Manual de instruções

MiniLabEletroMag-RA
Raryel C. Souza, Claudio Kirner
DMC – Depto. de Matemática e Computação
UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá
e-mails: {raryel.costa, ckirner}@gmail.com
1 Visão geral
Alguns conceitos de eletromagnetismo, por serem relativamente abstratos e tipicamente
tridimensionais, requerem mais esforço dos alunos para serem entendidos. Quando
combinados com a forma tradicional de apresentação, usando meios bidimensionais como o
quadro-negro ou a projeção de figuras estáticas, o que resulta frequentemente em um aluno
ter de recorrer a muita imaginação para entender o que está sendo explicado, a apresentação
pode gerar ainda mais dificuldades.
Essa aplicação visa justamente auxiliar no aprendizado de alguns conceitos de
eletromagnetismo, mais especificamente, conceitos de corrente elétrica, circuitos elétricos, o
campo magnético gerado pela passagem de corrente elétrica por um fio retilíneo e a
experiência de Oersted.
A aplicação é tanto interativa (permite que o usuário faça experimentos práticos) como
dinâmica (a aplicação é animada). A ideia é que ela possa ser usada tanto por professores
(como uma ferramenta auxiliar nas suas aulas) como pelos alunos (para revisarem os conceitos
em casa através das explicações em áudio e refazendo os experimentos conduzidos em sala de
aula).
2 Preparação para uso da aplicação
2.1 Requisitos de hardware
Webcam devidamente instalada e configurada.
2.2 Requisitos de software
Adobe Flash Player Plugin: http://get.adobe.com/br/flashplayer/
2.3 Outros requisitos
Para usar a aplicação, o primeiro passo é imprimir os marcadores disponíveis no arquivo
marcadores.doc ou marcadores.pdf e recortá-los. Também é necessário imprimir o diagrama
de circuito elétrico disponível no arquivo diagrama.pdf e unir as duas metades com cola ou fita
adesiva.
Para melhores resultados recomenda-se colá-los sobre um tipo papel mais firme como
papelão, papel-paraná ou cartolina.
2.4 Recomendações
Para maior estabilidade da detecção dos marcadores e para maximizar a área de trabalho
disponível recomenda-se que a webcam esteja ajustada num ângulo semelhante ao da figura
1.
Figura 1: Ângulo de visão recomendado para a webcam
2.5 Execução da aplicação
Para executar a aplicação basta acessar a página web em que ela está disponível, ou então,
caso você tenha baixado a aplicação para execução local, basta abrir o arquivo
MiniLabEletroMag-RA-offline.html com seu navegador de internet (Internet Explorer, Firefox,
Google Chrome, Safari, Opera, etc.).
Quando a aplicação é usada online há a tendência de que o carregamento seja mais lento (os
objetos virtuais podem demorar para aparecer) do que no caso do uso off-line.
3 Ambiente da aplicação
O ambiente básico da aplicação é um diagrama de circuito elétrico que é “aumentado” com
objetos virtuais interativos. Para usar a aplicação são necessários três marcadores: um para a
exibição do circuito elétrico (marcador do circuito elétrico), outro para a exibição da bússola
(marcador da bússola) e um terceiro usado para interagir com o circuito sem utilizar teclado ou
mouse (marcador de interação). Este último pode ser utilizado para ligar/desligar o circuito
elétrico, inverter o sentido da bateria e ativar/desativar a bússola (ver figura 2).
Figura 2: Ambiente da aplicação
Na figura 3, é possível visualizar o estado inicial do circuito elétrico virtual da aplicação. O
retângulo maior no lado direito é a área de teste do campo magnético. Ele é usado na
simulação da experiência de Oersted.
Desenho do Circuito
Circuito após ativação da aplicação
Figura 3: Estado inicial da aplicação
4 Instruções de uso
4.1 Uso do marcador de interação
Para usar o marcador de interação basta “tocar” a esfera virtual associada a ele em uma das
“áreas de interação” disponíveis: o retângulo sob o interruptor, o retângulo sob a bateria, a
esfera associada ao marcador da bússola (quando a bússola está desativada) ou no centro do
marcador da bússola (quando a bússola está ativada). Um exemplo de uso do marcador de
interação é exibido na figura 4.
