Montagem experimental para verificação do fenômeno de difração de luz adaptada para portadores de deficiência visual

## MONTAGEM EXPERIMENTAL PARA A VERIFICAÇÃO DO ÔÃ Ç FENÔMENOI DE DIFRAÇÃO DA LUZ ADAPTADA PARA PORTADORES DE DEFICIÊNCIA VISUAL

Rafael Rodrigo Garofalo Paranhos¹ Ducinei Garcia²

¹ Departamento de física da Universidade Federal de São Carlos [físico\_rafaelparanhos@yahoo.com.br]

² Departamento de física da Universidade Federal de São Carlos [ducinei@ufscar.br]

## Resumo

A inclusão de alunos com necessidades especiais em escolas regulares de ensino, em especial, no ensino público, está se tornando cada vez mais uma realidade nas escolas brasileiras. Encontra -se na legislação brasileira um suporte legal para a implementação do processo de inclusão de cidadãos com necessidades especiais. Contudo, constatou-u-se, através de pesquisas bibiliográficas realizados em revistas esespecializadas nas áreas de ensino de física e ensino para deficientes visuais (DVs) tanto no cenário nacional e internacional, que o processo de ensino - - aprendizagem dos indivíduos portadores de deficiência viusal esbarra em dificuldades infra -estruturais e metodológicas, agravando-se nos níveis de ensino médio e superior. Tais dificuldades ganharam força ao se realizar contatos diretos e indiretos a centros especializados no apoio e inclusão de deficientes visuais, educacionais ou não, dos quais destacam-s-se o instituto Benjamin Constant (Rio de Janeiro) e a fundação Dorina Nowill (São Paulo). Este trabalho propõe uma montagem experimental para a verificação do fenômeno de difração da luz, adaptada para portadores de deficiência visual (DVs), especialmente vovoltada para estudantes do ensino médio. Devido a grande preocupação com a qualidade e a viabilidade da montagem a ser produzida buscou-s-se utilizar materiais seguros, de relativo baixo custo, incluindo os materiais utilizados na construçao das fendas de dififração. Testes da verificação do fenômeno de difração da luz, utilizando essa montagem experimental, mostraram que ela é viável para DVs e possibilita a compreensão dos conceitos. Contudo, a caracterização quantitativa dos parâmetros envolvidos apresentou baixa resolução, concluindo-s-se que a montagem, por enquanto, é mais adequada para a análise qualitativa (ou semi-quantitativa) do fenômeno.

Palavras -c -chave: Inclusão Escolar ,Óptica, ferramentas metodológicas

## Introdução

A inclusão de alunos com necessidades es especiais em escolas regulares de ensino, em especial, no ensino público, está se tornando cada vez mais uma realidade nas escolas brasileiras. Encontra -s -se na legislação brasileira um suporte legal para a implementação do processo de inclusão de cidadãos com necessidades especiais, tanto fora como dentro da escola[1]. Analisando-se a legislação brasileira no âmbito educacional, encontra-se documentos importantes que esclarecem e defendem um apoio especializado ao processo de inclusão escolar dos portadores de necessidades especiais[2-3]. Contudo, tal processo esbarra em dificuldades infraestruturais e metodológicas, agravando-se nos níveis de ensino médio e superior.

Dessa forma, este trabalho aborda a inclusão escolar de portadores de deficiência visual (DVs), particularmente relacionada ao ensino de Física para o

