LUDOSIS

GUIA DE ATIVIDADE PRÁTICA (SISMÓMETRO LUDOSIS)

Aceite para publicação em 4 de outubro de 2011

FICHA TÉCNICA

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GUIA DE ATIVIDADES PRÁTICAS (LABORATÓRIO)

AUTORA DA ATIVIDADE: Maria Filomena Teixeira de Melo Rebelo

LICENÇA DA ATIVIDADE: Creative Commons da Casa das Ciências

APRESENTAÇÃO

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GUIA DE ATIVIDADE PRÁTICA (SISMÓMETRO LUDOSIS)

As atividades experimentais podem promover o interesse e a motivação dos alunos, facilitar a compreensão de conceitos científicos, desenvolver aptidões práticas e capacidades de resolução e problemas (Matos, 2001) e melhorar a compreensão dos alunos sobre a natureza da ciência (Lunetta, 1998 in Matos, 2001).

De acordo com Acebes Hernández et al. (2005), o desenvolvimento de protótipos didáticos permite consciencializar e educar os jovens, podendo estes manusear, experimentar e observar os efeitos realistas da situação que se pretende representar. Neste sentido optou-se, pela construção e aplicação de maquetas didáticas para uso nas aulas laboratoriais.

No presente guia apresenta-se o desenvolvimento de uma atividade prática, a realizar-se em laboratório, em que os alunos irão r proceder à montagem e operação do sismómetro didático LUDOSIS, que foi construído com o apoio e a colaboração do Centro de Vulcanologia e Avaliação de Riscos Geológicos (CVARG) da Universidade dos Açores. É importante o professor ao iniciar esta atividade referir a importância que teve para a ciência da sismologia a invenção do aparelho que permite converter os movimentos de vibração do solo, mesmo aqueles que são demasiado fracos para os sentirmos, para um registo visível. Esse instrumento, chamado sismógrafo, consiste num sensor que deteta e amplifica os movimentos do solo que por sua vez se chama sismómetro, e num registador que produz um registo visível do movimento, chamado sismograma. O sismograma representa a conversão do sinal do sismómetro para um registo temporal do evento sísmico. O professor também poderá indicar a página do CVARG, e os alunos fazerem a sua pesquisa sobre a distinção entre estes termos.

As aulas práticas devem iniciar-se com a apresentação dos diapositivos aos alunos, para introduzir os temas e guiar os trabalhos a desenvolver.

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ATIVIDADE PRÁTICA «MONTAGEM E OPERAÇÃO DO SISMÓMETRO DIDÁCTICO LUDOSIS»

SISMÓMETRO LUDOSIS A função do sismómetro é a de realizar a transdução do movimento do solo, ao qual está acoplado. Esta é materializada numa grandeza física, como a diferença de potencial, que pode ser facilmente medida, registada e condicionada (Matias, 1999). Um sismómetro é formado por um sensor, móvel no interior de um invólucro rígido, o qual se move solidariamente com o solo onde se encontra assente.

O funcionamento de um sismómetro baseia-se no princípio da inércia, como, por exemplo, quando o solo é agitado pela chegada de uma onda sísmica (ou outro movimento qualquer). A massa do sismómetro, pela sua inércia, tem tendência a ficar em repouso em relação a um referencial de inércia, movendo-se por isso em relação ao seu suporte. É este movimento relativo entre a massa e o suporte, provocado pela agitação do solo, que deve ser medido e registado (Matias, 1999).

O sismómetro construído denomina-se LUDOSIS, tem um sensor vertical, de curto período, projetado com base no sismómetro AS – 1 da IRIS (Seismographs in Schools Program). O objetivo deste sismómetro é o de tornar a sismologia acessível aos alunos e às escolas por um custo razoável. Com o LUDOSIS os alunos poderão aprender o princípio de funcionamento de um sismómetro eletromagnético de pêndulo, para o registo dos movimentos telúricos.

O sismómetro LUDOSIS vem acompanhado de um dispositivo condicionador digital de sinal, de um CD com programas e exemplos de terramotos e de um manual.

Para tal, basta que a escola tenha um computador, antigo e/ou de baixo custo. A função do computador é a de registar o sinal obtido,

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no disco rígido, e a apresentação no ecrã dos movimentos oscilatórios detetados pelo sensor, bem como uma posterior análise dos mesmos e dos exemplos fornecidos no CD. O docente deverá fazer a instalação do CD antes da aula, seguindo as instruções abaixo mencionadas.

