Geração de imagens animadas GIF com o Mathematica®: Simulações didáticas de ondas eletromagnéticas e polarização da luz

Abstract

As animações e simulações são importantes ferramentas didáticas para o ensino da física. Elas podem auxiliar na visualização e na compreensão de fenômenos físicos complexos. Neste artigo é apresentado o uso do Mathematica® para a produção de imagens animadas para simular ondas eletromagnéticas propagando, atravessando polarizadores e meios opticamente ativos. As imagens são no formato GIF (Graphics Interchange Format), que se notabiliza pela facilidade de inclusão em softwares de apresentação, como o PowerPoint®, ou em navegadores de internet, como Explorer® ou Chrome®. E apresentada, também, uma aplicação pedagógica, utilizando as animações, filtros polarizadores, solução opticamente ativa de sacarose e um monitor de cristal líquido (LCD), que teve seu polarizador de saída retirado.

A utilização do software Maxima no ensino por investigação da evolução estelar utilizando simulação gráfica da fusão nuclear

“…sendo: ε o = permissividade elétrica no vácuo = 8,85 x 10 −12 C 2 / N.m 2 Para prótons (q = 1,6x10 −19 C e m = 1,67x10 −27 kg): Logo: k = 0,034m 3 /s 2 Para os próximos passos temporais (dt) de velocidade e posição: Passo de Velocidade */ Vn1(Vn,a,dt):=Vn+a*dt$ /* Passo de Posicao */ Sn1(Sn,Vn,a,dt):=Sn+Vn*dt+a/2*(dt^2)$ Na segunda parte de programação é preciso criar três funções: NovaCena para criar uma cena, Impacto para verificar se foi atingida a distância de fusão e Cenas que cria uma lista de cenas. Os parâmetros necessários para são: Vo: velocidade inicial das partículas, b: separação horizontal inicial, r: distância de fusão, dt: passo de tempo, Xm e Ym: dimensões da imagem, Tit: título do gráfico e Esc é a escala da imagem (10 −15 [2])<=Ym) and not (Impacto(Sn,r)) do ( an:float(a(Sn*Esc)), Vn:float(Vn1(Vn,an,dt)), Sn:float(Sn1(Sn*Esc,Vn,an,dt)/Esc), Imagens:append(Imagens, NovaCena(Sn,r,Xm,Ym,white,Tit))), if (Impacto(Sn,r)) then ( for a:1 thru 5 do Imagens:append(Imagens, NovaCena(Sn,r,Xm,Ym,yellow,Tit), NovaCena(Sn,r,Xm,Ym,white,Tit))), Imagens )$ A última parte do programa soma as cenas e gera o arquivo com as imagens animadas:…”

“…Essas observações respaldaram a consideração de encaminhamentos metodológicos que abordem o funcionamento das estrelas. Com esse intuito, organizamos uma simulação da reação de fusão nuclear e da análise do tempo de vida das estrelas, por meio de imagens animadas no formato GIF (Graphics Interchange Format) [2].…”