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Universidade Estadual de Campinas
IF – INSTITUTO DE FÍSICA F 709 – Tópicos de Ensino de Física II
Coordenador: Prof. Dr. José Joaquín Lunazzi
1º Semestre 2009
RELATÓRIO FINAL DA DISCIPLINA F 709
Aluno: Wilson José da Mota RA: 047032
e-mail: [email protected]
Orientador: Prof. Dr. José Joaquín Lunazzi e-mail: [email protected]
Campinas, 07 de Julho de 2009
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Índice 1. Resumo 02 2. Importância didática do trabalho 02 3. Descrição das atividades 02
3.1. O trabalho com os alunos 03
3.1.1. A Palestra 03
3.1.2. Módulos experimentais 04
3.1.2.1. Módulo “La Nube” 04
3.1.2.2. Módulo Lentes 05
3.1.2.3. Módulo lâmpada de fendas, espelhos planos e
côncavos, prisma "quebra cara" 06
3.1.2.4. Módulo HoloTV e exposição de hologramas 08
3.2. Desenvolvimento de uma animação 3D utilizando esterioscopia 10
3.2.1. Resumo 10
3.2.2. Esterioscopia 11
3.2.3. A técnica de estereoscopia utilizada 12
3.2.4. Resultados obtidos 13 4. Conclusão 14 5. Bibliografias e sites consultados 14
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1. Resumo
Este trabalho é uma descrição das atividades da disciplina F709 (Tópicos do
Ensino de Física II) realizadas no primeiro semestre 2009. Tais atividades estão
relacionadas com apresentações de palestras e experimentos a alunos do Ensino
Médio, onde são abordados conceitos esterioscopia, holografia, imagens, lentes,
entre outros. Nesta tarefa os futuros professores têm a oportunidade de vivenciar
o desafio de ensinar Física de forma agradável, com experimentos que aguçam a
curiosidade dos alunos, que por sua vez, têm a oportunidade de entrar em contato
com fenômenos físicos tão ricos e tão pouco explorados no ensino.
2. Importância didática do trabalho
Este trabalho fornece ao licenciado uma discussão sobre a inserção dos
conceitos de Física diante dos problemas do ensino desta disciplina nas escolas de
Ensino Médio. A ênfase é dada a confecção e ao uso de demonstrações
alternativas e de baixo custo que agucem a curiosidade dos alunos, acerca dos
conceitos da Física
3. Descrição das atividades
As atividades realizadas no decorrer do semestre consistiram da monitoria
nas atividades expositivas e experimentais destinadas aos alunos participantes, e
da realização de uma animação 3D utilizando esterioscopia.
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3.1 - O trabalho com os alunos
A estrutura das seções aplicadas aos alunos participantes foi composta por
uma palestra (produzida pelo professor José Joaquín Lunazzi) seguida da aplicação
dos módulos experimentais: “La Nube”, lâmpada de fendas, Lente de glicerina,
espelhos planos e côncavos, prisma "Quebra cara", HoloTV e exposição de
hologramas.
3.1.1 – A Palestra
A palestra trata basicamente assuntos relacionados à óptica, onde são
abordados temas como espelhos planos e esféricos, conceito de imagem, lentes,
refração, difração, reflexão, conceitos da visão em 3ª dimensão, imagens e
animações e estereoscópicas; um pouco sobre a história pré-colombiana e os
primeiros espelhos construídos pelos Olmecas e civilizações pré-colombianas. Veja
Figura 3.1.1
Figura 3.1.1 – Slides da palestra apresentada aos alunos
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3.1.2 –Módulos experimentais
3.1.2.1 - Módulo La Nube
Figura 3.1.2.1 – Crianças experimentam La Nube
Neste módulo o referencial de espaço dos alunos é posto a prova: os
mesmos são orientados a andar com um espelho plano sobre os olhos (Figura
3.1.2.1) e, ao invés de enxergarem o chão, visualizam que estão caminhando sobre
o céu, sobre o telhado ou teto com espadas, as quais fazem parte do cenário e são
penduradas no teto – os alunos cambaleiam imaginando que vão pisar nas
espadas.
