focalizados como uma espécie de feixe. Esses elétrons são acelerados, atravessam um tubo que possui um alto vácuo e colidem com uma tela revestida de fósforo que estão distribuídos em pontos e linhas. São esses pontos de fósforo que após sofrerem uma colisão com o feixe de elétrons emite a luz que vemos ao assistir a televisão. Caso a TV for do tipo preto e branco o fósforo usado brilha branco quando atingido pelos elétrons. Em uma televisão colorida são utilizados fósforos nas cores vermelha, azul e verde e um feixe de elétrons para cada cor. Como já vimos a tela da TV é composta de pequenos pontos distribuídos em linhas e recobertos por fósforo. O feixe de elétrons deve percorrê-las uma linha por vez, da esquerda para direita. Assim que chega à extremidade ele volta rapidamente para esquerda descendo uma linha e continuando o processo. Para que isso seja possível são utilizadas as bobinas de direcionamento. Essas bobinas podem criar campos magnéticos que são capazes de mover o feixe de elétrons dentro do tubo. Para que possa haver tanto o movimento da esquerda para direita como para baixo e para cima são utilizados dois conjuntos de bobinas um responsável pelo direcionamento horizontal e outro na vertical. Esse movimento de “desenhar” linha por linha é tão rápido que o cérebro não percebe. O mesmo acontece com os pequenos pontinhos da tela, quando assistimos TV a certa uma distância não percebemos esses pontos, pois o cérebro se encarrega de junta-los dando a impressão de que é uma imagem homogênea. Para verificar os pontos é só olhar de perto ou olhar com uma lupa e você verá os pontos: vermelho, verde e azul. Bem agora você já sabe o quanto a ciência e a tecnologia estão envolvidas e que um aparelho que era utilizado em laboratórios de física se tornou a base do eletrodoméstico que mudou os hábitos de toda população. Agora o show chegou ao fim mais o espetáculo tem que continuar com você aproveitando o máximo esse Objeto de Aprendizagem... Até o próximo capítulo....
