ENSINO DE MECÂNICA ATRAVÉS DO ARDUINO SCIENCE JOURNAL

## ENSINO DE MECÂNICA ATRAVÉS DO ARDUINO SCIENCE JOURNAL

## Lisboa Coutinho 1 , Darkson F. Costa , Mucio C. Campos 2 3

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IFCE/PGECM/Campus Fortaleza, antonio.lisboa.coutinho74@aluno.ifce.edu.br 2 IFCE/PGECM/Campus Fortaleza, darkson.fernandes.costa07@aluno.ifce.edu.br 3 IFCE/PGECM/Campus Fortaleza, mucio@ ifce.edu.br

Palavras-chave : Ensino de Física; Mecânica; Google Science Journal

## Resumo

O ensino de Física em seu contexto experimental e prático já passou por diversos momentos e abordagens didáticas, sejam através de aulas expositivas ou propostas educacionais tais como: PEF (Projeto de Ensino de Física), FAI (Projeto Física Auto-Instrutivo), PBEF (Projeto Brasileiro para o Ensino de Física) ou mesmo o projeto Física-PSSC ( Physical Science Study Committee ), bem como o IPS ( Introductory Physical Science ) conforme apontam (NARDI, 2004) e (GASPAR, 2014). Contudo as iniciativas não contavam, em diversas situações, com profissionais preparados ou com a devida formação em experimentações, servindo ao final, apenas para demonstrações expositivas, replicando modelos anteriores de atividades laboratoriais, ou ainda, o que deveria ser a gene principal dos programas, a participação ativa dos alunos.

Entende-se, a necessidade e a elaboração de ações que permitam tanto ao educador, quanto ao educando a atuação ativa na elaboração, construção e reflexão de conteúdos em Física, no caso em particular: Mecânica. A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) sinaliza ainda em uma de suas diretrizes (BRASIL, 2016), o uso das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC), como meio para que abordagens de ensino e aprendizagem sejam incorporadas as práticas pedagógicas. Propõem-se dessa forma o desenvolvimento de um trole (carro para ensaios) e duas rampas com materiais de baixo custo e o uso de um dispositivo móvel ( tablet e/ou smartphone ) contendo o aplicativo Arduino Science Journal (ASJ) da fundação Arduino . O aplicativo encontra-se disponível gratuitamente nas lojas virtuais da App Store ( Apple Inc ), Google Play ( Google ) e AppGallarey ( Huawei ).

Para a devida aquisição dos dados experimentais utilizou-se as seguintes funcionalidades do app ASJ: Acelerômetro X, Acelerômetro Y, Acelerômetro Z e Acelerômetro Linear. Assim sendo, após a instalação, uma barra de sensores é disponibilizada, conforme a marca e o modelo do dispositivo. Selecionando-se um sensor, um cartão de dados é criado, quando no mesmo é acionado o botão de gravação. Após a execução de cada experimento é gerado um gráfico tipo Carta de Controle onde as seguintes informações são exibidas: o valor mínimo, a média e o valor máximo da Aceleração (no eixo Y do gráfico), em contrapartida no eixo X é apresentado o Tempo decorrido em minuto, segundo e décimo de segundo (Figura 1). Tem-se a Aceleração apresentada graficamente em m/s , 2 onde, quando necessário é possível efetuar recortes de partes desnecessárias. Permite-se ainda a

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19 a 30 de julho de 2021 - Online

exportação dos dados no formato de arquivo '.csv', que posteriormente podem ser importados para planilhas eletrônicas ou linguagens de programação que possuam tratamento estatístico, tais como: Python e a Linguagem R .

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Figura 01: Gráfico tipo Carta de Controle e exportação dos dados - Fonte: adaptado do app Arduino Science Journal

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O trole e as rodas da proposta confeccionaram-se em papelão (Figura 2) e os eixos construídos sobre palitos de churrasco e canudos de refrigerante. A carenagem do trole modela-se conforme as proporções do dispositivo móvel utilizado. Desenvolveram-se duas rampas, também de papelão, tendo respectivamente 20º e 30º (Figura 3) de inclinação.