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3.1.2.2 - Módulo Lentes
Neste módulo os alunos visualizam o caminho da luz ao passar por lentes
convergentes. A primeira delas é a lente da Figura 3.1.2.2, um lazer divergido num
espelho côncavo, passa pela lente e é convergido do outro lado da mesma. A
segunda lente é uma lupa que é colocada frente a dois LEDs que são dispostos
paralelos e um a frente do outro - os alunos são instigados a descobrir qual LED
converge primeiro e desta forma, os monitores explicam os conceitos de formação
da imagem através da lente (Figura 3.1.2.3).
Figura 3.1.2.2 – Lente de glicerina/água
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Figura 3.1.2.3 – Luz de LEDs passando por uma lupa.
3.1.2.3 – Módulo lâmpada de fendas, espelhos planos e côncavos, prisma
"quebra cara"
Neste módulo composto, os alunos experimentaram as peculiaridades da
reflexão de raios de luz emitidos pela lâmpada de fendas (Figura 3.1.2.4) através
de um espelho plano e um espelho côncavo. Também visualizaram o fenômeno da
refração, através do desvio sofrido pelos raios de luz ao passarem por um vidro
plano e transparente de cerca de 3 cm de espessura. A refração também foi
visualizada através dos prismas “quebra-cara”.
Figura 3.1.2.4 – Lâmpada de fendas
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Figura 3.1.2.5 – Aplicação do módulo “lâmpada de fendas” com os alunos.
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Figura 3.1.2.6 – Aplicação do módulo prismas “quebra-cara”..
3.1.2.4 – Módulo HoloTV e exposição de hologramas
Este módulo é um dos mais apreciados pelos alunos, pois muitos deles
nunca tiveram contato com imagens tridimensionais. Nesta etapa, são
apresentados vários hologramas (Figura 3.1.2.7) e uma animação na HoloTV
(Figura 3.1.2.8) desenvolvida pelo professor Lunazzi.
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Figura 3.1.2.7 – Hologramas
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Figura 3.1.2.8 – HoloTV
3.2 – Desenvolvimento de uma animação 3D utilizando esterioscopia
3.2.1 – Resumo
Esta atividade consistiu na elaboração de uma animação para ser visualizada
em três dimensões com óculos 3D. O desafio era montar uma seqüência de
quadros utilizando duas cores e demonstrando um movimento, de tal sorte que
uma animação em três dimensões seria visualizada quando os quadros fossem
colocados em movimento seqüencial.
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3.2.2 – Esterioscopia
Devido à evolução das tecnologias de áudio, cada vez mais presente entre
nós, seja via rádio de automóvel ou CD, estamos muito acostumados em relacionar
estéreo ao som. Canais de áudio ligados a caixas de som independentes fazem
chegar aos nossos ouvidos sons ligeiramente diferentes e, nos casos de fone de
ouvido, exclusivamente diferentes. Estes sons são processados por nós no cérebro,
dando-nos a sensação de imersão no ambiente onde os sons foram originados.
Esta tecnologia de som estéreo pode ser estendida ao visual. Os animais,
em específico os seres humanos, são dotados de dois olhos que enxergam o
mundo de forma diferente, pois estão separados por uma distância. Isto pode ser
observado com um simples experimento: alinhe o polegar da mão esquerda com
uma bandeirinha e seu nariz, e foque sua visão para o dedo. Você verá a
bandeirinha como sendo duas, uma para cada olho (feche um olho e abra o outro
e em seguida inverta), conforme Figura 3.2.2.1 (a). Agora convergindo a visão para
a bandeirinha, a visão que você terá com os dois olhos abertos é mostrada na
Figura 3.2.2.1 (b). – o polegar agora é visto como sendo dois.
