Atividades experimentais para enganar o cerebro

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Ciclos Formativos em Ensino de Física
Professor: Luís Fernando Gastaldo
Atividades experimentais de física 
para enganar o cérebro
UNIVERSIDADE FEDERAL DA FRONTEIRA SUL – UFFS
Curso de Graduação em Física - Licenciatura
O que vemos?
Sapo? Ou 
Cavalo?
http://www.downloadswallpapers.com/papel-de-parede/sapo-ou-cavalo--26760.htm
http://www.insoonia.com/galeria-das-mais-conhecidas-ilusoes-de-optica/
http://www.tudoeturismo.com.br/denuncia/plano-estrategico-ou-ilusao-de-otica
http://5feira13.no.comunidades.net/index.php?pagina=1412128825
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De aorcdo com uma pqsieusa de uma uinrvesriddae
ignlsea, não ipomtra em qaul odrem as lrteas de uma 
plravaa etãso, a úncia csioa iprotmatne é que a 
piremria e útmlia lrteas etejasm no lgaur crteo. O rseto
pdoe ser uma ttaol bçguana que vcoê cnocseguee
anida ler sem pobrlmea. Itso é poqrue nós não lmeos
cdaa ltrea szoinha, mas a plravaa cmoo um tdoo. 
Lgeal, não é msemo?
• http://www.habbid.com.br/forum/dy-estimule-seus-neuronios-dy/533285/id/page/2
http://mundosecretoesubliminar.blogspot.com.br/
http://www.putsgrilo.com.br/curiosidades/ilusoes-de-otica-incrivris-montagens-naturais-de-imagens/
Barba?
http://exame.abril.com.br/marketing/noticias/ilusao-de-optica-com-cabelos-e-anuncio-viral-da-garnier
Sem calcinha?
http://wp.clicrbs.com.br/naocliqueaqui/2012/11/26/ilusoes-de-optica-picantes-olhe-bem-porque-nao-e-o-que-parece/
Leia a placa
• http://noticias.uol.com.br/ciencia/album/2013/01/11/ilusao-de-otica-brinca-com-funcionamento-do-cerebro-e-da-visao.htm#fotoNav=3
http://postmania.org/foto-da-dilma-e-espada-ilusao-de-otica/
Revisitando os pêndulos
http://www.youtube.com/watch?v=UelJZG_bF98
Ilusões de óptica
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Ilus%C3%A3o_de_%C3%B3ptica
• O termo Ilusão de óptica aplica-se a todas ilusões que "enganam" o 
sistema visual humano fazendo-nos ver qualquer coisa que não está 
presente ou fazendo-nos vê-la de um modo erróneo. Algumas são de 
carácter fisiológico, outras de carácter cognitivo
• A explicação possível das ilusões óticas é debatida extensamente. No 
entanto, os resultados da investigação mais recente indicam que as 
ilusões emergem simplesmente da assinatura do modo estatístico e 
empírico como todos os dados perceptivos visuais são gerados
• Os circuitos neuronais do nosso sistema visual evoluem, por 
aprendizagem neuronal, para um sistema que faz interpretações 
muito eficientes das cenas 3D usuais, com base na emergência no 
nosso cérebro de modelos simplificados que tornam muito rápida e 
eficiente essa interpretação mas causam muitas ilusões ópticas em 
situações fora do comum. Como uma imagem em diferentes 
diâmetros.
• A nossa percepção do mundo é em grande parte auto-produzida. 
• Os estímulos visuais não são estáveis: por exemplo, os comprimentos de 
onda da luz refletida pelas superfícies mudam com as alterações na 
iluminação.
• Contudo o cérebro atribui-lhes uma cor constante.
• Uma mão a gesticular produz uma imagem sempre diferente e, no 
entanto, o cérebro classifica-a consistentemente como uma mão.
• O tamanho da imagem de um objeto na retina varia com a sua distância 
mas o cérebro consegue perceber qual é o seu «verdadeiro» tamanho.
• A tarefa do cérebro é extrair as características constantes e invariantes dos 
objetos a partir da enorme inundação de informação sempre mutável que 
recebe. 
• O cérebro pode também deduzir a distância relativa entre dois 
objetos quando há sobreposição, interposição ou oclusão.
• E pode deduzir a forma de um objeto a partir das sombras. 
• O que implica uma aprendizagem da perspectiva linear. 
• No entanto, existem vários tipos de ilusões de distância e 
profundidade que surgem quando esses mecanismos de dedução 
inconsciente resultam em deduções errónea.
Furo na mão
• Pegue uma folha de papel e o 
aproxime bem de seu olho direito. 
Encoste sua mão esquerda ao lado 
do tubo, bem próxima de seu olho 
esquerdo, tapando-o. A seguir, vá 
afastando lentamente a mão 
esquerda (mantenha o tubo no 
olho direito) e, num dado 
momento vai aparecer um 'furo' 
bem no meio de sua mão!!! 
