2010bEquipe09Qualificação

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 Teórico

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.