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ensino médio. Assim, inicialmente, buscou-s-se uma melhor compreensão sobre as questões que envolvem esse tema, realizando-se uma coleta de informações mediante pesquisa bibliográfica de artigos em em revistas especializadas nas áreas de ensino de física e de ensino para DVs. Dentro do cenário nacional destacam-se, entre outros, os trabalhos das referências 4 a 12, e, no internacional, as referências de 13 a 18. Também, procurou-s-se entender as necessidades especiais de portadores de deficiência visual, realizando-se contatos e/ou visitas guiadas aos principais centros brasileiros especializados no apoio à inclusão social e escolar desse grupo de cidadãos. Entre eles, o Instituto Benjamim Constant (IBC); que é o órgão governamental responsável pela aplicação das políticas públicas ao que se refere à inclusão de deficientes visuais; a Fundação Dorina Nowill (FDN), localizada na cidade de São Paulo, SP, que é uma organização não-governamental, sem fins lucrativos, de suporte escolar e logístico aos DVs; o Centro de Apoio Pedagógico Especializado (CAPE), da Secretaria de Educação do Estado de São Paulo; e o PROVER, programa de apoio a deficientes visuais, que é um projeto de extensão universitária ligado à BiBiblioteca Comunitária da UFSCar. Verificou-s-se, a partir daí, a escassez de estudos desenvolvidos sobre o tema de inclusão ou mesmo sobre a produção e avaliação de material didático, desde livros -t-textos (com transposição didática, além de escritos em Braille e/ou falados) e de experimentos, adequados à realidade dos DVs, na área de ensino de Física (e de Ciências, de uma maneira geral). Analisando os trabalhos publicados, constata-s-se a grande importância que a atividade experimental possui quando se refere à melhoria da relação ensinoaprendizagem para o ensino de DVs. Além disso, surge a necessidade de que as montagens experimentais sejam seguras e que sejam confeccionadas com materiais duráveis. Salienta -se que esta preocupação deve estar presente em todos as ferramentas didáticas adaptadas.

Verificou -se, ainda, que a maioria dos trabalhos desenvolvidos na discussão e preparação de materiais didáticos e para-didáticos de ensino de Física, adaptada aos DVs, refere-se ao estudo de Mecânica[13-17], com algumas raras exceções como no caso de óptica geométrica[6,12], por exemplo. Optou-s-se, assim, neste trabalho, desenvolver material didático experimental na área de óptica, que abordasse tema mais avançado e dedicado ao ensino médio, e que privilegiasse conceitos do caráter ondulatório da luz. Daí, a escolha de uma montagem experimental para a verificação do fenômeno de difração da luz, adaptada aos estudantes portadores de deficiência visual.

## Objetivos

Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma montagem experimental, de baixo custo, para a verificação do fenômeno de difração da luz, com caráter inclusivo, ou seja, que possa ser utilizada em salas de aula do ensino médio tanto por estudantes portadores de deficiência visual, como por videntes. Além disso, tal montagem pretende levar em conta questões de segurança à integridade física de quem a manipula. Também, objetiva avaliar a viabilidade da montagem para a verificação do fenômeno a que se propõe, do ponto de vista qualitativo e quantitativo.

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## Desenvolvimentoto

## A montagem Experimental

A montagem experimental desenvolvida baseou-se em experimentos tradicionais para a verificação do fenômeno de difração da luz, contudo com a preocupação de que possuísse um custo baixo de confecção, e, de que se adaptasse ao manuseio de estudantes DVs. Essa adaptação constituiu-se, principalmente, em transformar o sinal luminoso (da luz difratada), detectado por um foto -sensor, em sinal sonoro. Buscou-s-se privilegiar questões de segurança do manuseio e de durabilidade das peças quando da escolha dos materiais. Em princípio, a montagem experimental poderia ser utilizada para a verificação do próprio fenômeno em si, ou seja, apenas de forma qualitativa, ou ainda, para a análise quantitativa de parâmetros tais como a dimensão da fenda ou do obstáculo, que difrata a luz, ou do comprimento de onda da fonte luminosa (a avaliação do grau de resolução dessa análise quantitativa está na terceira parte do desenvolvimento deste trabalho). A viabilidade de manuseio de forma independente, durante a prática experimental, por um portador de deficiência visual foi também analisada (etapa em que um DV realizou a verificação qualitativa do fenômeno de difração da luz, utilizando a montagem desenvolvida neste trabalho, e que está descrita na segunda parte do desenvolvimento). A seguir apresenta-s-se uma tabela onde estão descriminados os materiais utilizados e seus custos (referentes ao final do ano de 2007).

## Materiais

Tabela 1: Relação de materiais utilizados e seu custo para a construção da montagem experimental.

