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Relatório Final EFEITO ESTROBOSCÓPICO THATIANE CELIA MIYAHIRA RA02257 EFEITO ESTROBOSCÓPICO MOTIVAÇÃO Durante o Ensino Médio as matérias tradicionais de Mecânica são vistas. Sendo elas divididas em dois grandes grupos : a Cinemática e a Dinâmica. Mas assuntos diferenciados como o Efeito Estroboscópico não chegam a ser cogitados durante as aulas de Física. Além disso, esse assunto não é visto durante o Ensino Superior (Faculdade) por muitos cursos de exata da Universidade de Campinas (UNICAMP). Pois a matéria que tem esse tópico (F 229 – Física Experimental II – Laboratório de Física Básica) não entra em seus currículos. A possibilidade de ensinar um pouco sobre esse Tópico para os alunos de Ensino Médio ocorrerá em uma visita de uma escola particular ou pública nesse Mês de Maio e será contata em grandes detalhes no Relatório Final da Matéria. INTRODUÇÃO Joseph Plateau da Bélgica é geralmente creditado com a invenção do estroboscópio em 1832, quando usou um disco com fendas radiais, o qual ele girou enquanto via imagens em uma roda giratória separada. Plateau chamou seu aparelho de “Phenakistoscope”. Existia uma invenção simultânea e independente do aparelho criada pelo austríaco Simon von Stampfer, o qual ele chamou de estroboscópio, o modo que é chamado até hoje. A palavra vem do grego e estrobo significa “girando” e escópio significa “olhar para”. Além de ter uma aplicação importante em pesquisas científicas, as invenções mais recentes tiveram um sucesso popular imediato como método de produzir filmes, e esse princípio foi usado em vários brinquedos. Outros pioneiros usaram espelhos vibrantes ou giratórios. O estroboscópio eletrônico foi inventado em 1931, quando Harold Eugene Edgerton usou uma lâmpada piscante para estudar partes de máquinas em movimento. Edgerton mais tarde usou flashes muito curtos como meio de produzir fotografias estacionárias de objetos que se movem muito rápido, tal como uma bala em movimento. TEORIA O Estroboscópio é um instrumento usado para fazer um objeto em movimento cíclico parecer que está se movimentando mais devagar ou que está parado. O princípio é usado para estudar rotações, oscilações e vibrações de objetos. Peças de máquinas e cordas vibrantes são exemplos comuns. Na sua forma mais simples, a rotação de um disco com buracos de espaçamentos iguais está colocado na linha da vista entre o observador e o objeto que está se movendo. A velocidade de rotação do disco é ajustada para que se torne sincronizada com o movimento do sistema observado. O qual parece reduzir a velocidade e parar. A ilusão é causada pelo efeito estroboscópico. Em versões eletrônicas, o disco perfurado é trocado por uma lâmpada capaz de emitir breves e rápidos flashes de luz. A freqüência dos flashes é ajustada para que seja uma fração unitária da velocidade cíclica do objeto, nesse ponto o objeto parece estar parado. DESCRIÇÃO DESSE EXPERIMENTO Material usado: • Recipiente quadrangular de 30 x 50 cm que será usado por nós como uma cuba para lançador de água. Conforme ilustra a figura 1. • Recipiente do sistema de controle de água usado por dentista. Conforme ilustra a figura 2. • Sistema de controle de água usado por Dentista (será usado por nós como jatinho de água). Conforme ilustra a figura 3. • Um ventilador de potência de 45 W e freqüência igual a 60 Hz.. Conforme ilustra a figura 4. • DIMMER –Regulador de Tensão – que será usado por nós para variação da velocidade. Como mostra a figura 5. Fig 1 – Cuba para o lançador Fig 2 – Recipiente que receberá a água jorrada Fig 3 – Sistema de água usado por dentistas Fig 4 – O ventilador Fig 5 – DIMMER O FUNCIONAMENTO DO EXPERIMENTO Esse experimento consiste em visualizar o Efeito estroboscópico através de um ventilador. O sistema de água usado por dentistas (Fig 3) jorrará água em forma parabólica até um recipiente (Fig 2). Quanto mais constante for o jato, melhor será a visualização do efeito . Através de um ventilador que poderá girará em diferentes velocidades, podendo alterar pouco a sua velocidade graças ao DIMER (Fig 5), o efeito estroboscópico será observado, pequenas gotas de água “paradas” no ar. Infelizmente não conseguimos muita visibilidade do efeito na figura 7, pois pelo fato da água ser transparente é difícil de ser visualizada. Com um ventilador na frente piora a visualização, como mostra a figura 7. Fig 6 – O experimento funcionando Fig 7 – O experimento funcionado com visibilidade. OUTRAS OPÇÕES Embora boa parte dos materiais para se fazer o efeito estroboscópico