Laboratório de experimentos de eletrônica e física em JAVA

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Laboratório de experimentos de eletrônica e física em JAVA. Um Laboratório de experimentos de ciências em seu computador! Interessante para professores utilizarem em sala de aula, são vários laboratórios de experimentos virtuais. Incluindo a maioria das matérias como Biologia, Física, Química e Matemática. A maioria dos simuladores estão traduzidos em vários idiomas incluindo Português do Brasil.

Simulações Interativas de Ciência, Divertidas, interativas, fundamentadas em pesquisas. São as simulações de fenômenos físicos do projeto PhET da Universidade de Colorado.

Requer Java instalado no computador.
Recomendações de Segurança Java: Como proteger o seu Java e ainda executar simulações.

Alguns exemplos de simuladores:

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Kit de Construção de Circuito (AC+DC), Laboratório Virtual
Construa circuitos com capacitores, indutores, resistores e fontes de tensão AC ou DC, e inspecione com instrumentos de laboratório tais como voltímetros e amperímetros.

Lei de Ohm
Veja que forma a equação da lei de Ohm relaciona-se a um circuito simples. Ajuste a tensão e a resistência, e veja a mudança na corrente conforme a lei de Ohm. Os tamanhos dos símbolos na equação mudam para coincidir com o diagrama do circuito.

Alguns interessantes simuladores para o estudo de Eletrônica e Eletricidade

Capacitor

Tópicos

  • Capacitor
  • Capacitância
  • Circuitos

Exemplos de Objetivos de Aprendizagem:

  • Determinar a relação entre carga e tensão para um capacitor.
  • Determinar a energia armazenada em um capacitor ou um conjunto de capacitores em um circuito.
  • Explorar o efeito de espaço e materiais dielétricos inseridos entre os condutores do capacitor em um circuito.
  • Determinar a capacitância equivalente de um conjunto de capacitores em série e em paralelo em um circuito.

Bateria – Circuito Resistor

Tópicos

  • Resistor
  • Voltagem
  • Baterias
  • Elétrons

Exemplos de metas de aprendizagem

  • As esferas azuis estão se movendo através do circuito com cargas positivas ou negativas? Como você pode saber?
  • O que acontece quando você aumenta a resistência do resistor? Como a corrente através do circuito, a velocidade das esferas azuis, a voltagem através da bateria, a temperatura do resistor e as partículas verdes na resistência mudam? Por que (ou, porque não) cada uma delas muda, como mudam?
  • O que acontece quando se aumenta a voltagem através da bateria? Como a corrente através do circuito, a velocidade das esferas azuis, a resistência do resistor, a temperatura do resistor e as partículas verdes no resistor mudam? Por que (ou, porque não) cada uma destas mudanças muda como elas mudam?


Tensão da bateria

Tópicos

  • Tensão
  • Baterias
  • Elétrons

Exemplos de metas de aprendizagem

  • As pequenas esferas azuis representam cargas positivas ou negativas?
  • Qual lado do batedor é rotulado como positivo e qual lado é negativo?
  • Como você pode determinar qual lado da bateria é positivo e negativo apenas pela localização das cargas azuis?

Capacitor Lab

Tópicos:

  • Capacitor
  • Capacitância
  • Circuitos

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Determinar a relação entre carga e tensão para um condensador.
  • Determinar a energia armazenada em um condensador ou em um conjunto de condensadores em um circuito.
  • Explorar o efeito do espaço e materiais dielétricos inseridos entre os condutores do condensador em um circuito.
  • Determinar a capacitância equivalente de um conjunto de capacitores em série e em paralelo em um circuito.

Charges and Fields

Tópicos

  • Campo elétrico
  • Eletrostática
  • Equipotencial
  • Potencial eletrostático
  • Cargas elétricas
  • Voltagem

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Determinar as variáveis que afetam a força e a direção do campo elétrico para uma disposição estática das cargas.
  • Investigar as variáveis que afetam a força do potencial eletrostático (tensão).
  • Explicar as linhas equipotenciais e compará-las com as linhas do campo elétrico.
  • Para um arranjo de cargas estáticas, prever as linhas do campo elétrico. Verificar a previsão usando adição vetorial.

Circuit Construction Kit (AC+DC)

Tópicos

  • Circuitos
  • Lâmpadas
  • Baterias
  • Chaves
  • Amperímetro
  • Voltímetro
  • Capacitor
  • Indutor
  • Tensão CA

Circuit Construction Kit (AC+DC), Virtual Lab

Tópicos

  • Circuitos
  • Lâmpadas
  • Baterias
  • Chaves
  • Amperímetro
  • Voltímetro
  • Capacitor
  • Indutor
  • Tensão CA

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Discutir as relações básicas de eletricidade.
  • Construir circuitos a partir de desenhos esquemáticos.
  • Usar um amperímetro e um voltímetro para fazer leituras em circuitos.
  • Fornecer raciocínio para explicar as medidas e relações nos circuitos.
  • Discutir as relações elétricas básicas em circuitos em série e paralelos.
  • Fornecer raciocínio para explicar as medidas em circuitos.
  • Determinar a resistência de objetos comuns no “saco de agarramento”.
  • Discutir como um condensador em um circuito carrega e depois descarrega.
  • Discutir o comportamento de um indutor em um circuito.

