SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA SOBRE A FORMA DA TERRA COM O EXPERIMENTO DO PÊNDULO ASSISTIDO POR ARDUINO

## SEQUÊNCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA SOBRE A FORMA DA TERRA COM O EXPERIMENTO DO PÊNDULO ASSISTIDO POR ARDUINO

Joelmir Simonal Silva¹, Luiz Telmo da Silva Auler²

¹Firjan SENAI Resende, jsimonal@yahoo.com.br

²UFF - Universidade Federal Fluminense/Instituto de Ciências Exatas, ltelmo@id.uff.br

Palavras-chave

: SEI, pêndulo, ARDUÍNO

Apresentamos neste trabalho uma proposta de sequência didática de ensino para conteúdos de gravitação ou oscilações baseada na metodologia de uma Sequência de Ensino Investigativo (SEI) (CARVALHO, 2018). Na nossa sequência, que é uma dissertação de mestrado em ensino de Física em andamento, o fenômeno do pêndulo simples é investigado pelos alunos, buscando não apenas uma lei para o seu período, mas também quais as influências da forma e da rotação da Terra sobre funcionamento do pêndulo. A parte prática do pêndulo simples é proposta de ser realizada de forma automatizada com auxílio de um aparato assistido por ARDUINO, conforme explicamos a seguir, em conjunto com a sequência em si.

As motivações da nossa proposta são múltiplas e conexas sendo o seu eixo norteador propiciar ao aluno um aprofundamento da sua visão de ciência e de física em particular. Muitas vezes a experiência no contexto do ensino de física propicia uma forma direta de verificar alguma lei física, o que tem seu valor, mas não esgota suas possibilidades. O caso do pêndulo simples é um típico exemplo de prática aplicada no ensino médio e superior para determinação da lei que rege a dependência do período com o comprimento do fio e a aceleração da gravidade. Entretanto, esta lei é uma aproximação para ângulos pequenos e não se explora essa particularidade, que mostra como os modelos físicos sempre são aplicados sob condições restritas. Além disso, assume-se a aceleração da gravidade como uma constante, sem que seja questionado se o período pêndulo seria o mesmo em outro local na Terra, ou se o plano de oscilação do pêndulo se manteria inalterado mesmo se o período fosse bem longo. Uma visão mais abrangente de Física e de Ciência em geral poderia ser vivenciada pelo aluno caso um fenômeno como o pêndulo fosse mostrado como a simplificação de algo mais complexo, que pode ser analisado sob aproximação e condições diversas, permitindo inclusive discutir a forma e a rotação da Terra.

É notório que o negacionismo científico ganhou espaço e repercussão na internet e nas redes sociais, e tem suscitado preocupação no meio científico, educacional e político, por suas consequências como o movimento anti vacina. Como discute Marinelli (2020) a percepção da realidade cotidiana é muito fortemente arraigada nos indivíduos, pois é baseada na percepção objetiva dos fenômenos básicos observados por qualquer sujeito, tornando-se assim um elemento cultural mais forte. A visão científica do mundo contrapõe-se muitas vezes com essa percepção do senso comum, como no caso da Terra plana. Embora possa haver outras causas, é legítimo supor que uma compreensão limitada de como a ciência constrói e valida suas teorias contribui para uma propensão ao negacionismo científico.

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8 a 10 de novembro de 2023 - SNEF em Rede: Laços e Nós do Ensino de Física

Nosso objetivo com essa SEI é fazer com que o aluno perceba que o fenômeno da oscilação pendular pode ser estudado em diferentes escalas de complexidade, com aproximações e influências próprias da escala de observação. Para este fim estruturamos a sequência didática para que ela seja aplicada em turmas do ensino médio em dois encontros de duas aulas, havendo uma atividade investigativa em cada encontro, conforme detalhamos abaixo.

Figura 1 - Esquema do aparato para o experimento do pêndulo com controlador arduino. Fonte: Autor.

