LABORATÓRIO DE FÍSICA II PARA LICENCIATURA EM FÍSICA À DISTÂNCIA COM MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

## LABORATÓRIO DE FÍSICA II PARA LICENCIATURA EM FÍSICA À DISTÂNCIA COM MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

## Júlio Akashi Hernandes 1 , Giovana Trevisan Nogueira 2

- 1 Universidade Federal de Juiz de Fora/Departamento de Física, jahernandes@gmail.com
- 2 Universidade Federal de Juiz de Fora/Departamento de Física, giovanatn@gmail.com

Palavras-chave : Ensino à distância; instrumentação para ensino; materiais de baixo custo.

## Resumo expandido

Este trabalho relata a implementação da disciplina experimental de Laboratório de Física II para curso de Licenciatura em Física à Distância da UFJF utilizando materiais de baixo custo e facilmente acessíveis.

Cursos de Licenciatura em Física à Distância ainda têm desafios para oferecer disciplinas experimentais em Física Básica a seus estudantes [Coqueiro e Souza, 2021], [Moreira, 2017] e [Bao and Koenig, 2019]. Uma proposta bastante comum é que os Laboratórios de Física sejam oferecidos usando Tecnologias de Informação [Barbeta, 2004], principalmente através de simuladores digitais e vídeos [Guaita e Gonçalves, 2014]. O curso, oferecido pela UFJF desde 2008, buscou oferecer disciplinas experimentais, ou lotadas nos próprios polos de oferta dos cursos, em parceria com as prefeituras, para as disciplinas iniciais (chamadas de Laboratórios de Introdução às Ciências Físicas 1 e 2), oferecidas nos dois primeiros semestres do curso, ou presencialmente no campus da UFJF em Juiz de Fora, para as disciplinas de Laboratório de Física 1 a 4 e Laboratório de Física Moderna.

As atividades presenciais eram inicialmente desenvolvidas em 2 fins-desemana, programados ao longo de cada semetre letivo, nos quais os alunos deslocavam-se de suas cidades ou polos para Juiz de Fora. Vários problemas surgiram, dentre os quais podemos citar: ausências devidos a motivos diversos; o ritmo intenso de atividades laboratoriais concentradas no sábado e no domingo; execução de 4 ou 5 experimentos seguidos, com duração programada de 2 horas cada um; impossibilidade de repetição de experimentos; cansaço devido à viagem (alguns polos situam-se a mais de 500 km de Juiz de Fora); pouco tempo para reconhecimento de e adaptação a equipamentos e procedimentos laboratoriais. Este procedimento de viagens, vale destacar, surgiu da necessidade casuística, subjacente à criação do curso EAD, de buscar equivalência entre atividades experimentais realizadas nos laboratórios de cursos presenciais, utilizando-se os mesmos equipamentos e roteiros tradicionais fornecidos aos alunos.

Estes problemas foram agravados pelo aumento da ausência de alunos nas atividades presenciais na UFJF principalmente a partir de 2015, pela decisão do Colegiado do curso em 2017 de diminuir o número de viagens obrigatórias no semestre para apenas 1 (ou seja, realizando um conjunto menor de experimentos nesta única viagem), pela greve dos caminhoneiros em 2018 (que paralisou por algum tempo viagens rodoviárias), pela pandemia de Covid-19 em 2020-2022, quando os laboratórios de ensino foram fechados e quaisquer atividades presenciais

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foram suspensas, e podemos incluir aqui também, como elemento agravante, a confusão de docentes e estudantes entre Ensino Remoto Emergencial e EAD [Hodges, 2020].

Buscando solucionar alguns dos problemas citados, desenvolvemos uma disciplina de Laboratório de Física II, relatada neste trabalho, no qual experimentos são realizados pelos próprios alunos. Os assuntos abordados nesta disciplina abrangem oscilações, ondas, som, hidrostática, hidrodinâmica e termodinâmica. A disciplina tem 30 horas, divididas em 15 semanas, idealmente é cursada em paralelo a Física II [Young e Freedman, 2016], e foi oferecida neste formato apresentado no 2 o semestre de 2021, e no 1 semestre de 2023, totalizando cerca de 10 alunos. o

Os experimentos foram propostos de tal forma a serem montados com materiais de baixo custo e facilmente acessíveis [Alexandre, 2020], com possibilidade de adaptações de materiais e procedimentos pelos próprios alunos, e em alguns fenômenos utilizam-se os sensores de smartphones , com aplicativos ( Apps ) apropriados, como o Phyphox . Também é importante destacar que, além da importância didática dos fenômenos a serem investigados, os alunos tenham condições para criar um repertório de atividades práticas que poderão ser usadas, com pouca adaptação, em suas próprias aulas durante ou após sua formatura na Licenciatura em Física, estimulando a expansão deste repertório. A avaliação foi feita usando os relatórios individuais entregues pelos alunos, incluindo atividades tais como análise de dados, construção de gráficos e redação de discussões. A listagem dos experimentos, fornecidos aos alunos na forma de roteiros abertos, e comentários específicos segue abaixo:

