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terça-feira, 24 de março de 2009

Simulando campos elétricos

A matéria das próximas semanas nos terceiros colegiais diz respeito à Lei de Coulomb e ao Campo Elétrico.

Já tratei da Lei de Coulomb com os alunos do ponto de vista conceitual, e já fizemos algumas atividades práticas usando canudinhos plásticos, onde foi possível demonstrar os processo de eletrização por atrito, contato e indução e, de quebra, os alunos puderam literalmente "sentir" a força elétrica e explorar conceitualmente a lei de Coulomb. Porém... Eis que agora é hora de lhes mostrar o famigerado "Campo Elétrico", esse famigerado ente matemático abstrato e de difícil representação (do ponto de vista do professor que só dispõe de giz e lousa).

Para contornar esse GIGANTESCO problema de representar campos elétricos de forma eficiente no plano da lousa, vamos fazer uso, como no ano anterior, de simulações por computador. Na verdade, nesse ano, serão três!

A primeira delas destina-se a mostrar como as linhas de força do campo elétrico se distribuem no espaço tridimensional e como a intensidade das cargas geradoras afeta a densidade de linhas no espaço. Para isso usaremos o simulador criado por Paul Falstad, um sujeito que parece ser "muito legal!" e que disponibiliza vários simuladores java em seu site. Para acessar a simulação "online" basta clicar na imagem mostrada abaixo (um print-screen da tela durante uma simulação). Para todas as simulações será necessário possuir o JAVA instalado no computador, se sua simulação não abrir, baixe o programa clicando no link fornecido e o instale.

A segunda simulação que usaremos, destina-se a mostrar a configuração de linhas de força no plano para um número qualquer de cargas geradoras (na verdade parece que o simulador suporta, no máximo, 14 cargas) com sinais e intensidades ajustáveis. Este simulador está disponível em uma página do CALTECH (California Institute of Technology) e também pode ser acessado diretamente clicando-se na figura abaixo (um print-screen da tela durante uma simulação).

E, por fim, usaremos uma simulação por computador fornecida por Fu-Kwun Hwang, da National Taiwan Normal University, que mostra a forma como uma carga de prova reage à ação do campo de um dipólo elétrico quando abandonada em repouso em algum ponto do espaço. O simulador mostra a força resultante sobre a carga, o vetor velocidade instantânea e, ainda, simula seu movimento, traçando sua trajetória. A figura abaixo é um print-screen da tela durante uma simulação e também é clicável, porém é necessário se registrar no site para baixar as simulações para seu computador e rodá-las off-line. As demais simulações podem ser baixadas sem registro.


Fica aqui a sugestão para quem quiser fazer um upgrade na sua aula tradicional e, de brinde, sofrer menos na hora de apresentar esses conceitos. É claro que isso pressupõe que o professor disponha, pelo menos, de um computador e um datashow. No meu caso, eu usarei um notebook com conexão wireless com a Internet e um datashow (Sim, nós temos! Ninguém nos deu, mas nós demos um jeito mesmo assim).

Um comentário:

Stéphanie Castro disse...

Estou no segundo ano de Engenharia e tenho Física III. Muito interessantes as simulações, ajudaram a compreender melhor o conteúdo!