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SVG: a linguagem gráfica ideal para ensinar Física na era digital

Prof. Alberto Ricardo Präss
PrassTek Quantum Computing

9. Gráficos de Física

Gráficos são outra aplicação fundamental.

Uma curva de posição em função do tempo, por exemplo, pode ser representada por um caminho SVG.

Para um movimento uniformemente acelerado:

\[ x(t)=x_0+v_0t+\frac{1}{2}at^2 \]

podemos calcular pontos da função e utilizá-los para construir uma curva.

O mesmo procedimento pode ser utilizado para representar:

  • posição em função do tempo;
  • velocidade em função do tempo;
  • aceleração em função do tempo;
  • energia potencial;
  • energia cinética;
  • pressão em função do volume;
  • temperatura em função do tempo;
  • oscilações harmônicas;
  • funções de onda;
  • espectros de emissão e absorção.

Como o gráfico pode ser redesenhado conforme os dados mudam, SVG combina especialmente bem com atividades experimentais e simulações.

10. Ondas e oscilações

O ensino de ondas apresenta outro exemplo particularmente interessante.

Uma onda senoidal pode ser representada por:

\[ y(x,t)=A\sin(kx-\omega t+\varphi) \]

Em uma imagem estática, podemos mostrar uma fotografia matemática da onda em determinado instante.

Mas o SVG permite ir além.

Utilizando animação ou JavaScript, podemos fazer a curva deslocar-se, modificar sua amplitude, alterar seu comprimento de onda e mudar sua frequência.

O estudante pode observar visualmente que aumentar a frequência significa aumentar o número de oscilações por unidade de tempo, enquanto diminuir o comprimento de onda altera a distância entre máximos sucessivos.

A relação fundamental:

\[ v=\lambda f \]

pode ser explorada de maneira dinâmica.

Isso aproxima a representação matemática da experiência visual.

11. Eletricidade e magnetismo

Diagramas elétricos também se beneficiam enormemente do SVG.

Resistores, baterias, interruptores, capacitores, fios e instrumentos de medição podem ser construídos utilizando linhas e formas geométricas.

Uma figura de circuito pode, inclusive, ser utilizada como interface interativa.

Um interruptor pode ser clicado pelo estudante. Uma lâmpada pode mudar de estado. Correntes podem ser indicadas por setas animadas.

Os valores elétricos podem ser recalculados automaticamente utilizando, por exemplo, a Lei de Ohm:

\[ V=RI \]

ou a potência elétrica:

\[ P=VI \]

Assim, um único diagrama pode servir simultaneamente como ilustração, calculadora e experimento virtual.