andrÊi leandro viexinski ferreira
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
ANDRÊI LEANDRO VIEXINSKI FERREIRA
ELABORAÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS PARA AULAS DE
CINEMÁTICA ATRAVÉS DE SOFTWARES GRATUITOS
SINOP - MT
2014/2
ANDRÊI LEANDRO VIEXINSKI FERREIRA
ELABORAÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS PARA AULAS DE
CINEMÁTICA ATRAVÉS DE SOFTWARES GRATUITOS
Trabalho de conclusão de curso
apresentado à Banca Examinadora do
Departamento de Matemática – UNEMAT,
Campus Universitário de Sinop-MT, como
pré-requisito para obtenção do título de
Licenciatura em Matemática.
Professora Orientadora - Dra. Darci Peron
SINOP - MT
2014/2
2
ANDRÊI LEANDRO VIEXINSKI FERREIRA
ELABORAÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS PARA AULAS DE CINEMÁTICA
ATRAVÉS DE SOFTWARES GRATUITOS
BANCA EXAMINADORA:
_______________________________________________
Prof.ª: Dra. Darci Peron
Professora Orientadora
UNEMAT – Campus Universitário de Sinop
_________________________________________________
Prof.ª Dra. Vera Lúcia V. Camargo
Professora Avaliadora
UNEMAT – Campus Universitário de Sinop
_________________________________________________
Profº. Esp. Eloidi Falchetti
Professor Avaliador
UNEMAT - Campus Universitário de Sinop
Aprovado em ______/______/______
3
Autorizo exclusivamente para fins acadêmicos e científicos, a reprodução total
ou parcial deste trabalho, por processo de fotocopiadoras ou eletrônicos.
Assinatura: ________________________local e data
_____/______/______
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RESUMO
Buscamos neste trabalho de conclusão de curso, fazer uma pesquisa abordando
softwares gratuitos disponíveis na internet, para criação de material didático para as
aulas de Física, abordando em específico, o conteúdo de Cinemática. Sendo assim,
nossa pesquisa traz uma abordagem qualitativa na modalidade exploratória.
Realizamos pesquisas junto aos softwares de criação de animações pois o conteúdo
da cinemática trabalha muito com movimento de corpos, então o objetivo era
encontrar um software que pudesse criar uma certa animação no intuito de ser
usado como material didático.
Após uma longa busca, escolhemos apenas 3 softwares dentre uma enorme
quantidade, todos deles disponíveis na internet, para avaliarmos e usarmos como
referências, mostrando alguns exemplos que elaboramos, são eles: K-SKETCH,
SCRATCH e o MODELLUS.
Para elaboração das atividades didáticas escolhemos somente um software dentre
os três, o que julgamos com melhores ferramentas, para criar um roteiro em forma
de tutorial mostrando suas principais características e construindo roteiros em
cinemática de como criar uma animação, colocando o passo a passo, servindo de
guia para quem estiver interessado em criar seu próprio material didático.
O software escolhido foi o Modellus (Modellus,2014) que por sinal, superou nossas
expectativas, trazendo gráficos em tempo real durante a animação e ocorrendo
somente através dos cálculos matemáticos, as fórmulas e as variáveis que também
dão vida à nossa animação, criando um bom material didático com extensas
informações que podem auxiliar muitas pessoas.
Concluiremos trazendo nossa opinião sobre o K-SKETCH e o SCRATCH, dando
ênfase no MODELLUS, mostrando suas diferenças e qualidades e expondo os lados
positivos e negativos.
PALAVRAS CHAVES: Cinemática, Softwares, ensino da Física, Modellus.
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ABSTRACT:
In this course conclusion research, we are looking for a research which tackles about
free software available on the internet, for the establishing of teaching material to
Physics classes, relating specifically the kinematic content. Thereby, our research
brings a qualitative report in exploratory modality.
We conducted researches linked to the creation of animation software’s, then the
content of kinematic works too much with the bodies’ movements. Therefore, our
goal was finding a software that could create a certain kind of animation in order to
be used as teaching material.
After a long pursuit, we have chosen only 3 software’s among a huge number, all of
them available on the internet, so we could evaluate them to use them as references.
Showing some examples we have developed: K-SKETCH, SCRATCH and
MODELLUS.
For preparation of educational activities we have chosen only one software among
the three, that we believe with better tools, to create a script in a tutorial form showing
its main characteristics and building scripts in kinematic, about how to create an
animation, showing the step by step, serving as a guide for those who are interested
in creating your own teaching materials.
The chosen software was Modellus (Modellus, 2014), which has exceeded our
expectations bringing a graph, in real-time during the animation. Therefore, the
animation only happens by mathematical calculations, formulas and variables which
give life to our animation, creating a great teaching material with lots of information to
help everyone.
We conclude bringing our opinion about K-SKETCH and SCRATCH emphasizing
MODELLUS, showing their differences and qualities, exposing the positive and
negative sides.
KEY WORDS: Kinematics, Software, Teaching Physics, Modellus.
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Lista de Figuras
Figura 1, Plano inclinado. .......................................................................................... 13
Figura 2, Computadores antigos. .............................................................................. 18
Figura 3, Scratch. ..................................................................................................... 22
Figura 4, Exercício de MRU passo 1. ........................................................................ 23
Figura 5, Exercício de MRU passo 2. ........................................................................ 23
Figura 6, Exercício de MRU passo 3. ........................................................................ 24
Figura 7, Demonstração de movimento passo 1. ...................................................... 25
Figura 8, Demonstração de movimento passo 2. ...................................................... 25
Figura 9, Demonstração de movimento passo 3. ...................................................... 26
Figura 10, Demonstração de movimento passo 4. .................................................... 26
Figura 11, K-sketch, vista inicial do programa. .......................................................... 27
Figura 12, Exercício movimento obliquo passo 1. ..................................................... 28
Figura 13, Exercício movimento obliquo passo 2. ..................................................... 29
Figura 14, Exercício movimento obliquo passo 3. ..................................................... 29
Figura 15, Exercício movimento obliquo passo 4. ..................................................... 30
Figura 16, Exercício movimento obliquo passo 5. ..................................................... 30
Figura 17, Vista inicial do programa. ......................................................................... 31
Figura 18, Exercício MRUV passo 1. ........................................................................ 32
Figura 19, Exercício MRUV passo 2. ........................................................................ 33
Figura 20, Exercício MRUV passo 3. ........................................................................ 33
Figura 21, Instalar Modellus passo 1. ........................................................................ 36
Figura 22, Instalar Modellus passo 2. ........................................................................ 37
Figura 23, Instalar Modellus passo 3. ........................................................................ 37
Figura 24, Instalar Modellus passo 4. ........................................................................ 37
Figura 25, Instalar Modellus passo 5. ........................................................................ 38
Figura 26, Instalar Modellus passo 6. ........................................................................ 38
Figura 27, Instalar Modellus passo 7. ........................................................................ 39
Figura 28, Instalar Modellus passo 8. ........................................................................ 39
Figura 29, Instalar Modellus passo 9. ........................................................................ 40
Figura 30, Instalar Modellus passo 10. ...................................................................... 40
Figura 31, Instalar Modellus passo 11. ...................................................................... 41
7
Figura 32, Instalar Modellus passo 12. ...................................................................... 41
Figura 33, Vista inicial do Modellus. .......................................................................... 42
Figura 34, Modellus, exercício MRU passo 1. ........................................................... 43
Figura 35, Modellus, exercício MRU passo 2. ........................................................... 43
Figura 36, Modellus, exercício MRU passo 3. ........................................................... 44
Figura 37, Modellus, exercício MRU passo 4. ........................................................... 44
Figura 38, Modellus, exercício MRU passo 5. ........................................................... 45
Figura 39, Modellus, exercício MRU passo 6. .......................................................... 46
Figura 40, Modellus, exercício MRU passo 7. .......................................................... 46
Figura 41, Modellus, exercício MRU passo 8. .......................................................... 47
Figura 42, Modellus, exercício MRU passo 9. .......................................................... 47
Figura 43, Modellus, exercício MRU passo 10. ........................................................ 48
Figura 44, Modellus, exercício MRU passo 12. ........................................................ 48
Figura 45, Modellus, exercício MRU passo 13. ........................................................ 49
Figura 46, Modellus, exercício MRU passo 14. ........................................................ 50
Figura 47, Modellus, exercício MRU passo 15. ........................................................ 50
Figura 48, Modellus, exercício MRU passo 16. ........................................................ 51
Figura 49, Modellus, exercício MRU passo 17. ........................................................ 52
Figura 50, Modellus, exercício MRU passo 18. ........................................................ 52
Figura 51, Modellus, exercício MRU passo 19. ........................................................ 53
Figura 52, Modellus, exercício Queda livre, passo 1. ............................................... 54
Figura 53, Modellus, exercício Queda livre, passo 2. ............................................... 54
Figura 54, Modellus, exercício Queda livre, passo 3. ............................................... 55
Figura 55, Modellus, exercício Queda livre, passo 4. ............................................... 55
Figura 56, Modellus, exercício Queda livre, passo 5. ............................................... 56
Figura 57, Modellus, exercício Queda livre, passo 6. ............................................... 57
Figura 58, Modellus, exercício Queda livre, passo 7. ............................................... 57
Figura 59, Modellus, exercício Queda livre, passo 8. ............................................... 58
Figura 60, Modellus, exercício Queda livre, passo 9. ............................................... 59
Figura 61, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 1. ................................... 60
Figura 62, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 2. ................................... 60
Figura 63, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 3. ................................... 61
Figura 64, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 4. ................................... 62
8
Figura 65, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 5. .................................. 62
Figura 66, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 6. .................................. 63
Figura 67, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 7. .................................. 63
Figura 68, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 8. .................................. 64
Figura 69, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 9. .................................. 64
9
SUMÁRIO
RESUMO ............................................................................................................. 4
ABSTRACT ........................................................... Erro! Indicador não definido.