Instalação de programas O sismómetro LUDOSIS é acompanhado de um CD de instalação, contendo os programas de registo e de análise sísmica, assim como de um conjunto de exemplos de registos sísmicos.

Características mínimas para instalação: Processador 386 ou superior, sistema operativo Windows 98 ou superior, leitor de CD, 128 MB de memória RAM, 60 MB de espaço no disco rígido.

Procedimento de instalação: 1. Inserir o CD de instalação 2. O programa de instalação iniciar-se-á automaticamente.

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3. Na janela do InstallShield® para LUDOSIS clique no botão next

4. Na janela Ready to Install the Program, aparecerão as informações relativas à localização da pasta destino dos ficheiros contidos neste CD, por defeito localiza-se na pasta Programas ou Program Files. Clicar no botão Install para continuar com a instalação.

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5. O programa de instalação procederá há criação de pastas, cópia de ficheiros e criação de atalhos para os programas automaticamente.

6. Por último com a instalação bem sucedida, clique no botão Finish.

Nota: Ao deparar-se com algum problema na instalação deverá contactar o apoio técnico no CVARG, através do seguinte correio electrónico: arturo.m.garcia@azores.gov.pt

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Atividade prática

Filomena Rebelo 1/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

PROTOCOLO EXPERIMENTAL TEMA: Utilização de um sismómetro didáctico OBJECTIVOS Descrição e montagem do sismómetro. Utilização do sismómetro. Análise dos registos obtidos.

MATERIAL Sismómetro LUDOSIS Condicionador analógico Computador

Filomena Rebelo 2/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

O sismómetro LUDOSIS compõe-se das seguintes partes: A base do sismómetro constituída por um esquadro em madeira que suporta o braço basculante assim como o frasco com o líquido amortecedor e a bobine sensor, e também possui um conjunto de parafusos e bolha de nível para nivelamento.

Bolha de nível

Bobine sensor

Base do sismómetro

Frasco com o líquido amortecedor

Diapositivos 1 e 2/9 O primeiro apresenta o protocolo experimental.

Apresenta-se a base do sismómetro, a qual é constituída por um esquadro em madeira que suporta o braço basculante, o frasco com o líquido amortecedor e a bobine sensor, assim como um conjunto de parafusos e bolha de nível para nivelamento (diapositivo 2).

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Filomena Rebelo 3/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

O sismómetro LUDOSIS compõe-se das seguintes partes: O braço basculante é composto por uma massa inercial resultado da implementação de um íman tipo ferradura e de um conjunto de anilhas montadas num varão roscado que simultaneamente serve de suporte para a anilha do amortecedor.

Conjunto de anilhas

Varão roscado

Íman em ferradura

Diapositivo 3/9 O braço basculante é constituído por uma massa inercial, resultado da instalação de um íman tipo ferradura e de um conjunto de anilhas montadas num varão roscado que, simultaneamente, serve de suporte para a anilha do amortecedor.

Filomena Rebelo 4/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

O sismómetro LUDOSIS compõe-se das seguintes partes: Por último, a mola extensiva complementa o sistema mecânico de pêndulo, permitindo a detecção dos movimentos oscilatórios.

Mola extensiva

Diapositivo 4/9 A mola extensiva completa o sistema mecânico de pêndulo, permitindo a deteção dos movimentos oscilatórios.

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SISMÓMETRO LUDOSIS

Filomena Rebelo 5/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

Base do sismómetro

Mola extensiva

Sismómetro LUDOSIS

Braço basculante

Diapositivo 5/9 Este diapositivo mostra a montagem final do sismómetro.

Filomena Rebelo 6/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

O sismómetro LUDOSIS : Os movimentos oscilatórios detectados pelo sismómetro são transformados em corrente eléctrica mediante o movimento de inércia do íman dentro da bobine sensor. O condicionamento electrónico é obtido através de um dispositivo conversor analógico – digital. O sinal condicionado electronicamente é registado e apresentado no ecrã de um computador.

Diapositivo 6/9 Os movimentos oscilatórios detetados pelo sismómetro são transformados em corrente elétrica, mediante o movimento de inércia do íman dentro da bobine sensor (força eletromotriz induzida).

Esta corrente, representativa do movimento oscilatório, pode ser condicionada eletronicamente para posterior registo.

O condicionamento eletrónico é obtido através de um dispositivo conversor analógico/digital (A/D) de ganho variável, desenvolvido pelo CVARG. O sinal, condicionado eletronicamente, é registado e apresentado no ecrã de um computador.