sejam encontrados facilmente, o aparelho que é usado por dentista, chega a ser caro e é difícil de ser encontrado. Pensando uma maneira mais barata e simples para fazermos esse experimento, o monitor da matéria, Fábio juntamente com o Daniel me aconselharam a usar uma garrafa de plástico com um pequeno furinho na parte inferior, como ilustra a fig 8. Aqui diferente do experimento anterior (que tínhamos um lançador de água usado por dentistas), o efeito estroboscópico não é observado como pequenas gotas “paradas” no ar e sim como pequenos segmentos de água “paralisados” no ar. Fig 8 : Jarro sendo jorrado pela garrafa plástica Fig 9: Trajetória parabólica da água BIBLIOGRAFIA http://geo25.ige.unicamp.br/ojs/index.php/cienciaeensino/article/viewFile/83/84 http://en.wikipedia.org/wiki/Stroboscope http://etimologias.dechile.net/?estroboscopio http://es.wikipedia.org/wiki/Estroboscopio SOBRE AS AULAS TRABALHADAS EM CLASSE O professor Lunazzi apresentou durante as aulas vários vídeos e experimentos produzidos em matérias em anos anteriores (Instrumentação para Ensino – F 809, Tópicos de Ensino de Física – F 609). Inicialmente, o professor Lunazzi estava trabalhando com duas classes juntas : F 609 e F 709. E depois, as turmas foram separadas, e somente, as turmas de F 709 teria presença obrigatória durante o curso. http://es.wikipedia.org/wiki/Estroboscopio Nestas aulas dirigidas para F 709 o professor mostrou o experimento que cada pessoa iria trabalhar. Cada um ficou encarregado de um experimento, no meu caso, o experimento foi o Efeito Estroboscópico. Ele poderá ser apresentado em uma visita que uma escola fará ( vide a motivação do experimento ). Um dos experimentos mais interessantes... que inclusive ganhei prêmio de melhor experimento em um determinado ano. Anéis de Thompson – experimento que inclusive recebeu o prêmio de melhor experimento. Levitação de um anél metálico por um eletromagneto é uma demonstração fascinante, além de um experimento comum nos cursos de graduação em grandes universidades em todo o mundo.[1,2,3] O aparato utilizado é chamado anel de Thomson. Um anel condutor (normalmente cobre ou alumínio) é colocado sobre uma bobina com um núcleo de ferrite. Quando uma corrente AC passa através do solenóide o anél irá saltar e, se inicialmente resfriado em nitrogênio líquido, o efeito é amplificado devido à diminuição da resistência elétrica, de tal forma que deve se tomar cuidado para que não atinja o teto.[3] O anél funciona como um transformador no qual a bobina secundária consiste em apenas uma volta de fio – de fato, um anel metálico. Quando a bobina primária é conectada através de uma fonte AC, a corrente induzida no anel secundário é alta e um forte campo magnético é gerado em volta dele. Pela lei de Lenz, o campo magnético gerado no anel secundário se opõe àquele produzido pela bobina primária, e o anel é repelido fortemente.[4,5] Com o objetivo de explorar os conceitos físicos envolvidos, podemos desde verificar que um anel com uma abertura nãocausará nenhum efeito de suspensão, utilizandoo como uma simples demonstração da indução magnética de Faraday, até medir os fatores que determinam a força num anel condutor imerso em um campo magnético alternado com a utilização de computadores e sensores modernos.[5] Os experimentos realizados com o aparato construído têm como objetivo não só permitir ao estudante verificar o comportamento da força repulsiva no anel em função da voltagem aplicada ou da temperatura, mas também investigar o ponto mais interessante desse experimento: descobrir o porquê o anel pula. Por que ele é repelido e não atraído? Ou por que ele não é contraído ou expandido? Quais são os fatores que aumentam ou diminuem a força repulsiva que age sobre ele? Ao tentar responder essas questões o aluno irá se deparar com uma minuciosa aplicação das leis de Faraday e Lenz que certamente o fará misturar conceitos de mecânica, eletromagnetismo e a utilização de fasores como meio de visualização da situação física. BIBLIOGRAFIA: http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/lista_projetosF809.htm#V PREPARAÇÃO PARA A EXPOSIÇÃO DOS TRABALHOS Com a ajuda de uma profissional ligada a área de comunicação (Vanessa Cristina Petrongari), os alunos que iriam apresentar os experimentos para os alunos de Ensino Médio, se preparam com dicas importantes. Reunidos em um circulo, Vanessa, iniciou os seus contatos com os alunos através da apresentação de cada um dos participantes. Pediu para descrevermos quem éramos, de onde vínhamos, o curso, e mais o que cada