Antes
Depois
Figura 4: Uso do marcador de interação
4.2 Recursos da aplicação
4.2.1 Introdução teórica em áudio
Para suprir o usuário com uma base teórica mínima para o uso da aplicação, são incluídas cinco
breves narrações em áudio sobre a utilização da aplicação e sobre os principais conceitos
físicos envolvidos.
Para ouvi-las basta pressionar uma das teclas de ‘1’ a ‘5’ (do teclado não alfanumérico):





‘1’: Introdução à aplicação MiniLabEletroMag-RA
‘2’: Instruções de navegação
‘3’: Explicação sobre corrente elétrica
‘4’: Explicação sobre circuitos elétricos
‘5’: Explicação sobre a experiência de Oersted
4.2.2 Alternar entre os modos de visão normal e detalhado
O usuário tem dois “modos de visão” disponíveis:
Normal: o usuário tem a mesma “profundidade de visão” de um observador real vendo um
circuito elétrico real: não é possível ver nem o sentido de movimentação dos elétrons nem as
linhas de indução do campo magnético ao redor de uma seção do fio retilíneo.
Detalhado: o usuário pode “ver” aquilo que não pode ser visto a olho nu de um circuito
elétrico real: o sentido de movimentação dos elétrons e as linhas de indução do campo
magnético ao redor de uma seção do fio retilíneo.
Para alternar entre esses modos de visão basta pressionar a tecla ‘v’ (minúsculo).
4.2.3 Ligar e desligar o circuito elétrico
Para ligar e desligar o circuito elétrico o usuário tem duas opções:
1. Usando o teclado: basta pressionar a tecla ‘l’ (L minúsculo).
2. Usando o marcador de interação: basta usar o marcador de interação no retângulo
sob o interruptor virtual.
4.2.4 Inverter o Sentido da Corrente Elétrica
Para inverter o sentido da corrente elétrica o usuário também tem duas opções de:
1. Usando o teclado: basta pressionar a tecla ‘i’ (minúsculo).
2. Usando o marcador de interação: basta usar o marcador de interação no retângulo
sob o a bateria.
4.2.5 Alternar a visibilidade da bússola
A bússola é usada para simular o experimento de Oersted. Para alternar a visibilidade da
bússola há duas opções:
1. Usando o teclado: basta pressionar a tecla ‘b’ (minúsculo).
2. Usando o marcador de interação: Caso a bússola esteja ativada, basta usar o
marcador de interação no centro da bússola. Caso a bússola esteja desativada, basta
usar o marcador de interação na esfera associada ao marcador da bússola.
4.2.5 Simular a experiência de Oersted
O primeiro passo para simular a experiência de Oersted é ativar a bússola. O sentido indicado
pela extremidade vermelha da bússola indica o sentido do vetor indução magnética ao redor
da seção do fio.
Basta colocar a bússola sobre a área de teste do campo magnético e aguardar sua estabilização
(ver figura 5). Pode-se então desligar/ligar o circuito elétrico ou inverter o sentido da corrente
elétrica para se verificar os efeitos que essas alterações têm sobre o comportamento do
campo magnético ao redor do fio.
Figura 5: Bússola sobre a área de teste
Fora da área de teste, a bússola se alinha com o campo magnético convencionado para o
cenário (relativo ao marcador com o circuito elétrico).
4.2.6 Ativar e desativar o tutor sonoro
De forma a facilitar o entendimento e melhorar a fixação dos conceitos, cada interação do
usuário (por exemplo, ligar o circuito elétrico, inverter o sentido da corrente elétrica, etc.)
ativa uma narração em áudio que explica os efeitos dessa interação sobre o circuito, bem
como os conceitos físicos envolvidos.
Para desativar as narrações o usuário basta pressionar a tecla ‘a’ (minúsculo).
4.3 Resumo das funções de teclado usadas na aplicação
Tecla
1a5
v
l (L minúsculo)
i
b
a
Função
Narrações introdutórias em áudio
Alternar entre os modos de visão
Ligar/desligar o circuito elétrico
Inverter o sentido da corrente elétrica
Alternar a visibilidade da bússola
Ativar/desativar o tutor em áudio