Search

This qualitative research aims to present the results obtained in relation to the use of a computational modeling with the Modellus software in a continuing education course for Basic Education teachers. The course involved twelve teachers with formation in Physics, Mathematics and Exact Sciences, and a part of the training was intended for the development of computational modeling activities involving kinematic situations, in particular Linear Motion (LM). The theoretical foundation is based on computational modeling under the light of a scientific teaching, in which it aims to approximate the way that science is done with the classroom. The results presented in this paper point out generally, that modeling can be a way of potentialize student learning. In summary, three relevant results have emerged. In the continuing education course, it was observed that the sharing of experiences of teachers who developed activities with technological resources in the classroom contributed with teachers who had not yet used them to feel more confident and safe, encouraged others to work in their classrooms activities with technological resources, as well as the development of joint work with their peers during the training. Two teachers developed the Modellus activities in their classrooms, and they pointed out motivation, visualization, multiple representations and approximations of physics with mathematics as the main differences compared to the traditional way they teach. Finally, it is worth mentioning the technical difficulties faced by teachers: lack of computers, difficulty to reserve the computer lab, old computers and slow internet.

Este trabalho apresenta os resultados obtidosde um curso de formação continuada com o objetivo de realizar modelagem computacional por meio do software Modellus, para trabalhar o conceito de Movimento Retilíneo Uniforme. O curso foi realizado em dez encontros, sendo oito presenciais e dois a distância, o qual envolveu 22 professores da Educação Básica de diferentes municípios do Vale do Taquari, Rio Grande do Sul/RS e arredores. A pesquisa foi de cunho qualitativa e apresentou características de um estudo de caso. Os instrumentos de coleta de dados foram questionários, fotografias e gravações das discusões realizadas durante os encontros. No decorrer do curso os participantes foram, constantemente, instigados a desenvolver atividades com o uso de tecnologias em sua prática pedagógica. De acordo com a análise dos dados coletados, pode-se inferir que a experiência vivenciada foi significativa, por contribuir como meio de motivação, para o professor integrar os aplicativos computacionais em sua prática pedagógica. Além disso, a formação continuada pode ser um dos caminhos possíveis para que os professores comecem a utilizar recursos tecnológicos, em especial na abordagem de conteúdos de Ciências.

Atualmente, ferramentas computacionais vêm sendo utilizadas para fins de investigar os efeitos da incorporação de indivíduos arbóreos nas características microclimáticas dos ambientes externos. O software ENVI-met é um modelo tridimensional não hidrostático, que simula as interações entre as superfícies urbanizadas, vegetação e atmosfera. Esta ferramenta computacional possui uma biblioteca de vegetação desenvolvida com base em estruturas vegetativas encontradas em climas temperados, as quais não são capazes de descrever adequadamente vegetação existente em climas tropicais. Objetiva-se nesta pesquisa estabelecer uma metodologia de levantamento e configuração de Densidade de Área Foliar (DAF) visando a sua incorporação em banco de dados de vegetação do software ENVI-met. Utilizou-se uma técnica de fotografias hemisféricas, adaptada para ser usada por meio do uso de Smatphones. Por meio de levantamento de campo, o primeiro passo metodológico foi a identificação de padrões de densidade de área foliar e geometria de copa das árvores de elevada frequência de ocorrência em cidade de clima tropical em região central do Brasil. Na etapa seguinte, identificou-se o Índice de Área Foliar das espécies selecionadas, por meio da análise de fotografias hemisféricas no software Gap Light Analyzer (GLA), com posterior validação por meio do Equipamento denominado de Ceptômetro. Na sequencia, configurou-se a biblioteca de vegetação do software ENVI-Met. Os resultados possibilitaram a consolidação da metodologia de levantamento com uso de ferramentas simples e acessíveis, além da criação de um banco de dados de vegetação para subsidiar trabalhos futuros que sejam desenvolvidos em regiões de clima tropical.

