TUTORIAL PARA COLETA DE DADOS ATRAVES DE VIDEO ANALISE UTILIZANDO O SOFTWARE TRACKER

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1 TUTORIAL PARA COLETA DE DADOS ATRAVES DE VIDEO ANALISE UTILIZANDO O SOFTWARE TRACKER

2 1 TUTORIAL PARA COLETA DE DADOS ATRAVES DE VIDEO ANALISE UTILIZANDO O SOFTWARE TRACKER Autor: Professor Walmir Jacinto de Sousa Coautor: Professor Doutor Luís Antônio Cabral

3 2 SUMÁRIO 1-Introdução Instalação Instalação do Java Instalação do software Tracker Utilização do Software Tracker Como abrir o software Como abrir um vídeo Como ajustar o vídeo Como calibrar a escala de vídeo Como inserir o eixo de coordenadas Como marcar pontos e definindo a trajetória descrita pela partícula Como manipular a região dos gráficos Como plotar mais de um gráfico Como modificar as variáveis dos gráficos plotados Como criar novas variáveis Como visualizar os gráficos plotados em tela cheia Como manipular a região dos dados Quantidade de dados coletados Como alterar o formato dos dados coletados Como exportar os dados coletados para uma planilha ou outro software Dicas para potencializar a precisão na coleta dos dados... 40

4 3 1 - Introdução: O tracker é um software livre, disponível para plataformas híbridas (Windows, Linux e Mac OS X), utilizado para coleta de dados relacionados a sistemas físicos diversos através de vídeo analise. O usuário realiza a filmagem do fenômeno físico em questão, faz o download do mesmo no computador e o tracker se encarrega de coletar os dados e plotar gráficos relativos ao vídeo. A seguir apresentamos um tutorial para a utilização deste software, desde sua instalação até a coleta dos dados, bem como a realização de um experimento como exemplo para facilitar o entendimento por parte do usuário. 2-Instalação: Para a instalação e utilização do software tracker o computador em questão deve disponibilizar o Java 32 bit instalado e Java 64 bit atualizado. Observação: Mesmo depois de instalado, o usuário só conseguira utilizar o software tracker se o Java instalado no computador estiver atualizado. 2.1-Instalação do Java: Acesse o site A figura 1 representa a tela que será aberta no monitor do usuário. Clique no local indicado: Fig. 1 - Tela inicial do site oficial do Java

5 Após clicar no local indicado acima, outra tela surgirá. Se o sistema operacional em questão for Windows clique no local conforme destacado na figura 2: 4 Fig. 2 - Tela de instalação do Java no site oficial Observação: Se o sistema operacional do computador a ser instalado o Java não for o Windows, o usuário deve escolher o sistema operacional compatível com seu computador na mesma tela ilustrada na figura 2, no entanto um pouco mais abaixo. Vide figura 3: Fig. 3 - Tela de escolha do sistema operacional e instalação do Java no site oficial O usuário deve finalizar o download do Java seguindo os passos gerados pelo instalador.

6 5 2.2-Instalação do software tracker: Acesse o site A figura 4 representa a tela que será aberta no monitor do usuário. Fig.4 - Tela inicial do site oficial do Tracker O usuário tem duas opções de idiomas para navegar no site (inglês e espanhol). A figura 5 destaca o local para a escolha do idioma: Fig. 5 - Tela inicial do site oficial do tracker Depois de selecionado o idioma de sua preferência, o usuário já pode iniciar o download do software escolhendo umas das plataformas disponíveis,

7 desde que seja compatível com seu PC. A figura 6 destaca com um retângulo de periferia vermelha onde o usuário deve escolher a plataforma em questão: 6 Fig. 6 - Tela inicial do site oficial do tracker Observação: Ao clicar numa das opções destacadas acima, o usuário realizara o download da versão mais atual disponível. Se o mesmo desejar realizar o download de versões anteriores, elas estão disponíveis nesta mesma pagina um pouco mais abaixo. Vide figura 7: Fig. 7 - Tela inicial do site oficial do tracker Depois do download do instalador do software tracker o usuário deve seguir os passos a seguir (para sistema operacional Windows):

8 1º Passo: A figura 8 mostra uma caixa de dialogo que surgirá na tela. Clique em Avançar. 7 Fig. 8 - Caixa de dialogo do inicio da instalação do tracker 2º Passo: Na caixa de dialogo ilustrada na figura 9 o usuário deve aceitar os termos de acordo e clicar em Avançar. Fig. 9 - Caixa de dialogo dos termos de acordo de instalação e utilização do software tracker 3º Passo: Agora o usuário deve escolher a pasta onde deseja instalar o tracker. Essa escolha deve ser feita na caixa de dialogo que aparece na figura 10. Após a escolha clique em Avançar.

