='''Qualificação:''' Introdução=

==Problemas==
O ensino em geral, no Brasil, não recebe o valor que deveria. Talvez seja pela acomodação que tivemos historicamente, onde a primeira fonte de educação para os seres aqui residentes no período colonial consistia apenas em ensino religioso, enquanto no mundo já havia muito estudo científico na época. Isto acarreta um atraso na cultura que já havia sido invadida pelos europeus com seus costumes, e leva a concluir que o tal “ensino” não era para o aprimoramento da intelectualidade dos “alunos”, mas para o domínio de seus senhores. Devido ao fato de o país ser apenas fonte de recursos naturais, o que interessava era mão-de-obra, não a intelectualidade dos “trabalhadores”, assim, passaram-se séculos com essa situação, onde apenas os colonizadores tinham acesso ao ensino de boa qualidade fora do país. A partir do século XX que o ensino científico começou a vigorar no país e as pessoas poderiam ter acesso às poucas universidades que existiam e ao ensino básico, fornecido pelo governo. Porém, ainda não se tinha estrutura adequada para o ensino em massa, quesito que demorou para se adequar.
Atualmente, vê-se, ainda, que o ensino de qualidade não é para todos. A criminalidade/pobreza interfere em vários casos, talvez pelo fato de as pessoas que a causam/vivem não terem sua afinidade por conhecimento atiçada e, novamente, acomodarem-se na situação em que se encontram. Entretanto, visando àqueles interessados na busca do conhecimento e direcionado aos que ingressam este conhecimento às ciências exatas, particularmente às engenharias, é cabível este projeto.

==Objetivos==
O estudo de Física é, sem dúvida, um item necessário para a área de engenharias em geral. Assim como o estudo de outras disciplinas da área das ciências exatas (por exemplo, Cálculo Diferencial e Integral, Álgebra Linear, Geometria Analítica, etc.), o entendimento de Física é essencial para o decorrer das disciplinas avançadas profissionalizantes de cada engenharia, possibilitando, assim, a observação e o estudo de fenômenos aparentemente simples ou inexplicáveis para leigos no assunto.
A observação de um fenômeno leva o estudante ao aprimoramento da intuição e melhor entendimento do que está estudando, não apenas tendo como base uma bateria de equações aplicáveis para determinadas situações que podem ser confusas e incompatíveis com a lógica obcecada do aluno. Porém, devido à falta de recursos financeiros das instituições públicas e, conseqüentemente, à falta de equipamentos adequados para o detalhamento adequado do estudo de Física, levam o aluno a se acostumar com situações ideais que não condizem necessariamente com a realidade.
Com base nestes quesitos e na experiência que a equipe teve até agora com o presente curso, aproveitou-se a oportunidade da decorrente disciplina para o desenvolvimento deste projeto. Tendo em vista a precariedade de recursos para adquirir novos e modernos equipamentos para aprimorar o estudo de Física na área de ótica/eletromagnetismo (atual disciplina de Física IV na universidade), surgiu a idéia de desenvolver uma ferramenta de ensino de baixo custo para a observação do efeito Faraday, que consiste na polarização da luz através da interferência de um campo magnético.

==Justificativas==
O fato de haver pouca infra-estrutura informatizada na área de Física levou a equipe a utilizar equipamentos simples já desenvolvidos em projetos anteriores para o desenvolvimento do aparato abordado. Assim, unificou-se a habilidade já realizada por outras equipes com a idéia atual, sem a necessidade de redundâncias para o desenvolvimento de tecnologias semelhantes para um mesmo fim, mantendo o objetivo principal possível de ser realizado no tempo disponível para estudo, pesquisa, construção e apresentação bem-sucedida deste projeto.
Com a realização do aparato, a equipe diminuirá a carência de equipamentos para o estudo e observação de fenômenos relacionados com a matéria de Física IV, podendo, assim, com certa aquisição de recursos financeiros, ser possível a ampliação destes equipamentos, objetivando um menor gasto para a eficiência do ensino da universidade.