This paper aims to bridge two subjects that have received increased attention in the final years of the basic education and the first years of undergrad education in science and technology areas: a bridge between an introduction to modern physics and an introduction to computer programming. As an example, the paper describes how to produce figures that represent, as a point density diagram or a color-coded diagram, the probability density for an electron in the hydrogen atom. This is accomplished through a short introduction to the basic physics of the problem and through detailed comments on algorithms that (a) implement the equations of the problem, (b) allow to generate random values from an arbitrary probability distribution and (c) effectively produce the figures. The main goal is to show the reader how modeling and visualization techniques are implemented using a subject that, in principle, is of her/his interest. The implementation uses HTML/CSS/JavaScript, an extremely versatile and accessible technology that underlays almost all internet content nowadays, including many education platforms.

Este trabajo presenta los resultados de una encuesta llevada a cabo en el Colegio Pedro II - Centro Regional en la ciudad de Río de Janeiro, Brasil. El proyecto desarrollado utiliza la educación gratuita Modellus como la enseñanza de instrumentos de mediación para promover el aprendizaje significativo de los contenidos estudiados en disciplinas física y matemáticas, utilizando los conceptos de la óptica geométrica (incluyendo espejos planos y esféricos) durante las clases experimentales para la construcción de nuevas referencias epistemológicas a "aprender a aprender". El Modellus es intuitiva y fácil de usar interfaz, permitiendo numerosas óptica geométrica de condiciones experimentales se pueden simular, lo que las clases más rápidos y dinámicos que si se utilizan los métodos de enseñanza tradicionales. Los enfoques metodológicos utilizados permitieron el análisis cualitativo y cuantitativo, un proceso que utiliza la escucha activa para adaptar el contenido y el ritmo de las lecciones a las necesidades de los estudiantes. Como resultado del proyecto, nos dimos cuenta de un aumento de la motivación de los docentes, que enseña en la escuela secundaria, y él encontramos el software de una manera más dinámica y eficaz para enseñar a los fenómenos físicos con múltiples experimentos generados entorno virtual. Utilizando esta tecnología, los estudiantes observaron fenómenos físicos que anteriormente sólo se ven en las ilustraciones de los libros ilustrados.DOI: http://dx.doi.org/10.12957/sustinere.2015.19629

A preocupação com o destino de produtos químicos e água, aplicados ao solo, tem motivado vários pesquisadores a desenvolverem e aplicarem modelos teóricos, a fim de descrever os processos físicos envolvidos no transporte desses produtos no perfil do solo. Nesse sentido, esta pesquisa teve como objetivo aplicar o modelo HYDRUS-1D, bem como avaliar sua performance, em simulações do deslocamento do potássio e água (umidade do solo), em colunas segmentadas, preenchidas com dois tipos de solos tropicais, em condições não saturadas (Latossolo Vermelho- - Amarelo e Nitossolo Vermelho). Os parâmetros de transporte do potássio foram obtidos por meio de curvas de distribuição de efluentes (Breakthrough Curves (BTC)). O desempenho do modelo foi avaliado com base nos seguintes parâmetros estatísticos: erro máximo, erro absoluto médio, raiz quadrada do erro médio normalizado, coeficiente de massa residual, coeficiente de determinação, eficiência e índice de concordância de Willmott. Diante dos resultados obtidos, pôde-se concluir que o modelo HYDRUS-1D foi eficiente nas simulações de deslocamento do potássio e da água, em relação aos dois materiais de solo estudados.

