Desenvolvimento de um Software Educativo com interface gráfica voltado para a teoria das oscilações utilizando o Matlab

Desenvolvimento de um Software Educativo com interface gráfica voltado para a...

I Jornada de Iniciação Científica do Programa de Educação Tutorial –PET, 2007

Mychellangelo dos Santos Soares1, Jair Roberto Pinheiro Vaz2(jair.roberto@gmail.com), Jerson Rogério Pinheiro Vaz3 jerson@ufpa.br 1Integrante do Grupo PET Engenharia de Materiais –Universidade Federal do Pará –CEP: 68505-080. 2 Aluno do Curso de Sistema de Informação –Faculdade de Estudos Avançados do Pará –CEP:60-0 3 Prof. Assistente I –Departamento de Engenharia de Materiais - Universidade Federal do Pará –CEP: 68505-080.

RESUMO O desenvolvimento de software educativo tem alcançado grandes proporções, uma vez que constitui uma ferramenta importantíssima para o programa de inclusão digital promovida pelo Governo Federal em todo o Brasil. Várias escolas do ensino médio, nas grandes capitais, têm implementado cursos de informática utilizando softwares nas áreas de Matemática, Física, Química e Biologia, entre outros. Entretanto, nas regiões interioranas ainda é muito remota, ou quase inexistente, a utilização de tais softwares. No município de Marabá as escolas enfrentam problemas como, a falta de softwares e de profissionais qualificados para a ministração de cursos assistidos por computador. O presente trabalho mostra o software “Oscillation” desenvolvido no Campus I da Universidade Federal do Pará no município de Marabá com o apoio de um aluno do Curso de Sistema de Informação da Faculdade de Estudos Avançados do Pará. Sua aplicação restringe-se ao ensino da teoria das oscilações.

Palavras-Chave:Software Educativo, Teoria das Oscilações, Matlab

1. INTRODUÇÃO

A inclusão digital, programa desenvolvido pelo governo federal em todo Brasil vem melhorando a qualidade do ensino público em todo país. Parceria com Universidades publica Federal e Instituições de ensino Superior e Tecnológico vêmalcançando grandes proporções. O programa incentivao desenvolvimento de softwares educativo implementado nos cursos de informática integrado à rede de ensino público “ensino médio” nas grandes capitais, utilizando softwares nas áreas de matemática, física, química, e biologia entre outros, entretanto nas regiões interioranas ainda não se disponibilizam de tais softwares. No município de Marabá as escolas enfrentam problemas como, a falta de softwares e profissionais qualificados para a manutenção dos cursos assistidos por computador. O presente trabalho mostra o software “Oscillation” (MATSUMOTO, 2004)como uma proposta de um programa educativo, desenvolvido no Campus I da UniversidadeFederal do Pará no município de Marabá. E que, já, está sendo implementado nos cursos de Engenharia de MateriaiseEngenharia de Minas e meio ambiente, direcionado ao estudo e aplicações da teoria das oscilações(TIPLER, 2000 e HALLIDAY, RESNICK eKRANE, 2003).

2. O PROGRAMAOSCILLATION

O desenvolvimento do software foi realizado utilizando a linguagem, não compilada,

MATLAB 6(MATHWORKS, 2006). A Figura 1 apresenta a tela de entrada do software Oscillation. Observe que a janela inicia com três ícones de entrada, correspondentes ao Movimento Harmônico Simples-MHS, Oscilação Forçada e Ressonância(TIPLER, 2000 e HALLIDAY, RESNICK eKRANE, 2003). Com saída no lado direito inferior da tela.

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Figura 1 –Janela de apresentação doSoftware

A Figura 2 apresenta a Janela do MHS, que disponibiliza três recursos para fazer os seguintes estudos: deslocamento, velocidade e aceleraçãono MHS(TIPLER, 2000 e HALLIDAY, RESNICK eKRANE, 2003), com as respectivas entradas presentes na tela.

Figura 2 –Janela deapresentação do Movimento Harmônico Simples.

A Figura 3 mostra a janela que plota o gráficoda funçãodeslocamento, esta possibilita ver a entrada de dados para aamplitude, velocidade angular, e o ângulo de faseatravés,das quais o gráfico do deslocamento versus tempo é construído.

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Figura 3 –Janela de apresentação da função deslocamento no Movimento Harmônico Simples.