(a)
(b)
Figura 3.2.2.1 – a) Os olhos estão convergindo para o polegar e a bandeirinha é vista como dupla
imagem. b) Os olhos agora estão convergindo para a bandeirinha e o polegar é visto como dupla
imagem.
Estas diferenças entre imagens geradas pelo olho direito e pelo olho
esquerdo são processadas pelo cérebro nos dando uma noção de profundidade e,
com isto, tem-se a idéia de imersão em um ambiente com objetos posicionados a
distâncias diferentes.
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3.2.3 - A técnica de estereoscopia utilizada
A estereoscopia está relacionada à capacidade de enxergar em três
dimensões, isto é, de perceber a profundidade. O princípio de funcionamento da
maioria dos dispositivos estereoscópicos é o oferecimento de imagens distintas
aos olhos esquerdo e direito do observador, proporcionando sensação de
profundidade, tal qual quando se observa um objeto real.
Dentre as várias técnicas de estereoscopia existentes, foi utilizada neste
trabalho a técnica de anáglifo, que é o nome dado às figuras planas cujo relevo se
obtém por cores complementares, normalmente vermelho e verde, ou vermelho e
azul esverdeado, conforme a Figura 3.2.2.2 (a). Nesse caso, cada um dos olhos
utilizará um filtro diferente, feito de papel celofane, para visualizar as imagens do
par estereoscópico. O filtro vermelho refletirá a cor vermelha, deixando atingir o
olho apenas as partes do anáglifo que estejam na cor vermelha, e o olho que
estiver com o filtro verde/azul receberá a parte em verde/azul da imagem. Figura
3.2.2.2 (b) apresenta um modelo de óculos para visualização estereoscópica de
anáglifos. Assim, as duas imagens são separadas na observação e fundidas pelo
cérebro em uma única imagem tridimensional em preto e branco.
(a)
(b)
Figura 3.2.2.2 – Figura estereoscópica formada pelo processo de cores complementares: a)
Exemplo de uma imagem anáglifo e b) Óculos utilizado para a visão estéreo com anáglifo.
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As vantagens desse tipo de estéreo são:
• Necessita apenas de um projetor ou monitor;
• Pode ser impressa;
• Baixo custo – óculos são facilmente confeccionados.
A Principal desvantagem é a perda de qualidade que a coloração impõe.
3.2.4 – Resultados obtidos
Foram coletadas imagens nos endereços eletrônicos descritos nas
referências e confeccionados alguns quadros utilizando as cores RGB magenta e
RGB ciano, que se mostraram adequadas para os filtros dos óculos utilizados, ou
seja, cores que melhor proporcionaram a visão em três dimensões.
Figura 3.2.3.1 – Alguns quadros do vídeo produzido
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4 – Conclusão
É grande o desafio de sair do método tradicional do uso exclusivo de
fórmulas matemáticas no ensino de física, no entanto, a resposta dos alunos ao
entrarem em contato direto com os fenômenos físicos tratados faz valer cada
minuto dedicado ao trabalho de que proporcionou tal contato. Apesar de muitos
professores encontrem grandes dificuldades em levar experimentos as salas de
aula, para que os alunos tenham um contato mais completo com a física, as
atividades dessa disciplina foram provas de que isto é possível e ricamente
aproveitável.
5 – Bibliografias e sites consultados
C. Kirner e R. Tori (eds.),Realidade Virtual: Conceitos e Tendências - Livro do Pré-Simpósio
SVR 2004, Cap.11, p. 179-2001. Editora Mania de Livro, São Paulo, 2004 (ISBN 85-904873-
1-8)
http://magazine.creativecow.net/pdf_issues/14th_issue_spread_edition.zip
http://magazine.creativecow.net/pdf_issues/14th_issue_print_edition.zip
http://galileu.fundanet.br/jornada/artigos/computacao/Leonardo_Castro_Botega_JCT.pd
f
http://www.tecgraf.puc-rio.br/publications/artigo_2004_estereoscopia.pdf
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi
http://vergencia.w3br.com/artigos/3d/3d.htm#usoestereo