Simulações têm o objetivo de tornar o processo de ensino-aprendizagem mais dinâmico. Elas permitem a apresentação de fenômenos de uma forma diferente daquelas disponíveis em livros-texto, slides, desenhos em quadros, etc. Apesar da vantagem que trazem para sala de aula, tais recursos demandam investimento em recursos tecnológicos, como computadores, projetores, licenças de software, etc.

Com o objetivo de reduzir tais custos, adotamos o software Maxima (MAXIMA, 2023) para a criação de nossas simulações em formato de GIF. O motivo desta adoção é o fato de o software Maxima ser livre e possuir o pacote Draw, que permite a criação de GIFs a partir das linhas de comando do programa.

Em um artigo recente, tratamos sobre as simulações da condução de calor unidimensional em uma haste condutora isolada (DE OLIVEIRA, 2023). Este artigo trata de um fenômeno avançado, o qual demanda uma análise numérica e a utilização de elementos lógicos para sua solução. No presente artigo, focamos em fenômenos mais simples, alguns dos quais podem ser aplicados no processo de ensino-aprendizagem da educação básica, inclusive.

Lançamento vertical

O objetivo desta simulação é apresentar intuitivamente o comportamento dos vetores velocidade e aceleração ao se considerar um lançamento vertical próximo à superfície terrestre ao desprezarmos a resistência do ar (HALLIDAY, RESNICK & WALKER, 2016a).

Lançamento oblíquo

O objetivo, neste caso, é mostrar como se decompõe a velocidade do lançamento de um projétil próximo à superfície terrestre desconsiderando a resistência do ar (HALLIDAY, RESNICK & WALKER, 2016a). Vemos que a componente horizontal permanece constante, enquanto a componente vertical varia de forma uniforme.

 Movimento harmônico simples

Aqui o objetivo é representar o movimento harmônicos simples, resultante de um objeto se movendo em uma dimensão, sem atrito, sob influência de uma mola ideal (HALLIDAY, RESNICK & WALKER, 2016b). Adicionamos à simulação algumas grandezas associadas ao movimento e a representação do vetor velocidade. Entretanto, seria possível adicionar representações também dos vetores posição e aceleração.

Onda estacionária

A onda estacionária representada ao lado é consequência da superposição de duas ondas, de mesma amplitude e comprimento de onda, se propagando em sentidos opostos em uma corda ideal (HALLIDAY, RESNICK & WALKER, 2016a). O objetivo da simulação é visualizar as ondas componentes, que não seriam vistas na versão real, com a onda resultante, além de destacar as posições dos nós, pontos na corda que permanecem em repouso.

Deflexão em um campo elétrico uniforme

Neste caso representa-se o comportamento de duas partículas, de mesma massa e velocidade inicial, penetrando horizontalmente uma região de campo elétrico uniforme orientado verticalmente (HALLIDAY, RESNICK & WALKER, 2016c). O objetivo é mostrar como a força elétrica age em partículas com cargas de intensidades diferentes. Uma das possíveis modificações desta simulação é a alteração da intensidade e sinal das cargas.

Movimento em um campo magnético uniforme

O objetivo, neste caso, é mostrar a trajetória de uma partícula carregada eletricamente quando esta penetra uma região de campo magnético uniforme (HALLIDAY, RESNICK & WALKER, 2016c). No caso da simulação, o campo magnético é considerado vertical. Dependendo do ângulo entre a velocidade inicial e o campo magnético, o movimento pode ser circular, helicoidal, ou retilíneo. No presente caso apresentamos o movimento helicoidal.

Referências

MAXIMA (2023). Maxima, A Computer Algebra System. Acesso em 19 jul., 2023, https://maxima.sourceforge.io/

DE OLIVEIRA, E. S. (2023). Simulações de condução de calor unidimensional com o software Maxima. Revista Brasileira de Ensino de Física, 45, e20220181.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R. & WALKER, J. (2016). Fundamentos de Física; volume 1: Mecânica, Rio de Janeiro: LTC. 10ª ed.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R. & WALKER, J. (2016). Fundamentos de Física; volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica, Rio de Janeiro: LTC. 10ª ed.

HALLIDAY, D.; RESNICK, R. & WALKER, J. (2016). Fundamentos de Física; volume 3: Eletromagnetismo, Rio de Janeiro: LTC. 10ª ed.