A Figura 4 apresenta a janela dafunção velocidade, onde o gráfico é construído após o fornecimentodos dados de entrada na janela.

Figura 4 –Janela de apresentação da Função Velocidade no Movimento HarmônicoSimples.

A Figura 5 mostra a janela dafunçãoaceleração, apartir de valores fornecidos no programa plota-se o gráfico da função aceleração no MHS.

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Figura 5 –Janelade apresentação da Função Aceleração no Movimento Harmônico Simples.

A Figura 6 apresenta a janela que plota as funções deslocamento, velocidade e aceleração juntas. Após fornecer os dados no programa, o mesmo mostrará a construção gráficadas respectivas funcões.

Figura 6 –Janela de apresentação das Funções Deslocamento, Velocidade e Aceleração no Movimento Harmônico Simples.

A Figura 7 mostra a janela da oscilação forçada, observa-sea oscilação atenuada da função deslocamento em virtude de uma resistência viscosa imposta pelo meio(SHAMOS,1987).

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Figura 7 –Janela de apresentação da Oscilação Forçada

A Figura 8 mostra a janela do deslocamento na ressonância, atravez desta visualiza-seos ícones para a construção das funções deslocamento e amplitude.

Figura 8–Janela de apresentação da Ressonância

No caso da função deslocamento(Figura 9)são verificados os seguintes parâmetros de entradas: força excitadora, freqüência natural, freqüência forçada, ângulo de fase, massa do sistema e constante de amortecimento.Após a entrada dos respectivos parâmetros o gráficodeslocamento versustempo é mostrado(WHITROW, 1991,FALK, BRILL, STORK, 1986).

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Figura 9–Janela de apresentação da Função Deslocamento na Ressonância

A Figura 10 apresentaa janela daFunçãoAmplitudena Ressonância. Os parâmetros de entrada são: força excitadora, freqüência natural, freqüência forçada, ângulo de fase, massa do sistema e constante de amortecimento(SHAMOS,1987). Após a entrada dos respectivos parâmetros o gráfico amplitude versusfreqüência excitadora é mostrado. Verificandoa faixa de aceitação de cada funçãodeacordo com os cálculos realizados no programa.

Figura 10 –Janela de apresentação da Função Amplitude na Ressonância

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3. CONCLUSÃO

Aelaboração desoftwareeducativo corresponde a uma grande ferramenta para o melhoramento doensino público no Brasil, que atinge diferentes segmentos corporativos sociais, o que possibilita o processo de inclusão digital como maneira de promover a educação continuada de qualidade.

Desta forma, há necessidade de incentivos á projetos de pesquisa, para a elaboração dos mesmos, para uma melhor inserção tecnológica. O desenvolvimento do software educativo voltado para os cursos de graduação de engenharia no Campus I da Universidade Federal do Pará no município de Marabá, prova que é possível um amplo desenvolvimento tecnológico, mesmo em regiões remotas e desprovidasde recursos, desde que se tenha uma atenção, e incentivospara desenvolver tais projetos.Parcerias sãoessenciaispara o sucesso de qualquer processo, seja tecnológico, social ou corporativo.

Como trabalho futuro está a implementação de novas rotinas no programa, para que sua aplicabilidade se torne cada vez melhor em termos de conteúdo.

4. REFERÊNCIASBIBLIOGRÁFICAS

MathWorks, 2006, Documentation for functionsis available online at MATLAB website: http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/techdoc/ref/ode45.shtml last access: 06/01/2006

MATSUMOTO, É. Y., “Matlab 7: Fundamentos”, ed. 1, Érica, São Paulo, 2004.

FALK, D., BRILL, D. e STORK, D. “Seeing the light: optics in nature, photography, color, vision and holography”. New York, Harper e Row, 1986.

SHAMOS, M. Great Experiments in Physics. New York, Dover, 1987.

WHITROW, G.J. The measurement of time -its role in Scientific thought since Galileo. Interdisciplinary Science Reviews, v.16, n. 4: 367-373, 1991.

HALLIDAY,D., RESNICK, R.and KRANE, K. “Física 2”, ed. 5, Vol2. LTC, Rio de Janeiro, 2003.

TIPLER, P., “Física 2”,ed. 4, vol 3.LTC,2000.

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