DESENVOLVIMENTO DE EXPERIMENTO DE ENSINO À DISTÂNCIA ENVOLVENDO CÉLULA DE CARGA PARA MEDIÇÃO DE MASSA

## DESENVOLVIMENTO DE EXPERIMENTO DE ENSINO À DISTÂNCIA ENVOLVENDO CÉLULA DE CARGA PARA MEDIÇÃO DE MASSA

Marina Sparvoli , Michel O. S. Dantas , Fábio de Oliveira Jorge 1 1 2

1 Universidade Federal do ABC, marinsparvoli@yahoo.com.br 2 Instituto de Física da USP, fjestel@gmail.com

Palavras-chave : estatística, célula de carga, ensino à distância

## Resumo expandido

Células de carga são dispositivos elétricos amplamente utilizados na determinação de grandezas mecânicas como força e massa por exemplo. Neste trabalho demonstra-se a criação de um experimento utilizando conceitos essenciais de estatística, que devem ser aprendidos no primeiro ano do curso de física, baseando-se em dados obtidos através de uma balança construída à partir de uma célula de carga, para ser apresentado em uma disciplina ministrada à distância. O objetivo do experimento visa explorar conceitos de média, desvio padrão, ajuste de reta e também correlação de dados. Almeja-se também tornar experimentos de laboratório acessíveis durante a pandemia, além de proporcionar ao estudante a sensação de presenciar a execução do experimento. Para tanto, uma vídeo-aula foi gravada, registrando toda a interação com as medidas. Juntamente com o vídeo, o aluno recebeu um pacote com dados para possibilitar a análise e interpretação dos resultados. Neste experimento, os resultados foram obtidos e interpretados com o auxílio de um circuito baseado em Arduino e de um software criado com a ferramenta LabView. É também mostrada a chamada metodologia INTERA, a qual foi uma ferramenta útil para o desenvolvimento tanto do experimento quanto da vídeo-aula, uma vez que ambos podem ser classificados como objetos aprendizagem (OA) do ponto de vista das características que lhes são atribuídas. Dentre elas, é possível citar a reusabilidade, a portabilidade e a granularidade.

Devido à pandemia de COVID, que teve seu início no ano de 2019 em Wuhan, na China, a solução encontrada para minimizar a defasagem educacional de alunos do mundo todo foi a migração para plataformas de ensino à distância. Neste tipo de educação, é possível se fazer o uso de dois métodos: síncrono e assíncrono. Um dos desafios de uma aula a distância é colocar o estudante no centro do aprendizado. Como tornar o papel do aluno ativo? Para que algo possa fazer parte do mundo de um indivíduo, é necessário que ele tenha percepção deste algo; se este algo se mostra longe da realidade deste indivíduo, não pertencerá a ele, não passará a ser parte permanente de sua formação. O aluno deve se sentir imerso na experiência de aprendizagem. Uma solução encontrada foi a produção de vídeos sobre experimentos, com medidas reais, afim de fornecer resultados experimentais para os estudantes poderem analisar. Com este intuito, neste trabalho, doi desenvolvido um experimento de baixo custo que emprega um microcontrolador arduino e uma célula de carga como peça fundamental.

Os vídeos do experimento, disponibilizados aos alunos através da plataforma YouTube (Figura 3), foram tratados como um objeto aprendizagem, e foi

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19 a 30 de julho de 2021 - Online

utilizada a metodologia INTERA (Inteligência, Tecnologias Educacionais e Recursos Acessíveis), a qual foi inspirada em processos de desenvolvimento de software e no modelo ADDIE para desenvolvimento de conteúdos instrucionais. A INTERA é uma metodologia iterativa, que sugere o 'ir e vir' em suas etapas.

Para o experimento gravado, foi utilizada uma célula de carga com um apoio sobre ela, simulando uma balança. Um circuito foi acoplado. Ele é composto de dois módulos: o HX711 e o ADC. O HX711 é um conversor analógico digital de 24 bits que converte as pequenas mudanças do extensômetro pertencente à célula de carga em tensão elétrica (Arduino 0-5V). Isto permite ao Arduino detectar variações de peso com precisão de próxima a 0,1% para uma célula de carga de 1 kg. O experimento em si possui 3 etapas, e as atividades são descritas no diagrama da Figura 1.

Figura 01: Fluxograma do experimento.

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Na primeira parte, o Arduíno fornece valores com uma unidade arbitrária que podem ser lidos em um software próprio escrito no LabView. O intuito nesta etapa é fazer a calibração da célula de carga: será necessário encontrar o ponto zero da medida. Em seguida, foram feitas medidas com várias massas diferentes utilizando moedas. Foi construido um gráfico de correlação dos valores obtidos nas medidas com os valores obtidos através de uma balança digital (Figura 2).

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8310000

8305000

8300000

8295000

8290000

8285000

Figura 02: Gráfico de Correlação entre os valores obtidos para a célula de carga e para a balança digital.

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Para a segunda etapa, foram disponibilizadas amostras de diferentes metais para serem caracterizadas com o auxílio da célula de carga. Foi utilizada a calibração feita na primeira etapa e obtida a massa. Com as dimensões das amostras, foi requisitado aos alunos determinar o volume e a densidade de cada amostra. Foi colocada a seguinte questão: é possível deduzir qual é o material de cada amostra?

Por fim, na terceira etapa, foi proposto um desafio para que os alunos aplicassem os conceitos explorados: 'na indústria é comum o uso de balanças para estimar o número de peças e amostras em lotes. Pense e descreva uma metodologia para contar uma determinada quantia de esmeraldas com mesmas lapdação e dimensões de um lote. Como estimar incertezas?'.

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Figura 03: Vídeo do experimento produzido para o youtube.

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## Referências

[1] Braga, J.C.; Pimentel, E.; Dotta, S; 'Metodologia INTERA para o desenvolvimento de Objetos de Aprendizagem ', Anais do SBIE, 2013.

[2] https://www.mt.com/br/pt/home/supportive\_content/news/po/ind/ IND\_Counting\_AP W\_Optimization\_5937.html acessado em 07 de setembro de 2020.

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