MOBTRACKER COMO FERRAMENTA PARA O ENSINO DE FÍSICA

## MOBTRACKER COMO FERRAMENTA PARA O ENSINO DE FÍSICA MOBTRACKER AS A TOOL FOR TEACHING PHYSICS

Lenon Couto Ferreira 1 , Artur Justiniano Roberto Júnior 2

1 Universidade Federal de Alfenas/Instituto de Ciências Exatas/Departamento de Física, artur.roberto@unifal-mg.edu.br

2 Universidade Federal de Alfenas/Instituto de Ciências Exatas/Departamento de Física, lenon.unifal@live.com

## Resumo

Pesquisas recentes sugerem que é possível ensinar física utilizando de Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDICs), em especial aplicativos desenvolvidos para smartphones . Com a utilização do smartphone em sala de aula, em atividades de aprendizagem, os estudantes podem tornar-se agentes centrais e ativos nas atividades experimentais ao filmar os experimentos, obter e tratar seus respectivos dados. Portanto, este artigo buscou demostrar se o MobTracker é um aplicativo para dispositivo móvel que apresenta potencial pedagógico como ferramenta para o ensino de Física, se é capaz de motivar os estudantes a estudarem os assuntos abordados com o aplicativo, bem como avaliar se a metodologia adotada está adequada a uma metodologia de ensino ativo. A pesquisa foi qualitativa investigativa, com avaliação dos resultados de ensino através da utilização do aplicativo MobTracker em situação de aprendizagem sobre a 2ª lei de Newton. Os resultados apontaram para o fato de que o uso do MobTracker como uma metodologia de aprendizagem ativa cumpre com o papel de gerar aprendizado, engajamento e autonomia dos estudantes, servindo como uma ferramenta educacional com elevado potencial.

Palavras-chave : tecnologia educacional; ensino de física; smartphone.

## Abstract

Recent research suggests that it is possible to teach Physics using Digital Information and Communication Technologies (TDICs), especially applications developed for smartphones. With the use of smartphones in the classroom, in learning activities, students can become central and active agents in experimental activities by filming the experiments, obtaining and processing their respective data. Therefore, this article aimed to demonstrate whether MobTracker , a mobile application, holds pedagogical potential as a tool for teaching Physics, if it can motivate students to study the subjects covered with the application, and also assess if the adopted methodology is suitable for an active teaching approach. The research was qualitative investigative, with evaluation of teaching results through the use of the MobTracker application in a learning situation about Newton's 2nd law. The results pointed to the fact that the use of MobTracker as an active learning methodology fulfills the role of generating student learning, engagement and autonomy, serving as an educational tool with high potencial.

Keywords : educational technology; physics teaching; smartphone.

## Introdução

No campo da Física, de acordo com Monteiro (2016), as simulações de fenômenos físicos adquirem o potencial de aumentar a atratividade das aulas, estimulando a aprendizagem dos alunos, possibilitando a construção de uma ponte entre os dados obtidos experimentalmente e os instrumentos teóricos que facilitam a compreensão e interpretação. E uma abordagem possível para o ensino de física consiste na utilização da videoanálise, que de acordo com Lenz, Saavedra Filho e Bezerra Jr. (2014), 'refere-se à decomposição de vídeos de movimento quadro a quadro para que os processos físicos possam ser acompanhados'.

Nessa linha, destaca-se o software Tracker para computadores. O Tracker permite realizar análise de vídeos quadro a quadro, possibilitando o estudo de diversos tipos de movimento a partir de filmes feitos com câmeras digitais ou webcams e computadores comuns (LENZ, SAAVEDRA FILHO E BEZERRA JR., 2014). Já a pesquisa objetivou apresentar um aplicativo chamado MobTracker , desenvolvido no Laboratório de Tecnologia Educacional da Universidade Federal de Alfenas (UNIFALMG) e que contou com a colaboração do autor em seu processo de melhoria. Este software consiste em um aplicativo para Android , inspirado no Tracker , que possibilita filmar uma cena de um experimento e depois realizar sua videoanálise, tudo isso no próprio dispositivo móvel. O MobTracker não faz a captura automática da posição do objeto por meio de técnicas de processamento de imagens. Ao invés disso, o aplicativo foi desenvolvido para que o estudante, auxiliado pelo professor, realize a captura dos pontos. Isso foi uma escolha da equipe que desenvolveu o aplicativo, uma vez que, fundamentado na metodologia ativa para a aprendizagem, o estudante é quem deve tomar as decisões e fazer as escolhas a respeito da melhor forma de adquirir os dados e realizar a análise dos resultados.