- 1) Equilíbrio: sugestão de montagem da ponte de Da Vinci e análise do equilíbrio de corpos extensos.
- 2) Elasticidade: montagem de dinamômetro caseiro, análise da lei de Hooke e extensão de sua validade, associação de molas.
- 3) Oscilações 1: movimento harmônico simples linear.
- 4) Oscilações 2: pêndulo de torção e pêndulo físico.
- 5) Ondas: medida da velocidade de propagação de ondas de água em recipientes (formas de vidro ou refratários).
- 6) Velocidade do Som: smartphone como gerador de som em um cano ressonante.
- 7) Efeito Doppler: smartphone como gerador de som, e outro como receptor de som, variando velocidades relativas de cada um.
- 8) Física da Música: análise do timbre, usando o app Spectroid , de notas geradas por instrumentos musicais.
- 9) Hidrostática: densidades relativas entre gelo, óleo e água, com e sem sal.
- 10) Sifão: montagem de sifão, gotejador simples e gotejador de vazão constante (com reservatório intermediário).
- 11) Hidrodinâmica: montagem de um tubo de Pitot usando canudinhos.
- 12) Temperatura e Calor: percepção tátil da temperatura, medição usando termômetro culinário, estimativa da potência calorífica do fogão.

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- 13) Propagação de Calor: investigação da condução e convecção usando bexiga cheia de água no fogo, espalhamento de corante em água de diferentes temperaturas, e radiação através de um radiômetro de Crookes caseiro.
- 14) Calorímetro: garrafa térmica e termômetro culinário para medida dos calores da água, do gelo e de fusão.
- 15) Gases Ideais: lei de Gay-Lussac, na variação do volume de uma bexiga com ar em contato com água a diferentes temperaturas.

Vale notar que esta sequência é apenas uma dentre muitas possibilidades de experimentos, assuntos e fenômenos que podem ser abordados usando materiais de baixo custo e de fácil acessibilidade, associados a medidas usando os sensores de smartphones . A metodologia e o conjunto de atividades foram bastante apreciados pelos estudantes. Como próximos deafios, podemos citar adaptações de metodologias baseadas em desenvolvimento de projetos [Bender, 2014]. Outro problema que precisa ser solucionado é a baixa interação entre os próprios alunos, causada em parte pela pequena quantidade de alunos em cada polo, pela indisponibilidade de horários em comum entre os alunos e pela falta de flexibilidade da própria plataforma para fornecer conversas em tempo real (o que pôde ser contornado pelo uso de plataformas sociais, como o WhatsApp ).

Os roteiros completos estão disponíveis em [Hernandes, 2023].

## Referências

[Alexandre, 2020] N. P. Alexandre e outros. 'Experimento de baixo custo: alternativa pedagógica no ensino das leis de Newton'. Res. Soc. Devel ., 9 , n. 8, e333985772 (2020).

[Bao and Koenig, 2019] Bao L. and K. Koenig. 'Physics education research for 21st century learning'. Disc. Int. Sci. Ed. Res., 1 , 2 (2019).

[Barbeta, 2004]V. B. Barbeta. 'Alternativas às Atividades Laboratoriais Presenciais em Cursos de Física na Modalidade de EAD'. In Desafios da Educação a Distância na Formação de Professores . SEED/MEC , 150 (2004).

[Bender, 2014] W. N. Bender. Aprendizagem Baseada em Projetos: Educação Diferenciada para o Século XXI . Penso, Porto Alegre (2014).

[Coqueiro e Souza, 2021] N. P. S. Coqueiro e E. C. Souza. 'A educação a distância (EAD) e o ensino remoto emergencial (ERE) em tempos de Pandemia da Covid 19'. Braz. J. Devel ., 7 , p. 66061 (2021).

[Guaita e Gonçalves, 2014] Guaita R. I. e F. P. Gonçalves. 'A EXPERIMENTAÇÃO NA EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA: REFLEXÕES PARA A FORMAÇÃO DE PROFESSORES DE CIÊNCIAS DA NATUREZA'. XI Cong. Bras. ESUD, Florianópolis (2014).

[Hernandes, 2023]. J. A. Hernandes. 'Laboratório de Física II EAD'. http://surl.li/jbxrv

[Hodges, 2020] C. Hodges et al. 'The Difference Between Emergency Remote Teaching and Online Learning'. EDUCAUSE, 27 de março (2020). http://surl.li/ixmv (acessado em 14/07/23).

[Moreira, 2017] Moreira M. A. 'GRANDES DESAFIOS PARA O ENSINO DA FÍSICA NA EDUCAÇÃO CONTEMPORÂNEA'. Rev. Prof. Física , 1 , 1 (2017).

[Young e Freedman, 2016] H. D. Young e R. A. Freedman. Física II: Termodinâmica e Ondas , 14 a Edição. Pearson, São Paulo (2016).

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