=Embasamento Histórico=
No início do ano de 1791, em meio aos desdobramentos da Revolução Francesa e com a crise do comércio agravando a situação econômica na Inglaterra, James Faraday viu-se obrigado a deixar a vila de Outhgill, na região noroeste da Grã-Bretanha, e seguiu com sua família para Londres. À época, James Faraday tinha já dois filhos, Elisabeth e Robert, e trazia sua esposa, Margaret Hastwell, grávida de poucos meses. (BALDINATO, 2009, p.32)
Michael começou a trabalhar ainda durante a infância. Aos quatorze anos ele foi admitido como aprendiz de encadernador, depois de um período prestando pequenos serviços de entregas e recados para a livraria do Sr. George Riebau. (BALDINATO, 2009, p.33) Fato, este, que foi essencial para o início de seu aprendizado.
Em suas tarefas, Faraday, que lia vários livros da primeira à última página, acabou tendo seu interesse científico despertado em sua juventude. Faraday também realizava várias experiências simples que encontrava nos livros que lia, aprimorando sua técnica e pesquisa científica.
Os livros foram apenas o breve começo de sua jornada científica. Faraday, então, começou a assistir aulas, palestras e conferências, entre elas, as do químico Humphry Davy, um dos mais famosos da época como conferencista. (CROPPER, 2009, p.138) Humildemente, Faraday pediu um emprego para Davy, após o emprego na livraria. Davy o contratou como secretário, inicialmente, depois o promovendo para assistente em suas pesquisas. Logo que iniciou seu aprendizado científico, Faraday acompanhou Davy em uma viagem pela Europa, na qual acabou conhecendo vários cientistas da época, como Alessandro Volta, André-Marie Ampère, e Joseph Gay-Lussac.
Entre suas tarefas científicas, Faraday fazia conferências sobre Química, utilizando o conhecimento obtido com Davy. Através de suas pesquisas em eletroquímica, Faraday conseguiu obter cloro líquido, descobriu o benzeno e as leis da eletrólise.
Porém, seu destaque científico fica na área do eletromagnetismo. Por exemplo, em 1821, a demonstração de Hans Christian Oersted com eletricidade e magnetismo mostrou que há interação entre um fio que passa corrente elétrica e um imã. Faraday, no mesmo ano, comprovou este fenômeno, publicou-o, e ainda realizou um experimento fazendo a interação do fio com o magnetismo terrestre. Outra grande descoberta foi a possível conversão de energia mecânica em elétrica (dínamo).
As descobertas e pesquisas de fenômenos eletromagnéticos de Michael Faraday trouxeram à Física um novo marco histórico, atualmente conhecido como Física Moderna.
Grande parte de sua vida voltou-se ao estudo da indução eletromagnética e suas aplicações. Faraday era um homem forte por natureza, mas enfraqueceu-se tragicamente por uma “doença ligada à cabeça”, em suas próprias palavras (CROPPER, 2009, p.144). Mesmo jovem, Faraday tinha problemas de memória e, com o passar do tempo, dores de cabeça e depressão assolaram sua situação. Devido a seus problemas com a saúde, o cientista precisou se distanciar por um tempo de suas pesquisas e análises laboratoriais.
Entretanto, após receber uma carta de William Thomson, um estudante de Cambridge, Faraday voltou ao laboratório para analisar o que seria uma de suas maiores descobertas. Na carta, Thomson fala sobre um fato já conhecido por Faraday, o efeito de campo elétrico em dielétricos, e especulou se este campo interagiria com a polarização da luz que passasse pelo dielétrico. (CROPPER, 2009, p.144)
O fenômeno de polarização da luz já era conhecido há anos. Após cerca de dez anos da carta de Thomson, Faraday tentou detectar alguma interferência no plano de polarização de um raio de luz que passasse pelo dielétrico carregado. Entretanto, após várias tentativas modificando o experimento, não obteve sucesso. Porém, ao mudar o campo elétrico por um forte campo magnético, Faraday conseguiu o resultado que esperava.
Por volta de 1845, Faraday preparou uma série de experiências baseadas em sua análise anterior. No lugar do dielétrico que havia utilizado, ele tentou vários tipos de cristais e vidros diferentes, variou o campo magnético e as posições dos pólos, mas ainda não obteve sucesso como pretendia. Quando ele experimentou utilizar um vidro lead que havia desenvolvido cerca de quinze anos antes, o momento de glória chegou. Em suas próprias palavras, no diário que mantinha em suas experiências:

''"Um pedaço de heavy glass, que tem 2x1,8 polegadas e 0,5 polegada de espessura, sendo um sal de chumbo, polido em suas extremidades foi utilizado. Não houve efeito quando os mesmos pólos magnéticos ou os pólos contrários estavam em lados opostos (utilizando como base os raios de luz polarizada) – nem quando os pólos estavam do mesmo lado, com a corrente constante – MAS, quando os pólos magnéticos opostos estavam do mesmo lado, houve uma interferência produzida na luz polarizada, e então, foi provado que a força magnética e a luz têm uma relação interativa. Este fato, provavelmente provará quão férteis são e o grande valor das investigações de ambas as condições das forças naturais.”'' (CROPPER, 2009, p.145)

Certamente, Faraday comprovou a íntima relação entre ondas magnéticas e as ondas de luz, que são minúsculas ondas eletromagnéticas. Estes pequenos circuitos, existência do qual Ampère já sugeria, são interpretados como a rotação dos elétrons em volta do núcleo atômico. Considerando dois átomos idênticos colocados num campo magnético em que um deles gira no sentido horário e outro no anti-horário, um deles vai direcionar a força do átomo diretamente para o centro (sentido horário) e outro fará o contrário, como mostra a figura 2. Então, no primeiro caso, o raio do elétron diminuirá e a freqüência de rotação aumentará, enquanto no segundo caso, ocorrerá o contrário. Este efeito de comportamento atômico entre horário e anti-horário afetará a propagação eletromagnética (luz) através do material em que ela está sendo incidida, ou seja, o resultado do “efeito Faraday”. (GAMOW, 1961, p.148)
Persuadido pelo resultado que obteve entre a interação destes dois fenômenos naturais, Faraday tentou estabelecer uma relação entre as forças eletromagnéticas e as forças da gravidade. Por volta de 1850, ele escreveu em seu diário:

''“Gravidade. Certamente esta força deve ser capaz de ter uma relação experimental com a eletricidade, magnetismo e outras forças, que possam ser recíprocas e equivalentes em efeito.”
''

Infelizmente, ele não conseguiu nenhum resultado positivo com seus experimentos, mas não desistiu de sua teoria, mesmo não tendo nenhuma prova concreta.
Um século depois outro cientista tentou validar a teoria de Faraday, mas também sem sucesso. Entretanto, assim como Faraday, Albert Einstein faleceu sem ser capaz de cumprir esta tarefa. (GAMOW, 1961, p. 149)

=Embasamento Teórico=

==Didática em Experimentos de Física==

==O Efeito Faraday==

Luz é a radiação eletromagnética na estreita banda das frequências de 3,84 ⨉ 10¹⁴ Hz a aproximadamente 7,69 ⨉ 10¹⁴ Hz, geralmente produzida pelo rearranjo dos elétrons mais externos dos átomos e moléculas (HECHT, 2002, p. 76). De fato, tratando a luz por este modelo e considerando que se trata de uma onda transversal, ela herda várias características e comportamentos das ondas em geral, entre as quais a polarização.

A polarização linear da luz consiste no fato de que o seu vetor campo elétrico associado resultante E e o vetor de propagação k estão sempre em um mesmo plano, denominado plano de polarização (PRESTON; DIETZ, 1991, p. 356). Um facho de luz comum consiste em um grande número de ondas emitidas pelos átomos da fonte de luz. Cada átomo produz uma onda possuindo uma orientação do vetor E particular, que caracteriza a direção da vibração atômica, e seu k; a onda resultante será uma superposição de cada uma dessas ondas, sendo que cada uma vibrará em uma direção independente das outras, produzindo um vetor resultante E variável no tempo. Obtém-se um facho de luz polarizado quando descartamos todas as ondas senão aquelas que possuem um mesmo vetor E (SERWAY et al., 2000, p. 1230).

