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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: motawj@gmail.com

Orientador: Prof. Dr. José Joaquín Lunazzi e-mail: luna@ifi.unicamp.br

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