ROTEIRO DAS ATIVIDADESTítulo do Objeto: A sugerirAutores: Vítor Mesquita, Afrânio Coelho, Herbert Lima

Data de Publicação: 23/03/2009Finalizado: Sim

Animação de uma fonte em movimento

AUTOR: Diego e Joselito

TELA 1

A primeira tela será uma animação de um caminhão passando rapidamente e buzinando. Haverá um áudio reproduzindo a buzina do caminhão com o efeito Doppler. Em seguida um repórter deve aparecer dizendo (fala a cargo do Diego): “Olá! Você sabe o que é o efeito Doppler? Gostaria de aprender um pouco mais a respeito? Vamos lá!“. Existirá um botão de continuar na parte de baixo da tela que ao ser clicado levará o OA para o menu (TELA 3)._____________________________________

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Tela de ajuda

AUTOR: Joselito

TELA 2

Haverá nesta tela um simulador de uma fonte de ondas mecânicas e o enunciado do fenômeno do efeito Doppler: “O Efeito Doppler é uma mudança na frequência de uma onda sentida por um observador que se move em relação à fonte desta onda.” Tal como sua fórmula, seguida da explicação de cada termo: “Esta é a equação que descreve o fenômeno do efeito Doppler:”

f = freqüência experimentada pelo observador (Hz)

f0 = freqüência emitida pela fonte (Hz)

v = velocidade em m/s de afastamento da fonte em relação ao observador (positiva se ela se afasta e negativa se

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ela se aproxima do observador)

v0 = velocidade da onda no meio (m/s)

“No caso das ondas eletromagnéticas, podemos considerar que as ondas se movem na velocidade da luz e simplificar a fórmula: ”.

, onde

∆f = mudança na frequência refletida em relação à frequência emitida em Hz, ou seja, f-f0.

f0 = freqüência emitida (Hz)

v = velocidade de distanciamento da fonte em relação ao observador em m/s (positiva se ela se afasta e negativa se ela se aproxima do observador)

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c = velocidade da luz (3.108 m/s)

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A animação deve conter uma barra para a escolha da velocidade, outra barra para a escolha da freqüência emitida e um botão de “play” para iniciar o movimento e a emissão de ondas. Os resultados para as freqüências à direita e a esquerda da fonte serão mostrados conforme a figura acima. Estes valores serão calculados usando a primeira fórmula da tela isolando o termo f, assumindo v0 =340m/s e tomando os termos v e f0 que foram selecionados na barra. Atenção para o fato de que a velocidade selecionada na barra será usada na fórmula com sinal negativo para achar a frequência à esquerda e positivo para achar a frequência à esquerda da fonte.

Nesta tela haverá um botão de “voltar” que levará o OA à tela em que este estava anteriormente.

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MENU

AUTOR: Diego e Joselito

TELA 3

Quando o mouse for passado sobre cada botão surgirá uma pequena legenda informando os fenômenos e suas respectivas faixas de freqüência que são ditas abaixo. Também haverá uma escala de freqüências com a localização do fenômeno dentro do domínio da freqüência como a mostrada a seguir (para o caso em que a atividade do morcego é selecionada).

No caso do botão ser apertado o OA irá para a tela da atividade referente.

Aqui haverá um botão para o acesso à tela de ajuda

Sonar do Morcego – Ultrasom [20KHz, 200KHz]Arma Radar – Microondas [10GHz, 40GHz]

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Sonar do morcego

AUTOR: Designer e programador da equipe técnica

TELA 4

Antes de a atividade começar existirá uma tela introdutória com um morcego usando óculos escuros de cego e uma caixa de diálogo que deve dizer: “Olá, eu sou Jeremias! Venha comigo conhecer melhor o mundo escuro dos morcegos.” Dentro desta caixa haverá um botão de “avançar” que ,quando clicado, mostra outra caixa de diálogo com o texto: “Nós morcegos não enxergamos tão bem quanto vocês humanos e nos orientamos no escuro emitindo ondas. Observando as mudanças nestas ondas quando elas são refletidas de volta para nós como o efeito Doppler, temos uma boa noção do mundo à nossa volta”. Como antes, haverá a opção de avançar. A última caixa de diálogo dirá: “Quer entender melhor? Observando as ondas refletidas, ajude-me a caçar mariposas e sair da caverna. Tenha cuidado com as árvores no caminho e com os gaviões famintos!”.

Uma caixa de texto a parte (não é o morcego quem fala) deve mostrar a instrução: “Utilize as setas de para cima e para baixo no teclado para se movimentar e a barra de espaço para disparar as ondas.”.

