ANÁLISE DE VÍDEO NO ENSINO DE
FÍSICA
Arlen Mesquita, Silmar Barreto Rodrigues e Jaime Antonio Urban
UFPA - Instituto de Ciências Exatas e Naturais – Faculdade de Física
Introdução
O Tracker é um programa de código livre, disponível
em http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker, que permite
obter dados sobre a dinâmica de objetos em movimento a
partir de vídeos, servindo como ferramenta pedagógica
para o ensino de Física na análise de movimentos em geral.
Neste trabalho as ferramentas disponíveis no tracker são
analisadas a partir de experimentos filmados no
Laboratório de Física-Ensino da UFPA.
Objetivos
Investigar a utilização de um software de análise de
vídeo no ensino de Física, analisando as condições
necessárias para a gravação de vídeos em laboratório,
ferramentas para preparação do vídeo para análise e os
tipos de informação que podem ser extraídas, bem como a
possibilidade de combinar vídeos e modelagem numérica.
Figura 2: Trilho de ar e carrinhos utilizados no experimento
de colisões.
Materiais e Métodos
Diversos experimentos foram filmados no laboratório
de Física-Ensino. O material utilizado nos experimentos
discutidos neste trabalho é listado abaixo.
1) Movimento de uma esfera em um “loop”
• Câmera de vídeo Sony DCR-SR47;
• Suporte para a câmera na forma de tripé ;
• Uma base com trilho de metal retorcido na
forma de laço (“loop”), mostrada na figura 1;
•
Uma esfera de aço.
2) Colisão em trilho de ar
• Câmera de vídeo Sony DCR-SR47;
•
Um suporte para câmera na forma de tripé;
•
Trilho com bomba de ar (Figura 2);
•
Dois carrinhos.
Figura 3: Imagem extraída do vídeo do “loop” analisada pelo
tracker, que mostra os resultados obtidos por gráficos e
tabelas, sendo que a imagem apresentada é estroboscópica
com os vetores velocidade (amarelo) e aceleração (verde)
sobrepostos à esfera.
Figura 1: “Loop” e esfera utilizados no experimento.
Resultados
O “tracker” permite produzir uma imagem
estroboscópica a partir dos diversos quadros do vídeo e,
após a marcação das posições de um objeto, pode-se
sobrepor ao objeto em movimento os vetores velocidade e
aceleração, conforme ilustrado na figura 3 para o caso do
loop. Isso permite mostrar facilmente características do
movimento, como o fato de que o vetor velocidade (em
amarelo na figura 3) é sempre tangente à trajetória e que a
aceleração (em verde na mesma figura) tem componente
centrípeta durante a realização do loop. Tabelas com as
posições, velocidade, aceleração, velocidade angular,
energia cinética, etc., bem como os correspondentes
gráficos podem ser facilmente obtidos.
Figura 4: O tracker permite rastrear o movimento dos dois
objetos em colisão (pontos vermelho e azul e do centro de
massa de ambos (em verde). Note no canto superior direito
gráfico da posição em função do tempo, característico de
movimento uniforme antes e após a colisão.
Conclusões
Nos experimentos ficou comprovado o grande potencial
do uso do tracker para auxiliar na análise de experimentos de
Física. Os vídeos utilizados para estudo podem ser gravados
com uma webcam ou câmera de telefone celular, entretanto,
quando os objetos estão em movimento em alta velocidade,
ou quando se deseja grande precisão na análise, uma
filmadora digital de boa qualidade torna-se necessária.
Referencias:
Brown, D., Video Analysis and Modeling Tool for Physics Education. Disponível em http://www.cabrillo.edu/dbrown/tracker, acesso em 10 de
maio de 2010.