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Filomena Rebelo 7/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

COMPUTADOR - SOFTWARE.

Programa de registo sísmico REGSIS.

Programa de análise sísmica ANASIS.

Diapositivo 7/9 A aquisição e armazenamento do registo sísmico são efetuados pela aplicação REGSIS e a análise do sinal sísmico obtido é realizada através da aplicação ANASIS.

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Filomena Rebelo 8/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

ACTIVIDADE PRÁTICA PROCEDIMENTO

1.

Coloca a base do sismómetro sobre o balcão.

2.

Na ranhura da base coloca o braço basculante.

3.

Coloca a mola extensiva nos camarões existentes no braço da base e no braço basculante, para manter este na horizontal.

4.

Na base do sismómetro coloca o recipiente com óleo.

5.

Liga a bobine sensor ao condicionador analógico - digital.

6.

Liga em seguida o condicionador ao computador.

7.

Observa e analisa os registos obtidos.

Diapositivo 8/9 Depois de apresentadas as partes que constituem o sismómetro, os alunos procedem à sua montagem, sobre a mesa simuladora de sismos e de acordo com as indicações fornecidas neste diapositivo.

Filomena Rebelo 9/9

SISMÓMETRO LUDOSIS

COLOCA O SISMÓMETRO SOBRE A MESA SIMULADORA DE SISMOS E EFECTUA OS MESMOS PROCEDIMENTOS QUE EFECTUASTE QUANDO TINHAS OS MODELOS SOBRE A MESA, DE MODO A RESPONDERES CORRECTAMENTE ÀS SEGUINTES QUESTÕES:

Maquetas de modelos de falhas construídos em madeira.

1.

Compara, nos registos obtidos, os resultados de uma pancada mais forte e de uma mais fraca.

2.

Compara, nos registos obtidos, os resultados de uma pancada dada na vertical , com uma dada na horizontal.

3.

Dá uma possível explicação para tais resultados.

Diapositivo 9/9 De seguida, os alunos deverão colocar o sismómetro sobre a mesa simuladora de sismos, na qual colocaram previamente as maquetas das falhas (simulando edifícios). Com a aplicação de pancadas e de movimentos oscilatórios na mesa, os alunos poderão comparar os sinais obtidos com os efeitos sobre os edifícios e verificar o princípio de funcionamento de um sismómetro eletromagnético de pêndulo para o registo dos movimentos telúricos.

Este diapositivo apresenta algumas questões para verificação dos conhecimentos adquiridos pelos alunos.

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BIBLIOGRAFIA ACEBES HERNÁNDEZ, F. X.; AUDEFROY, J. F.; PÉON ESCALANTE, I. (2005) – El papel de los protótipos didácticos en la formación de una cultura para prevenir y mitigar desastres: estúdio de caso en el Instituto Politécnico Nacional de México. Consultado a 30 de Maio de 2005, http://www.ucv.ve/comir/documentos/habitat%20y %20riesgo/ASPECTOS%20ACADEMICOS/PONENCIAS/2%20%20EL %20PAPEL%20DE%20LOS%20PROTOTIPOS%20DIDACTICOS %20EN%20LA%20FORMACION%20DE%20UNA%20CULTURA %20PARA%20PREV%20Y%20MIT%20DESAST.Francisco %20Aceves%20Mexico.doc BOLT, B. A. (1993) – Earthquakes. New revised and expanded.

New York: W.H. Freeman. 331 p.

LAY, T. e WALLACE, T. C., ed. (1995) – Modern global seismology.

San Diego: Academic Press. 521 p. (Internationnal geophysics series; 58) MATIAS, L. (1999) – O sismómetro electromagnético e sistema de aquisição digital. Documentação preparada em Setembro de 1999 para o projecto ROSEA. MATOS, M. (2001). Trabalho experimental na aula de ciências físico - químicas do 3º ciclo do ensino básico: Teorias e Práticas de Professores. Tese de mestrado inédita. Lisboa: Universidade de Lisboa, Departamento de Educação da Faculdade de Ciências.

SERRA, J. P. B. (2002) – Mecanismos de geração dos sismos. In Fundamentos de engenharia sísmica : aulas teóricas. Lisboa: Universidade Nova, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil. Cap. 2. Consultado a 30 de Março de 2005, <http://www.dec.fct.unl.pt/seccoes/S_Geotecnia/Fundamentos_Sis mica_LEG/Capitulo2.pdf>

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