Proposta de Projetos Multidisciplinares no Ensino Física para o Curso de Engenharia Evandro S. Pereira (CUFSA – Santo André) * Orientador : Prof. Dr. Mauricio B. Magro (CUFSA – Santo André) Introdução Conhecimento científico-tecnológico para vencer desafios e a rápida evolução do conhecimento;[Lezana et all] Conhecimento de informática como instrumento do exercício da engenharia; [Lezana et al] Capacidade para solução de problemas;[Lezana et al] Introdução à técnicas de modelagem ; Melhoria da aquisição de conhecimento em Física e Matemática; Introdução às técnicas experimentais de aquisição de dados. Objetivo Esse projeto busca desenvolver atividades extracurriculares e multidisciplinares para serem desenvolvidas pelos alunos de um curso de Engenharia, proporcionando-lhes uma forma alternativa e mais eficiente para o aprendizado dos conceitos fundamentais de Física e Matemática. Discussão e Resultados -Inicialmente foram obtido os seguintes resultados: Projeto 1: Com base na Lei de Coulomb, encontramos expressões algébricas para as forças de cada uma das acusações mais q Q. b) Com base no princípio da superposição, foi possível encontrar uma expressão algébrica para a força resultante que as três cargas q fixas fazem sobre Q. Projeto 2: Encontramos na literatura o valor experimental do momento de dipolo elétrico de água. Foi calculádo assumindo que o dipolo elétrico total de água é uma soma vetorial de dois dipolo elétrico, cada um no eixo que liga o O e o H. Mostramos matemáticamente a expressão da equação do campo elétrico sobre um dipolo. Desenhamos um gráfico de E (z) no MATLAB e comparamos as equações. Projeto 3: a) Nesse projeto foram pesquisados na literatura assuntos relacionados ao problema como : Circuitos Elétricos RC, RL, LC e RLC; Filtros Passa-Alta, Passa-Baixa; Método de Euller , Método de Houge Cuta. Metodologia Como método de trabalho, desenvolvemos projetos multidisciplinares que foram discutidos de forma periódica, supervisionados pelo orientador do projeto, baseando-se na literatura disponível e em meios eletrônicos como a Internet e software Matlab. Utilizamos, a princípio, como bibliografia básica, os livros Curso de Física Básica, Vol. 2 e 3, de H. Moysés Nussenzveig e Um Curso de Cálculo, Vol 1 e 2, de H. L. Guidorizzi. Resumo do Projeto O projeto, portanto, consiste inicialmente na compreensão de 3 problemas, cujos dados são descritos na seqüência: Considere três pequenas cargas elétricas com q mesma magnitude que são fixados nos vértices de um triângulo como mostra a figura 1. Uma carga Q é pequena livre para se mover sobre o eixo x positivo sob a influência das forças provocadas pelas outras três cargas fixas. A molécula mais importante para a vida polar é a água (H2O), onde um átomo de oxigênio negativo, com carga-2e, conecta-se com dois átomos de hidrogênio positivo, com carga +e, como a figura 2. 3. Em uma indústria armazena-se parte da produção de laranjas de uma zona agrícola importante e se realiza seu empacotamento em embalagens que são distribuídas diretamente aos supermercados para posterior venda ao consumidor. A indústria contém uma série de esteiras transportadoras por onde circulam as laranjas e onde, primeiramente, são classificadas por seu diâmetro. Uma vez agrupadas pelo tamanho, inicia-se o processo de pesagem para poder embalá-las em sacolas de aproximadamente 5 kg de peso. Das diversas operações, a mais crítica é a pesagem. A medida do diâmetro é uma operação relativamente simples e rápida que se realiza com um scanner durante o trânsito das laranjas pela esteira principal. As frutas são selecionadas e levadas a esteiras transportadores de pesagem. Através delas, as laranjas chegam rolando e caem em um prato de uma balança. Como conseqüência do golpe, produz-se um oscilação no prato da balança que acarreta a uma série de medidas que variam com o tempo. Para obter o peso correto das laranjas deveríamos esperar a estabilização da balança. Podemos modelar a balança como uma mola que, como conseqüência do golpe provocado pela queda das laranjas, começa a oscilar. Suponhamos uma balança com uma constante de amortecimento relativamente pequena. Como conseqüência disto, a pesagem oscilará durante um longo período de tempo ao redor do valor médio do peso. Em resumo, o processo de estabilização da pesagem, até que possamos afirmar que a leitura vale um certo valor constante, é um processo muito longo que tornaria a pesagem uma atividade altamente ineficiente. Pretendemos modelar matematicamente o sinal de leitura da balança a partir de um modelo de filtros de passa-baixa e passa - alta que surgem em circuitos elétricos do tipo RC que possuem fórmulas matemáticas idênticas a um sistema mecânico mola-amortecedor como o apresentado pela balança. Gráfico (equação a) Gráfico (equação b) Conclusão e Atividades futuras Acreditamos que o desenvolvimento desses projetos serão de grande utilidade para à aprendizagem de física em curso de engenharia, pois, os mesmo abrangem uma gama de disciplinas envolvidas. Os próximos passos desses projetos consistiram de : Finalização dos projetos 1,2 e 3; Desenvolvimento de novos projetos de: (Campo Elétrico, Campo Magnético, Potencial Elétrico, Capacitores e Circuitos Elétricos); Aplicação prática desses projetos em uma sala real de Engenharia; Figura 1 Figura 2 *Aluno bolsista Projeto de Pesquisa Programa de Iniciação Científica 2011