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Primeiramente, foram cortadas duas placas de ferro nas seguintes medidas: 500mm x 200mm. Após o corte, algumas dobras foram feitas com a intenção de formar trilhos ópticos (figura 1a). Em ambos os trilhos, foram realizadas marcações, em baixo relevo, em uma das faces das dobras (figura 1b). Os riscos mais longos representam passos de 1,0 cm, e, os mais curtos, de 0,5 cm. Tais marcações foram a primeira adaptação necessária para os alunos DVs, pois através dessas marcações podem efetuar a leitura dos comprimentos.

Após a construção dos trilhos, iniciou-se a etapa de adequação dos cilindros para suporte do laser e do circuito conversor (do sinal luminoso para o sinal sonoro). O procedimento realizado para o encaixe do laser foi simples, consistiu na realização de duas aberturas circulares na parte superior de um dos cilindros de cobre, opostas entre si, com aproximadamente 7mm de raio, de tal maneira que o corpo do laser transpassasse o cilindro (figura 2a). Neste procedimento, foi tomado um cuidado especial para que o alinhamento entre as duas aberturas não estivesse desnivelado. Uma segunda abertura foi necessária para o encaixe da chave de liga e desliga do próprio laser. Esta chave foi incorporada com a intenção de aumentar o tempo de vida das baterias do laser. Na parte superior do segundo cilindro de cobre, fez -s-se uma abertura circular, com aproximadamente 3mm de raio, para o encaixe do foto -detector (LDR), na mesma altura ra em que o laser foi colocado no primeiro cilindro (figura 2b). Já na sua parte inferior, duas outras aberturas, com aproximadamente 2mm de raio, foram feitas, uma para o conector de entrada da fonte alimentadora, e a outra para o conector de saída para as caixas de som. Para finalizar, imãs foram colados internamente na base de cada cilindro. O objetivo da colocação destes imãs foi o de dificultar a movimentação acidental destes elementos durante a realização do experimento. Ao final, tinta spray prata foi utilizada para dar

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acabamento as partes de cobre e ferro (trilhos e cilindros). Após a pintura, colocouse a numeração, em Braille, da escala de comprimento nas bases de ferro, em passos de 1cm.

Para a conversão do sinal luminoso em sinal sonoro nos alto -falantes (na freqüência da rede, 60Hz), se fez necessária a utilização de um circuito eletrônico amplificador simples, que consiste no LDR como fotodectetor; o transformador para a diminuição da tensão de entrada da rede; e o resistor (3KOKO) (figura 3).

Já as fendas de difração foram montadas a partir de lâminas de barbear cortadas ao meio. Dispuseram-s-se as faces cortantes frente a frente, para se garantir o paralelismo. Para a fixação dessas lâminas, utilizaram-s-se pedaços de palitos de sorvete como suporte (figura 4a). Para a movimentação da fenda nos trilhos, fez-se uma base com retalhos de acrílico, onde também foi colado um imã (figura 4b). A disposição final dos trilhos, laser e fotodector está representada na figura 5.

Figura1: (a) Desenho esquemático dos trilhos a partir dos cortes e dobras das placa de ferro; e (b) fotografia detalhando as marcações em baixo relevo da escala de comprimento.

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Figura 2:Desenho esquemático do cilindro que suporta: (a) o laser; e (b) o fotodetector.Figura 3: Desenho esquemático do circuito conversor r de sinal luminoso para sinal sonoro.

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Figura 4: D Desenho esquemático (a) das fendas; e (b) do suporte da fenda, utilizadas na montagem experimental.

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Figura 5 5: Representação esquemática da montagem experimental de verificação do fenômeno de difração adaptada aos DVs.