Figura 02: Trole - Fonte: elaborada pelo autor

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Figura 03: Rampas 20° e 30° - Fonte: elaborada pelo autor

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O conjunto ( app e montagens) possui como finalidade prática, estudos referentes à Velocidade, Aceleração, Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV), Plano Inclinado, Energia, entre outros.

A metodologia aplicada consiste-se em construir inicialmente o trole e as rampas, em seguida realiza-se um estudo sobre Velocidade, seguindo os seguintes passos: aciona-se o cronômetro do celular e impulsiona-se o trole levemente, medese a distância percorrida e verifica-se o tempo decorrido, tal atividade é considerada introdutória e motivadora. A mesma prática é executada também no âmbito da Aceleração: acionando-se o Acelerômetro Y (na direção e no sentido positivo do aparelho) (Figura 4) com o dispositivo móvel dentro do trole, que novamente é impulsionado de forma leve.

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Figura 04: Eixo dispositivo móvel - Fonte: www.nativescript.org

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Posteriormente mais dois impulsos são aplicados, um segundo de médio impacto e um último de maior força. Ademais, investigações sobre o movimento acelerado e retardado, bem como progressivo e retrógado e suas componentes apresentam-se de maneira mais plausíveis e sujeitas a observações, bem como considerações por intermédio dos gráficos exibidos. Executa-se nesta fase um quantitativo de cinco ensaios até obterem-se as seguintes médias aritméticas gerais: média dos máximos, média dos mínimos e a média das médias. Complementa-se o estudo examinado as duas outras médias pitagóricas: geométrica e harmônica.

Em uma segunda etapa os mesmos experimentos são refeitos com o acréscimo de pesos (pilhas elétricas do modelo: AAA de 0,014g, AA de 0,026g) onde cálculos sobre Força e Energia Cinética são aplicados. Em uma terceira bateria de atividades práticas utilizam-se as rampas, para os mesmos estudos, contudo neste caso aciona-se o Acelerômetro Linear do ASJ e o ângulo de inclinação. Obtendo-se assim resultados em tempo real com dados sujeitos a componentes, tais como: atrito, força de gravidade, resistência do ar, trepidações, oscilações, etc., elementos por vezes desconsiderados em exercícios de livros ou demais materiais didáticos.

Os resultados armazenados nos dispositivos podem ser compartilhados entre alunos e professores através fichas de registro impressas e/ou diversas ferramentas virtuais ( e-mail , aplicação de mensagem, repositórios virtuais, etc.) como sugerem (VIEIRA e AGUIAR, 2016), analisados por todos os participantes,

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tornando dessa forma o fazer cientifico algo factível, permitindo uma maior consolidação de conceitos abordados.

Finaliza-se a atividade trocando-se, entre os participantes, anotações pertinentes aos experimentos com opiniões, estimativas e sugestões de outros materiais para o trole, assim como alterações na estrutura do mesmo. Assinala-se que as montagens realizadas podem ser melhoradas com a introdução de polias/roldanas, um segundo trole para estudo de colisões, flanelas e demais tecidos para alterar a superfície de contato, rodas de diferentes diâmetros, etc., permitindo ao aluno inferir sobre os vários aspectos do seu aprendizado e como dito por (SALES et al., 2017) não limitando-se a sala de aula e/ou somente ao quadro branco. Em resumo ao utilizar um aplicativo e materiais de fácil aquisição é possível desenvolver práticas motivadoras, significativas e instigadoras no ensino de Física.

## Referências

BRASIL. Base Nacional Comum Curricular (BNCC). Brasília: Ministério da Educação, 2016.

GASPAR, A. Atividades experimentais no ensino de Física: uma nova visão baseada na teoria de Vigotski. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014.

NARDI, Roberto. Pesquisa em ensino de Física. Escrituras Editora, 2004.

SALES, G. L. et al. Gamificação e ensinagem híbrida na sala de aula de Física: metodologias ativas aplicadas aos espaços de aprendizagem e na prática docente. Conexões-Ciência e Tecnologia, Fortaleza, v. 11, n. 2, p. 45 - 52, jul. 2017.

VIEIRA, Leonardo P.; AGUIAR, Carlos E. Mecânica com o acelerômetro de smartphones e tablets. Física na Escola, v. 14, n. 1, 2016.

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