Arduíno no ensino de física
Prof. João Cláudio Nunes Carvalho
A relevância do laboratório de ciência é inquestionável pelos professores, pois a prática experimental consolida a aula teórica, extrapolando a abstração dos conceitos e relações estabelecidas durante a exposição teórica de um conteúdo. Em virtude desta importância, as discussões sobre o tema têm conduzido algumas pesquisas sobre o laboratório didático de Ciências, surgindo classificações quanto ao método empregado. Filho (2000), apresenta algumas concepções relativas à organização das práticas experimentais nos laboratórios de ciência.
Como uma alternativa de baixo custo para experimentos de física, temos o uso do Arduíno:
Física no cotiano
Indicação de Leitura do João Cláudio Nunes Carvalho para meus alunos de Física 1 - IFCE Maracanaú Roberto De Almeida Façanha
A Lei de Newton explica a vantagem que os nadadores mais altos têm nas competições nas piscinas - Fotolia
Esportes, a mudança na cor das folhas que caem das árvores, nosso
almoço de todos os dias e o uso da tecnologia touch screen. Essas fatos
diversos são apenas alguns dos eventos cotidianos que apresentam
oportunidades objetivas de aprender Física no dia a dia. Porque é um
erro achar que a matéria se resume unicamente aos cálculos e fórmulas.
Os professores recomendam que o aluno relacione o que aprende na sala
de aula com o seu cotidiano. Os Jogos do Rio, que monopolizam a atenção
do mundo neste momento, podem ser inclusive uma boa maneira de começar,
como indica Bruno Henrique da Costa, professor dos colégios Santa
Mônica e do Notredame.
– Ao nadar, o nadador empurra a água para trás. Automaticamente, a
água o joga para frente. Esse movimento de vai e volta é a Lei de
Newton. O nadador mais alto, com membros mais compridos, terá mais
envergadura e irá conseguir empurrar mais água para trás. E assim a água
irá empurrá-lo para frente. Quem tem o braço um pouco menor terá que
girar o braço mais vezes para compensar. Isso é pura Física.
Imaginar um carro fazendo uma curva em alta velocidade é outra oportunidade para aprender:
– Meus alunos sabem que um carro, para fazer uma curva, não pode
entrar muito rápido nela. Isso acontece por causa das forças de atrito e
centrípeta. Os alunos acham que não precisam pensar nessas forças, mas
pensam, intuitivamente. Se não posso entrar na curva a 180 km/h é porque
o atrito não vai ser suficiente pra manter o carro no chão e a força
centrípeta não vai conseguir deixar o carro na curva.
Mesmo quem anda a pé pode aprender, especialmente se estiver subindo uma ladeira.
– Pode reparar: as pessoas naturalmente sobem em ziguezague, pois
percebem na prática que cansa menos do que subir em linha reta – aponta
Bruno.
Robson Vieira é professor do Colégio Notredame, Colégio Sarah Dawsey e
Escola do SESI. Ele traz de volta o tema esportes citando a prática do
arco e flecha.
– Quando o arco fica flexionado e tensionado com a flecha, ele fica
com uma energia potencial elástica, uma energia acumulada. Quando a
flecha é liberada, essa energia se transforma em energia sintética,
energia de movimento. Então a flecha adquire velocidade e atinge o alvo.
Ao atingir o alvo, ela tem também o poder de penetração do alvo, que
ainda transforma parte da energia em som e calor. Física na cozinha
Dá
para estudar Física também quando observamos a diferença entre um
alimento cozido na panela de pressão e outro, em uma panela comum - Fotolia
Observar
a ação do tempo nos alimentos também nos ajuda a aprender, como destaca
Robson da Silva Gonçalves, professor da Escola Técnica Rezende-Rammel,
ao falar da termometria:
– Você já reparou que o pão fica duro rapidamente se deixado fora do
saco plástico? Mas por que isso acontece? É simples: a maciez do pão
está relacionada à quantidade de água que existe em seu interior. Se o
pão fica fora do saco, sua água evapora e ele endurece.
Ainda no território da cozinha, Robson da Silva fala do cozimento dos alimentos na panela de pressão:
– Em uma panela normal, a água ferve a 100°C. Quando a gente usa uma
panela de pressão, essa temperatura aumenta. O feijão na panela de
pressão está sendo cozido a 120°C. Quando os alimentos são cozidos a uma
temperatura maior, as reações químicas associadas ao cozimento ocorrem
mais rapidamente, por isso o cozimento é mais rápido. Como funciona o touchscreen
Robson Viera agora
toma como exemplo a tecnologia do touchscreen, cada vez mais presente
em dispositivos como smartphones, tablets e TVs, para falar de
eletricidade.
– Essas telas capacitivas são formadas por uma camada eletricamente
carregada que fica sobre a tela. Quando tocamos a tela, a gente recebe
algo similar a um choque, só que imperceptível para nós. Mas o aparelho
percebe essa descarga na tela, o que faz com que ele calcule as
coordenadas do toque e saiba o local aonde ele aconteceu,
transformando-o em comando de tela.
Com um exemplo muito mais rudimentar, ele faz referência a mudança da textura e cor das folhas ao cair das árvores no outono:
– Como preparação e armazenamento para o inverno, as folhas têm seus
açúcares e amido removidos. Sem o verde nas folhas, o amarelo começa a
se mostrar, podendo ser alterado para o vermelho, laranja e até mesmo
púrpura. Tudo depende da acidez das substâncias químicas da folha.
Robson Vieira também finaliza apontando a principal razão de estudar física no cotidiano:
– Todos os fenômenos da natureza são explicados pela física. Ela
mostra como tudo na natureza está conectado e de que forma essas
conexões acontecem. Um aluno que não vence essa barreira provavelmente
terá muitas dificuldades de leitura do mundo. Sofrerá com a dificuldade
de desenvolver sua capacidade de observação, análise, raciocínio lógico,
comunicação, abstração.
Prof. João Cláudio Nunes CarvalhoMaterial direcionado para os alunos de engenharia e computação do IFCE - Campus Maracanaú
VPhytonVPython é um módulo adicional para Python, que inclui classes para criar vários tipos de formas geométricas em três dimensões, podendo ser colocadas em movimento facilmente. VPython usa a biblioteca gráfica OpenGL. A versão mais recente, 7, lança as animações dentro dum browser, usando WebGL e Javascript.
VPython é software livre que pode ser descarregado no seu sítio Web e instalado em todos os principais sistemas operativos.
Lançamento de projéteis no arfrom vpython import *defdeslocar(corpo):global dt queda = True p = corpo.traj.point(corpo.traj.npoints-1)['pos'] corpo.pos += dt*corpo.v + dt**2*corpo.a/2.if corpo.v.y < 0 and corpo.pos.y < corpo.radius:if p.y != corpo.pos.y: f = (p.y - corpo.radius)/(p.y - corpo.pos.y) corpo.pos -= (1 - f)*(corpo.pos - p) corpo.v += f*dt*corpo.a co…
Arduíno no ensino de física
Prof. João Cláudio Nunes Carvalho
A relevância do laboratório de ciência é inquestionável pelos professores, pois a prática experimental consolida a aula teórica, extrapolando a abstração dos conceitos e relações estabelecidas durante a exposição teórica de um conteúdo. Em virtude desta importância, as discussões sobre o tema têm conduzido algumas pesquisas sobre o laboratório didático de Ciências, surgindo classificações quanto ao método empregado. Filho (2000), apresenta algumas concepções relativas à organização das práticas experimentais nos laboratórios de ciência.
Como uma alternativa de baixo custo para experimentos de física, temos o uso do Arduíno:
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