Circuit Construction Kit (DC Only)

Tópicos

  • Circuito Série
  • Circuito Paralelo
  • A Lei de Ohm
  • A Lei de Kirchoff

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Explorar as relações básicas de eletricidade.
  • Explicar as relações elétricas básicas em circuitos em série e paralelos.
  • Usar um amperímetro e um voltímetro para fazer leituras em circuitos.
  • Fornecer raciocínio para explicar as medidas e relações em circuitos.
  • Construir circuitos a partir de desenhos esquemáticos.
  • Determinar se objetos comuns são condutores ou isoladores.

Circuit Construction Kit (DC Only), Virtual Lab

Conductivity

Tópicos

  • Condutividade
  • Níveis de energia
  • Fotocondutores

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Identificar a força motriz em um circuito.
  • Explicar a diferença no comportamento de condução entre metais, plásticos e fotocondutores em termos da diferença na estrutura dos níveis de energia.
  • Explicar porque a luz brilhante em um fotocondutor faz com que ele conduza.

Energy Forms and Changes

Tópicos

  • Conservação de energia
  • Sistemas de energia
  • Transferência de energia
  • Conversão de energia
  • Condução de calor

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Prever como a energia fluirá quando os objetos forem aquecidos ou resfriados, ou para objetos em contato que tenham temperaturas diferentes.
  • Descrever os diferentes tipos de energia e dar exemplos da vida cotidiana.
  • Descrever como a energia pode mudar de uma forma de energia para outra.
  • Explicar a conservação de energia em sistemas da vida real.
  • Desenhar um sistema com fontes de energia, modificadores e usuários e descrever como a energia flui e transforma uma forma de energia em outra.
  • Contar a história da energia para sistemas da vida real.

Energy Skate Park

Tópicos

  • Conservação de energia
  • Energia Cinética
  • Energia Potencial
  • Energia Térmica
  • Fricção
  • Energia

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Explique a Conservação da Energia Mecânica utilizando energia cinética, gravitacional e térmica.
  • Descrever como a mudança da massa, fricção ou gravidade afeta a energia do patinador.
  • Prever a posição ou estimar a velocidade a partir do gráfico de barras de energia, ou gráfico de torta.
  • Calcular a velocidade ou altura em uma posição a partir de informações sobre uma posição diferente.
  • Descrever o que acontece com a energia no sistema quando a altura de referência muda.
  • Projetar um parque de skate utilizando os conceitos de energia mecânica e conservação de energia.

Energy Skate Park: Basics

Tópicos

  • Conservação de energia
  • Energia Cinética
  • Energia Potencial
  • Energia Térmica
  • Energia
  • Fricção

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Explicar o conceito de Conservação de Energia Mecânica usando energia cinética (KE) e energia potencial gravitacional (PE).
  • Descrever como a barra energética e os gráficos de torta se relacionam com a posição e velocidade.
  • Explicar como a mudança da massa do patinador afeta a energia.
  • Explicar como a mudança da Fricção da Pista afeta a energia.
  • Prever posição ou estimar velocidade a partir da Barra de Energia e dos Gráficos de Torta.
  • Calcule a velocidade ou altura em uma posição a partir de informações sobre uma posição diferente.
  • Calcule KE e PE em uma posição a partir de informações sobre uma posição diferente.
  • Projetar um parque de skate utilizando os conceitos de energia mecânica e conservação de energia.

Faraday’s Electromagnetic Lab

Tópicos

  • A Lei de Faraday
  • Campo magnético.
  • Ímãs

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Prever a direção do campo magnético para diferentes locais em torno de um ímã de barra e de um eletroímã.
  • Comparar e contrastar ímãs de barra e eletroímãs.
  • Identificar as características dos eletroímãs que são variáveis e quais efeitos cada variável tem sobre a força e direção do campo magnético.
  • Relacionar a força do campo magnético à distância quantitativa e qualitativamente.
  • Identificar equipamentos e condições que produzem indução.
  • Comparar e contrastar como uma lâmpada e um voltímetro podem ser usados para mostrar as características da corrente induzida.
  • Prever como a corrente irá mudar quando as condições forem variadas.

Faraday’s Law

Tópicos

  • A Lei de Faraday
  • Campo magnético
  • Ímãs

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Explique o que acontece quando o ímã se move através da bobina em diferentes velocidades e como isso afeta o brilho da lâmpada e a magnitude e o sinal da tensão.
  • Explique a diferença entre mover o ímã através da bobina a partir do lado direito em relação ao lado esquerdo.
  • Explicar a diferença entre o ímã em movimento através da bobina grande versus a bobina menor.