SUMÁRIO ............................................................................................................ 9
I – INTRODUÇÃO .............................................................................................. 10
II-O ENSINO DA FÍSICA E SUAS NUANCES ................................................... 12
2.1-A história da Física: ............................................................................ 12
2.2- Contextualizações do ensino da Física ............................................. 15
2.3-Necessidade de inovar no ensino da Física, recursos didáticos. ....... 16
2.4-Recursos tecnológicos, Softwares. .................................................... 17
2.5-Softwares como recurso didático ....................................................... 19
III-DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA: ......................................................... 20
3-1-Pesquisas de softwares: .................................................................... 20
3.2-Características dos Softwares ............................................................ 20
3.2.1-Scratch .................................................................................... 21
3.2.2 - K-Sketch ............................................................................... 27
3.2.3-Modellus ................................................................................. 31
3.2.4-A escolha ................................................................................ 34
IV-DESENVOLVENDO O MATERIAL COM O SOFTWARE MODELLUS: ........ 35
4.1-Roteiro “tutorial” criando o material didático, ...................................... 35
4.2-Baixar e instalar .................................................................................. 36
4.3- Utilizando o Modellus em um problema de MRU .............................. 41
4.4-Utilizando o Modellus em um problema de Queda Livre .................... 53
4.5-Utilizando o Modellus em um problema de Lançamento Oblíquo ...... 59
V- CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................... 66
VI- BIBLIOGRÁFIA CONSULTADA: ................................................................. 68
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I – INTRODUÇÃO
Observamos diariamente em programas de TV, internet e jornais que o
ensino de Física está defasado no Brasil, não apenas se tratando da Física mas em
todas a áreas. Existe um número muito pequeno de escolas que possuem
laboratórios de física e, quando têm são em número reduzido pois, não atendem a
demanda do número de turmas. Precisamos fazer com que a sociedade se interesse
pela qualidade da educação e só assim, teremos um país melhor, com menos
desigualdades e mais jovens frequentando as escolas.
Toda essa realidade está associada à falta de investimento dos órgãos
competentes e seu desinteresse pela educação dos pais. Muitos desistem de
estudar por não encontrarem a motivação necessária dentro das salas de aula, e as
mesmas tornam-se tediosas.
O intuito é de elaborar um tipo de material didático na área da Física que,
venha fornecer condições para os professores se sentirem mais motivados a
ensinar, e os alunos a aprender os conteúdos, pois irão apresentar animações
interessantes ajudando na compreensão dos desafios, associando o conteúdo
imaginativo da aula com o conteúdo visual.
Nosso objetivo neste trabalho de conclusão do curso, é apresentar um
roteiro onde mostrará como criar uma aula usando softwares (programas), e mostrar
que pode ser fácil, não utilize muito tempo, e que fique de boa qualidade para ser
aplicada no ensino da Física.
Escolhemos a área de mecânica, mais especificamente a cinemática,
para temas como: Movimento retilíneo uniforme(M.R.U), Movimento retilíneo
uniformemente variado(M.R.U.V), Queda livre e lançamento oblíquo. Acreditamos
que assim fica mais fácil o professor ensinar e o aluno compreender os conceitos
subjacentes às “contas difíceis”, que na verdade não são difíceis, basta somente
entender o que está acontecendo, saber interpretar o que o problema está pedindo.
Fizemos isso explorando programas disponíveis na internet, dando prioridade
aos aplicativos gratuitos no uso do sistema operacional Windows 7, que é uma
ferramenta paga. Sendo assim, falamos sobre a pesquisa de programas no qual
testamos, usando problemas da física, em específico, com conteúdo da cinemática,
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mostrando o lado bom e o lado ruim de cada programa. Terminada esta etapa,
escolhemos somente um para criar um material didático, mostrando suas principais
qualidades.
Nossa pesquisa traz uma abordagem qualitativa na modalidade
exploratória pois, buscamos apoio em estudos de Triviños (1995), basicamente em
seu livro, que comenta ser uma pesquisa que tende a enriquecer o conhecimento
pessoal de certo assunto, e, o nosso caso é descobrir softwares fáceis e eficientes
para elaborar materiais didáticos específicos com o uso da informática, utilizando
recursos tecnológicos visuais disponíveis na internet, para auxílio aos professores de
Física, no ensino da cinemática, de uma forma atrativa.
Buscamos em pesquisas eletrônicas formas didáticas, em específico, o
ensino da cinemática, em sites como Google, Bing, Yahoo, tendo assim muitos
conteúdos de softwares que foram estudados e explorados.
Nosso trabalho de conclusão do curso está organizado na seguinte
sequência:
Capítulo 1: Introduzimos o assunto de física mostrando sua história de
forma resumida, fazendo posteriormente uma contextualização e comentando
resumidamente os conceitos tecnológicos como recurso didático.
Capítulo 2: trouxemos o desenvolvimento de nossa pesquisa, mostrando
a característica dos três softwares, e dizer qual foi o escolhido.
Capítulo 3: desenvolvemos nosso material didático criando assim o roteiro
(passo-a-passo), ensinando como instalar e criando três exemplos usando o soft
escolhido.
Capítulo 4: mostramos em nossas conclusões finais, tentando explicar
quais as principais vantagens de se usar o software modelo, para criação de
materiais didáticos, mostrando exemplos simples.
II O ENSINO DA FÍSICA E SUAS NUANCES
2.1 A história da Física
Pode se dizer, que a física surgiu quando os homens tiveram o primeiro
raciocínio lógico sobre fenômenos naturais, deixando de lado lendas de deuses e
tentando descobrir por que certas coisas aconteciam, e sendo assim, a física é uma
das mais antigas disciplinas acadêmicas.