• Eis uma ilustração:
• A imagem da retina é a fonte principal de dados que dirige a visão 
mas o que nós vemos é uma representação “virtual” 3D da cena em 
frente a nós. 
• Não vemos uma imagem física do mundo, vemos objetos. 
• E o mundo físico em si não está separado em objetos. 
• Vemos o mundo de acordo com a maneira como o nosso cérebro o 
organiza. 
• O processo de ver é um de completar o que está em frente a nós com 
aquilo que o nosso cérebro julga estar a ver.
• O que vemos não é a imagem na nossa retina - é uma imagem 
tridimensional criada no cérebro, com base na informação sobre as 
características que encontramos mas também com base nas nossas 
«opiniões» sobre o que estamos a ver.
O Olho Humano
A Luz no olho
http://www.youtube.com/watch?v=YaQ0-7m_AZo
Imagem plana e invertida
Problemas 
de visão
• O que vemos é sempre, em certa medida, uma ilusão. 
• A nossa imagem mental do mundo só vagamente tem por base a realidade. 
• Porque a visão é um processo em que a informação que vem dos nossos 
olhos converge com a que vem das nossas memórias. 
• Os nomes, as cores, as formas usuais e a outra informação sobre as coisas 
que nós vemos surgem instantaneamente nos nossos circuitos neuronais e 
influenciam a representação da cena.
• As propriedades percebidas dos objetos, tais como o brilho, tamanho 
angular, e cor, são “determinadas” inconscientemente e não são 
propriedades físicas reais. 
• As ilusões surgem quando os “julgamentos” implícitos na análise 
inconsciente da cena entram em conflito com a análise consciente e 
raciocinada sobre ela.
• A interpretação do que vemos no mundo exterior é uma tarefa muito 
complexa.
• Já se descobriram mais de 30 áreas diferentes no cérebro usadas para o 
processamento da visão. 
• Umas parecem corresponder ao movimento, outras à cor, outras à 
profundidade (distância) e mesmo à direção de um contorno. 
• E o nosso sistema visual e o nosso cérebro tornam as coisas mais simples 
do que aquilo que elas são na realidade. 
• E é essa simplificação, que nos permite uma apreensão mais rápida (ainda 
que imperfeita) da «realidade exterior», que dá origem às ilusões de 
óptica.
http://mfcmamonas.no.comunidades.net/index.php?pagina=1084261305_16
Percepção de profundidadePercepção de profundidadePercepção de profundidadePercepção de profundidade
• O olho usa três métodos para determinar a distância:
• O tamanho que um dado objeto tem na sua retina - se você tiver conhecimento 
do tamanho de um objeto devido a uma experiência anterior, o seu cérebro pode 
medir a distância baseando-se no tamanho do objeto na sua retina.
• Mudança de posição de objetos - quando mexe sua cabeça de um lado para o 
outro, os objetos próximos a você se movem rapidamente pela sua retina. 
Contudo, objetos distantes se movem muito pouco. Dessa maneira, o seu cérebro 
pode ter uma estimativa da distância de algo até você.
• Visão estereoscópica - cada olho recebe uma imagem diferente de um objeto em 
sua retina devido ao fato de estarem separados por cerca de 5 cm. Isso é verdade 
principalmente quando um objeto está próximo aos seus olhos. Isso é menos útil 
quando objetos estão longe porque as imagens na retina se tornam mais 
parecidas de acordo com a distância que estão de seus olhos.
Por que a Lua e o Sol parecem maiores quando Por que a Lua e o Sol parecem maiores quando Por que a Lua e o Sol parecem maiores quando Por quea Lua e o Sol parecem maiores quando 
vistos no horizonte?vistos no horizonte?vistos no horizonte?vistos no horizonte?
Essa ampliação não é real e só existe para o 
cérebro humano.
• A razão dessa impressão provém, sem qualquer dúvida, do fato de 
não existir nenhuma referência que nos permita estimar distâncias 
quando olhamos para cima de nossas cabeças. 
• Ao contrário, porém, quando olhamos para o horizonte, nossos olhos 
contemplam os campos, bosques, montanhas, prédios, colinas e uma 
série de objetos que nos permite comparações e impressão de 
distâncias e afastamentos. 
• Dessa forma, o céu no horizonte nos parece muito mais afastado do 
que no zênite.
Outro fator que muda o tamanho aparente da Lua
http://www.apolo11.com/spacenews.php?posic=dat_20110318-111757.inc
Cubo mágico
Como fazer??
http://www.youtube.com/watch?v=cj2VQgJ26RE
Caixa de flutuação
http://www.youtube.com/watch?v=6C1h_gN2mt8
Porque o espelho permite que vejamos a 
imagem dos objetos?
