Utilização do software Phyphox para obtenção de dados para o cálculo do trabalho e potência de um motor caseiro

## Utilização do software Phyphox para obtenção de dados para o cálculo do trabalho e potência de um motor caseiro

## Kleyton Alencar Ribeiro 1 , Wellington Dos Santos Souza 2 , Eriverton Rodrigues³, Samuel Dos Santos Feitosa⁴

- 1 Instituto Federal/ Física/ Campus Salgueiro/ kleyton.alencar@aluno.ifsertao-pe.edu.br
- 2 Instituto Federal/ Física/ Campus Salgueiro/ wellington.souza@ifsertao-pe.edu.br
- 3 Instituto Federal/ Física/ Campus Salgueiro/ eriverton.rodrigues@ifsertao-pe.edu.br
- 4 Instituto Federal/ Física/ Campus Salgueiro/ samuel.feitosa@ifsertao-pe.edu.br

Palavras-chave : Trabalho; Potência; Ensino de física.

O PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO A DOCÊNCIA - PIBID com atividades desenvolvidas por meio do curso de Licenciatura em Física do IF Sertão-PE, campus Salgueiro, tem realizado ações como visitas a algumas escolas do município. Uma delas foi a escola Erem Carlos Pena Filho. Em conversas com a gestão e professores de Física da instituição, percebeu-se algumas questões que poderiam contribuir com a melhoria da qualidade do ensino. Em diálogos sobre a realidade da escola, foi colocado a dificuldade de realizar as atividades experimentais, mesmo existindo o espaço do laboratório e a previsão dessas aulas no horário escolar. No entanto, os trabalhos não têm sido desenvolvidos de forma efetiva pelos professores devido fatores como, poucas opções de equipamentos, falta de manutenção em instrumentos, dificuldades na formação e treinamento para buscar alternativas para planejar e construir atividades experimentais.

Não é de hoje a dificuldade que se encontra na educação, especificamente em relação às aulas experimentais, devido à falta de investimento laboratorial. De acordo com Araújo (2015), 'Os experimentos caracterizam uma prática simples que tornariam as aulas mais dinâmicas e interessantes[...]'. Ou seja, a falta das aulas experimentais contribui para o desinteresse dos alunos, prejudicando a aprendizagem.

Então, diante da problemática que nasceu nas experiências do PIBID, surgiu a ideia de aproveitar as ideias da construção de um projeto que vinha sendo construído na disciplina de Oficina de Física I. O experimento é constituído de um motor caseiro que se move com a força do vento. Por meio do software phyphox, utilizando o magnetômetro (sensor que mede o campo magnético) é possível obter o tempo de cada volta do disco do motor, pois na extremidade do disco contém um pequeno imã. Coletando outras grandezas, como a massa do sistema e o raio do disco, e utilizando algumas equações provenientes do MCU, é possível calcular o trabalho e a potência do motor. Dessa maneira, esse experimento servirá como um acervo experimental para o laboratório de física da instituição. Com a finalidade de que os professores de física possam trabalhar com foco nos alunos do 1º ano do ensino médio. Pois, o experimento envolve conhecimentos sobre mecânica.

Os materiais utilizados para o desenvolvimento do experimento foram: Motor caseiro; Balança; Smartphone; Software phyphox; Ímã; Ventilador. Utilizando o ventilador para gerar um fluxo de ar, podemos pôr o disco do motor em movimento.

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Com o phyphox é possível obter o instante de tempo em que o magnetômetro capta o campo magnético do ímã. Dessa forma, assim que o imã passar pelo sensor teremos o instante de tempo, com vários instantes de tempo, pode-se obter o tempo de cada volta do disco.

Figura 02: Aparelho rotacional da CIDEPE.

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Figura 01: Motor caseiro.

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Para confirmar a exatidão dos dados proporcionados pelo sensor magnetômetro. Foi elaborada uma comparação entre dois sensores: o magnetômetro (sensor do smartphone) e o sensor fotoelétrico do aparelho rotacional da CIDEPE (Figura 2). No qual, foi utilizado o aparelho rotacional, onde ambos os sensores funcionam simultaneamente. Ou seja, captando cada instante de tempo nas mesmas condições experimentais. Onde, foi obtido pelo sensor fotoelétrico uma média dos períodos iguais a 0,3764 s e para o sensor magnetômetro uma média dos períodos iguais a 0,3768 s. Isso significa que, possui-se um erro somente após a 10 4 casa decimal. Isto nos indica que o phyphox nos oferece dados bem precisos em relação ao magnetômetro.

O disco do motor possui um movimento circular uniforme. Com as grandezas bases (massa, raio e período) e algumas equações provenientes do MCU é capaz de se obter o trabalho e a potência do motor. Seguindo a série de equações (Fig.3), pode-se calcular as grandezas desejadas.

Figura 03: Equações para o cálculo das grandezas .

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Após o funcionamento do experimento, foi feita a coleta e análise dos períodos obtidos pelo phyphox. Onde obteve-se 6 instantes de tempo. Dessa forma, a partir dos instantes, calculando variação do tempo (t), ou seja, o tempo de uma volta do disco (período do disco) foi possível obter 5 períodos (Tab.1).

Utilizando a balança e uma régua, respectivamente, obteve-se a massa igual a 0,025 kg e raio igual a 0,06 m. Com a media dos períodos e utilizando a série de equações obtivesse um valor para o trabalho igual a 0,68 J e para a potência um valor igual a 3,83 W (Tab.2).

Tabela 1: Média dos períodos.Tabela 2: Valor das grandezas obtidas.

Em conclusão, o experimento permite a obtenção e o estudo do trabalho e potência. Por meio do phyphox, é possível obter os dados do período com um erro de 10-4 em relação a um equipamento especializado para o MCU. Além de ser um experimento de baixo custo e sem grandes dificuldades para a elaboração. Ou seja, é possível a sua aplicação em sala de aula, com o intuito de um estudo experimental sobre trabalho e potência.

As etapas seguintes deste trabalho visam produzir um roteiro e o planejamento de uma sequência didática para que as atividades experimentais sejam realizadas em algumas turmas do primeiro ano do da escola EREM Carlos Pena Filho. Esse processo passa pelo planejamento e formação do professor da instituição, junto com os bolsistas do PIBID.

## Referências

ARAÚJO, Ravena Pereira de. As dificuldades na aprendizagem de física no ensino médio da Escola Estadual Dep. Alberto de Moura Monteiro. Orientador: José Deuzimar Uchôa. 2015. 15 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí, Campus Angical, Angical do Piauí, 2015.

TORRES, C. M. A. et al. FÍSICA: Ciência E Tecnologia. 4ª edição , Moderna, 2016.

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