Utilização do software Tracker para a análise da aceleração de objetos em queda vertical

## UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE TRACKER PARA A ANÁLISE DA ACELERAÇÃO DE OBJETOS EM QUEDA VERTICAL

## Maria Antonia Diniz Siqueira , Jeconias Rocha guimarães 2 1 , Járlesson Gama Amazonas 3

1 UEPA/DCNA, mariaantoniad7@gmail.com 2 UTFPR/DAFEM, jrguimaraes@utfpr.edu.br 3 UEPA/DCNA, jarlesson@uepa.br

Palavras-chave : Queda vertical, Tracker, Videoanálise.

Segundo Saavedra Filho et al (2017) metodologias de ensino que incorporem as tecnologias de comunicação e informação (TIC) ocupam lugar de destaque nas escolas principalmente em tempos de pandemia. Para minimizar os efeitos de contágio pelo vírus causador da Covid-19 ocorreu o fechamento dos estabelecimentos de ensino e substituição das aulas presenciais por um ensino de caráter remoto utilizando meios digitais.

Diante desse cenário, o uso de laboratórios para a realização de atividades experimentais ficou impossibilitado (BORDIN, 2020) em escolas e universidades, dificultando a leitura e a interpretação do real por parte dos discentes. A realidade atual exige outras formas de aquisição de dados experimentais como os laboratórios virtuais, com ampla possibilidade de dados que podem ser levantados por meio de softwares para videoanálise como o Tracker. Este é disponível em diversos idiomas, de fácil acesso, não apresenta custo para o usuário (DE OLIVEIRA et al.,2019) e possibilita o estudo do movimento do objeto investigado em tabelas e gráficos.

Assim, utilizou-se o software Tracker para o levantamento de dados cinemáticos do movimento vertical de duas partículas nomeadas de A (bola de gude) e B (bola de ping pong). Objetivou-se principalmente discutir a influência da resistência do ar na aceleração adquirida pelas partículas quando abandonadas a diferentes alturas.

Para obtenção dos vídeos dos movimentos verticais, recorreu-se ao auxílio de um smartphone com velocidade de gravação de 30 quadros por segundo. Posteriormente, os vídeos foram salvos no Tracker e ajustados para análise quadro a quadro. É necessário informar ao software um fator de escala no video e assim, adotou-se uma régua de 0,18 m como medida padrão a ser fornecida por meio da ferramenta bastão de medição. Ao iniciar o vídeo de cada experimento, conseguiuse acesso as funções horárias das posições, velocidades e acelerações das partículas submetidas a queda vertical.

Para verificar a influência da resistência do ar nas acelerações, as partículas A e B foram largadas de diferentes alturas. Na Figura 1(a), pode-se observar a aceleração da partícula A em função do tempo quando abandonada de uma altura de 25 cm. Há pouca variação no módulo da aceleração iniciando em 9.78 m/s² em ótima concordância com o valor da aceleração de queda livre g = 9.80 m/s², mostrando que a bola de gude largada de pequenas alturas apresenta movimento praticamente isento da ação da resistência do ar. Este fato também pode ser confirmado em análise a curva de regressão obtida a partir das posições da bola de

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19 a 30 de julho de 2021 - Online

gude (Figura 1(b)) que fornece a relação y(t) = 0.25 - 0.09t - 4.85t² em excelente acordo com a equação idealizada y(t) = 0.25 - 4.9t² característica do Movimento Uniformemente Variado (MUV) para um corpo em queda livre com a ~ g = 9.8 m/s².

(a) (b)

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Figura 1: Em (a) módulo da aceleração da partícula A em função do tempo abandonada de uma altura de 25 cm. Em (b), variação da altura em função do tempo.

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## Fonte: Elaborado pelos autores.

O gráfico da Figura 2(a) apresenta a aceleração da partícula B (bola de ping pong) como função do tempo de queda de uma altura de 28 cm. Neste caso, as dimensões da partícula principalmente a área circular de contato com o ar produzem uma ação efetiva da resistência do ar em sua trajetória, provocando uma redução no módulo da aceleração com o tempo, variando de 9.6 m/s² a 8.4 m/s² no intervalo considerado. Na Figura 2(b), a função horária da posição também é parabólica, correspondendo a um MUV, mas com aceleração a = 9.18 m/s².

(a) (b)

Figura 2: Em (a), módulo da aceleração da partícula B em função do tempo abandonada de uma altura de 25 cm. Em (b), variação da altura em função do tempo.

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Fonte: Elaborado pelos autores.

Em adição, a partícula B foi largada de uma altura de 90 cm de altura. Claramente, o efeito da resistência do ar é acentuado e reduz ainda mais a aceleração da partícula 8.5 m/s² a 4.0 m/s² como mostra a Figura 3(a).

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(a) (b)

Figura 3: Módulo da aceleração da partícula B em função do tempo abandonada de uma altura de 90 cm.

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Fonte: Elaborado pelos autores.

A Figura 3(b) mostra a altura da partícula B em função do tempo. A curva de regressão mostra que é possível usar um modelo matemático equivalente com aceleração constante a = 6.9 m/s² devido a força de arrasto do ar, velocidade inicial v0 = -0.89 m/s e altura inicial y0 = 0.89 m.

Finalmente, mediu-se o movimento de queda vertical para duas partículas diferentes abandonadas de alturas distintas. A cinemática dos movimentos pôde ser obtida através de videoanálise usando o software Tracker. A partícula A (bola de gude) largada de uma pequena altura apresentou aceleração constante a~g equivalente a um corpo em queda livre. A partícula B (bola de ping pong) por outro lado, apresenta maior área efetiva de contato com o ar e foi abandonada de alturas maiores. Nese caso, há grande redução no módulo da aceleração em decorrência da crescente força de arrasto com aumento da velocidade da partícula. É possível ainda modelar os movimentos considerando os movimentos como MUV com acelerações médias constantes a &lt; g. Acredita-se que estes experimentos em videoanálise podem motivar e estimular umm olhar crítico a um movimento normalmente limitado a situação idealizada no vácuo. Além disso, possibita a execução de experimentos pelo professor ou mesmo pelo próprio aluno através de aulas remotas particularmente importantes nos dias atuais.

## Referências

BORDIN, G. D.; et.al. Desafios dos professores durante o distanciamento social devido à pandemia da COVID-19: uma proposta para o Ensino de Física utilizando videoanálise. R. Tecnol. Soc.,Curitiba, v. 16, n. 43, p. 147-157, ed. esp. 2020.

DE OLIVEIRA, F. A.; LENZ, J. A.; SAAVEDRA FILHO, N. C.; BEZERRA JUNIOR, A. G. Videoanálise e Ensino de Física em Situação de Vulnerabilidade Social. Abakós , v. 7, n. 2, p. 3-21, 28 maio 2019.

SAAVEDRA FILHO, Nestor Cortez; LENZ, Jorge Alberto; BEZERRA JR, Arandi Ginane; FLORCZAK, Marcos; GARCIA, Vinicius. A videoanálise como mediadora da modelagem científica no ensino de mecânica. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, v. 10, n. 3, 4509, 2017.

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