Uma resposta mítica ou religiosa apela à vontade de um Deus ou de deuses e conta uma história da origem do universo. Essa resposta não se baseia em estudos sistemáticos da natureza, mas antes na observação diária não sistemática; e não são estudos racionais dado que não encorajam a crítica, mas antes a aceitação religiosa. Isto não quer dizer que as respostas míticas e religiosas não tivessem qualquer valor. Por exemplo, é óbvio que numa altura em que a ciência, com os seus métodos racionais de prova, ainda não estava desenvolvida, as explicações míticas e religiosas eram pelo menos uma maneira de responder à curiosidade natural dos seres humanos. (ALMEIDA, 2004)
Segundo Almeida (2004), Galileu Galilei (1564 - 1642) é um dos mais
antigos físicos modernos de que se têm registro, usando como sua base para a
Física, a linguagem matemática, naquela época conhecida como teologia ou
metafísica. Tendo o conhecimento dos livros escritos por Aristóteles, ele pôde
perceber que havia muita coisa que não condizia com o que ele descobria,
contrariando a bíblia. Assim surgiram várias polêmicas, e foi quando Galileu lançou
seu livro “Diálogo dos Grandes Sistemas”, tendo que provar afirmações com
experimentos.
Na figura 1, temos um desenho de George Gamow (1902-1968) que
representa Galileu fazendo um experimento sobre o plano inclinado, onde ele
calcula a velocidade e o tempo enchendo uma jarra de água, e assim ele tem o
tempo ou a velocidade do objeto no plano inclinado.
Figura 1, Plano inclinado. Fonte:http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/imagem.php?idImagem=640
Há três tipos de razões que fizeram de Galileu o pai de uma nova forma de encarar a natureza: em primeiro lugar, deu autonomia à ciência, fazendo-a sair da sombra da teologia e da autoridade livresca da tradição aristotélica; em segundo lugar, aplicou pela primeira vez o novo método, o método experimental, defendendo-o como o meio adequado para chegar ao conhecimento; finalmente, deu à ciência uma nova linguagem, que é a linguagem do rigor, a linguagem matemática. [...]. (ALMEIDA, 2004)
Logo após a morte de Galileu, quase um ano depois nasceu Isaac
Newton (1642), trazendo consigo muitos avanços na matemática, ótica , Física e
astronomia. Segundo Filho (2006), foi Newton que apresentou as três famosas leis
do movimento, que foram utilizadas para provar suas teorias naquela época, usando
pêndulos, projéteis e objetos em queda livre, surgindo assim a Lei da Gravitação
Universal. Com isso se tornou fácil explicar as teorias no qual o sol é posto como o
centro do sistema solar, em que os planetas sofrem o movimento em torno do
mesmo, chamado de heliocentrismo, segundo Almeida (2004).
[...] Ao publicar o seu livro Princípios Matemáticos de Filosofia da Natureza, Newton foi responsável pela grande síntese mecanicista. Este livro tornou-se numa espécie de Bíblia da ciência moderna. Aí completou o que restava por fazer aos seus antecessores e unificou as anteriores descobertas sob uma única teoria que servia de explicação a todos os fenômenos físicos, quer ocorressem na Terra ou nos céus. Teoria que tem como princípio fundamental a lei da gravitação universal, na qual se afirmava que “cada corpo, cada partícula de matéria do universo, exerce sobre qualquer outro corpo ou partícula uma força atrativa proporcional às respectivas massas e ao inverso do quadrado da distância entre ambos. (ALMEIDA, 2004)
A Física no Brasil se inicia por volta do ano de 1940, onde as
Universidades de São Paulo começam a investir em experimentos nucleares e
passam a mostrar resultados positivos, como o acelerador de partículas. Já no Rio
de Janeiro há a criação do CBPF, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas.
Já por volta do ano de 1950, é criada a CNPQ (Conselho Nacional de
Pesquisa), mais logo em 1964 houve uma decadência no crescimento da Física no
Brasil pois, foi o ano da derrubada do governo de João Goulart. Assim, com a falta
de investimentos nessa área, muitos físicos foram embora do país. No entanto em
1968 após a reforma Universitária, houve muitas melhorias na área da Física, onde
teve um grande impulso, e durante esse período foi criada a primeira pós-graduação
em Física no Brasil, assim desenvolvendo gradativamente a Física no país, como
conta Remayena Gazzinelli (1984).
Por volta dos anos de 1960 e 1970, muitos queriam estudar mas não
conseguiam, pois não havia incentivo do governo e eram poucas escolas, fazendo
com que houvesse maior procura nas grandes capitais. Mas isso só era possível
para quem tivesse poder aquisitivo, pois envolvia muito dinheiro de quem quisesse
estudar, como não era o caso de quem morava no nordeste e estados do norte.
A dificuldade era grande, sendo que alguns estados nessa época tinham
apenas algumas escolas e não conseguiam atender a grande demanda, muitos
professores faziam “milagres” para tentar ajudar essas pessoas interessadas. Com o
passar do tempo, houve mais incentivo do governo na construção de escolas,
aperfeiçoamento de professores, diminuindo assim as dificuldades para quem
quisesse aprender Física e outras matérias, e dessa forma modificando o âmbito
educacional daquele período e trazendo mais uma evolução no decorrer da história.
2.2 Contextualizações do ensino da Física
Cada vez mais os professores se preocupam com a metodologia de
ensino, sempre querendo diferenciar e tentando melhorar a qualidade do ensino com
metodologias diferenciadas. Com isso a atualidade está exigindo muitas mudanças
como afirma Kawamura & Hosoume (2006), em seu artigo:
Em tempos de mudança, a situação é particularmente estressante, pois é preciso encontrar opções novas, modificar hábitos, romper com rotinas, quase sempre sem a certeza nem a segurança das vantagens e desvantagens dos esforços desenvolvidos. (KAWAMURA & HOSOUME, 2006).
Esse processo não depende de um governo ou de um decreto, depende
de cada profissional de ensino, por exemplo, quando surge a ideia de ensinar um
conteúdo de forma mais descontraída, deve ser estudada e se for possível aplicada
porque, uma vez que funcione e dê resultados positivos pode ser que outros
professores também tenham interesse e possam utilizá-la, causando uma mudança
na rotina de ensino.
Atualmente, muitos professores de ensino médio utilizam somente o livro
para ensinar o conteúdo, sempre seguindo o que o livro diz e, para diferenciar,
tentam fazer trabalhos de seminários com apresentação. Esse é um exemplo bem
comum, o problema é que nesse método nem todos aprendem.
Entendemos que na Física as aulas devem ser interativas e atrativas,
principalmente para cinemática, dinâmica, estática, eletroestática, no qual são os
primeiros conteúdos a serem conhecidos na Física. Como dito antes, seguir somente
o livro nem sempre é uma boa forma de ensinar Física, fazer despertar a curiosidade
é a melhor forma para um aluno aprender o conteúdo, e, é responsabilidade do
professor que isso aconteça.
Para Kawamura & Hosoume (2006), a discussão sobre as competências e
os conhecimentos a serem removidos não pode ocorrer dissociada da discussão
sobre as estratégias de ensino e aprendizagem a serem utilizadas em sala de aula
pois, na medida em que são essas mesmas estratégias que expressam, de forma
bem mais concreta, o que se deseja promover.
16
As mudanças esperadas para o Ensino Médio se concretizam na medida
em que as aulas deixam de ser apenas “quadro negro e giz”. Para enfatizar os
objetivos formativos e promover competências, é imprescindível que os
conhecimentos se apresentem como desafios cuja solução, por parte dos alunos,
envolva mobilização de recursos cognitivos, investimento pessoal e perseverança
para uma tomada de decisão.
Nessas circunstâncias, importa o desenvolvimento de atividades que solicitem dos alunos várias habilidades, entre elas, o estabelecimento de conexões entre conceitos e conhecimentos tecnológicos, o desenvolvimento do espírito de cooperação, de solidariedade e de responsabilidade. (KAWAMURA & HOSOUME, 2006)
2.3 Necessidade de inovar no ensino da física, os recursos
didáticos.
Em sua pesquisa Heineck (1999), descobriu que há uma desvalorização
da área física pelos professores e alunos pois, os mesmos perdem interesse pelas
aulas por terem dificuldades de assimilação do conteúdo.