9 8 Fig Caixa de dialogo para a escolha da pasta onde o tracker será instalado 4º Passo: A figura 11 mostra a caixa de dialogo onde o usuário pode optar por fazer o download de vários vídeos e experimentos prontos para serem utilizados no tracker. Caso o usuário tenha interesse marque em Videos and Experiments e clique em Avançar. Fig. 11 Caixa de dialogo para realização do download da biblioteca de vídeos e experimentos disponibilizada pelo tracker 5º Passo: Na caixa de dialogo ilustrada na figura 12 o usuário deve fazer a escolha da pasta de destino dos vídeos e experimentos. Após a escolha clique em Avançar.

10 Observação: Se o usuário não optou por instalar os vídeos e experimentos ele deve desconsiderar este passo. 9 Fig Caixa de dialogo para a escolha da pasta onde os vídeos e experimentos serão instalados 6º Passo: Clicando em Avançar na caixa de dialogo da figura 13 o usuário dará inicio à instalação do tracker. Fig. 13 Caixa de dialogo para dar início ao processo de instalação do tracker 7º Passo: A figura 14 mostra a caixa de dialogo que fornece o progresso de instalação do tracker no computador do usuário.

11 10 Fig.14 Caixa de dialogo referente ao progresso de instalação do tracker 8º Passo: Se o usuário desejar criar um atalho do tracker na área de trabalho do seu computador marque a opção Create a Shortcut on de desktop na caixa de dialogo ilustrada na figura 15. Em seguida clique em Finalizar. Fig. 15 Caixa de dialogo para a finalização da instalação do tracker A partir de agora o software tracker está pronto para ser utilizado pelo usuário.

12 11 3-Utilização do software tracker: 3.1-Como abrir o software: Se o usuário criou um atalho na área de trabalho do computador, basta dar um clique duplo no mesmo com o botão direito do mouse para abrir o tracker. Uma tela igual a representada na figura 16 deve surgir no monitor. Fig. 16 Tela inicial do software tracker 3.2-Como abrir um vídeo: O usuário pode seguir dois caminhos para abrir o vídeo desejado: 1º) Clicando no Menu arquivo e depois em abrir. Veja as figuras 17a e 17b a seguir:

13 12 Fig. 17a Fig. 17b 2º) Clicando direto no ícone abrir ao barra de ferramentas. Observe a figura 18:

14 13 Fig.18 Após seguir um dos caminhos supracitados o usuário deve localizar o vídeo que deseja abrir. Neste momento deve aparecer na tela do computador uma caixa de dialogo como ilustrado na figura 19. Fig. 19 Caixa de dialogo para a localização do vídeo a ser aberto Observação: O usuário pode abrir um vídeo disponível na biblioteca do próprio tracker ou um vídeo de sua própria autoria. Caso queira utilizar um vídeo da biblioteca do tracker, e não tem a mesma disponível em seu computador, basta acessar o site: para fazer o download dos vídeos e experimentos disponibilizados pelo tracker. Veja a ilustração da pagina inicial do site na figura 20.

15 14 Fig. 20 Pagina inicial do site oficial do software tracker, destaque para a biblioteca de vídeos Caso o usuário opte por abrir um vídeo de sua própria autoria uma mensagem de erro pode aparecer na tela do computador conforme ilustrado na figura 21. Clique no local destacado para abrir o vídeo: Fig. 21 Caixa de dialogo relativa à mensagem de erro ao abrir um vídeo O vídeo deve ser carregado no local destinado conforme a figura 22 a seguir:

16 15 Fig. 22 Vídeo carregado na tela do tracker Observe que o experimento registrado no vídeo em questão é referente ao pêndulo simples utilizado na segunda fase da OBFEP/2014 (Olimpíada Brasileira de Física das Escolas Públicas). 3.3-Como ajustar o vídeo O software tracker realiza a vídeo análise quadro a quadro. Diante disso, o usuário pode efetuar cortes no vídeo extraindo partes indesejáveis para a coleta de dados e plotagem dos gráficos. O software disponibiliza dois caminhos, veja: 1º) Clique no ícone indicado na figura 23.