Na proposta didática abordou-se um experimento sobre a máquina de Atwood, que está ligado ao ensino sobre as Leis de Newton.

## Aplicações das Leis de Newton: a máquina de Atwood

Como caso particular de aplicação das leis de Newton, Nussenzveig (2013), ao falar sobre a conservação da energia mecânica num campo gravitacional uniforme, apresenta a máquina de Atwood. Ainda de acordo com o autor, a máquina de Atwood

consiste num sistema de duas massas m e M ligadas por um fio de massa desprezível que passa sobre uma polia, também de massa desprezível. Nessas condições, as massas permanecem em equilíbrio, em quaisquer posições em que sejam colocadas. Sobrecarregando-se, porém, um dos corpos, com um corpo de massa muito menor, o equilíbrio é rompido e o sistema adquire movimento vertical uniformemente acelerado. Sejam z , v e a a altura, velocidade e aceleração instantâneas da massa m , respectivamente, e Z e V a altura e a velocidade correspondentes de M , respectivamente; como l 1 + l 2 é constante na Figura 1.

Figura 1 - Representação da Máquina de Atwood.

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Fonte: Nussenzveig (2013, p. 139)

Logo, a aceleração de M é -a

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ou seja, uma massa desce da mesma altura de que a outra sobe.

Se T é a tensão do fio, temos que:

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## O uso de tecnologias no ensino de Física e a aprendizagem ativa

Como bem observado por Fontes et al. (2019), no caso específico da Física, estudos recentes sugerem que o uso de tecnologias móveis no contexto educacional pode contribuir para o aumento da motivação e do envolvimento dos alunos durante as aulas e a consequente melhoria da aprendizagem dos conceitos científicos ensinados.

Como exemplo do uso de TDICs, em especial o uso de smartphones no ensino de física, é a abordagem feita por Jesus e Sasaki (2016) para os conceitos de força impulsiva. Nesta abordagem são utilizados dois aplicativos para capturar os dados experimentais, o Acelerometer Monitorb e o Bubble Level .

Em relação à aprendizagem ativa, segundo Menezes (2016), 'Trata-se de um método que considera o aluno como sujeito ativo, em que as discussões das aulas se concentram mais neles que no professor, fugindo do método (tradicional) que prevalece de forma enraizada nas escolas brasileiras (...)'.

Para as situações de ensino, os tipos de atividades que correspondem ao método da aprendizagem ativa podem variar desde simulações, experimentos, jogos etc. Todas essas atividades trazem a possibilidade de que os estudantes se tornem sujeitos ativos, onde o grau de construção de seu conhecimento não dependerá somente daquilo que foi transmitido pelo professor, mas principalmente do envolvimento de cada um na realização das tarefas. E, para isso, é indispensável que a habilidade a ser trabalhada esteja em conexão direta com conceitos relevantes do cotidiano dos estudantes.

## Metodologia

O trabalho consistiu em uma pesquisa qualitativa com estudantes dos 2 os e 3 os anos do Ensino Médio regular, no turno matutino, em uma escola da rede pública do Estado de Minas Gerais. Foi escolhida uma turma de cada ano de escolaridade, com estudantes oriundos tanto da zona urbana quanto da zona rural, com idades entre 16 e 18 anos de idade. E o foco da pesquisa consistiu em investigar as implicações do uso aplicativo MobTracker em uma atividade experimental: a máquina de Atwood, com relação à aprendizagem significativa dos estudantes sobre as Leis de Newton.

Foram necessárias 4 aulas, sendo uma para aplicação do questionário semiestruturado inicial, instalação, testagem e configuração do MobTracker , duas para a montagem e filmagem do experimento, e uma para a videoanálise e resposta do questionário final.