[...] por meio de investigação didática, que um bom número de alunos perde o interesse pela Física (e ciências afins) durante o período de escolarização, pois, é fato conhecido, que uma boa parte dos alunos tem dificuldades na assimilação e compreensão dos fenômenos físicos [...] (HEINECK, 1999)
Segundo Fiolhais & Trindade (2002), esse problema ocorre por que não
há incentivo dos professores para usar materiais didáticos que possam ligar-se com
coisas do dia-a-dia, assim facilitando o entendimento.
[...] onde muitas vezes os conceitos trabalhados distanciam-se da prática, pois pouco ou nenhum relacionamento com os fatos do cotidiano são apresentados, até porque as escolas carecem do uso de recursos didáticos adequados, que motivem e auxiliem a aprendizagem.[...] [...] somente através de experiências reais é possível criar entre os alunos um ambiente particularmente rico do ponto de vista pedagógico, que ajude a substituir conceitos teóricos por constatações científicas [...] ( FIOLHAIS & TINDADE ,2002)
17
Para usar materiais didáticos diferenciados as maiores dificuldades para
as escolas e professores são o alto custo destes, também a escola talvez não tenha
espaço apropriado à execução da aula com esses materiais adquiridos.
No ensino da cinemática os professores tentam usar a imaginação dos
alunos pois, se tratam de movimento, repouso, velocidade e aceleração de corpos,
dando exemplo do cotidiano, por exemplo, quando o aluno está indo para escola,
vendo um avião, distância entre cidades com velocidade/tempo, tentando relacionar
isso com exemplos em sala. Uma ideia também é usar materiais atrativos que
possam até ter em casa, como brinquedos velhos, para demonstrar carros em
movimento, ou seja, algo que ative a imaginação do aluno.
2.4 Recursos tecnológicos, Softwares.
Segundo o dicionário Aurélio online, a palavra “software” significa:
Conjunto de instruções armazenadas em disco(s) ou em chips internos do computador que determinam os programas básicos, utilitários ou aplicativos, que ele tem para serem usados (AURÉLIO, 2013).
De uma forma mais fácil de entender, software é o contrário de hardware,
que segundo o dicionário Aurélio online é o conjunto dos componentes eletrônicos
de um computador, por exemplo, placas, monitor, equipamentos periféricos etc.
(Aurélio, 2013).
Uma explicação simples, Softwares são programas de computadores que
são divididos em algumas partes como exemplo, os que fazem as
sustentações/funcionamento dos computadores, geralmente são chamados de
sistemas operacionais e dão suporte ao funcionamento de outros programas para
utilização do usuário de tal como Word, Excel, PowerPoint, Skype e etc.
Não é muito fácil descobrir qual foi o primeiro software desenvolvido no
mundo, mas segundo Plainer (2013), os primeiros computadores eram
extremamente grandes e com capacidades mínimas de processamento e
armazenamento, mais foi nessa época que surgiram os primeiro softwares,
desenvolvidos por uma mulher, Condessa Ada Lovelace (1815-1852), em meados
do ano de 1843.
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O primeiro código de máquina-prima foi escrito com caneta e papel. Comutadores do painel frontal foram invertidos, conforme necessário para introduzir bits (bytes) para a memória. Finalmente, alguém tomou uma jornalista de teletipo e conectou a um computador, assim os fluxos de bytes podiam ser salvos em fita de papel, lidos de novo mais tarde. Outro especialista levou máquinas de um armazém de dados de cartões perfurados e os conectou ao computador. Alguém fez o mesmo com fitas magnéticas. Unidades de disco chegaram mais tarde. (PLAINER, 2013)
Figura 2, Computadores antigos. Fonte: Manchester MARK I - 1948,
(http://piano.dsi.uminho.pt/museuv/1946mmark1.html)
Atualmente, até um simples celular com seu hardware e software tem
mais capacidade de processamento do que os computadores daquela época, e a
tecnologia da informação está em constante evolução, e está presente na vida da
maioria das pessoas, com processamentos incríveis e uma grande capacidade de
armazenamento de dados em pequenos hardwares como por exemplo, pendrives,
que estão cada vez menores e com maior capacidade.
2.5 Softwares como recurso didático.
Com o surgimento da tecnologia de informática, esse recurso vêm se
integrando na vida de professores e alunos, facilitando ainda mais o conhecimento
dos mesmos, como por exemplo, demonstrar como funciona a mecânica cinemática
e assim ajudando a compreender o seu funcionamento que é simples, mas, se não
houver uma dedicação dos professores em criar algo dinâmico que seja fácil e
atrativo para aprender o conteúdo, ocasionará provavelmente, uma classe inteira de
alunos com dúvidas e dificuldades. Portanto, isso vai de cada professor em querer
fazer algo diferenciado e que poderá ocasionar bons resultados.
Qualquer recurso, suplementar ao processo de aprendizagem, que pode ser reusado para apoiar a aprendizagem. O termo objeto educacional (learning object) geralmente aplica-se a materiais educacionais projetados e construídos em pequenos conjuntos com vista a maximizar as situações de aprendizagem onde o recurso pode ser utilizado. [...] A idéia básica é a de que os objetos sejam blocos com os quais será construído o contexto de aprendizagem. (TAROUCO et all).
Atualmente para se fazer um material didático específico, os softwares
não são suficientes, pois o professor pode não ter qualificação e não saber utilizar os
softwares encontrados para criação de seu material.
Os alunos convivem muito com a TV, vídeo games, e isso dificulta muito a
aprendizagem distraindo-os em sala de aula e o professor deve ficar bem atento à
essa realidade e tentar usar isso a favor de seu ensino como diz, Pretto (2005):
Observar o comportamento dos jovens em idade escolar, já criados numa íntima relação com os videogames, televisões e computadores, pode ser significativo para entender, por um lado, algumas das razões do fracasso da escola atual e, por outro, alguns elementos para uma possível superação desse fracasso. (PRETTO, 2005)
No entanto, mesmo com a confecção de materiais didáticos específicos
com o uso do computador, também é indispensável o uso de exemplos em
laboratórios, ou, dependendo do professor, utilizar um vídeo gravado que deixe bem
explicado o assunto pode ser uma solução quando não há um laboratório na escola.
Trouxemos no próximo capitulo nosso esforço em tentar ajudar esses
professores, mostrando o desenvolvimento de nossa pesquisa, com softwares para
auxiliar, na criação de um simples material didático.
III DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA:
3.1 Pesquisas de softwares.
Durante buscas em sites de pesquisa, encontramos uma grande
variedade de softwares que faz edição e criação de animações, gráficos, mas nem
todos tem facilidade em compreender o seu uso. Como estávamos procurando uma
forma didática de fácil compreensão para a criação de um material de boa qualidade
para o ensino da Física, descartamos muitos softwares para realização do estudo,
restando apenas alguns que possam ser trabalhados como material didático.
Durante este período de testes de softwares, encontramos muitos que são
pagos, o que também não é nosso foco pois nossa proposta é utilização das versões
gratuitas (Free). Na maioria das vezes em que realizávamos download, um software
apresentava algum tipo de vírus ou programas adicionais que investigavam o
computador, deixando ele lento e causando problemas, sendo assim, foi necessário
descartá-los também.
3.2 Características dos Softwares.
Alguns requisitos para a escolha do software foram necessários para que
tivessem uma boa visibilidade, fosse didático, e, oferecesse ferramentas do qual
possibilitasse a criação de animações com o intuito de mostrar de forma didática
conceitos apresentados pela cinemática, sendo de fácil utilização e não
demandando muito tempo para criação de material. Para os que não tivessem essas
características, foi feita uma análise bem superficial pois não vimos necessidade de
aprofundar o estudo em softwares que não tinham essas características.
Após essas análises, escolhemos apenas três softwares que poderiam
talvez ser utilizados em nosso trabalho que são:
���� K-Sketch
���� Scratch
���� Modellus
21
Feita a escolha destes softwares, passamos para a etapa de simulações e
finalmente podemos fazer a opção por um deles para desenvolver nosso material
didático.