17 16 Fig. 23 Destaque para o ícone onde o usuário deve clicar para realizar os ajustes necessários no vídeo Uma caixa de dialogo com as características do vídeo surgirá na tela. Nela o usuário pode realizar os devidos cortes ou até mesmo alterar o tempo de cada quadro. Vide figura 24. Fig. 24 Caixa de dialogo para ajustes de corte no vídeo Com as alterações realizadas o usuário deve clicar em aceitar para finalizar os cortes desejados.

18 2º) Na parte inferior da tela temos uma barra que mostra a progressão do vídeo. Nela o usuário pode realizar os cortes necessários manualmente arrastando as setas pretas localizadas nas extremidades desta barra. A figura 25 destaca estas setas. 17 Fig. 25 Setas para cortes no vídeo Além dos cortes no vídeo, os ajustes ilustrados na caixa de dialogo da figura 24 podem ser realizados na parte inferior do vídeo (à direita e à esquerda da barra de progressão do vídeo se encontram os comandos necessários para tais ajustes). A figura 26 mostra um vídeo cortado que será reproduzido a partir do quadro 36 até o quadro 108 que ilustra estes comandos. Fig.26 Orientação para a utilização das teclas na barra de progressão do vídeo

19 Como calibrar a escala de vídeo A calibração do vídeo é de suma importância para que os dados coletados pelo tracker correspondam com os valores reais do experimento. Para isso, o usuário deve inserir a fita métrica com transferidor clicando no ícone relativo à mesma >> novo >> Fita de Calibração, conforme ilustrado na figura 27. Fig. 27 Inserção da fita métrica com transferidor Uma seta azul surgirá na tela para que o usuário coloque o valor da medida da cota a ser inserida. Para isso, é necessário que o usuário tenha um conhecimento prévio do valor da medida de algum elemento presente no vídeo. Arrastando as extremidades da seta azul o usuário pode posiciona-la no local desejado. Depois basta inserir o valor da medida do elemento em questão. Observe a figura 28.

20 19 Fig.28 Destaque para a posição da seta e local de digitação do valor da medida Observações: 1ª) A fita métrica deve ser posicionada no plano onde a partícula descreve seu movimento para que os dados coletados sejam mais precisos. 2ª) Para melhorar a precisão do posicionamento da fita métrica o usuário pode ampliar a tela do vídeo utilizando a ferramenta zoom. A barra de ferramentas do tracker disponibiliza um ícone para tal, porém o usuário pode utilizar o botão direito do mouse ou teclando na tecla z. Vide figura 29. Fig. 29 Destaque para o ícone da ferramenta zoom

21 3ª) O valor da medida pode ser digitado em centímetros ou em metros. O software reconhece a unidade de medida de acordo com o formato que o valor foi digitado. Por exemplo, se o valor da medida em questão for 25 cm, o usuário deve digitar 25 para que a medida seja expressa em centímetros ou 0,25 para que a medida seja expressa em metros Como inserir o eixo de coordenadas O usuário deve escolher um referencial no vídeo para ser a origem das coordenadas do sistema cartesiano, pois todos os valores coletados pelo software tracker são medidos em relação a mesma. No caso do pendulo simples é conveniente adotarmos o seu centro de massa como origem. Veja: O tracker oferece dois caminhos para inserirmos o eixo de coordenadas. 1º) Clique no ícone indicado na figura 30. Fig. 30 Ícone para inserir o eixo de coordenadas cartesianas 2º) O usuário deve clicar em trajetórias >> eixos >> visível. Observe esta sequencia na figura 31.

