MANUAL DE EXPERIMENTOS UTILIZANDO O SMARTPHONE COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA

## Manual de experimentos utilizando o smartphone como instrumento de medida

## Renan Gustavo Beloni Freitas 1 , Ana Lúcia Brandl 2

1 Universidade Federal de São Carlos/ Departamento de Física, Química e Matemática, renangustavobeloni@gmail.com

2 Universidade Federal de São Carlos/ Departamento de Física, Química e Matemática, albrandl@ufscar.br

Palavras-chave : Ensino de Física; Tecnologias da Informação e Comunicação; Experimentação no Ensino de Física.

## Resumo expandido

Este trabalho descreve o produto educacional desenvolvido como parte da Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação de Mestrado Profissional em Ensino de Física, cujo objetivo é propor um manual de experimentos de Física para ser utilizado no Ensino Médio e Fundamental, contendo quatro roteiros de baixo custo que tem como base a aquisição de dados através de diferentes sensores disponíveis em smartphones através de um aplicativo gratuito chamado Physics Toolbox.

Partindo dos pressupostos da teoria de aprendizagem de David Ausubel (1963, 1968, 2003) na sua versão interpretada por Marco Antônio Moreira (1999, 2000, 2011) e como esta pode ser aplicada num contexto de ensino baseado em atividades experimentais realizadas em grupo (BAPTISTA, 2010; HOFSTEIN, LUNETA, 2001)., espera-se que a aplicação dos roteiros propostos traga maior significado para os conceitos abordados em comparação com aulas puramente teóricas (FREITAS, et. al., 2017; HIGA, OLIVEIRA, 2012), bem como incentive os professores que se utilizarem das ferramentas apresentadas a elaborarem suas próprias propostas.

Cada roteiro foi pensado para ser concluído em duas aulas, dentro de uma sala de aula comum, com propostas que se enquadram principalmente nos campos investigativo e verificativo. Seu conteúdo apresenta, além da metodologia da proposta e turma a qual se destina, uma breve introdução englobando o conteúdo de física relacionado e o sensor específico que será utilizado, podendo cada um dos roteiros do manual ser trabalhado de maneira independente dos demais. Os temas escolhidos estão relacionados às áreas de Mecânica, Acústica e Eletromagnetismo.

- O primeiro roteiro propõe analisar a poluição sonora na escola ao se medir o ruído de diversos ambientes do local com o microfone do smartphone e compará-los com valores de referência de conforto e dor acústicos. A Tabela 01 abaixo ilustra as medidas de intensidade sonora, em decibéis, feitas pelo autor em cinco locais diferentes:

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19 a 30 de julho de 2021 - Online

Tabela 01: Intensidades sonoras, em decibéis, medidas em cinco locais diferentes

O segundo tem como objetivo determinar o coeficiente de atrito estático entre duas superfícies através dos dados do acelerômetro do aparelho quando este desce por um plano inclinado. A Tabela 02 abaixo mostra os resultados dos coeficientes de atrito estático obtidos para a madeira e cinco outros materiais:

Tabela 02: Medida do coeficiente de atrito entre madeira e outros materiais

O terceiro utiliza o magnetômetro para analisar o campo magnético produzido por eletroímãs com diferentes montagens. A Tabela 03 mostra os campos magnéticos medidos, em micro Teslas, da Terra ( Bref ), de um eletroímã feito com 10 e 20 voltas de um fio de cobre em torno de um prego energizado com 1 pilha AA ( B1 ), 2 pilhas AA em série ( B2s ) e 2 pilhas AA em paralelo ( B2p ):

Tabela 03: Campos magnéticos produzidos por um eletroímã - autor.

O quarto e último permite o cálculo da aceleração da gravidade local ao medir o período de um pêndulo ideal através da diminuição da luminosidade quando o pêndulo passa por cima do sensor de luz. O Gráfico 01 abaixo ilustra a variação da luminosidade com o tempo quando um pêndulo ideal balança sobre o sensor de luz do smartphone:

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Gráfico 01: Luminosidade medida do sensor para pequena abertura do pêndulo em função do tempo .

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Valendo-se de medidas localizadas em ambientes alternativos, o primeiro roteiro mostrou esperada variação da intensidade sonora de acordo com a percepção dos experimentadores, evidenciando possibilidade de aplicação na escola. A execução do segundo possibilitou determinações do coeficiente de atrito estático em alguns pares de superfície com erro relativo menor que 5% em comparação a valores de referência. O emprego do magnetômetro do celular no terceiro mostrou variação do campo magnético quando o eletroímã apresentou mudança no número de espiras e corrente elétrica de acordo com a teoria. O quarto roteiro permitiu a determinação da aceleração da gravidade com erro relativo menor que 1% comparado com o valor de referência. A análise desses resultados demonstra uma grande precisão dos dados obtidos com o smartphone e mínima dificuldade de execução, que se somadas às demais funcionalidades do aplicativo empregado e sugerem assim excelentes possibilidades de aplicação dos experimentos propostos dentro da escola.

## Referências

AUSUBEL, David Paul. The psychology of meaningful verbal learning. New York: Grune &amp; Stratton 1963. 255 p.

AUSUBEL, David Paul et al. Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt, Rinehart and Winston , 1968. 685 p.

AUSUBEL, David Paul. Aquisição e retenção de conhecimentos: uma perspectiva cognitiva. Lisboa: Plátano , v. 1, 2003.

BAPTISTA, Mónica Luísa Mendes. Concepção e implementação de actividades de investigação: um estudo com professores de física e química do ensino básico. Tese de Doutoramento. Repositório da Universidade de Lisboa: Lisboa,2010.

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FREITAS, R. G. B.; MARQUES, J.; SOARES, A. A. Determinando o Coeficiente de Atrito Com um Smartphone. SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, v. 23, 2017.

HIGA, Ivanilda; OLIVEIRA, Odisséa Boaventura de. A experimentação nas pesquisas sobre o ensino de Física: fundamentos epistemológicos e pedagógicos. Educar em Revista , n. 44, p. 75-92, 2012.

HOFSTEIN, Avi; LUNETTA, Vincent N. The laboratory in science education: Foundations for the twenty first century. -Science education , v. 88, n. 1, p. 28-54, 2004.

MOREIRA, Marco Antonio. Ensino de Física no Brasil: retrospectiva e perspectivas. Revista brasileira de ensino de física. São Paulo. Vol. 22, n. 1 (mar. 2000), p. 94-99 , 2000.

MOREIRA, Marco Antônio. A teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. In: MOREIRA, M. A. Teorias de aprendizagem . São Paulo: EPU, 1999. Cap. 10, p. 151-166.

MOREIRA, Marco Antônio. Metodologias de pesquisa em ensino. São Paulo: Editora Livraria da Física , v. 83, n. 3322.3222, 2011.

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