3.2.1 Scratch.
Scratch é um programa desenvolvido pela equipe Lifelong Kindergarten
do MIT Media Lab e coordenada por Mitchel Resnick, que tem o intuito de criar
animações, jogos, simulações de eventos e músicas para crianças e adolescentes,
sendo um software educacional e gratuito, que está disponível online no link
(http://scratch.mit.edu/), e também off-line para instalação nesse mesmo site. A
versão a ser utilizada neste trabalho de pesquisa é a v1.4.
O que nos chamou a atenção para o uso desse software em nosso
trabalho é que, ele é bastante intuitivo e lógico, e possibilita o desenvolvimento de
atividade com os alunos, como por exemplo, criar uma certa animação mostrando
algum tipo de movimento e o relacionando com a cinemática.
O uso do Scratch também pode ser utilizado em aulas de matemática pois
traz muitas ferramentas usando o conceito de lógica, trabalhando assim a
capacidade do aluno em criar certas situações matemáticas. Um dos pontos
positivos deste programa é que a linguagem está em português e, apresenta várias
ferramentas em sua área de trabalho bastante visíveis.
Para o trabalho, o objetivo foi criar animações com problemas de Física
direcionado aos professores, para que os mesmos pudessem criar seu próprio
material didático de forma fácil. Inicialmente, ficamos oito dias trabalhando neste
programa, e, pelo menos duas horas por dia com o objetivo de conhecer suas
ferramentas e possibilidades de utilização por meio do menu ‘Ajuda’, e em vídeos no
youtube, que nos permite conhecer em detalhe o programa.
A seguir, na figura 3, apresentamos a tela inicial do software Scratch 1.4
que mostra algumas de suas ferramentas.
22
Figura 3, Scratch. Fonte: (Scratch, 2014)
Após realizar a exploração do software, resolvemos usá-lo para simular
alguns problemas de Física com conteúdo de cinemática, avaliando se este poderia
ser o programa escolhido para ser usado como ferramenta didática nas aulas, então
iniciamos o teste com um exercício de velocidade conforme segue a questão abaixo.
�Durante uma caminhada, uma pessoa anda a uma velocidade
média de 2m/s. Quanto tempo ela demora para completar o percurso
de 100m?
Inicialmente tivemos muita dificuldade pois, percebemos que o programa
trabalha mais com o raciocínio lógico e fica meio difícil fazer uma atividade com boa
qualidade em pouco espaço de tempo.
23
Figura 4, exercício de MRU passo 1. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
Na figura 4, iniciamos a animação criada, com partida da pessoa e um
balão sobre ela informando o que irá fazer.
Figura 5, exercício de MRU passo 2. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
Na figura 5, a pessoa está fazendo seu percurso, caminhando pela linha
amarela até retornar ao ponto inicial no lado esquerdo da figura. Temos os
comandos utilizados para criar essa animação, finalizando como mostra a figura 6.
24
Figura 6, exercício de MRU passo 3. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
Na sequência das figuras 4, 5 e 6, é criada uma animação simplesmente
interpretando o problema. Mostra uma pessoa caminhando, e você pode perceber
na região de comandos como funciona o programa, buscando as ações no painel
esquerdo e arrastando na parte de comandos, montando assim um “quebra cabeça”
na sequência de suas ações. Pesquisamos bastante e não encontramos uma forma
que fizesse o objeto1 “pessoa”, voltar do quadrado sozinho, então, colocamos o
objeto2, objeto6, objeto7 e objeto8, para quando for tocado, virar 90º ao lado
especificado como na figura 5. Sem isso ele andaria reto e não voltaria, então, para
executar a ação é necessário clicar na bandeira verde logo acima da animação, e
para encerrar é só clicar na bolinha vermelha ao lado da bandeira.
Um ponto positivo é que podemos colocar balões informando sua ação,
como na figura 4, especificando sua ação e também sua parada, que é o que ele
informa para saber resolver o problema na figura 6.
Usando agora uma demonstração do que é um movimento repouso e
referencial, conseguimos fazer a seguinte animação que demostra claramente na
sequência da figura 7.
25
Figura 7, demonstração de movimento passo 1. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
Na figura 7 o homem parado observa o avião e pensa consigo e faz uma
pergunta, que responde na afirmação na figura 8.
Figura 8, demonstração de movimento passo 2. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
26
Figura 9, demonstração de movimento passo 3. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
Novamente, na figura 9 ele observa a árvore e questiona, e logo faz uma
afirmação na figura 10.
Figura 10, demonstração de movimento passo 4. Fonte: Adaptado (Scratch, 2014)
Nessa animação leva-se menos tempo, mas mesmo assim, terá que ser
sincronizado o tempo de cada objeto pois cada um tem o comando a obedecer no
tempo certo.
3.2.2 K-Sketch.
Esse software é um desenvolvimento de Project Leader Sourceforge,
pelos contribuintes Prof. Richard Davis, Zhang Rui, Research Fellow, Guan
Mengyuan, segundo o site do desenvolvedor http://www.k-sketch.org. O objetivo
desse simples programa é trazer facilidade em criar objetos de animação para
usuários comuns, tornando fácil e divertido criar vários tipos de animações sem
precisar ter algum tipo de conhecimento em programação.
Como o objetivo desse trabalho é facilidade e praticidade, resolvemos
trazê-lo para dar uma amostra, com exercícios e exemplos do conteúdo de Física
com Cinemática, criando assim um material didático. Na figura 11, temos a tela
inicial do software K-Sketch.
Figura 11, K-Sketch, vista inicial do programa. Fonte: (K-Sketch, 2014)
Tentaremos criar uma animação com o seguinte problema:
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� Durante uma partida de futebol, o goleiro chuta uma bola com
velocidade inicial igual 25m/s, formando um ângulo de 45° com a
horizontal. Qual distância a bola alcançará?
Figura 12, exercício movimento obliquo passo 1. Fonte: Adaptado (K-sketch, 2014)
A maior dificuldade desse software foi desenhar as ilustrações do
problema com um Mouse, assim nós descartamos esse programa, mas ressaltamos
que, se a pessoa criar um material didático, usando esse programa, ficaria bem
melhor usar uma caneta digitalizadora pois a precisão do desenho ficaria mais
adequada.
Um ponto positivo deste programa é que a questão de movimento se
torna simples, movimentando o objeto circulado por uma linha que se faz clicando
com o botão direito do Mouse, arrastar segurando a tecla Alt, e o levando por onde o
objeto terá que percorrer.
A seguir, as figuras 13, 14 e 15 mostram uma sequência de telas das
animações que elaboramos.
29
Figura 13, exercício movimento obliquo passo 2. Fonte: Adaptado (K-sketch, 2014)
Figura 14, exercício movimento obliquo passo 3. Fonte: Adaptado (K-sketch, 2014)
30
Figura 15, exercício movimento obliquo passo 4. Fonte: Adaptado (K-sketch, 2014)
Este programa é mais simples, pois não traz nenhuma opção de digitação
como no programa anterior, que tinha balões informativos, nesse caso tivemos que
escrever com o Mouse como se fosse desenho. Não ficou muito bom, já que ele não
traz nenhum tipo de edição de imagens, apenas tem 4 canetas de cores diferentes,
ficando complicado ter um material melhor do que este..
Figura 16, exercício movimento obliquo passo 5. Fonte: Adaptado (K-sketch, 2014)
O programa também deixa salvar em arquivo SWF, que dá suporte à
exibição da animação em páginas na internet, e não dá suporte à importação de
imagens prontas para facilitar a criação dos eventos. No entanto, esse software não
31
superou nossas expectativas, tanto pela dificuldade de criar os personagens quanto
para destacar o problema ou evento.
3.2.3 Modellus.
O software Modellus, criado justamente para ajudar professores e alunos
de Matemática, Física, Estatística, Geometria, Álgebra, entre outros, e foi
desenvolvido por Vitor Duarte Teodoro, e posteriormente foram lançadas outras
versões com melhorias em ferramentas com a ajuda dos colaboradores, João Paulo
Duque Vieira e Pedro Duque Vieira, que está disponível no link http://modellus.co/ e
atualmente a versão utilizada é a Modellus X 0.4.05. Na figura 17 temos a tela inicial
do Soft.