Podemos atingir este objetivo utilizando um polarizador, que recebe algum tipo de luz na entrada, e devolve luz polarizada de alguma forma na saída – entre polarização linear, circular ou elíptica; estes dispositivos variam em eficácia sendo os menos eficazes chamados de polarizadores parciais (HECHT, 2002, p. 332). O polarizador mais comum utilizado é o Polaroide, descoberto por E. H. Land em 1938, fabricado em folhas finas compostas por hidrocarbonetos de cadeia longa, esticados de tal forma que as moléculas se alinham; após um banho em iodo, essas moléculas tornam-se boas condutoras de eletricidade, passando a absorver seletivamente as ondas de luz em planos de polarização diferentes da orientação das moléculas (SERWAY et al. 2000, p. 1230).

Chamamos de meio opticamente ativo aquele que é capaz de rotacionar o plano de polarização de uma luz linearmente polarizada (PRESTON; DIETZ, 1991, p. 356); o fenômeno da atividade óptica é extremamente complicado, e apesar de poder ser tratado em termos da Teoria do Eletromagnetismo clássica, na verdade ela requer uma solução no domínio da Mecânica Quântica(HECHT, 2002, p. 363). Apesar de poder ocorrer naturalmente como resultado da característica helicoidal das moléculas do meio, Michael Faraday observou em 1845 que essa propriedade poderia ser induzida no vidro aplicando-se um campo magnético externo paralelo à direção de propagação da onda, o que ficou conhecido como o Efeito Faraday, e pode ser observado em praticamente qualquer meio transparente.

=Experimento para Demonstração Efeito Faraday=

==Materiais==

==Montagens==

=Cronograma de Trabalhos=

=Referências=

2010bEquipe09Qualificação

2010-09-14T11:32:43Z

Kaya: /* Justificativas */

2010bEquipe09Qualificação

2010-09-14T11:32:28Z

Kaya: /* Objetivos */

2010-09-12T02:06:43Z

Kaya: /* Referências */

2010bEquipe09

2010-09-12T01:29:22Z

Kaya: /* Referências */

'''Equipe:''' Hadryel R. A. Holanda, Kaya S. Abe, Pedro A. de Borba, Vitor M. Fylyk

=Aparato para Demonstração do Efeito Faraday=

==Introdução e Proposta==
O [http://efisica.if.usp.br/otica/universitario/polarizacao/faraday/ Efeito Faraday] consiste do fenômeno de que quando a maioria dos meios transparentes ou translúcidos estão imersos em um campo magnético, eles são capazes de rotacionar o plano de polarização da luz que passa neste meio perpendicularmente à direção do campo, ou seja, passam a ser opticamente ativos.

Pretendemos, a partir dos conhecimentos desenvolvidos por alunos que já cumpriram a disciplina de Oficina de Integração 1 e de nossas referências em Física Óptica e Moderna, criar um aparato utilizado para demonstrações em laboratório do Efeito Faraday. Deste modo, principalmente as aulas de Física 4 da UTFPR poderão ser enriquecidas com uma demonstração prática deste fenômeno.

==Justificativa==

Será um empreendimento que envolverá a pesquisa de metodologias de ensino e também de Física.

Um experimento prático é muito mais passível de tornar os alunos empáticos ao assunto que estão estudando. Os alunos na visão de cientistas passam a desenvolver uma intuição sobre o comportamento esperado da prática. A intuição permite que muito do trabalho seja dirigido mais pelo subconsciente do que pelo consciente, trazendo habilidade, destreza e arte à prática científica, porque cada etapa de um experimento não é totalmente lógica e racional.

A intuição e habilidade são adquiridas com experiência direta e concreta com ferramentas materiais.

Um jogador de futebol, por exemplo, pode ter nunca estudado o movimento da bola que joga, mas sabe como ela irá se comportar quanto chutada, devido à observação empírica que fez ao longo do tempo de prática; saber algumas fórmulas e equações sozinhas não é a mesma coisa que conhecer Física.