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No início do primeiro encontro um teste prévio sobre o interesse em física e conhecimentos prévios sobre o movimento do pêndulo será aplicado, sendo que um segundo questionário será reaplicado ao final da sequência para avaliação da mesma. Em seguida, como atividade introdutória, será promovida uma discussão com a turma abordando a aceleração da gravidade, questionando por exemplo se a gravidade é a mesma em qualquer ponto da Terra e porque a Lua não cai. Logo em seguida, com a turma dividida em grupos, será apresentada a pergunta problematizadora da 1ª atividade da SEI: Quais são as características do movimento do pêndulo e do que depende o período do pêndulo? Antes de iniciar a atividade prática os grupos devem discutir e redigir suas hipóteses, planejando os experimentos. Os grupos iniciam a atividade investigativa utilizando-se de um aparato experimental para o experimento do pêndulo cujo esquema está na Figura 1. Trata-se de um aparato que permite realizar medidas do período do pêndulo, variando o comprimento do mesmo, o seu ângulo inicial e a sua massa. As medidas do comprimento do pêndulo e do período são tomadas com sensores LDR e ultrasônico acoplados ao microcontrolador arduino (CAVALCANTE, CAETANO TAVOLARO e MOLISANI, 2011) que é acionado por uma interface num 'notebook', o qual mostrará os resultados obtidos para o período e a gravidade g . Terminada a atividade prática os grupos fazem um breve relatório dos resultados dos experimentos e redigem suas respostas à pergunta problematizadora. A atividade de encerramento deste encontro é uma discussão mediada pelo professor, que estimulará os grupos a exporem seus resultados e hipóteses, debatendo as respostas à pergunta problematizadora.

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O segundo encontro iniciará com a pergunta problematizadora da 2ª parte da SEI da sequência: A forma e a rotação da Terra tem alguma influência sobre o movimento e o período do pêndulo? A 2ª atividade da SEI se baseará sobre uma pesquisa que os grupos farão em um conjunto de vídeos previamente selecionados que ilustram e explicam os efeitos da força centrífuga e de coriolis, bem como sobre o pêndulo de Foucault. Antes de assistirem aos vídeos, os grupos devem debater e formular hipóteses sobre a pergunta problematizadora, registrando as mesmas na parte inicial do seu relatório. Após assistirem e debaterem sobre os vídeos, os grupos resumem o resultado das suas pesquisas e respondem à pergunta problematizadora no relatório. A fase final da atividade investigativa é novamente um debate mediado pelo professor, que estimulará os grupos a expor suas hipóteses, descobertas na pesquisa, esclarecendo a influência das forças de centrífuga e de Coriolis sobre o movimento do pêndulo. Em especial o professor vai explicar que é possível entender a forma achatada da Terra nos polos em função da variação de g devido à rotação da rotação da Terra. Após o debate, o segundo questionário avaliativo será para sondar a percepção do aluno sobre a sobre o fenômeno do movimento do pêndulo e como a forma e rotação da Terra influenciam este movimento. Poderá também ser debatido o problema do negacionismo científico e suas possíveis consequências para a sociedade.

Esperamos com essa sequência didática atingir diversos objetivos, além da compreensão do fenômeno do movimento pendular. Por um lado, desejamos que o aluno perceba que um fenômeno pode ser estudado cientificamente em escalas de complexidade diferentes, permitindo obter compreensão em níveis mais amplos. Em outros termos, o conhecimento científico nunca é baseado num conjunto limitado de resultados, mas sim na análise de um conjunto de experimentos em escalas e complexidade diferentes. O entendimento da forma achatada da Terra nos polos, da variação de g entre o equador e o pole, bem como a rotação do plano pendular, são ilustram dessa complexidade. Em especial acreditamos que a sequência possa mudar a percepção dos alunos quanto à Física, à Ciência e ao trabalho científico, de modo que possam ter melhor conhecimento para suas tomadas de decisão como cidadãos frente às demandas da sociedade e às armadilhas da anticiência.

## Referências

CAVALCANTE, M. A., CAETANO TAVOLARO, C. R., &amp; MOLISANI, E. Física com Arduino para iniciantes. Revista Brasileira de Ensino de Física , 33 (4), 4503-4503, 2011.

CARVALHO, A. M. P. de. Fundamentos Teóricos e Metodológicos do Ensino por Investigação. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , [S. l.], v. 18, n. 3, p. 765-794, 2018.

MARINELLI, F. O terraplanismo e o apelo à experiência pessoal como critério epistemológico. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , 37 (3), 1173-1192, 2020.

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