Figura 17, vista inicial do programa. Fonte: (Modellus, 2014)
32
Nossa primeira impressão sobre esse aplicativo é que seria muito difícil
de ser trabalhado pois ele tem muitas ferramentas, e realmente passa a impressão
de ser complicado, porém, quando começamos a usá-lo, vimos que não era tão
complicado como imaginamos.
O que nos chamou a atenção neste soft é que além de ser um programa
gratuito, ele já foi criado para ser usado como material didático e sendo completo no
sentido de satisfazer as necessidades impostas pelo nosso conteúdo a ser
trabalhado. Vejamos abaixo nas figuras 18, 19 e 20, a sequência da animação que
fizemos, veja na prática como ficou o exercício.
� Um veículo está parado em um sinal de trânsito e quando o sinal
abre, ele se movimenta com uma aceleração de 5m/s². Qual distância
ele percorrerá após 10 segundos?
Figura 18, exercício MRUV passo 1. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
33
Figura 19, exercício MRUV passo 2. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Figura 20, exercício MRUV passo 3. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
A sequência de figuras acima mostra o movimento da animação, onde
nesse primeiro exercício, tivemos muita dificuldade até entender onde ficam as
ferramentas e para que servem. Um lado positivo é que, ele mostra realmente como
34
montar o modelo matemático, e a partir dele se cria o movimento fazendo assim uma
animação para entender melhor o que se acontece, outro fato é que durante o
movimento ele mostra graficamente, por onde o gráfico se movimenta também, além
dos dados usados na equação montada e o valor obtido, tendo assim a resposta do
exercício com a distância final.
Levamos aproximadamente 2 horas para fazer esse exemplo, tivemos
muitas dificuldades, mas, consultando vídeos na internet conseguimos concluir esse
exercício. O programa também traz essas imagens prontas como a do carrinho, o
cachorro, avião entre outros. Esse plano de fundo onde está a estrada e as árvores
é opcional, já que o programa também traz a opção de importar imagens do
computador, como foi o caso, pois o plano de fundo utilizado foi redigido usando-se
um programa de Photoshop.
3.2.4 A escolha.
Certamente o que mais levamos em consideração foi o fato de ter mais
facilidades para criação em menos tempo, e obtendo um número maior de
informações a serem repassadas para quem estiver aprendendo. Diante disso,
decidimos escolher um roteiro sobre como criar um material didático com o software
Modellus.
IV DESENVOLVENDO O MATERIAL COM O SOFTWARE MODELLUS
4.1 Roteiro “tutorial”, criando o material didático.
Para a utilização desse e dos outros programas acima mencionados,
utilizamos um computador com processador Intel i7 com uma CPU de 2.0GHz e
memória de 8GB, em um sistema operacional 64Bits. Logicamente não há
necessidade de ter uma máquina com essas configurações, mas um computador
com um processador Celeron de 2.5GHz e memória de 2GB também executará pelo
menos o programa Modellus, inferior a isso não garantimos um bom desempenho,
pois a versão utilizada por nós para a produção desse material é a versão
Modellus X 0.4.05, apesar do site do criador não trazer nenhuma especificação da
configuração mínima da máquina a ser utilizada.
No roteiro que produzimos abaixo, colocamos um exercício e depois
mostramos passo a passo como transferir para o programa do Modellus usando
suas ferramentas. Para criar as imagens do roteiro, utilizamos o programa
Photoshop CS6, mas também poderá ser utilizado outro para criar suas imagens,
como o Paint, por exemplo, pois depende da imaginação de cada um criar seu
próprio cenário com suas respectivas animações.
Nosso roteiro para a construção do material didático trará três exemplos
de exercícios de Física na seguinte sequência: MRU, MRUV e Queda livre,
Movimento oblíquo, colocando figuras com uma breve explicação no intuito de ser
bastante didático para facilitar o entendimento das ferramentas usadas. Mas
anteriormente, mostramos como realizar o download do software Modellus da
internet e o detalhamento da instalação.
4.2 Baixar e instalar.
Para baixar o programa (fazer o download), sugerimos que o usuário
entre no site do desenvolvedor no link: http://modellus.co, como no exemplo abaixo,
usamos o internet Explorer versão 11 e uma conexão com a internet com velocidade
de 4 mega, demorando em torno de 2 minutos para efetuarmos o download do
aplicativo de instalação.
Figura 21, Instalar Modellus passo 1. Fonte: Adaptado (http://modellus.co, 2014)
Após entrar no endereço do desenvolvedor, clique no círculo onde a seta
laranja informa para entrar na área de downlond. Podemos perceber que o site está
em português, e na parte superior direita do site existem bandeiras, relacionado á
linguagem conforme o país no qual o site está sendo acessado,e sendo assim, trará
a linguagem correta conforme a região.
37
Figura 22, Instalar Modellus passo 2. Fonte: Adaptado (http://modellus.co, 2014)
Quando a página de download estiver carregada, role para baixo a barra
de rolagem, assim você verá todos os links para baixar o Modellus para seu
respectivo sistema operacional, que no caso o utilizado é o Windows 7 64bits.
Figura 23, Instalar Modellus passo 3. Fonte: Adaptado (http://modellus.co, 2014)
Para baixar, clique no link circulado na figura acima.
Figura 24, Instalar Modellus passo 4. Fonte: Adaptado (http://modellus.co, 2014)
38
Após clicar, aparecerá a opção de salvar ou executar, você pode escolher
salvar se deseja ter o instalador na máquina para eventual problema, mas em nosso
caso vamos clicar em executar, conforme circulado na figura 24, e o navegador irá
começar a baixar o Modellus.
Figura 25, Instalar Modellus passo 5. Fonte: Adaptado (http://modellus.co, 2014)
Quando o download estiver concluído, aparecerá a seguinte tela abaixo,
para prosseguir com a instalação clique nos círculos laranjados na figura 26.
Figura 26, Instalar Modellus passo 6. Fonte: Adaptado (Instalador Modellus, 2014)
39
Figura 27, Instalar Modellus passo 7. Fonte: Adaptado (Instalador Modellus, 2014)
Figura 28, Instalar Modellus passo 8. Fonte: Adaptado (Instalador Modellus, 2014)
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Figura 29, Instalar Modellus passo 9. Fonte: Adaptado (Instalador Modellus, 2014)
Enfim, é só aguardar o final da instalação e quando aparecer a opção
“Finish”, clique nela e seu Modellus já estará instalado em seu computador.
Figura 30, Instalar Modellus passo 10. Fonte: Adaptado (Instalador Modellus, 2014)
41
Figura 31, Instalar Modellus passo 11. Fonte: Adaptado (Instalador Modellus, 2014)
Procure em sua área de trabalho o ícone abaixo para abrir o Modellus.
Figura 32, Instalar Modellus passo 12. Fonte: Adaptado (Atalho Modellus, 2014)
Após aberto, daremos continuidade ao nosso roteiro didático usando os
exercícios já mencionados.
4.3 Utilizando o Modellus em um problema de MRU.
Começaremos com um exemplo simples que traz o seguinte problema:
� Qual o tempo gasto para um trem de 200m atravessar uma ponte
de 50m? Sabendo que a velocidade do trem é de 20m/s.
42
O primeiro passo é, colocar as informações do problema no campo de
“Notas” para manter a organização, pois é essencial manter os dados nas
animações para melhor vizualização do problema.
Figura 33, vista inicial do Modellus. Fonte: (Modellus, 2014)
O segundo passo a se realizar, é colocar as fórmulas ou dados do
problema no campo “Modelos Matemáticos”, esse é o lugar onde os cálculos serão
feitos para dar a resposta do problema. Também teremos o campo “ gráfico”, onde
mostra em tempo real, quando está executando a animação, os valores obtidos
pelas cordenadas selecionadas, e o campo “tabelas” onde mostram os valores que
estão sendo usados em cada passo decorrido pela animação.
