TERMOMETRIA ATRAVÉS DO COMPUTADOR

Apresentação em tema: "TERMOMETRIA ATRAVÉS DO COMPUTADOR"— Transcrição da apresentação:

1 TERMOMETRIA ATRAVÉS DO COMPUTADOR
Licenciatura Noturna em Física Instituto de Física Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza Universidade Federal do Rio de Janeiro PROJETO DE INSTRUMENTAÇÃO PARA O ENSINO TERMOMETRIA ATRAVÉS DO COMPUTADOR Aluno Bernardo de Mello Medina Isidoro Lopes Orientadores Roberto Pimentel (CAp-UFRJ) Carlos Eduardo M. Aguiar (IF-UFRJ)

2 Objetivos do trabalho 2 1 4 3 R Construir um Calibrar termômetro T
Aplicar em sala de aula 4 Realizar experimentos qualitativos 3 CAp-UFRJ Temperatura Tempo

3 Vantagens do termômetro proposto
Separação espacial entre o sensor e a unidade de leitura Medição em locais de difícil acesso Armazenamento instantâneo dos dados no computador Armazenamento de grande quantidade de dados Detecção de variações de temperatura muito rápidas ou muito lentas Acompanhamento da evolução temporal da temperatura Realização de até 3 medições simultâneas (com 3 sensores)

4 O joystick de computador

5 Personagens do trabalho...
Cabo extensor Computador com porta de jogos DB-15 Termistores NTC da ordem de 30 k Software para aquisição de dados

6 Montagem do termômetro: Data-MAP
Pinagem

7 Separação dos fios termistor

8 Data-MAP montado

9 Dependência exponencial
Calibração: resistência vs. temperatura Dependência exponencial apenas 2 parâmetros a, b

10 Qualidade do ajuste exponencial
100 k 20ºC 60ºC

11 Encontrando os parâmetros para
Temperatura R1 T1 R2 T2 Resistência a= ..... b= .....

12 Curvas R x T características dos termistores utilizados
10 k temperaturas baixas 30 k temperaturas medianas 100 k temperaturas altas

13 Data-MAP pronto e calibrado!
10 k 30 k 100 k Experimentos! Temos um termômetro!

14 Comprimido de Cebion 30 k

15 Comprimido de Cebion: dados
30 k adição de comprimido

16 Massinha de modelar 30 k pancada

17 Investigando o congelador
10 k

18 Abrindo a porta do congelador
10 k 60 s 30 s 15 s

19 Panela de macarrão S1: no fundo (em contato direto com o metal)
S2: dentro da própria água S3: na alça da panela, que também é de aço inox

20 Panela de macarrão: dados
100 k

21 Aquecimento do metal 100 k

22 Aquecimento do metal: dados

23 Efeito “Picanha”

24 Condução vs. Convecção 100 k

25 Condução vs. Convecção: dados

26 Resfriamento do Café 100 k Dados experimentais Previsão Newtoniana

27 Resfriamento do Café dentro
da garrafa térmica

28 Temperatura ambiente ao longo de 24 horas 100 k meio-dia dia quente

29 Comparando a temperatura dentro do quarto e na varanda
100 k dia nublado e frio

30 Evaporação com álcool 30 k

31 Sensibilidade da pele 30 k 30 k 30 k

32 Superresfriamento tiosulfato de sódio 100 k banho maria

33 Superresfriamento: dados
perturbação do sistema transição de fase

34 Efeito M’Pemba S1 S2 água morna (50ºC) água quente (90ºC)

35 início da solidificação
Efeito M’Pemba: dados solidificação completa para S1 início da solidificação 10 k

36 Aplicação do Trabalho no CAp-UFRJ
Proposta aos alunos Montagem do termômetro Calibração Aplicação em projeto de pesquisa

37 Palestra inaugural com Prof. Carlos Aguiar

38 Oficinas de montagem com os alunos

39 Ilustração do trabalho entregue por um dos grupos
Resultados da aplicação em 2005 Ilustração do trabalho entregue por um dos grupos

40 ...modificações na aplicação em 2006
Problemas em ...modificações na aplicação em 2006 Extensão do trabalho para dois bimestres, sendo 3º bimestre: montagem, calibração e experimento padrão 4º bimestre: proposta e realização de experimento livre Termistores fornecidos “gratuitamente” Maior facilidade de acesso aos computadores Licenciandos e alunos da 3ª série como monitores da atividade em auxílio aos grupos

41 Gabriel, Fábio, Lucas Djahjah, Luiz Felipe e Renato
Resultados de 2006 Experimento: “Elevador de Feijão” Gabriel, Fábio, Lucas Djahjah, Luiz Felipe e Renato Alunos da 2ª série do Ensino médio - Professor Beto Pimentel

42 Resultados de 2006 Experimento: “Elevador de Feijão”
1 saco de feijão de 1 kg

43 Resultados de 2006 Experimento: “Elevador de Feijão” 4 sacos de
feijão de 1 kg

44 Resultados de 2006 Experimento: “Elevador de Feijão” 5 4 3 2 1

45 Fernanda Luz, Marina de Abreu e Raíza de Oliveira
Resultados de 2006 Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca” Fernanda Luz, Marina de Abreu e Raíza de Oliveira Alunos da 2ª série do Ensino médio, Professor Beto Pimentel

46 Resultados de 2006 Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”
1- Indivíduo parado em pé 10 minutos 2- Indivíduo andando rápido 2 minutos 3- Indivíduo trotando 4- Indivíduo dando pulinhos na lateral 3 minutos 5- Indivíduo subindo e descendo de uma cadeira, alternando os pés 6- Indivíduo andando devagar 5 minutos 7- Indivíduo parado em pé

47 Resultados de 2006 Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

48 Resultados de 2006 Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

49 Resultados de 2006 Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”

50 Conclusões Bons resultados qualitativos
Gerais Bons resultados qualitativos Alguns compatíveis com os esperados, outros surpreendentes Possibilidades de aprofundamento experimental Possibilidades de modelamento matemático e/ou computacional Aplicação no CAp-UFRJ Saída da rotina de sala de aula Criação de um “mini-laboratótio” de física térmica Conhecimento de princípios de medição indireta Desenvolvimento de postura investigativa nos alunos Descoberta dos próprios resultados científicos Sem comprometimento do programa de Física da Escola Possibilidade de interdisciplinaridade

51 O protótipo “Data-MAP-1”

52 Programa de aquisição de dados