As atividades de ensino/aprendizado de iluminação natural do ambiente construído em cursos de Arquitetura e Urbanismo exigem do aluno a capacidade de abstrair os efeitos da luz no dia distribuídos no espaço tridimensional que está em projeto. Diversas ferramentas e técnicas podem ser usadas para facilitar a compreensão dos fenômenos envolvidos, dentre as quais a simulação computacional. Este artigo relata a inclusão digital do ensino de iluminação natural no curso de Arquitetura e Urbanismo da Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação de Bauru (FAAC) da UNESP – Universidade Estadual Paulista, ocorrida a partir de 2010. Essa inclusão envolveu a utilização de software gratuito, especificamente dos programas DIALux e SketchUp+Radiance, ambos com saídas gráficas para visualização das cenas iluminadas e para análise de resultados. O modelo gráfico é exportado do SketchUp para o Radiance através de um plugin e para a simulação da iluminação foi desenvolvida uma interface amigável para ambiente Microsoft Windows. O processo de inclusão digital está consolidado, com ampla aceitação por parte dos alunos, para os quais a simulação computacional facilita o entendimento da relação entre a luz do dia e o ambiente construído e auxilia no projeto de elementos de controle da iluminação natural.

A seleção de uma máquina agrícola pode tornar-se uma tarefa árdua, pois há diversas variáveis que devem ser consideradas. A escolha do equipamento mais adequado para uma propriedade agrícola é uma das etapas mais importantes do processo produtivo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo de computador por programação linear em plataforma web para seleção automatizada de conjuntos mecanizados agrícolas, baseados no menor custo operacional. O programa, desenvolvido em linguagem ASP.NET, pode ser acessado gratuitamente pela Internet (http://www.maquinas.ufms.br). O usuário pode selecionar um conjunto mecanizado agrícola dentro de uma vasta lista de opções que contém suas especificações técnicas ou deixar que o programa lhe retorne automaticamente a melhor opção, pelo menor custo operacional. O programa desenvolvido proporciona ao usuário uma seleção racional via Internet de conjuntos mecanizados, permitindo o estudo econômico do uso das máquinas e implementos, sem a necessidade da instalação de programas dedicados no computador, que dificultariam a manutenção do banco de dados.The selection of an agricultural machine may become a challenging task, because there are several variables that must be considered. Choosing the more suitable equipment to a farm is one of the most important production process steps. The purpose of this study was to develop a computational model by linear programming based on web platform to select automatically mechanized agricultural systems founded on the lowest operational cost. The software was developed in ASP.NET language and can be accessed for free by the Internet (http://www.maquinas.ufms.br). The user can select a mechanized agricultural system in a list that contains the specifications or let the system returns automatically the best option at the lowest operational cost. The developed software brought to the user via Internet a rational selection of mechanized systems, allowing the economic machinery studies, without any dedicated setup on the user's computer, which would hinder the database maintenance.

Este trabalho apresenta, inicialmente, algumas visões sobre a interface tecnologia e ciência no contexto educacional, seguido do relato de três iniciativas independentes de investigação da utilização da modelagem computacional no ensino de ciências. Essas experiências, com o foco no conhecimento e não na tecnologia, são localizadas em um momento histórico em que o surpreendente avanço da tecnologia da informática passou a introduzir os computadores na vida cotidiana das pessoas e, consequentemente, levando-o para dentro da sala de aula. Na sequência, é apresentado um relato histórico do desenvolvimento e de resultados de um programa de pesquisa sobre integração de ambientes computacionais ao ensino de Física e ciências em geral a partir da modelagem computacional quantitativa, semiquantitativa e qualitativa no contexto educacional brasileiro.

