Física Computacional - · PDF fileRamos da Física Um conhecimento tão vasto precisa ser dividido em áreas para que aqueles que se interessam por seu estudo encontrem uma

Física Computacional

Prof. Luiz Claudio F. de Souza Luizclaudiofs.blogspot.com

O que é Física?

A Física é uma ciência que estuda a natureza e seus fenômenos. Ela se baseia no método científico, na lógica e na matemática.

A palavra método vem do grego méthodos, que quer dizer “caminho para chegar a um fim”. O método científico é definido como um conjunto de regras básicas para desenvolver uma experiência a fim de produzir novo conhecimento, bem como corrigir e integrar conhecimentos pré-existentes.

Física Computacional 2

Ramos da Física

Um conhecimento tão vasto precisa ser dividido em áreas para que aqueles que se interessam por seu estudo encontrem uma organização didática que favoreça uma melhor compreensão de seus conceitos, princípios e leis. É importante ressaltar que essa divisão é apenas didático-pedagógica e que não existe ruptura de uma área para outra, pois os fenômenos estão interligados e a Física é uma só.


Os estudos da Física estão divididos da seguinte forma: • Mecânica: é a parte da Física que estuda os

movimentos dos corpos;

• Termologia: estuda os fenômenos relacionados com a temperatura e o calor;

• Óptica: estuda os fenômenos relacionados com a luz;

• Ondulatória: trata dos fenômenos ligados às ondas, suas características, propriedades e comportamentos;

• Eletricidade e magnetismo: Estuda os fenômenos elétricos e magnéticos;

• Física moderna: Trata da física desenvolvida no século XX, em que podemos incluir a relatividade, a física quântica e a física nuclear.


Mecânica

1 - CINEMÁTICA:

Na cinemática estudaremos o movimento dos corpos, sem considerarmos a sua causa, e sim a determinação das posições, velocidades e das acelerações dos móveis em função do tempo.










Espaço percorrido mede todo o comprimento do percurso do corpo. Por exemplo, se um corpo for do ponto A ao ponto B (que distam entre si de 5 metros), e depois voltar ao ponto A, o espaço percorrido será 10












Modellus

O Modellus é usado para introduzir a modelagem computacional, que nos permiti elaborar de maneira fácil e intuitiva modelos matemáticos usando a notação matemática padrão. Possibilita, também, criar animações com objetos interativos relacionados às expressões matemáticas descritas no modelo. Desta forma, propicia explorar as múltiplas representações e analisar dados experimentais em forma de imagens, animações, gráficos e tabelas.



Endereço para download

http://modellus.co/index.php?lang=pt



Ferramentas do Software


Modelo Matemático

Nesta janela teremos as funções matemáticas que representam o modelo.


Vamos fazer um exemplo de uso

Vamos fazer um Modelo Computacional para O Movimento Retilíneo Uniforme (MRU).


Agora vamos para a Janela Gráfico

Nesta janela o software plota o gráfico da função descrita na janela Modelo


Clique na “setinha” verde localizada no canto

inferior à esquerda.


O Gráfico será Mostrado


Janela Tabela


Vamos acrescentar uma animação

1. Clique na paleta animação

2. Clique em Partícula


3. De um Clique na região mostrada abaixo


Ficando assim!


Agora Clique no Objeto Abaixo e escolha o Cachorro, clicando nas setas


Dê um Clique no Objeto (Cachorro)

Vamos configurar as propriedades da seguinte forma

Clique em:


Atividade 1

Faça a Modelagem com o Modellus dos gráficos abaixo. (3,0 Pts)



MRUV




MRUV






Segundo Exemplo







Vamos adicionar Imagens!

Vamos Clicar na Paleta Animação

Agora dê um clique no objeto Imagem


Clique na área onde você deseja inserir a imagem e escolha um arquivo de uma pasta


Posicione a imagem no local correto


Vamos adicionar um veiculo na animação!

Vamos Clicar na Paleta Animação

Agora dê um clique em Partícula e selecione u objeto (Fusca):


Adicione esse objeto na área de trabalho


Selecione a partícula (Fusca) e coloque zero no eixo Y

No eixo X Selecione a variável a ser demonstrada, no caso a variável S


Selecione, com um clique, a partícula (Fusca) e vá em ligar e selecione a imagem que está na área de trabalho colocada anteriormente.


Clique em:


Notas

Utilizamos o Quadro Notas para anotações em geral


Para o exemplo Anterior:


Produto Final


Atividade 2

Faça a Modelagem com o software Modellus da função horaria e da equação de Torricelli através de exemplos, como na questão anterior. Quando terminar, mostre ao professor. (2,0 Pts)

Grupos com no máximo 3 alunos


http://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-equacao-torricelli.htm


Solução



Envio das Atividades

E-Mail: [email protected]

Assunto: Atividade 1

Nome dos alunos


mailto:[email protected]

Atividade 3

Você está lotado como professor de Informática numa escola. A escola irá adotar o Software de Modelagem Modellus, você deverá desenvolver um tutorial para que os professores de qualquer disciplina e alunos tenham na biblioteca o material para uso de tal ferramenta pedagógica. Após terminar, envie para o E-mail: [email protected] (2Pts)

* Grupos com no máximo 3 alunos





Atividade 4

Elabore uma aula a ser ministrada no Laboratório de Informática para alunos do Eja de qualquer série do Ensino Médio, o Tema da Aula fica livre para a escolha, com assuntos contidos na apostila da disciplina. A Aula deverá utilizar algum instrumento software pedagógico de Modelagem. (10 Pts)

Obs:


Obs:

• Plano de Aula (Deverá ser entregue ao Professor)

• Equipes com no máximo 4 alunos

• Tempo de aula de no máximo 40 minutos e mínimo 30 minutos.




Refinamento do Algoritmo anterior






Refinamento do Algoritmo Anterior






Função S=S0+VT



Arduino


Arquitetura Modular Inteligente (Shields)


Vamos aprendendo praticando!

• Experiência – Pisca LED


Hardware


Software


Conecte o Circuito montado no Computador pela Porta USB!

Vamos compilar e transferir o Programa para o Arduino


Explicação sobre o programa:


Atividade 1 Faça o Led Piscar lento, lento, rápido, rápido Atividade 2 Faça o Led Piscar lento, rápido, lento, rápido Atividade 3 (Experiência 2) Você já viu um sinalizador de entrada e saída de veículos? Utilizando o Arduino, construa um sinalizador desses.


Experimento – Iluminação Pública

• Materiais necessários:

– Arduino

– Protoboard

– Fios de conexão

– LDR

– Resistor de 10k


Hardware do Experimento:


Software do experimento

void setup() {

Serial.begin(9600); // inicia comunicação com computador

}

void loop() {

int luz = analogRead(5); // faz leitura da luminosidade

Serial.println(luz); // envia valor da luminosidade ao computador

delay(500);

}



Experimento – Poste de Iluminação pública

Materiais necessários: – Arduino – Protoboard – Fios de conexão – LDR – Resistor de 10k – LED – Resistor de 220 Ohm


Hardware


Software


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