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Sonar do morcego

AUTOR: Designer e programador da equipe técnica

TELA 5

Na animação, o morcego, em um ambiente completamente escuro, emitirá feixes (quando o aluno pressionar barra de espaço) de ondas para se localizar, e o aluno, apenas observando as ondas refletidas, deverá desviar de árvores, escapar de gaviões e caçar mariposas. Isto será feito através das setas de para cima e para baixo do teclado. É importante dizer que nenhum dos objetos acima aparecerá explicitamente, apenas frentes de ondas formadas por suas silhuetas (como no desenho). Os objetos aparecerão apenas nas dadas situações: O gavião aparece se consegue atacar o morcego, a árvore aparece se o morcego esbarra nela e a mariposa aparece se o morcego a captura.

Na frente do morcego as ondas terão as frentes (arcos que aparecem ao lado do morcego na figura) mais próximas umas das outras que atrás (como no desenho).

O morcego emite frentes de onda com algum espaçamento entre si, e os objetos refletem frentes que podem ter, ou não, o mesmo espaçamento da emitida. Os feedbacks ao lado serão mensagens com letras de fonte clara e pequena na parte inferior da tela:

Na tela haverá um botão para a tela de ajuda e outro para o menu. Se a atividade tiver sido finalizada haverá, além disso, um botão de “tentar novamente”.

Caso o espaçamento das ondas refletidas seja maior que o das emitidas: “Sinto algo se afastando”. Caso o espaçamento das ondas refletidas seja menor que o das emitidas: “Sinto algo se aproximando”. Caso o espaçamento seja o mesmo: “Sinto algo parado ali”. Caso o morcego pegue uma mariposa: “Huuum, que delícia”. Caso o morcego bata em uma árvore: “Mais cuidado com as árvores!”. Caso o morcego seja pego por um gavião: “Oh não, um gavião faminto!”. Para os dois últimos casos o morcego deve sumir e um “anjinho de morcego” branco deve subir lentamente do lugar onde o morcego morreu até a parte superior da tela (como se estivesse indo para o céu). Finalmente caso o morcego chegue ao fim da caverna: “Parabéns! Sua observação da reflexão das ondas e do efeito Doppler me ajudaram a chegar ao fim da caverna.”

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Animação da a Arma RadarAUTOR: Diego e Joselito

TELA 6

Selecionada a atividade, aparecerá o mesmo repórter da abertura com uma caixa de diálogo e acompanhado por um guarda de trânsito. A cada clique no botão (avançar) a caixa de diálogo mostrará o texto posterior como descrito abaixo: “Oi, estamos aqui com o Sr. Doppler, guarda de trânsito, e gostaríamos de mostrá-lo um dispositivo muito interessante. (avançar). Assim como no caso das ondas mecânicas como a buzina do caminhão ou o sonar do morcego, o efeito Doppler também ocorre nas ondas eletromagnéticas como raios X, ondas de rádio e mesmo a luz. (avançar)

Desta forma, através de um dispositivo chamado arma radar, podemos conhecer a velocidade de um carro, se soubermos a freqüência das ondas da arma, a velocidade dessas ondas e a mudança na freqüência dessas ondas após elas baterem no carro.”______________________

Quando todos os textos já tiverem passado pela caixa de diálogo, uma animação demonstrativa do uso da arma aparecerá.

A animação deve mostrar a arma disparando uma onda e o carro refletindo outra quando a onda da arma toca o carro (como mostrado na figura da direita acima).

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Tela de apresentação da atividade.

AUTOR: Diego

TELA 7

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Nesta tela surgirá, primeiramente, o guarda da tela anterior com o seguinte texto: “Agora preciso de sua ajuda para usar a arma radar e saber que veículos estão cometendo infrações.

Vamos começar escolhendo minha arma radar e o meu local de trabalho: ”.

Então é apresentado o menu da atividade mostrando 3 armas radar com diferentes frequências de operação (10GHz, 20GHz ou 40GHz) e 3 cenários (estrada, avenida e rua pequena) com diferentes velocidades limite (80km/h, 60km/h e 40km/h). As informações de velocidade limite e frequência serão mostradas quando o mouse for passado sobre os botões dos cenários ou sobre os das armas.

Animação do guarda usando a arma radar.

AUTOR: Diego e Joselito

Animação que vai se sobrepor aos cenários das próximas telas

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É nesta tela que o aluno irá disparar o feixe de ondas contra o veículo e decidir se este se encontra ou não dentro da legalidade. Isto será feito pelo aluno seguindo os procedimentos da próxima página. A animação descrita abaixo acontecerá nos cenários das telas posteriores que serão apenas um background para esta animação. Inicialmente haverá uma caixa de diálogo com a fala do guarda dizendo: “Clique no carro para disparar as ondas”. Depois de executada a animação, e de um número aparecer no display da figura acima, o guarda dirá através de uma caixa de texto: “Agora que você já conhece a mudança na frequência das ondas depois que elas batem no carro, ache a velocidade do carro e diga-me se ele está

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dentro do limite de velocidade. Para isso utilize a equação do efeito Doppler para ondas eletromagnéticas que está no menu de ajuda. Não esqueça que na fórmula do menu, a velocidade está em unidades de metros por segundo”

Então será dada ao aluno a opção de liberar ou multar o motorista, mas em outro lugar da tela, de modo que o número no display continue visível.