Information about capacity of transport and dispersion of soluble pollutants in natural streams are important in the management of water resources, especially in planning preventive measures to minimize the problems caused by accidental or intentional waste, in public health and economic activities that depend on the use of water. Considering this importance, this study aimed to develop a warning system for rivers, based on experimental techniques using tracers and analytical equations of one-dimensional transport of soluble pollutants conservative, to subsidizing the decision-making in the management of water resources. The system was development in JAVA programming language and MySQL database can predict the travel time of pollutants clouds from a point of eviction and graphically displays the temporal distribution of concentrations of passage clouds, in a particular location, downstream from the point of its launch.Informações sobre a capacidade de transporte e dispersão de poluentes solúveis em cursos de água naturais são importantes no gerenciamento dos recursos hídricos, principalmente no planejamento preventivo de medidas que visem a minimizar problemas à saúde pública e às atividades econômicas que dependem do uso da água, ocasionados por despejos acidentais ou intencionais. Considerando tal importância, este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de alerta para rios, com base em resultados experimentais, utilizando técnicas de traçadores e equações analíticas de transporte unidimensional de poluentes solúveis conservativos, visando a subsidiar a tomada de decisão no gerenciamento dos recursos hídricos. O sistema desenvolvido em linguagem de programação JAVA e banco de dados MySQL permite prever o tempo de percurso da nuvem de poluentes a partir de um ponto de despejo de um poluente e apresenta, graficamente, a distribuição temporal de concentrações da passagem da nuvem, em um determinado local, à jusante do ponto do seu lançamento.

Investigam-se etnograficamente as práticas de representação do corpo na ciência contemporânea, por meio de uma análise comparativa com o teatro anatômico renascentista, uma prática de conhecimento do corpo nos primórdios da ciência moderna. Busca-se desvendar, sobretudo, de que modo a visualização do interior do corpo atua na produção de conhecimento sobre seu funcionamento. Conclui-se que, contemporaneamente, a produção de saberes privilegia sobremaneira a validação de um código e a modelagem de processos biológicos nos quais se busca intervir. Procura-se, assim, desvendar os sentidos da circulação de imagens, dados e teorias que unem corpos materiais, técnicas de visualização e cientistas, possibilitando, desse modo, a produção de verdades sobre o corpo biológico.Contemporary scientific practices for representing the body are investigated ethnographically through a comparative analysis with the Renaissance anatomical theater, a practice used to understand the body in early modern science. First and foremost, I seek to reveal the manner in which visualization of the inside of the body produces knowledge of its functioning. The conclusion is that, currently, the production of knowledge greatly privileges the validation of code and modeling of the biological processes in which one wishes to intervene. The objective is to unveil the meaning of the circulation of images, data and theories that bring together material bodies, visualization techniques and scientists, enabling the production of truth about the body in a biological sense.

A compreensão do transporte simultâneo da água e de solutos, a partir de uma fonte pontual, permite desenvolver estratégias eficientes na fertirrigação, sendo importante no dimensionamento, na operação e no manejo de sistemas de irrigação localizada. O presente trabalho teve como objetivo apresentar a análise de sensibilidade de um modelo matemático, desenvolvido para simular o deslocamento simultâneo de água e de potássio na irrigação por gotejamento. A análise de sensibilidade foi realizada com respeito às variações individuais da condutividade hidráulica do solo saturado, umidade inicial e saturada do solo, dispersividade, fator de retardamento e vazão do emissor. Os resultados obtidos revelaram que o modelo matemático, com relação à distribuição de água, é bastante sensível à umidade de saturação e inicial do solo e, em relação à distribuição de potássio, é bastante sensível a variações negativas da condutividade hidráulica do solo saturado e da vazão do gotejador; já em relação aos parâmetros de transporte de solutos no solo, é bastante sensível a variações negativas do fator de retardamento e pouco sensível às variações da dispersividade do solo.The understanding of the simultaneous transport of water and solute, from a punctual source, allows developing efficient strategies in fertigation, being important in design, operation and management of drip irrigation. The present work had as objective to show the sensitivity analysis of a mathematical model, developed to simulate the simultaneous water and potassium movement in drip irrigation. The sensitivity analysis was performed considering individual variations of saturated soil hydraulic conductivity, initial and saturated soil moisture, dispersivity, retardation factor and emitter flow. The obtained results showed that the mathematical model, regarding water distribution, is quite sensitive to the saturation and initial soil moisture. In relation to potassium distribution, it is quite sensitive to negative variations of soil saturated hydraulic conductivity, emitter flow and retardation factor of the soil, and less sensitive to the soil dispersivity variations.