A equação a ser usada para a solução deste problema é a que já
digitamos no campo “Modelo Matemático” como a figura 34, e também já colocamos
a medida do trem e da ponte.
43
Figura 34, Modellus, exercício MRU passo 1. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Essa medida do trem e da ponte pode ser informada clicando em
parâmetros logo abaixo da tela, como mostra a imagem seguinte.
Figura 35, Modellus, exercício MRU passo 2. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Se acaso tiver uma equação errada o programa informará no canto
inferior direito, dentro do campo “ Modelo Matemático”, como circulado na figura 36.
44
Figura 36, Modellus, exercício MRU passo 3. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Com essa mensagem, o programa não irá executar a animação, portanto,
volte e verifique se a equação está correta e clique em Interpretar como mostra a
figura 37.
Figura 37, Modellus, exercício MRU passo 4. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
45
O próximo passo é colocar o objeto que irá ser animado pelos modelos
matemáticos, para isso clique em Animação.
Figura 38, Modellus, exercício MRU passo 5. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Em seguida, clique em “partícula” (círculo branco), depois clique em
qualquer lugar na área branca do programa (círculo amarelo). Para mudar o tipo de
partícula, clique no círculo azul informado na figura 39, ali você pode escolher
qualquer opção que o programa oferece, e, logo abaixo tem a opção de carregar a
imagem do disco do computador, que no nosso caso, procuramos imagens em sites
de pesquisa na internet e fizemos edições para satisfazer nosso objetivo do
problema, que é um trem, como mostra a figura 39 e 40.
46
Figura 39, Modellus, exercício MRU passo 6. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Figura 40, Modellus, exercício MRU passo 7. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Agora, temos que informar os valores das coordenadas para “x” e para
“y”, na figura 41 optamos em colocar o eixo “x” para variar a distância, e como no
eixo “y” não irá variar nada optamos por deixar o valor zerado.
47
Figura 41, Modellus, exercício MRU passo 8. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
No passo seguinte, você pode definir um plano de fundo, um cenário, que
nesse caso é o trilho do trem e a ponte, que você pode adicionar clicando em
“Animação” e logo após clicando em procurar, assim, o programa pedirá para
selecionar uma imagem do seu disco, no nosso caso nós produzimos a imagem,
como segue a figura 42.
Figura 42, Modellus, exercício MRU passo 9. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
48
Figura 43, Modellus, exercício MRU passo 10. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Para movimentar o trem, é importante posicionar o Mouse em cima das
coordenadas, como mostrado no círculo da figura 43 (círculo vermelho), dessa forma
iremos conseguir movimentar o trem para qualquer lugar. Colocamos em cima dos
trilhos no início da ponte, como mostra na figura 44.
Figura 44, Modellus, exercício MRU passo 12. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
49
No campo “Tabela”, que está no canto inferior direito da figura 44, mostra
“t” que é o tempo e a distância, se quiser mudar é so clicar na tabela informada com
círculo laranjado na figura 44, assim, o usuário pode mudar e colocar o valor que
será mostrado em função do tempo,no caso vamos deixar o tempo e a distância
como incógnitas pois quando atingir 250 metros na coluna ‘tempo’, informará o
tempo necessário para atravessar essa ponte, que é a resposta do problema. Mas
como não sabemos qual será o tempo, devemos informar um valor clicando em
“Variável indenpendente” , temos ali a váriavel “t” e o Mínimo e Máximo, que por
padrão sempre vem de 0 a 50 segundos.
Figura 45, Modellus, exercício MRU passo 13. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Como o problema pede o tempo, você já pode apertar o botão verde para
iniciar como mostra o círculo vermelho na figura 45, e olhar na tabela qual o tempo
que ele fará quando a distância atingir 250 metros, caso seu objeto não ande é
muito importante colocar sua escala conforme o plano de fundo e o cenário, pois
assim será proporcional o tamanho da ponte com o tamanho do objeto e o quanto de
espaço o trem irá andar, para isso, você informa sua escala clicando no objeto e
testando qual escala se adapta melhor ao seu cenário como mostra a figura 46.
50
Figura 46, Modellus, exercício MRU passo 14. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
O usuário pode aumentar ou diminuir o tamanho de seu objeto passando
o Mouse no canto inferior direito do programa Modellus, que irá aparecer as opções
ilustradas na figura 47.
Figura 47, Modellus, exercício MRU passo 15. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Após colocar a escala correta, apertando no botão iniciar, quando o trem
passar a ponte é so olhar no campo “tabela”, qual tempo está relacionado com a
51
distância de 250 metros, o tempo que encontrar, você pode colocar na “Variável
Independente” no tempo “Max” e é só digitar o valor encontrado que no nosso caso
é de 12,5 segundos, como mostra o círculo laranja na figura 48.
Figura 48, Modellus, exercício MRU passo 16. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Caso se queira mostrar a contagem do tempo na tela, basta clicar em
animação (círculo laranjado na figura 49), e depois em variável (circulo vermelho) e
escolhe o valor a ser mostrado como na figura 50 (círculo azul).
52
Figura 49, Modellus, exercício MRU passo 17. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Figura 50, Modellus, exercício MRU passo 18. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Agora sua animação já está pronta, portanto, ao apertar o play ela ficará
como na figura 51.
53
Figura 51, Modellus, exercício MRU passo 19. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
4.4 Utilizando o Modellus em um problema de Queda Livre.
Faremos agora um exemplo de exercício de queda livre.
� Uma dinamite é abandonada do alto de um prédio, gastando 2
segundos para chegar ao solo. Qual a altura do prédio? Dada
aceleração da gravidade igual 10m/s².
Inicialmente iremos digitar o problema no campo “ Notas”, como na figura
52.
54
Figura 52, Modellus, exercício Queda livre, passo 1. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Na sequência digitaremos as fórmulas, para fazer isso basta clicar dentro
da área branca no campo “ Modelo Matemático”, como mostra a figura 53.
Figura 53, Modellus, exercício Queda livre, passo 2. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
55
Agora podemos tomar o tempo como uma “Variável Independente”,
clicando no círculo laranjado e colocando o “Máx” informado pelo exercício, que é de
2 segundos e então ficará como mostra o círculo vermelho na figura 54.
Figura 54, Modellus, exercício Queda livre, passo 3. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Após isso, já podemos inserir nosso objeto clicando em “Animação”,
informado no círculo laranjado e depois em “Partícula” (círculo vermelho),
posteriormente clicando na área branca do Modellus, como segue o círculo verde na
figura 55.
Figura 55, Modellus, exercício Queda livre, passo 4. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
56
Para mudar o objeto é so clicar no botão informado no círculo verde, na
figura 56, onde pode-se carregar um objeto criado pelo usuário, que no nosso caso é
uma dinamite e após isso, você poderá carregar o plano de fundo, seu cenário,
clicando novamente em “Animação” e depois em “procurar” e terá que selecionar
uma imagem de seu disco, após selecionar a imagem, acima do botão ‘Procurar’ tem
a opção de esticar, centralizar, repetir ou deixar sem nenhum cenário, em nosso
exemplo deixaremos centralizado.
Figura 56, Modellus, exercício Queda livre, passo 5. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Para aumentar ou diminuir o objeto, basta clicar onde indica a seta azul,
arrastando o Mouse você verá a figura aumentar ou diminuir conforme sua
necessidade. Para arrastar a dinamite até na mão de Kyle Broflovski, o menino na
figura, tente clicar no eixo das coordenadas assim como informado no círculo branco
na figura 56, e arraste até perto da mão dele.
Para fazer o movimento do objeto, temos que clicar nele e definir suas
coordenadas, que nesse caso não irá variar em “x” portanto digitaremos “0” e na
57
coordenada “y” informaremos nossa variável “h”, é importante preencher as escalas
pois, como o objeto tem que cair, vamos colocar uma escala negativa porque ainda
não sabemos qual será nossa escala, portanto, digitaremos “2” e apertaremos o play
para ver como ficou, a sequência de figuras 57 e 58 mostra o movimento.
