Algumas aplicações da fotografia (e do vídeo) digital no ...

IPEF 1

Algumas aplicações da fotografia (e do vídeo) digital no ensino de

Física.

IPEF 2

“Uma imagem vale mais do que mil palavras”.

IPEF 3

Equipe: Instrumentação para o Ensino de Física (CEDERJ)

• Profa. Susana de Souza Barros• Prof. Marco Adriano (tutor)• Prof. Helio Salim de Amorim

IPEF 4

Temas explorados na disciplina Instrumentação para o Ensino de Física I:

O Professor como produtor de material de ensino

Recursos áudio - visuais

IPEF 5

Imagens agora, só digitalizadas:

• Câmaras fotográficas e filmadoras digitais;• Escâner (scanner);• Webcam.

IPEF 6

Vantagens:

• Acesso, via PC, a uma grande variedade de programas de tratamento e manipulação;

• Fácil armazenagem e distribuição;• Integração com outras mídias estratégicas para a sala

de aula: por exemplo, o datashow;• PERMITEM A REALIZAÇÃO DE EXPERIÊNCIAS

QUANTITATIVAS.

IPEF 7

1.Realização de pequenos vídeos para a apresentação de fenômenos de difícil reprodução

em sala de aula: o Windows Movie Maker.

IPEF 8

2.Realização de pequenos vídeos para a coleta de dados com o Windows Movie Maker - MHS.

IPEF 9

Pausa para ver o vídeo no windows moviemaker.

IPEF 10

Movimento Harmônico Simples – Sistema Massa Mola.Resultados:

4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6-6

-4

-2

0

2

4

6

R2= 0.996 A = (2.96 ± 0.02) UAB = (0.585 ± 0.004) sC = (4.96 ± 0.08) rad

posi

ção

(UA

)

tempo (s)

IPEF 11

3. Fazendo fotografias estroboscópicas sem lâmpada estroboscópica.

Método antigo:• Lâmpada estroboscópica;• Câmara fotográfica com

controle manual do obturador;• Sala (câmara) escura.

IPEF 12

Método para a câmara digital:

• No modo vídeo, filmamos o movimento de interesse

IPEF 13

• O vídeo é transferido para o computador;

• Utilizamos o programa VirtualDub para selecionar o trecho de interesse e separar os fotogramas.

• Utilizamos o programa ImageJpara superpor os fotogramas numa única foto. Esta é uma autentica fotografia estroboscópica!

IPEF 14

Pausa para usar os programas VirtualDub e ImageJ.

IPEF 15

Resultados:

0 2 4 6 8 10 120

50

100

150

200

250

300 dados experimentais polinômio do segundo grau ajustado

via MMQ (R = 0,9999)

coor

dena

da v

ertic

al (U

A)

tempo (numeração dos fotogramas)

0 2 4 6 8 10 12

-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

v = ∆x / ∆t = (xi+1 - xi) / (ti+1 - ti)

velo

cida

de (U

A)

tempo (UA)

dados experimentais ajuste linear via MMQ

(R= 0.99923)

IPEF 16

Para medir g no sistema SI:

• Podemos usar marcas de referência para a calibração da foto:

IPEF 17

Resultados:

-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160dados: ql_p_b_04data: 09/11/2007

g = 990(8) m/s2

Parameter Value Error------------------------------------------------------------A -0.22038 0.11274B1 203.19863 1.42945B2 494.9139 3.75632------------------------------------------------------------

R-Square(COD) SD N P------------------------------------------------------------0.99999 0.15248 12 <0.0001------------------------------------------------------------

posi

ção

(cm

)

tempo (s)

IPEF 18

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

200

250

300

350

400

450

500

550

600

g = 996(18) m/s2

Linear Regression for Data1_F:Y = A + B * X

Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 184.63729 4.2424B 995.79661 18.76525------------------------------------------------------------

R SD N P------------------------------------------------------------0.99841 6.56039 11 <0.0001------------------------------------------------------------

velo

cida

de (c

m/s

)

tempo (s)

IPEF 19

Movimento bidimensionais: movimento do centro de massa.

IPEF 20

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Resultados:

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0

20

40

60

80

100

Análise da fotografia CM_3.Data: 26/11/2007

Y (p

ixel

)

X (pixel)

experimental calculado: pôlinomio do 2o grau,

coef. correlação: 0.99974

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0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

300

350

400

450 Análise da fotografia CM_3Movimento horizontalData: 25/11/2007X

(pix

el)

tempo (1/30 s)

experimental calculado: ajuste linear (R=0,99999)

IPEF 23

Movimento bidimensionais: o pêndulo cônico. Objetivo: verificar a constância da velocidade areolar; estabelecer analogias com a

segunda lei de Kepler do movimento planetário.

IPEF 24

Fotografia estroboscópica correspondente:

IPEF 25

Gráfico correspondente:

IPEF 26

IPEF 27

Movimento planetário:

IPEF 28

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Resultados:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

área

(cm

2 )

IPEF 30

Proposta para o programa:

• Aperfeiçoar a técnica de fotografia estroboscópica digital; Outras aplicações;

• Planejamento do ensino de cinemática envolvendo atividades experimentais baseadas nas técnicas mencionadas;

• Testar a viabilidade de se adotar as técnicas mencionadas em sala de aula; Estudos de adaptação;