22 21 Fig. 31 Sequencia para inserção do eixo de coordenadas cartesianas através do Menu Trajetórias Depois de seguir um dos passos anteriores o usuário deve ajustar o eixo de coordenadas de acordo com sua necessidade, podendo rotacionar e/ou transladar o mesmo. Vide figura 32: Fig. 32 Ajuste do eixo de coordenadas cartesianas

23 3.6-Como marcar pontos e definindo a trajetória descrita pela partícula Para definir a trajetória descrita pela partícula o usuário deve inserir no vídeo o Ponto de Massa clicando em Trajetórias >> Novo >> Ponto de Massa. Observe a figura Fig. 33 Inserindo o Ponto de Massa através do Menu Trajetórias O usuário também pode inserir o Ponto de Massa clicando em Novo na Barra de Ferramentas. A figura 34 destaca o referido ícone. Fig. 34 Destaque para o ícone utilizado para inserir o Ponto de Massa

24 Depois de inserido o Ponto de Massa um novo ícone relativo à mesma deve surgir no canto superior à esquerda da tela do vídeo e no local destinado aos gráficos deve aparecer um eixo de coordenadas para a plotagem dos mesmos. Vide figura Fig. 35 Destaque para o ícone relativo ao Ponto de Massa e local onde são plotados os gráficos Para marcar os pontos da trajetória o usuário deve clicar no ícone massa A >> Marcar como Padrão. Observe a figura 36. Fig. 36 Marcação dos pontos da trajetória através do ícone referente à massa O cursor do mouse deve mudar de uma seta para um quadrado.

25 O usuário deve clicar no local desejado com o botão esquerdo do mouse, com isso o vídeo evolui quadro a quadro (cada clique o vídeo pula para o próximo quadro). O usuário deve repetir a operação até o término do vídeo. Durante a marcação dos pontos da trajetória o gráfico vai sendo plotado e os dados coletados conforme mostra a Fig. 37 Destaque para a plotagem do gráfico e coleta dos dados Observações: 1ª) O usuário pode iniciar a marcação dos pontos da trajetória sem abrir o ícone referente à massa. Para isso basta clicar com o botão esquerdo do mouse no local desejado com a tecla Shift acionada. 2ª) É recomendável que o usuário realize os cliques na mesma região da partícula para aumentar a precisão na coleta dos dados. Uma dica para maximizar a precisão dos cliques é utilizar o zoom, com isso o local a ser clicado aumenta na tela facilitando a marcação no local desejado por parte do usuário. Durante a marcação dos pontos ou até mesmo no seu término, o usuário pode deletar algum ponto indesejável na trajetória. Para isso, o usuário deve selecionar o referido ponto no gráfico, clicar no ícone referente à massa e depois clicar em Deletar Passo Selecionado, conforme mostra a figura 38.

26 25 Fig. 38 Passos para deletar algum ponto indesejado na trajetória descrita pela partícula Caso o usuário não fique satisfeito com a trajetória descrita o mesmo pode deletar todos os dados coletados para realizar uma nova marcação. Basta clicar no ícone referente à massa e depois clicar em Limpar Dados. Vide figura 39. Fig. 39 Deletando todos os dados coletados O usuário pode configurar os dados referentes à massa, tais como, nome, cor e forma geométrica do ponto na trajetória. Observe a figura 40.

27 26 Fig. 40 Destaque para os locais onde o usuário pode realizar as alterações na massa 3.7-Como manipular a região dos gráficos Como plotar mais de um gráfico O software disponibiliza a plotagem de 3 gráficos ao mesmo tempo. A figura 41 destaca o local onde o usuário pode fazer a escolha da quantidade de gráficos que deseja plotar. Fig. 41 Local para escolha da quantidade de gráficos a serem plotados

28 Como modificar as variáveis dos gráficos plotados O usuário pode escolher as variáveis de cada eixo de cada gráfico plotado. Para isso basta clicar nos locais destacados com uma circunferência preta de acordo com a figura 42. Fig. 41 Destaque para as variáveis onde o usuário deve clicar para realizar as alterações desejadas Após clicar em algum dos locais indicados na figura 41 uma janela com a lista das varáveis disponíveis aparece na tela. Vide figura 42. Fig. 42 Destaque para a janela de variáveis disponíveis pelo tracker

29 Como criar novas variáveis Caso o usuário desejar definir uma variável que o software não disponibiliza ele pode cria-la. Clicando em definir na janela de variáveis surgira uma nova janela na tela onde o mesmo poderá criar a variável desejada. Observe as figura 43a e 43b. Fig 43a Destaque para o local onde o usuário deve clicar para criar uma nova variável Fig. 43b Destaque para a janela onde o usuário pode criar uma nova variável Como exemplo, vamos definir como nova variável a energia potencial gravitacional do sistema físico. Siga os passos:

30 1º Passo: Devemos definir os parâmetros utilizados na expressão da nova variável (para a energia potencial gravitacional estes parâmetros são a massa e a aceleração gravitacional). Na janela parâmetros clique em Adicionar. Veja figura Fig. 44 Destaque para o ícone onde o usuário deve clicar para adicionar um novo parâmetro Observe que o parâmetro massa m já esta definido, bem como seu valor 1kg (figura 44). 2º Passo: Agora vamos definir o parâmetro aceleração gravitacional g. Para isso o usuário deve dar um clique duplo com o mouse em param na coluna Nome da janela Parâmetros. A linha onde será digitado o nome do parâmetro sofre um zoom automático e após a digitação a linha fica amarela. Vide figura 45.

31 30 Fig. 45 Destaque para o local onde deve ser digitado o nome do parâmetro Depois que a linha assumir a cor amarela o usuário deve clicar na tecla enter para finalizar a introdução do novo parâmetro. O aspecto da coluna Nomes está indicado na figura 46. Fig. 46 Destaque para o local que indica onde o nome do parâmetro foi definido 3º Passo: Depois de definir o nome do parâmetro, o usuário deve definir o valor do mesmo (no caso da aceleração gravitacional vamos adotar 9,8 m/s 2 ). Para isso, o usuário deve dar um clique duplo com o mouse no local adequado na coluna Expressão da janela Parâmetros, após digitar o valor a linha assume a cor amarela, da mesma forma quando inserimos o nome. A figura 47 destaca o referido local.

32 31 Fig.47 Destaque para o local onde o valor do parâmetro g deve ser digitado Agora o usuário deve clicar na tecla enter para finalizar a introdução do valor do referido parâmetro. Observe na figura 48 como deve ficar a coluna Expressões depois da inserção do valor. Fig. 48 Destaque para o local onde o valor do parâmetro g foi definido 4º Passo: Depois de definidos os parâmetros bem como seus valores, o usuário deve definir o nome da nova variável. Para isso ele deve dar um clique duplo com o mouse em func na coluna Nome da janela Funções de Dados. A linha onde será digitado o nome do parâmetro sofre um zoom automático e após a digitação a linha fica amarela. Observe a figura 49.

33 32 Fig. 49 Destaque para o local de digitação do nome da nova variável Depois que a linha assumir a cor amarela o usuário deve clicar na tecla enter para finalizar a introdução do nome da nova variável. O aspecto da coluna Nomes está indicado na figura 50. Fig. 50 Destaque para o local onde a nova variável foi definida 5º Passo: Depois de definir o nome da nova variável, o usuário deve definir a expressão referente a mesma (no caso da Energia Potencial Gravitacional utilizaremos a expressão m.g.y). Para isso, o usuário deve dar um clique duplo com o mouse no local adequado na coluna Expressão da janela Funções de Dados, após digitar a expressão a linha assume a cor amarela, da mesma forma quando inserimos o nome. Observe a figura 51.

34 33 Fig. 51 Destaque para o local de digitação da expressão referente à nova variável Depois que a linha assumir a cor amarela o usuário deve clicar na tecla enter para finalizar a introdução da expressão referente à nova variável. O aspecto da coluna Nomes está indicado na figura 52. Fig. 52 Destaque para o local onde a expressão referente a nova variável foi definida Observações: 1ª) O sinal aritmético de multiplicação deve ser digitado utilizando o asterisco ( * )

35 2ª) Caso algum nome, valor ou expressão esteja incorreto, a referida linha assume a cor vermelha. Neste caso o usuário deve detectar o erro e corrigi-lo para finalizar a inserção da nova variável. Vide figura Fig. 53 Destaque para o erro da expressão referente à Energia Potencial Gravitacional (no caso específico a variável h deve ser representada por y 6º Passo: Após corrigir possíveis erros, basta o usuário fecha a caixa de diálogo Construtor de Dados que a nova variável já esta definida e se encontra na lista de variáveis do software. Observe a figura 54. Fig. 54 Destaque para a nova variável definida na lista de variáveis de tracker

