Licenciatura Noturna em FísicaInstituto de FísicaCentro de Ciências Matemáticas e da NaturezaUniversidade Federal do Rio de Janeiro
PROJETO DE INSTRUMENTAÇÃO PARA O ENSINO
TERMOMETRIA ATRAVÉS DO COMPUTADOR
AlunoBernardo de Mello Medina Isidoro Lopes
OrientadoresRoberto Pimentel (CAp-UFRJ)
Carlos Eduardo M. Aguiar (IF-UFRJ)
Objetivos do trabalho
Construir um termômetro
Calibrar
Realizar experimentos
Aplicar em sala de aula
1 2
34
O joystick de computador
Outros personagens...
Computador com porta de jogos DB-15
Termistores NTC da ordem de 30 kΩ
Cabo extensor
Montagem e pinagem
Data-MAP montado
Separação dos fios
O protótipo Data-MAP 1
Vantagens do Data-MAP
• 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)
Calibração: conceitos
TbaeTR /)( =
=
a
Rb
RTln
)(
Calibração
Resistência elétrica
Temperatura
X
Pontos experimentais da calibração
Curvas características
10 kΩ
30 kΩ
100 kΩ
Experimentos Realizados...
• Resfriamento endotérmico da água com Cebion.
• Martelando com força.
• Investigando a geladeira e o congelador.
• Panela de macarrão: análise da temperatura em três pontos.
• Velocidade de aquecimento de um metal. Efeito Picanha.
• Convecção versus condução de calor.
• Resfriamento do café.
• Temperatura ambiente ao longo de 24 horas.
• Corpo humano. Sensibilidade da pele e evaporação.
• Superresfriamento.
• Efeito Mpemba.
Comprimido de Cebion30 kΩ
Massinha de modelar30 kΩ
Massinha de modelar (duas pancadas)30 kΩ
Investigando o congelador
10 kΩ
Abrindo a porta do congelador
10 kΩ
Panela de macarrão
S1: no fundo (em contato direto com o metal)S2: dentro da própria águaS3: na alça da panela, que também é de aço inox
Panela de macarrão 100 kΩ
Aquecimento do metal100 kΩ
Aquecimento do metal
Efeito “Picanha”
Condução vs. Convecção 100 kΩ
Condução vs. Convecção
Resfriamento do Café
( ) ktambamb et −−+= θθθθ 0)(
100 kΩ
Resfriamento do Café dentro da garrafa térmica
Temperatura ambiente ao longo de 24 horas
meio-dia
100 kΩ
dia quente
Comparando a temperatura dentro do quarto e na varanda 100 kΩ
dia nublado e frio
Temperatura do ar expirado30 kΩ
Evaporação com álcool30 kΩ
Sensibilidade da pele
30 kΩ
30 kΩ
30 kΩ
Superresfriamento
tiosulfato de sódio
banho maria
100 kΩ
Superresfriamento
Efeito M’Pemba
água quente (90ºC) água morna (50ºC)
S1 S2
Efeito M’Pemba
10 kΩ
Aplicação do Trabalho no CAp-UFRJ
Proposta
• Montagem
• Calibração
• Aplicação em projeto de pesquisa
Oficina de montagem do Data-MAP
CAp
R. Rep. do Líbano
Palestra inaugural com Prof. Carlos Aguiar
Oficinas de montagem com os alunos
Desenvolvimento da aplicação em 2005
• Entrega do trabalho ao professor em 3 etapas
Resultados da aplicação em 2005
Ilustração do trabalho entregue por um dos grupos
Modificações na aplicação em 2006
• Extensão do trabalho para dois bimestres, sendo
3º bimestre: montagem, calibração e experimento padrão4º 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
Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”
Gabriel, Fábio, Lucas Djahjah, Luiz Felipe e Renato
Alunos da 2ª série do Ensino médio - Professor Beto Pimentel
Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”
1 saco de feijão de 1 kg
Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”
4 sacos de feijão de 1 kg
Resultados de 2006Experimento: “Elevador de Feijão”
1
2
3
4
5
Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”
Fernanda Luz, Marina de Abreu e Raíza de Oliveira
Alunos da 2ª série do Ensino médio, 2006 - Professor Beto Pimentel
1- Indivíduo parado em pé 10 minutos2- Indivíduo andando rápido 2 minutos3- Indivíduo trotando 2 minutos4- Indivíduo dando pulinhos na lateral 3 minutos5- Indivíduo subindo e descendo de uma cadeira, alternando os pés 3 minutos6- Indivíduo andando devagar 5 minutos7- Indivíduo parado em pé 5 minutos
Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”
Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”
Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”
Resultados de 2006Experimento: “Temperatura e Freqüência Cardíaca”
Conclusões
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