When doing researches on solute dynamics in porous medium, the knowledge of medium characteristics and percolating liquids, as well as of external factors is very important. An important external factor is temperature and, in this sense, our purpose was determining potassium and nitrate transport parameters for different values of temperature, in miscible displacement experiments. Evaluated parameters were retardation factor (R), diffusion/dispersion coefficient (D) and dispersivity, at ambient temperature (25 up to 28 ºC), 40 ºC and 50 ºC. Salts used were potassium nitrate and potassium chlorate, prepared in a solution made up of 5 ppm nitrate and 2.000 ppm potassium, with Red-Yellow Latosol porous medium. Temperature exhibited a positive influence upon porous medium solution and upon dispersion coefficient.No estudo da dinâmica de solutos num meio poroso, é de suma importância o conhecimento das propriedades do meio e dos líquidos percolantes, bem como de fatores externos. Um fator externo relevante é a temperatura e, nesse sentido, teve-se como objetivo determinar os parâmetros de transporte dos íons potássio e nitrato para diferentes valores de temperatura em experimentos de deslocamento miscível. Os parâmetros avaliados foram o fator de retardamento (R), o coeficiente de difusão/dispersão (D) e a dispersividade (λ ), e as temperaturas utilizadas foram a ambiente (25 a 28 ºC), 40 ºC e 50 ºC. Os sais utilizados foram nitrato de potássio e cloreto de potássio, preparados em solução composta de 50 ppm de nitrato e 2.000 ppm de potássio, sendo o meio poroso um Latossolo Vermelho-Amarelo, textura média. A temperatura apresentou influência positiva na velocidade da solução no meio poroso e no coeficiente de dispersão.

O objetivo deste trabalho foi estudar o fluxo de água em camadas de cobertura de aterros sanitários através do emprego do código HYDRUS-1D (Šimůnek et al., 2013). Após um estudo paramétrico, com dados obtidos em ensaios de campo e laboratório, definiram-se os parâmetros para a simulação dos modelos geométricos. Dois cenários foram propostos a partir da configuração final do aterro: 1º) células do aterro tratadas isoladamente, somando-se ao final o volume de líquido produzido por cada célula; e, 2º) células sobrepostas, como na situação de campo, calculando e adicionando o volume produzido para cada altura de perfil. O volume determinado na análise numérica foi comparado com o volume de lixiviados medido no aterro. Observou-se que o HYDRUS-1D é uma ferramenta eficiente para o estudo de fluxo em aterros de resíduos urbanos. Os resultados sugerem que os processos hidrológicos no aterro são fortemente influenciados pela pluviometria, condutividade hidráulica, número e espessuras de coberturas intermediárias, bem como da cobertura fina

Este trabalho baseia-se numa pesquisa etnográfica feita na cidade de Austin (Texas, EUA) com um grupo interdisciplinar de cientistas, engajados na criação de um modelo computacional das interações entre calor e tecidos humanos. O grupo tem como objetivo delinear um novo paradigma para cirurgias de câncer de próstata baseado em previsões do modelo computacional e interconexão de dados entre duas cidades (Houston e Austin) por meio de tecnologias de computação avançada. A análise focará as interações dos cientistas em Austin e os dilemas por eles enfrentados em seu trabalho científico no que diz respeito à "digitalização" de processos biológicos. O objetivo é analisar as formas como engenheiros biomédicos, cientistas da computação e matemáticos trabalham juntos para estabelecer novas representações do corpo biológico em termos matemáticos e computacionais. O trabalho conclui que esse processo de tradução do corpo e suas funções está marcado por incompreensões e dificuldades de traduzir entre a biologia e as engenharias, o que esclarece alguns dos dilemas desse tipo de iniciativa. A investigação de tais dilemas torna-se mais premente na medida em que a ciência atual em todo o mundo, incluindo o Brasil, investe pesadamente na agregação de tecnologias digitais às práticas da biomedicina.