=Histórico=

=Registros=

=Documentos=
* [[2010bEquipe09Pre-Proposta|'''Pré-proposta''']]
* [[2010bEquipe09Qualificação|'''Qualificação''']]

=Referências=
* Didáctica da física: perspectivas centradas na natureza da evolução conceitual. António Alberto Silva. Colecção horizontes da didáctica. Edições Asa 1999. 1ª Edição novembro 1999. Porto.
* Projects and investigations: the practice of physics. Robert E. Vermillion. Macmillan Publishing Company. 1991.
* The Art of Experimental Physics. Daryl W. Preston, Eric R. Dietz; with software by R.H. Goof and Daryl W. Preston. John Wiley & Sons. 1991.
* Sensor Óptico Baseado Em Arduíno, Adaptado Para Múltiplos Experimentos. MENEGUELE, Bruno Eduardo De Oliveira; FERREIRA ,Fernando Padilha; LIE, Maiko Min Ian.
* MANSURIPUR, Masud; [http://www.mmresearch.com/articles/article3/ The Faraday Effect]; em "Optics & Photonics News", Novembro, 1999.
* GAMOW, George; "The great physicists from Galileo to Einstein", Dover Publications, New York (1961).
* MARTINEZ, A.S. and MAYNARD, R.; "Faraday Effect and Multiple Scattering Of Light", França, 1993.
* CROPPER, William H.; "Great Physicists: The Life And Times Of Leading Physicists For Galileo to Hawking", Oxford University Press Inc., 2001.
==Links Externos==

2010bEquipe09Pre-Proposta

2010-09-12T01:01:47Z

Kaya: /* Aparato para Demonstração Didática do Efeito Faraday */

===Pré-proposta===

=Aparato para Demonstração Didática do Efeito Faraday=
* '''Alunos:'''
** Hadryel Ruda Acioli Holanda
** Kaya Sumire Abe
** Pedro Alberto de Borba
** Vitor Mota Fylyk

* '''Orientador:''' Prof. Dr. Nestor Cortez Saavedra Filho

=Justificativa=
Visando deixar o ensino de física mais ilustrativo para os alunos, pretendemos montar um experimento sobre o efeito Faraday.

Será um empreendimento que envolverá a pesquisa de metodologias de ensino e também de física.

Um experimento prático é muito mais passível de tornar os alunos empáticos ao assunto que estão estudando. Os alunos na visão de cientistas passam a desenvolver uma intuição sobre o comportamento esperado da prática. A intuição permite que muito do trabalho seja dirigido mais pelo subconsciente do que pelo consciente, trazendo habilidade, destreza e arte à prática científica, porque cada etapa de um experimento não é totalmente lógica e racional.

A intuição e habilidade são adquiridas com experiência direta e concreta com ferramentas materiais.

Um jogador de futebol, por exemplo, pode ter nunca estudado o movimento da bola que joga, mas sabe como ela irá se comportar quanto chutada, devido à observação empírica que fez ao longo do tempo de prática.

Saber algumas fórmulas e equações sozinhas não é a mesma coisa que conhecer física.

=Objetivos=
A partir dos conhecimentos desenvolvidos pelos alunos já aprovados na disciplina de Oficinas de Integração 1 e dos conhecimentos de física ótica e moderna, montar aparato prático para visualização didática do efeito Faraday a fim de deixar as aulas de física mais ilustrativas.

=Referências=
[1] Didáctica da física: perspectivas centradas na natureza da evolução conceitual. António Alberto Silva. Colecção horizontes da didáctica. Edições Asa 1999. 1ª Edição novembro 1999. Porto.

[2] Projects and investigations: the practice of physics. Robert E. Vermillion. Macmillan Publishing Company. 1991.

[3] The Art of Experimental Physics. Daryl W. Preston, Eric R. Dietz; with software by R.H. Goof and Daryl W. Preston. John Wiley & Sons. 1991.

[4] Sensor Óptico Baseado Em Arduíno, Adaptado Para Múltiplos Experimentos. MENEGUELE, Bruno Eduardo De Oliveira; FERREIRA ,Fernando Padilha; LIE, Maiko Min Ian.

2010bEquipe09

2010-09-11T01:49:05Z

Kaya: /* Referências */

2010bEquipe09

2010-09-11T01:08:56Z

Kaya: /* Referências */