2010bEquipe09Monografia
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Monografia
EXPERIMENTO PARA DEMONSTRAÇÃO DO EFEITO FARADAY INTERFACEADO POR ARDUINO
Orientadores
- Prof. Dr. Nestor Cortez Saavedra Filho
- Prof. Dr. Arandi Ginane Bezerra Junior
Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer primeiramente aos professores orientadores Nestor Cortez Saavedra Filho e Arandi Ginane Bezerra Junior, por acreditarem na realização deste projeto e pela disponibilidade e diligência em nos auxiliar nesta realização, contribuindo com sugestões, correções, obtenção de materiais e apoio nos momentos decisivos do projeto.
Agradecemos também ao professor Jorge Alberto Lenz, por apoiar a equipe com o empréstimo de equipamentos pertencentes ao Departamento Acadêmico de Física (DAFIS), e por relevar o pequeno acidente acontecido por nosso descuido.
Ao DAFIS, reconhecemos a cessão do espaço de seus laboratórios e de equipamentos, e aos funcionários que, mesmo indiretamente, nos apoiaram durante as noites em que ficamos nos laboratórios realizando os experimentos desse projeto.
Agradecemos ao Departamento Acadêmico de Química (DAQBI), por nos prestar assistência fornecendo informações de grande utilidade, além do auxílio prestado na busca de alguns dos materiais e, também, por nos prover alguns deles.
Por último, mas não menos importante, agradecemos aos amigos e familiares que de alguma forma contribuíram para que este projeto fosse feito.
Resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um aparato de baixo custo para a demonstração do Efeito Faraday em laboratório didático. A partir de pesquisas sobre o tema, da utilização de tecnologias livres e de resultados obtidos por outros grupos desta mesma disciplina e de conhecimentos adicionais obtidos pelos autores do projeto com o auxílio dos orientadores, será enriquecida a parte experimental da disciplina de Física IV da UTFPR, nos temas de Óptica e Efeitos Magneto-ópticos.
Palavras chave: aparato para demonstração do Efeito Faraday, ensino de Física, laboratório experimental de Física, tecnologias livres no ensino de Física.
Abstract
This paper presents the development of a low-cost device to demonstrate the Faraday effect in a teaching laboratory. From researches about the subject, the use of free technologies and the results gathered by other groups from the same course and from additional knowledge summed up by the authors of this project with the aid of our tutors, the practical part of the subject Physics 4 at UTFPR will be enriched, on the topics of Optics and Magneto-optical Effects.
Key-words: device for demonstration of the Faraday Effect, experimental Physics teaching, Physics teaching, free technologies in Physics teaching.
Licenciamento
Este trabalho está sob Licença Creative Commons Atribuição-Não-Comercial-Compartilhamento pela mesma Licença 3.0 Brasil. Para ver uma cópia desta, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/ ou envie uma carta para Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California 94105, USA.
Introdução
O Problema
Segundo ARAÚJO e ABIB (2003, p. 176), “as dificuldades e problemas que afetam o sistema de ensino em geral e particularmente o ensino de Física não são recentes e têm sido diagnosticados há muitos anos”.
Estas dificuldades acabam se refletindo, de alguma forma, na formação dos indivíduos, que, claramente, compreenderiam melhor os assuntos estudados na disciplina de Física se dispusessem de aparatos experimentais capazes de lhes mostrar como a natureza se comporta em determinadas situações, gerando assim um conhecimento intuitivo e mais amplo sobre o assunto que se pretende estudar (VERMILLION, 1991).
Há também a questão da obsolescência. Segundo OLIVEIRA et al. (2007, p. 447), há uma “defasagem em termos de conteúdo do atual currículo de física e aquilo que o aluno é informado, pela mídia escrita e falada, sobre os avanços e descobertas científicas no campo da Física no Brasil e no mundo”. O currículo de algumas instituições “na prática exclui a física desenvolvida no último século e não permite que os alunos a compreendam como um empreendimento humano” (OLIVEIRA et al., 2007, p. 448).
Para tanto, foi criado a partir deste projeto um aparato para a realização do experimento do Efeito Faraday, antes não disponível na UTFPR, e que auxiliará o aprendizado dos alunos principalmente na área de Física Moderna.
Objetivos
O objetivo deste trabalho é montar um experimento que demonstre o Efeito Faraday, utilizando recursos já disponíveis na universidade ou com um custo menor que o habitualmente praticado na venda de aparatos comerciais.
Busca-se também a utilização de produção intelectual da própria Universidade, em especial a desenvolvida na própria disciplina de Oficina de Integração 1.
Também, é importante que o experimento reproduzido tenha resultados comparáveis aos da literatura, para que sua utilização didática seja admissível.
Esse efeito demonstra que há uma relação entre o campo magnético e a luz. Desta forma, uma fotocélula interfaceada por Arduino será adaptada para fazer a medição da variação da intensidade da luz, e para o experimento em si serão utilizados equipamentos que incluem, mas não se limitam a bobinas, polaroides, laser e fonte de alimentação.
Justificativa
Para ser realmente útil ao professor, um experimento de Física deve ser o mais atrativo possível do ponto de vista do aluno, e o mais didático possível do ponto de vista do professor. No que diz respeito ao Efeito Faraday, pode-se dizer que é um experimento importante e útil ao professor: foi historicamente a primeira vez em que se comprovou haver relação entre luz e campo magnético. Segundo SAMPAIO (2003, p. 1), dentre todos os efeitos magneto-ópticos “o primeiro deles, o efeito Faraday, foi observado em 1845 por Michael Faraday em um pedaço de material vítreo colocado entre os polos de um eletroímã”.
De acordo com HECHT (2002, p. 367) há um número de aplicações práticas para o efeito Faraday. Ele pode ser usado para analisar misturas de hidrocarbonetos ou para fazer moduladores óticos. Segundo HOHEISEL (2008, p. 19), também pode ser utilizado para a resolução de alguns desafios técnicos ainda não resolvidos na construção de computadores quânticos, e BUCKLEY et al. (2010, p. 1212) demonstram sua utilização na medição do spin de um elétron de forma não destrutiva, também um grande desafio para o desenvolvimento da computação quântica.
O estudo do efeito Faraday, ainda segundo SAMPAIO (2003, p. 1), “ganhou um notável impulso nas últimas décadas devido principalmente ao estudo de propriedades magnéticas de superfícies e em aplicações tecnológicas como a gravação de mídia”.
Resultados Esperados
A criação de um aparato para demonstração do Efeito Faraday que possa ser utilizado didaticamente é esperado. Antes não disponível na UTFPR, este auxiliará o aprendizado dos alunos principalmente na área de Física Moderna.
Também, espera-se construir um sistema com fotocélula adaptada para este experimento, compatível com projetos desenvolvidos em semestres anteriores da disciplina de Oficina de Integração 1.
Espera-se também que, com este aparato, as aulas de Física 4 da UTFPR possam ter um recurso a mais para o aumento de sua compreensão pelos alunos.
