Desenvolvimento de instrumentos virtuais para obtenção e caracterização de propriedades físicas

Abstract

Recebido em 11 de junho de 2015. Aceito em 8 de novembro de 2015 Cada vez mais, o uso de computadores (especialmente utilizando programas de acesso livre)é aproveitado no ensino de ciências em geral e, em particular, de física. Por outro lado, a instrumentação científica continua sendo cara e de difícil manutenção. Finalmente,é desejável que os estudantes consigam ir além da simples reprodução de resultados conhecidos e que, com as ferramentas ao seu alcance, consigam resolver problemas novos ou desenhar equipamentos que possam representar avanços originais. Por esta razão, sistemas versáteis de simulação (a custos relativamente baixos) são muito bem recebidos pela comunidade científica e acadêmica, seja para fins puramente didáticos, seja para fins de pesquisa científica ou desenvolvimento instrumental. Seguindo estas linhas, este artigo descreve a construção de um instrumento virtual usando um sistema de aquisição de dados que integra um conhecido software e um método físico particular. O dispositivo permite plotar as curvas dos dados adquiridos e fazer diferentes análises sobre os mesmos. Mesmo tendo sido desenvolvido para uma aplicação particular (obter curvas de histerese de fitas magnéticas macias), o sistemaé suficientemente flexível como para ser utilizado, após pequenas mudanças, em outras aplicações magnéticas, ou após mudanças um pouco mais trabalhosas, em instrumentos para a medição de outras grandezas físicas. O artigo, por fim, dá os passos necessários para a abordagem de outros problemas que envolvam a aquisição de dados e o processamento dos mesmos. Palavras-chave: instrumentação virtual, LabVIEW software/hardware, curva de histerese e caracterização magnética.Increasingly, the use of computers (especially using open-access programs) is tapped in science education in general and particularly in Physics. Furthermore, the scientific instrumentation remains costly and difficult to maintain. Finally, it is desirable that students are able to go beyond the simple reproduction of known results, and that with the tools at their disposal, can solve new problems or designing equipment that can represent unique advances. For these reasons, versatile simulation systems (at relatively low cost), are very well received by the scientific and academic communities, either for purely educational purposes, either for scientific research or instrumental development. Following these lines, this article describes the construction of a virtual instrument using a data acquisition system, which includes a well-known software and a particular physical method. The device allows to plot the curves of acquired data and make different analyzes on them. Although it was designed for a particular application (obtaining hysteresis curves of soft magnetic tapes), the system is flexible enough to be used after minor changes in other magnetic applications, or after changes slightly more laborious, as instruments for measuring other physical quantities.

Concepciones sobre los sistemas de adquisición de datos en el trabajo de laboratorio en Física

“…Se ha reportado en la literatura especializada que con el uso de estas herramientas los estudiantes tienen la oportunidad de realizar actividades a las que no tienen acceso con cierta frecuencia, como hacer el montaje de diferentes experimentos (Grala y de Oliveira, 2005;Garg et al, 2010;Torres, 2010;da Rocha y Marranghello, 2013;Huang, 2015;Kubínová y Šlégr, 2015), conocer el software para el procesamiento de datos (Grala y de Oliveira, 2005;Garg et al, 2010;Chen et al, 2014;Rosa et al, 2016), realizar mediciones en un tiempo más reducido (Sias y Teixeira, 2006;da Silva, 2006;Garg et al, 2010;Chen et al, 2014;Kubínová y Šlégr, 2015), negociar significados con sus compañeros, además de contar con mayor tiempo para interpretar y analizar el desarrollo del trabajo experimental como tal (Sias y Teixeira, 2006;Garg et al, 2010;Andrades et al, 2013;Rosa et al, 2016). Por ello, de acuerdo con Sias y Teixeira: "se trata de un recurso con grandes potencialidades, no solo en la búsqueda de un aprendizaje más significativo por el la recolección y el procesamiento de datos al instante.…”

Práticas Pedagógicas De Ensino De Física Mediadas Por Simulações Digitais

“…Simulação de experimentos históricos no ensino de física: uma abordagem computacional das dimensões histórica e empírica da ciência na sala de aula Apresentamos uma classe de simulação computacional didática, caracterizada aqui como Simulação Didática Interativa (SDI), utilizando o software Modellus para apresentar a experiência do plano inclinado proposta por Galileu Galilei(1564-1642) em sua obra Discursos e Demonstrações Matemáticas em Torno de Duas Novas Ciências (1638), onde a lei da queda dos corpos é investigada. Desenvolvimento de instrumentos virtuais para obtenção e caracterização de propriedades físicas (ROSA; Seguindo estas linhas, este artigo descreve a construção de um instrumento virtual usando um sistema de aquisição de dados que integra um conhecido software e um método físico particular.…”

Una revisión de literatura sobre el uso de sistemas de adquisición de datos para la enseñanza de la física en la educación básica, media y en la formación de profesores

“…Entre los hallazgos más significativos, se destaca que con el uso de estas herramientas los estudiantes pueden tener la oportunidad de realizar actividades a las que no están acostumbrados, como hacer el montaje de diferentes experimentos [8,9,12,17,20,49], conocer software para el procesamiento de datos [8,12,19,22], realizar mediciones en un tiempo más reducido [8,13,14,19,20,48], negociar significados con sus compañeros, además de contar con mayor tiempo para interpretar y analizar el desarrollo de la actividad experimental como tal [8,13,16,22]. Además, entre los propósitos de su implementación, se encuentran propuestas que van más allá de cumplir con un plan de estudios y buscan involucrar [22] a los estudiantes en proyectos interdisciplinares [9,15,17,49] y utilizar estos recursos para que ellos mismos diseñen propuestas innovadoras y que contribuyan con la producción científica [15,18], por lo cual, de acuerdo con Sias y Teixeira [13, p. 360], "se trata de un recurso con grandes potencialidades, no solo en la búsqueda de un aprendizaje más significativo por el alumno, sino también como recurso motivador en la discusión de fenómenos físicos".…”

“…Además, entre los propósitos de su implementación, se encuentran propuestas que van más allá de cumplir con un plan de estudios y buscan involucrar [22] a los estudiantes en proyectos interdisciplinares [9,15,17,49] y utilizar estos recursos para que ellos mismos diseñen propuestas innovadoras y que contribuyan con la producción científica [15,18], por lo cual, de acuerdo con Sias y Teixeira [13, p. 360], "se trata de un recurso con grandes potencialidades, no solo en la búsqueda de un aprendizaje más significativo por el alumno, sino también como recurso motivador en la discusión de fenómenos físicos". Se identificaron pocos trabajos que definen claramente una estrategia de enseñanza implementada para apoyar los sistemas de adquisición de datos, entre las cuales se encuentran el aprendizaje colaborativo desde la perspectiva de Johnson et al [54], la estrategia de Física en tiempo real, diseñada por Sokolof, et al [55], como una secuencia introductoria para actividades de laboratorio basados en computador y el diseño de tutoriales [50].…”