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Haverá uma calculadora auxiliar na própria tela. Esta calculadora terá, além das funcionalidades básicas, uma função para calcular potências de 10.

A animação deverá seguir os seguintes passos:

• O carro passa pelo guarda andando pelo cenário.• O aluno dispara a arma em direção ao carro clicando nele. Ele só poderá

fazer isso depois que o carro tiver passado pelo guarda.• Uma onda se movimenta em direção ao carro que ficará destacado (piscar

ou mudar de cor) quando a onda o atingir.• Uma onda é refletida pelo carro de volta para a arma que também se

destaca ao ser atingida.• A arma mostra um número no display de modo que o aluno possa vê-lo.

Este número estará acompanhado pela unidade Hz.

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Nesta tela deverá existirá um botão para a tela de ajuda.

Após a animação anterior o aluno responderá ao guarda de trânsito se o veículo estava ou não na velocidade regulamentada de acordo com o cenário e com a leitura do display da arma radar apresentado acima.

Para cada arma escolhida pelo aluno (10GHz, 20GHz ou 40GHz) haverá um conjunto de valores presentes na tabela abaixo que o programador poderá colocar no display da arma radar na animação. Por exemplo, para a arma de 10GHz, estes valores são 250, 500, 700 e 1000Hz. Estes números deverão ser sorteados aleatoriamente e associados ao valor de velocidade da tabela. Por exemplo, o aluno escolhe a arma de 40Hz e o valor sorteado para aparecer no display é 2000Hz, logo a velocidade associada a este valor é 54km/h, que corresponderá a velocidade do carro (“/v”). O próximo passo para o programador será comparar

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a velocidade encontrada com a velocidade limite do cenário escolhido pelo aluno (40, 60 ou 80km/h) e verificar se o motorista está ou não dentro desse limite. Em seguida comparar a resposta dada pelo aluno com a correta e dar os feedbacks para cada caso, como descrito abaixo da tabela.

Velocidades possíveis vs. Frequências possíveis

10GHz 20GHz 40GHz

27km/h 250Hz 500Hz 1000Hz

54km/h 500Hz 1000Hz 2000Hz

75,6km/h 700Hz 1400Hz 2800Hz

108km/h 1000Hz 2000Hz 4000Hz

• Para o caso de acerto e velocidade dentro do limite, mostrar o motorista e o guarda se cumprimentando a distância e uma mensagem de congratulação para o aluno: “Parabéns! O bom motorista estava dirigindo a uma velocidade de “/v” km/h, dentro do limite permitido.”

• Para o caso de acerto e velocidade fora do limite, mostrar o guarda apitando e anotando a placa do carro além de uma mensagem de congratulação:

“Muito bem! O motorista estava dirigindo a uma velocidade de “/v” km/h, fora do limite permitido. Você o multou corretamente.”.

• Para o caso de erro e velocidade dentro do limite, mostrar o motorista esbravejando com o guarda e uma mensagem de erro.

“Mais cuidado, você puniu incorretamente o motorista que estava dirigindo a uma velocidade de “/v” km/h, dentro do limite permitido.”.

• Para o caso de erro e velocidade fora do limite, mostrar o carro batendo em uma árvore e uma mensagem de erro.

“Mais atenção, você deixou passar o motorista que estava dirigindo a uma velocidade de “/v” km/h, fora do limite permitido.”.

Obs: É importante que os feedbacks negativos sejam animados de uma forma lúdica. O objetivo do OA não é desestimular o aluno nem incitar a brutalidade.

Cenário da estrada.

AUTOR: Diego

TELA 8

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O cenário da estrada será apenas o background para a animação descrita acima, ou seja, a animação se desenrolará neste cenário caso ele seja escolhido no menu. No desenho da estrada existirá uma placa de 80km/h.

Cenário da Avenida.

AUTOR: Diego

TELA 9

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O cenário da avenida será apenas o background para a animação descrita anteriormente, ou seja, a animação se desenrolará neste cenário caso ele seja escolhido no menu. No desenho da avenida existirá uma placa de 60km/h.

Cenário da rua pequena.

TELA 10

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AUTOR: Diego

O cenário da rua pequena será apenas o background para a animação descrita anteriormente, ou seja, a animação se desenrolará neste cenário caso ele seja escolhido no menu. No desenho da rua pequena existirá uma placa de 40km/h tal como a presença de uma escola ou um hospital.

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