Figura 57, Modellus, exercício Queda livre, passo 6. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Figura 58, Modellus, exercício Queda livre, passo 7. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
58
Não tivemos sucesso com a escala “2” pois o objeto se moveu muito
pouco, entâo, após algumas tentativas colocamos “18.10” para o “h” que chega até a
base do prédio.
Figura 59, Modellus, exercício Queda livre, passo 8. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Temos também que colocar uma escala no “Gráfico”, já que quase não
aparece o movimento das coordenadas, então sugerimos que coloque “Auto escala”
como na figura 60, e assim, podemos concluir nossa animação. No campo “Tabela”
na figura 60, mostra que no tempo de 2 segundos, foi percorrida uma distância de 20
metros, que é a resposta desse problema.
59
Figura 60, Modellus, exercício Queda livre, passo 9. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
4.5 Utilizando o Modellus em um problema de Lançamento Oblíquo.
Faremos agora o último exemplo de nosso roteiro, usando um movimento
parabólico onde envolverá o seguinte problema físico:
� Um goleiro irá cobrar um tiro de meta e para isso irá chutar a bola
que está inicialmente parada em sua frente, com uma velocidade
inicial de 30 m/s, formando um ângulo de 30 graus com a horizontal.
Considerando que a bola atinge o solo após 3 segundos, encontre a
que distância do goleiro que a bola irá atingir o solo. Dados sin 30º =
0.5 e cos 30º = 0.86.
O primeiro passo é colocar o problema no campo “Notas” e informar as
fórmulas e os dados do problema, para fazer isso basta clicar em cada campo.
60
Figura 61, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 1. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Na sequência, podemos colocar o plano de fundo, para fazer isso clique
em “Animação” (círculo verde), e em seguida em “Procurar” (círculo amarelo)
selecione uma imagem de seu disco como a figura 62, (círculo azul).
Figura 62, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 2. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
61
Usaremos neste exemplo a opção de esticar, posicionado logo acima do
botão “Procurar” (círculo preto), assim a imagem ficará com todo o preenchimento no
programa Modellus. O próximo passo é incluir o objeto clicando em “Animação”
(círculo verde), e depois em partícula (círculo amarelo), posteriormente clicando na
área verde de nosso cenário, que é o campo ”Partícula” (círculo azul).
Figura 63, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 3. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Para trocar a imagem do objeto, clique no botão mostrado no círculo preto
na figura 63 acima, nesse caso iremos colocar uma imagem que o programa
Modellus nos fornece, sendo uma bola de futebol como ilustra na figura 64 (círculo
laranjado).
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Figura 64, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 4. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Como o problema especifica que a bola irá tocar o solo em 3 segundos,
podemos colocar esse valor no campo “Variável Independente”, no “Máx“ colocamos
3 segundos pois é o tempo máximo do seu percurso antes de tocar no chão.
Figura 65, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 5. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Agora podemos definir as coordenadas da bola, indicando que “x” será “x”
e “y” será “y” clicando na bola, e também já colocando sua escala. Como não
sabemos em qual escala será visualizado, começamos com 5 no eixo “x” e no “y”, e
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clicaremos em “play” para saber como ficou a escala, segue a sequência de
animações nas figuras 66 e 67 abaixo.
Figura 66, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 6. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Figura 67, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 7. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Podemos perceber que não ficou muito proporcional as medidas então
aumentaremos a escala para 10. Observe que no campo “Tabela”, você também
pode adicionar mais variáveis clicando em “tabela”.
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Figura 68, Modellus, exercício lançamentooblíquo, passo 8. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
Sugerimos também o uso da escala do gráfico em ‘Auto escala’ para
melhor visualização. Assim terminamos mais este exemplo, como podemos ver no
campo “Tabela”, no tempo de 3 segundos temos o respectiva distância de 77,4
metros que é a distância em que a bola caiu do goleiro, como mostra a figura 69.
Figura 69, Modellus, exercício lançamento oblíquo, passo 9. Fonte: Adaptado (Modellus, 2014)
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Na tela inicial do Modellus há uma opção de ajuda, mas não foi de grande
utilidade, pelo fato de estar em outro idioma e não ter sido encontrada alguma opção
de tradutor para este campo, e também não é liberado para selecionar e copiar o
texto em inglês para se utilizar em algum tradutor na internet. No site do
desenvolvedor também existem muitos vídeos mostrando como usar as ferramentas
do programa, mas não possuem legenda e áudio, se assim o tivesse, seria mais fácil
entender o programa, facilitando a compreensão de qualquer leigo que for utilizá-lo.
V CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como nosso objetivo inicial foi encontrar um software para ser trabalhado
como material didático nas aulas de Cinemática, em todos os que pesquisamos, foi o
Modellus que conseguiu atender didaticamente a necessidade de atingirmos nossos
objetivos. Sendo assim, este foi o melhor Software Free encontrado para ser
trabalhado em aulas de Física no conteúdo da Cinemática. Pelo que pudemos
perceber, o software oferece grande ajuda não só aplicado á Cinemática mas em
diversas outras áreas das ciências exatas, e também é traduzido em vários idiomas,
como no próprio site do desenvolvedor informa:
Já foi publicado em vários idiomas (Português, Inglês, Espanhol chinês, grego, ...) e é usado em todo o mundo com exemplos que vão desde a Física à Matemática, passando pela Mecânica, Química, Estatística, Álgebra, Geometria, entre outros. (MODELLUS, 2014)
Os exemplos que trouxemos são simples, mas trazem as principais
ferramentas que o professor ou aluno irá usar com mais frequência, para criar seus
próprios materiais didáticos, e ajudará muito no enriquecimento de suas aulas,
fazendo assim ficar mais atrativas e com um maior entendimento do conteúdo. Os
professores também podem ensinar esse detalhamento do programa para seus
alunos e pedir a eles para montar exercícios, pois vemos que assim também é uma
boa forma de trabalhar com a turma.
Julgamos que Software K-Sketch tem muitos pontos positivos porém, o
problema que nós encontramos é que para criar uma boa animação exige muito
tempo e dedicação, já que suas ferramentas exigem muito raciocínio lógico e
qualquer coisa colocada no lugar errado dará um grande problema além de não
trazer tantas informações como o nosso software escolhido, o Modellus.
Já o Scratch, segue no mesmo problema do K-Sketch, com uma diferença
de que é mais fácil para criar animações, mas exige muita precisão do Mouse para
que se crie uma animação, e, não possibilita a importação de imagens para uma
melhor qualidade no material didático, não tendo nenhuma opção de digitação de
texto, e que também não traz muitas ferramentas como o Modellus, este por vez
contém até um gráfico mostrando seus dados, sincronizado com a animação feita.
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O software escolhido foi o Modellus pois para nós houve uma grande
qualidade no material, e como já dito antes, existe um campo para digitação do
problema matemático, outro campo que mostra somente o gráfico em tempo real, de
como se procede a animação, além de suportar a importação de imagens podemos
criar ou baixar na internet, fazer nossas modificações usando um software específico
para edição de imagens, deixando melhor a qualidade da imagem, além de ter uma
boa interação com todos os comandos existentes no Modellus.
Esse trabalho trouxe grande conhecimento e foi muito prazeroso torná-lo
disponível, para quem estiver disposto a modificar suas aulas, saindo daquele velho
conceito de usar somente o livro para ensinar a Cinemática, pois temos que evoluir
procurar novos conceitos novas maneiras de ensinar, não só na Física, mas tudo
que é mais atrativo se aprende melhor e não se esquece fácil.
Fizemos também uma versão em vídeo disponível na internet onde
mostra nosso último exercício utilizado no soft Modelos, (movimento oblíquo) onde
tem o campo de futebol e o goleiro. Também, o vídeo possui auxílio de áudio para
melhor entendimento e está em língua portuguesa.
VI BIBLIOGRAFIA CONSULTADA:
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