Foi utilizado um questionário semiestruturado para o levantamento e diagnóstico das concepções prévias dos estudantes acerca de conceitos relacionados à 2ª lei de Newton, em especial quanto à sua aplicabilidade no experimento da máquina de Atwood, relacionando suas aplicações em situações do cotidiano. O questionário foi elaborado pelo autor, visando o atingimento do objetivo de estudo, e estruturado com quatro questões dissertativas para coleta da resposta dos estudantes. Na data de aplicação, a turma do 2º ano do ensino médio contava com

23 estudantes presentes. Já o do 3º ano do ensino médio contava com 25 estudantes presentes. E os estudantes se organizaram em grupos de até 04 pessoas.

Analisados os resultados preliminares sobre as concepções prévias dos estudantes, o conteúdo teórico foi trabalhado em sala de aula, através de aula expositiva e, concomitantemente, foi utilizada como ferramenta pedagógica o aplicativo MobTracker para o estudo das implicações da 2ª lei de Newton através da videoanálise de uma atividade experimental sobre a máquina de Atwood.

O aplicativo MobTracker foi disponibilizado para download pelos estudantes através do link https://drive.google.com/file/d/1XfBNAPypLCTtcR28VsfPhoS6MnCR6C7/view?usp=drivesdk.

Na Figura 2, abaixo, apresenta-se a interface principal do MobTracker :

Figura 2 - a) Interface do MobTracker . b) Interface do MobTracker , com menu lateral expandido.

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Fonte: do autor.

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Ao estudar sobre o movimento dos corpos na máquina de Atwood por videoanálise, com base na Equação (2) e utilizando o software MobTracker , foi possível determinar o módulo da aceleração do conjunto, e confrontá-lo com os dados teóricos obtidos.

## Resultados e discussão

Em relação ao questionário semiestruturado inicial, foram 07 questionários preenchidos pelos grupos da turma do 2º ano e 07 questionários preenchidos pelos grupos da turma do 3º ano, e possibilitou o levantamento das concepções prévias dos

estudantes sobre os conceitos a serem trabalhados, identificando suas principais divergências e possibilitando traçar os melhores percursos metodológicos.

Destaca-se, em relação ao primeiro questionamento (Para manter um corpo em movimento é preciso a ação contínua de uma força? Explique.), que na turma do 2º ano do ensino médio, 06 dos 07 grupos de estudantes responderam que para manter um corpo em movimento é preciso a ação contínua de uma força. A resposta que merece destaque de um dos grupos foi: 'Sim. Se não tiver força para mover o objeto ele irá ficar parado'. Tal percepção exterioriza o entendimento de mundo pautado na experiência diária dos estudantes, coincidindo com aquela defendida durante séculos por filósofos de que um corpo em movimento se encontrava num estado forçado, enquanto que o repouso seria o seu estado natural. Na questão (iv. Você conhece algum aplicativo ou acha que seria possível utilizar o seu smartphone para resolver um problema relacionado ao funcionamento da máquina de Atwood? Se sim, como você faria?), dos 14 grupos de estudantes que responderam ao questionário, de ambas as turmas, 11 grupos responderam não conhecer nenhum aplicativo que pudesse resolver o problema.

Depois, em uma nova aula, foram disponibilizados aos estudantes kits contendo tripés, roldanas, fio e massas de diferentes medidas, no intuito de que os próprios estudantes, seguindo as orientações constantes no guia de utilização e propostas experimentais, pudessem montar e realizar a atividade experimental, filmando-a em seguida. Na Figura 3, abaixo, observa-se registros das ações de montagem e preparação do experimento pelos estudantes:

Figura 3 - Preparação e montagem, pelos estudantes, do experimento sobre a Máquina de Atwood.

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Fonte: do autor.

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Depois, sob orientação do pesquisador, os estudantes foram instigados a iniciar o aplicativo MobTracker , resgatar o vídeo capturado por eles e realizar a videoanálise do experimento filmado, coletando, ao final, os resultados, comparandoos com os resultados teóricos esperados.