Fourier: Making Waves

Tópicos

  • Série Fourier
  • Som
  • Harmônicas
  • Variáveis Conjugadas
  • Pacotes de Ondas
  • Princípio da Incerteza

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Explicar qualitativamente como os pecados e os co-senos se somam para produzir funções periódicas arbitrárias.
  • Reconhecer que cada componente de Fourier corresponde a uma onda sinusoidal com um comprimento de onda ou período diferente.
  • Descrever os sons em termos de ondas sinusoidais.
  • Comparar e contrastar ondas no espaço e ondas no tempo.
  • Reconhecer que comprimento de onda e período não correspondem a pontos específicos no gráfico, mas indicar o comprimento/tempo entre dois canais consecutivos, picos, ou quaisquer outros pontos correspondentes.
  • Relacionar a notação matemática de uma série de Fourier com sua representação gráfica e determinar qual aspecto do gráfico é descrito por cada um dos símbolos na equação.
  • Reconhecer que λ & T e k & ω são análogos, mas não os mesmos.
  • Traduza uma equação da notação de soma para a notação expandida.
  • Reconhecer que a largura de um pacote de ondas no espaço de posição está inversamente relacionada com a largura de um pacote de ondas no espaço de Fourier.
  • Explique como o Princípio da Incerteza de Heisenberg resulta das propriedades das ondas.
  • Reconhecer que o espaçamento entre os componentes de Fourier está inversamente relacionado ao espaçamento entre pacotes de ondas, e que uma distribuição contínua dos componentes de Fourier leva a um único pacote de ondas.

Gravity Force Lab

Tópicos

  • Força Gravitacional
  • Lei do Quadrado Inverso
  • Pares de Força
  • A Terceira Lei de Newton

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Relacionar a força gravitacional com as massas de objetos e a distância entre objetos.
  • Explicar a terceira lei de Newton para as forças gravitacionais.
  • Projetar experimentos que permitam derivar uma equação que relacione massa, distância e força gravitacional.
  • Usar medidas para determinar a constante gravitacional universal.

Neon Lights & Other Discharge Lamps

Tópicos

  • Luz
  • Elétrons
  • Níveis de energia

Ohm’s Law

Tópicos

  • A Lei de Ohm
  • Circuitos
  • Atual
  • Resistência
  • Voltagem

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Prever como a corrente irá mudar quando a resistência do circuito for fixa e a tensão variar.
  • Prever como a corrente mudará quando a tensão do circuito for fixa e a resistência variada.

Optical Tweezers and Applications

Radio Waves & Electromagnetic Fields

Tópicos

  • Ondas de rádio

Resistance in a Wire

Tópicos

  • Resistividade
  • Resistência
  • Circuitos

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Prever como a mudança de cada variável irá afetar a resistência.
  • Explicar a diferença entre resistência e resistividade.

Semiconductors

Tópicos

  • Semicondutores
  • Diodos
  • Transistores

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Reconhecer que a bateria é a força motriz em um circuito.
  • Descrever como n e p dopants mudam a estrutura dos níveis de energia de elétrons em um semicondutor.
  • Explicar porque uma junção np atua como um diodo, permitindo que a corrente flua de um modo, mas não de outro.

Signal Circuit

Tópicos

  • Circuitos de sinal
  • Circuitos
  • Chaves

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Explique o que acontece quando se liga o interruptor.
  • Determine se as esferas azuis são cargas positivas ou negativas. Como você pode saber?

Wave Interference

Tópicos

  • Interferência
  • Fenda dupla
  • Difração
  • Ondas

Exemplos de metas de aprendizagem

  • Faça ondas com água, som e luz e veja como elas estão relacionadas.
  • Projetar uma experiência para medir a velocidade da onda.
  • Criar um padrão de interferência com duas fontes, e determinar as maneiras de mudar o padrão.
  • Encontrar pontos de interferência construtiva e destrutiva a olho nu e usando os detectores.
  • Colocar uma barreira para ver como as ondas se movem através de uma ou duas fendas. Que tipo de padrão as fendas criam? Como se pode mudar este padrão?
  • Para a luz, preveja a localização das franjas que aparecem na tela usando d sin(θ) = mλ. Use a fita métrica para verificar suas previsões.
  • Explique como a geometria da abertura se relaciona com o padrão de difração.
  • Prever como a mudança do comprimento de onda ou do tamanho da abertura afeta o padrão de difração.

Mais informações e outros simuladores do projeto PhET da Universidade de Colorado

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Sobre Toni Rodrigues

Autor do blog Te1.com.br. Técnico em Eletrônica Industrial pela Escola Técnica de Brasília registrado no CREA, Tecnólogo em Sistemas para Internet pela Unianhanguera. Interessado em eletrônica, montagens, pesquisas, informática e tecnologia em geral.

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10 comentários em “Laboratório de experimentos de eletrônica e física em JAVA”

  1. O Toni é para muitos e principalmente para mim, é um grande divulgador de conhecimentos na área da Eletrônica. Obrigado irmão por nos permitir compartilhar tantas informações.

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