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## Análise da viabilidade da montagem experimental por portadores de deficiência visual

Testes da viabilidade da montagem experimental foram realizados por um portador de deficiência visual total, egresso do curso de matemática da UFSCar. A proposta principal dessa análise era de que um DV pudesse manipular e verificar o fenômeno de difração, e o de apresentar as possíveis falhas da construção da montagem experimental para a inclusão a que se propunha. Foi declarado que o fenômeno era bem entendido pela realização do experimento (um roteiro foi sugerido, esclarecendo os principais conceitos), usando a montagem. Por sua vez, os principais apontamentos de adequação da montagem, concluídos dos testes, foram:

- -construir um encaixe de fixação entre os dois trilhos (um trilho apenas encostava no outro);
- -aumentar o atrito da base dos trilhos, por exemplo, através de pés de borracha (como foi feito depois);
- -reforçar as marcações da escala de comprimento;
- -modificar a numeração em Braille feita em papel por uma numeração, por exemplo, feita em acetato;
- -tampar a parte superior do cilindro, que contém o circuito conversor, para diminuir o ruído de fundo proroduzido pela luz proveniente do ambiente; e
- -aumentar a flexibilidade e o comprimento do fios que fazem a ligação entre o cilindro e as caixas de som e da fonte.

Todas essas mudanças foram feitas na montagem final. Quanto ao fato da fenda ter sido construída com material cortante, nenhuma objeção foi colocada, pois a montagem no suporte era segura.

## Análise dos dados quantitativos

Para uma análise quantitativa da utilização da montagem experimental, realizaram -s -se medidas para a determinação da abertura de trtrês diferentes fendas feitas com lâmina de barbear. Os resultados foram comparados com os valores obtidos a partir da medida da espessura da linha gerada numa folha de papel: (a) ao se passar uma caneta esferográfica pela abertura da fenda; e (b) com tinta spray. Os resultados, no primeiro caso, foram obtidos através da análise da distância entre o laser e a fenda, y, e da distância entre mínimos adjacentes, d d (figura 6). A abertura da fenda, a, então, foi determinada, utilizando-se a relação:

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onde l=650nm, é o comprimento de onda do laser de diodo utilizado. Utilizou -se o método de regressão linear para o ajuste dos pontos experimentais (obtidos a partir de várias medidas), a partir da equação acima (linha contínua no gráfico da figura.

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Figura 6. Distância entre o laser e a fenda, y, em função da distância entre os mínimos adjacentes, d, para a montagem experimental de verificação do fenômeno de difração da luz, adaptada para DVs. As barras de erro referem-s-se ao desvio máximo entre as diferentes medidas.

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A comparação dos resultados obtidos para os valores da abertura da fenda encontra -s -se na tabela 2, mostrando alta dispersão entre eles. Pode-s-se concluir, portanto, que a montagem experimental proposta, tem, por enquanto, um caráter de análise qualitativa ou semi-q-quantitativa do fenômeno de difração.

Tabela 2: Resultado comparativo entre os três métodos distintos utilizados para a medição da abertura das fendas.

## Considerações finais

Tendo em vista a escassez de produção de materiais didáticos que promovam a igualdade entre os indivíduos portadores de deficiência visual e indivíduos de visão normal no âmbito educacional, escolheu-se uma área temática na área de ensino de Física, que é a óptptica física, em especial, o fenômeno da difração, para tentar suprir parte desta deficiência. Assim, uma montagem experimental para a verificação da difração da luz foi construída de forma adaptada aos portadores de deficiência visual. Os testes realizados, inclusive por portador de DV, mostraram que a montagem é viável, permitindo a compreensão dos conceitos envolvidos, dentro de uma análise qualitativa (ou semi-i-quantitativa) do fenômeno.

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## Agradecimentos:

Ao Sr. Filipe Ballico de Moraes, matemático formado pela UFSCar, DV, no auxílio aos testes da montagem experimental deste trabalho (sob termo assinado de livre consentimento) e valiosas sugestões. Ao Sr. José Carlos Ortega, técnico do Depto. de Física da UFSCar pelos serviços de oficina mecânica realizados, assim como pelas idéias e discussões. Aos estudantes de graduação Aníbal Thiago Bezerra, e de pós -graduação, Ubyrajara Aquino de Castro, do DF-UFSCar, pela inestimável ajuda durante todo o trabalho. As instituições de apoio aos DVs, citadas, pelo atendimento e discussões.

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