No MobTracker , ao analisar os gráficos da altura x tempo, foi possível aplicar o ajuste da curva de grau 2 em relação aos pontos capturados, gerando então uma equação, na qual, por comparação, o coeficiente quadrático representa o valor de 𝑎 /2. A partir disso, multiplicando-se o valor obtido para o coeficiente quadrático da equação por 2, foi possível encontrar o valor da aceleração a das massas em movimento. Alguns dos resultados dos ajustes estão representados na Figura 4, a seguir:

Figura 4 - Ajuste da curva obtidos pelos estudantes, no experimento

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b)

c)

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Fonte: do autor

O menor valor obtido para a aceleração a, por meio da videoanálise, foi de a = 0,02 m/s 2 , e foi registrado por um grupo de alunos do 2º ano. Já o maior valor obtido foi de a = 0,04 m/s 2 , e foi registrado por um grupo de alunos do 3º ano.

Esse valor pôde ser facilmente comparado com o valor teórico, ou seja, aquele obtido através do cálculo a partir dos valores das massas que foram previamente medidas, através da equação (2). Assim, os resultados obtidos através do MobTracker apresentaram desvio bastante pequeno em relação aos resultados esperados. Ou seja, o aplicativo se demonstrou bastante viável e funcional para o experimento proposto.

## Considerações finais

A videoanálise do experimento permitiu aos estudantes observarem que o movimento realizado se trata de um movimento acelerado e permitiu a eles

encontrarem o valor dessa aceleração, comparando-o com o valor teórico esperado. Por tratar-se de uma prática pedagógica inovadora, voltada para o uso de novas tecnologias, os alunos demonstraram vontade, curiosidade e comprometimento no desenvolvimento do projeto.

Os resultados obtidos apontaram para o fato de que o uso do MobTracker como uma metodologia de aprendizagem ativa cumpre com o papel de gerar aprendizado, engajamento e autonomia dos estudantes. Além disso, esta metodologia serve de ferramenta que permite acessar concepções alternativas dos estudantes para explicação dos fenômenos e diagnosticar comportamentos dos estudantes com relação ao conteúdo, buscando agregar gradativamente novos conhecimentos aos já consolidados em sua estrutura cognitiva, fazendo estes novos terem uma permanência longa e estável na sua formação.

## Referências

DION, S. M. et al. A reconstrução da máquina de Atwood: despertando a iniciativa para elaboração de projetos no contexto do ensino de Física. Revista Integração Ensino-Pesquisa-Extensão , v. 9, n. 32, p. 70-76, 2003. Disponível em: https://www.usjt.br/prppg/revista/integracao/integracao\_32.php. Acesso em: 15 jun. 2023.

JESUS, V.; SASAKI, D. Vídeo-análise de um experimento de baixo custo sobre atrito cinético e atrito de rolamento. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 3, p. 333, 2014. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbef/a/3GFfXFtHqrQSpMM74WW4Bfc/? format=pdf&amp;lang=pt. Acesso em: 14 mar. 2023.

- LENZ, J. A.; SAAVEDRA FILHO, N. C. S.; BEZERRA JR., A. G. Utilização de TIC para o estudo do movimento: alguns experimentos didáticos com o software Tracker .

Abakós

, Belo Horizonte, v. 2, n. 2, p. 24-34, maio 2014. Disponível em:

http://periodicos.pucminas.br/index.php/abakos/article/view/P.2316-

9451.2014v2n2p24/6403. Acesso em: 18 jul. 2023.

MENEZES, L. S. Sequência didática para aprendizagem ativa das leis de Newton . 2016. 85 f. Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física) - Departamento de Física, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2016. Disponível em:

https://ri.ufs.br/bitstream/riufs/6412/1/LUCIENE\_SILVA\_MENEZES.pdf. Acesso em: 16 jul. 2023.

MONTEIRO, M. A. A. O uso de tecnologias móveis no ensino de Física: uma avaliação de seu impacto sobre a aprendizagem dos alunos. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , v. 16, n. 1, 2016. Disponível em: https://periodicos.ufmg.br/index.php/rbpec/article/view/4334/2900. Acesso em: 17 jul. 2023.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica 1 : mecânica. 5. ed. São Paulo: Editora Blücher, 2013.