Leis da Reflexão
• Se a superfície refletora é muito lisa, a reflexão de luz que ocorre é chamada de reflexão 
especular ou regular. A reflexão pode ser explicada totalmente com base em apenas três 
leis, de cunho geral.
• Para enunciá-las, é preciso antes definir alguns conceitos.
• A normal é a semi-reta perpendicular a superfície refletora.
• Ângulo de incidência é o ângulo formado entre o feixe de luz que incide sobre o objeto e a 
normal.
• Ângulo de reflexão é o ângulo que a direção de um feixe de luz refletida faz com a normal.
• Temos três leis da reflexão expressas da seguinte maneira:
• O raio incidente, a reta normal e o raio refletido são coplanares, ou seja estão no mesmo 
plano.
• O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
• O raio incidente e o raio refletido estão em lados opostos da normal.
Imagens enantiomorfas
• Uma outra característica das imagens formadas pelos espelhos planos 
é a de que elas são enantiomorfas, ou seja, a simetria de dois objetos 
que não podem ser sobrepostos. 
• Na formação da imagem existe uma inversão da direita para a 
esquerda e não de baixo para cima. 
• Por exemplo, uma imagem refletida da mão esquerda de uma pessoa 
será a mão direita, no entanto a imagem dos pés refletidos não 
significa que eles estão na cabeça. 
• Isso nos leva a crer que nunca na vida, uma pessoa conseguiu 
observar a própria face como ela realmente é (utilizando espelhos).
Associação de espelhos
• Quando usamos apenas um 
espelho plano observamos uma 
única imagem de cada objeto. 
Porém se colocarmos o objeto 
entre dois espelhos que formam 
um ângulo entre si, poderemos 
notar mais de duas imagens. O 
número de imagens nada mais é 
do que o resultado de sucessivas 
reflexões nos dois espelhos, que 
aumenta a medida que o ângulo 
entre os espelhos diminui.
• De maneira geral, podemos utilizar uma expressão matemática que 
relaciona o número de imagens n com o ângulo entre os espelhos a.
• Um diretor de cinema utiliza dois grandes espelhos planos com um 
ângulo de 30° para fazer uma cena com 4 casais de bailarinos 
dançando entre eles. Qual o número de pessoas que aparecerá na 
cena do filme?
Movimento com imagens
http://www.youtube.com/watch?v=zdW7PvGZ0uM
Imagens na tela de tv
• A formação da imagem no tubo de uma televisão é uma importante 
aplicação da força magnética que atua sobre uma carga elétrica em 
movimento.
• A imagem que se forma na tela da televisão, assim como no cinema, 
consiste em uma série de quadros construídos em curtos intervalos de 
tempo. É em razão da persistência da retina do olho humano que o cérebro 
interpreta as imagens de forma contínua. 
• A imagem na televisão é formada por um feixe eletrônico que varre a tela 
do tudo de imagem. 
• A formação das imagens consiste em fotografias diferentes uma das outras, 
que ao serem movimentadas em alta velocidade acabam por formar a 
imagem que o cérebro humano capta.
• O tubo de uma televisão é constituído das seguintes partes:
• O canhão eletrônico fica situado na parte externa posterior ao tudo. Esse é um 
dispositivo que emite feixes de elétrons, os quais são acelerados través de uma 
tensão de milhares de volts;
• Um par de bobinas que gera um campo magnético tanto na horizontal quanto 
na vertical. Ao passar pelas bobinas os feixes de elétrons sofrem deflexão 
horizontal e vertical em razão da força exercida pelo campo magnético;
• A tela é onde são formadas as imagens. Ela é coberta por um material 
fluorescente e é atingida pelo feixe de elétrons após serem defletidos pelos 
campos magnéticos.
Persistência visual
• Persistência da visão, persistência retiniana ou retenção 
retiniana designa o fenômeno ou a ilusão provocada quando um 
objeto visto pelo olho humano persiste na retina por uma fracção de 
segundo após a sua percepção. Assim, imagens projetadas a um ritmo 
superior a 16 por segundo, associam-se na retina sem interrupção.
Invisibilidade
Índice de refração
• Quando a luz passa de um meio para outro, sua velocidade aumenta 
ou diminui devido as diferenças das estruturas atômicas das duas 
substâncias, ou de suas densidades ópticas ou índices de refração.
O índice de refração absoluto de um meio pode ser obtido 
experimentalmente e é dado pela relação:
• A água e o vidro por terem índices de refração diferentes terão 
diferentes velocidades de propagação da luz. Isso provoca um desvio 
na direção de propagação do raio luminoso. Já a glicerina e o vidro, 
por terem índices de refração iguais, não nos permite observar sua 
superfície de separação. Isso torna a garrafinha “invisível” na 
glicerina. 
• Outra explicação