participante estivesse intencionado a falar. A partir disso, ela percebeu que nenhum de nós tínhamos problemas graves de inibição. Depois, fizemos vários exercícios de relaxamento muscular, tanto de braços e pernas, quanto de pescoço e bochechas. Aprendemos também uma respiração diferente, que nos permite ficar mais tempo sem respiração. Que funciona da seguinte maneira, ao invés, de respirarmos pelo pulmão, deveríamos respirar e puxar o ar até os pulmões. Outra dica importante, na minha opinião, foi relacionada a uma dieta alimentar simples, mas importantes. As vezes, pequenos detalhes, fazem muita diferença em uma apresentação. E finalmente, dica relacionadas ao tom de voz, também foram dadas. Todas elas reunidas contribuíram para que pudéssemos melhorar a nossa apresentação. DIA DA APRESENTAÇÃO No dia da apresentação, nós nos reunimos com 2 horas de antecedência, afim de que pudéssemos montar todos os experimentos. http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/lista_projetosF809.htm#V Antes da apresentação, o primeiro grupo da matéria de F 709, tirou uma foto com e sem o professor. Como ilustra as imagens Fig 10: Foto dos alunos de F 709 sem o professor Figura 11: Foto dos alunos de F 709 com o professor PRIMEIRA APRESENTAÇÃO Na primeira apresentação, a escola convidada era uma escola estadual com alunos de primeiro, segundo e terceiro ano do Ensino Médio. Totalziando aproximadamente 60 alunos. Inicialmente, o professor recebeu a turma juntamente com as professoras para uma apresentação inicial do projeto e como este seria executado. Depois, nós dividimos o grupo em 3 grupos : • PRIMEIRO • Termodinâmica (que ficou sob a responsabilidade do Tiago) • Efeito Estroboscópico (que ficou sob a minha responsabilidade) • Óptica (que ficou a cargo do Fábio) • SEGUNDO – Mecânica : • Plano Inclinado e Atrito – Apresentado pelo Alexandre. • Inércia – Que foi apresentado pelo Cristian • Queda livre – Que foi apresentado pelo Clériston • Pêndulos compostos – Ficaram com o José Eduardo • TERCEIRO – ELETRO • Eletrostática Marina • Lei de OHM Dado • Campo magnético gerado por corrente Ramon As perguntas que surgiram sobre o experimento do Efeito Estroboscópico: Aluno A – Efeito o quê? Minha resposta – Efeito Estroboscópico Aluno B – Como posso ver esse efeito? Minha resposta – Esse experimento mostra justamente esse efeito. Aluno B – E eu posso mexer? Minha resposta – Claro. Alguns alunos, começaram a se interessar pelo experimento. Enquanto um outro, aqui chamarei os alunos de A, B, C, D, etc, para não expor os alunos e porque não consegui decorar todos os nomes. Aluno B – esse efeito pode ser visto só aqui? Minha resposta – Também pode ser visto em uma danceteria. Quando seus amigos pareçam que estão se mexendo mais devagar ou mesmo estão parados. Aluno C – Ah! Isso eu já vi. Mas não sabia que era um efeito e tinha esse nome. Aluno D – Como é que chama mesmo o efeito? Minha resposta – Efeito estroboscópico. Depois da primeira exposição para os alunos do Ensino Médio, recebemos a tarefa de analisar o que poderia ser melhorado, tirado ou acrescentado. Sugeri ao professor e ao Daniel, a possibilidade de eu apresentar também a parte de óptica que na primeira apresentação tinha ficado com o Fábio. Pois assim ele ficaria livre para tirar as fotos que receberíamos para colocar no relatório. SEGUNDA APRESENTAÇÃO Essa apresentação foi muito melhor do que a primeira, na minha opinião. Foi muito empolgante ver a vontade de aprender estampadas na face dos alunos. Do mesmo modo que fizemos com a primeira turma, essa também foi recebida e o contato inicial ficou com o professor Lunazzi que apresentou o projeto e uma parte de óptica. Bem como o Clériston que mostrou um pouquinho do efeito Estroboscópico. Dividimos também a turma, que prestava muita atenção nas explicações que eram dadas; provavelmente, por terem mais maturidade. A parte que eu expliquei foi a parte dos espelhos planos. Os alunos se divertiram bastante e comentários interessantes foram feitos. Abaixo mostraremos alguns desses: Aluno E Nossa... esse espelho não muda nada. Aluno F E diferente daquele que foi apresentado na sala de aula. Minha resposta é... esse espelho é plano, diferente daquele mostrado na sala, este espelho não muda a imagem do objeto. SUGESTÕES PARA OUTRA APRESENTAÇÃO COM ESPECTROSCOPIA Para a substituição do aparelho que usamos (fig 6), outras sugestões foram dada pelo professor. Uma delas envolveria uma mangueira que poderíamos fazer um furinho, ou mesmo, um canudinho.
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