36 Como visualizar os gráficos plotados em tela cheia Se o usuário desejar visualizar os gráficos plotados em toda tela do computador basta clicar no local indicado na figura 55. Fig. 55 Destaque para o local onde o usuário deve clicar para colocar os gráficos em tela cheia A tela assume o aspecto conforme ilustra a figura 56. Para retornar o usuário deve clicar no local indicado. Fig. 56 Gráficos maximizados e destaque para o local onde o usuário deve clicar para visualizar a tela como antes

37 Como manipular a região dos dados Quantidade de dados coletados O tracker realiza a coleta de dados referentes ao sistema físico em função do tempo. A priori ele realiza a coleta apenas das coordenadas x e y da posição. Observe a figura 57. Fig. 57 Destaque para as variáveis t, x e y coletadas Caso o usuário necessite coletar outros dados basta clicar em Dados. Vide figura 58. Fig. 58 Destaque para o local onde o usuário deve clicar para selecionar os dados que deseja coletar

38 Após clicar no local indicado, aparece na tela uma caixa de dialogo onde o usuário pode marcar as variáveis relacionadas aos dados desejados e desmarcar os indesejados. Como exemplo, vamos selecionar mais 3 novas variáveis, a velocidade (v), a aceleração (a) e a energia cinética (k). Observe a figura Fig. 59 Destaque para o local de marcação e desmarcação de variáveis e novos dados coletados Como alterar o formato dos dados coletados O tracker realiza a coleta de dados no formato de notação científica, caso o usuário queira alterar o formato, é necessário que selecione todos os dados coletados e clique com o botão direito do mouse na região selecionada. Um menu aparece na tela, a seguir clique em Number Formats.... Observe a figura 60.

39 38 Fig. 60 Destaque para o local onde o usuário deve clicar para alterar o formato dos dados coletados Após clicar no local indicado, surge na tela uma caixa de dialogo onde o usuário deve digitar o formato desejado. Vide figura 61. Fig. 61 Destaque para o local onde o usuário deve digitar o formato desejado Observe que os dados coletados estão em notação científica, como exemplo, vamos alterar para o formato decimal. Neste caso, o usuário pode também definir a quantidade de casas decimais que deseja coletar os dados (vamos atribuir três casas decimais). Veja a figura 62.

40 39 Fig. 62 Alteração no formato dos dados coletados com destaque para o local onde o usuário deve digitar tal formato Como exportar os dados coletados para uma planilha ou outro software O tracker possibilita a exportação dos dados coletados para outro software de analise de dados ou para uma planilha. Para isso, o usuário deve selecionar os dados coletados e clicar com o botão direito do mouse na região selecionada, em seguida, surge um menu onde o usuário deve clicar em Copie os dados selecionados >> Precisão total. A figura 63 ilustra este procedimento. Fig. 63 Procedimento de copia dos dados selecionados para exportação

41 Depois de copiar os dados o usuário deve cola-los na planilha ou software que desejar. A figura 64 ilustra o caso de exportarmos os dados para uma planilha, veja: 40 Fig. 64 Destaque para os dados exportados para uma planilha 4-Dicas para potencializar a precisão na coleta dos dados 1ª) O tracker realiza coleta de dados em movimentos bidimensionais, portanto é altamente recomendável que o sistema físico em questão realize um movimento em duas dimensões. Caso o ponto de massa realize o movimento num espaço tridimensional, a precisão na coleta dos dados pode ser comprometida. 2ª) O dispositivo responsável pela captura do vídeo (câmera digital, aparelho de celular, tablets, etc) deve estar imóvel, portanto não é recomendável que o usuário realize a filmagem segurando o referido dispositivo com as mãos. 3ª) O dispositivo de filmagem não pode ser posicionado muito afastado ou muito próximo do sistema físico para não comprometer a qualidade do vídeo. O usuário deve escolher a posição adequada de acordo com as especificações do dispositivo que for utilizar. 4ª) A lente do dispositivo em questão deve estar o mais alinhada possível do ponto onde o usuário vai definir a trajetória do ponto de massa.

42 5ª) Quando o usuário for calibrar o vídeo ele deve posicionar a fita métrica no mesmo plano do movimento do sistema físico, isso potencializa a precisão na coleta dos dados. 41