Pêndulos físicos acoplados por molas: uma investigação por videoanálise e arduino
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Resumo
A utilização de tecnologias educacionais livres no ensino de Física tem atraído grande
interesse da comunidade científica e dentro da sala de aula como uma forma de agregar para uma aprendizagem mais efetiva e autônoma. Nesse contexto, a realização de
atividades experimentais em aulas de física mediadas por ferramentas tecnológicas que
possibilitem aos estudantes tornarem-se agentes centrais e ativos no processo de aprendizagem e que apresentem flexibilidade de uso, baixo custo e ao mesmo tempo uma boa
precisão de medidas físicas, são de fundamental importância dentro do contexto de ensino
moderno. Portanto, para contemplar esses aspectos, propomos uma análise da dinâmica
de oscilações de pêndulos físicos livres e com acoplamento por molas. As medidas são
realizadas com um uso de duas abordagens: (i) encoder incremental rotativo ligado a
uma placa Arduino para medidas de deslocamento angular e (ii) Tracker, um software
livre de videoanálise. O resultados obtidos por ambos os métodos apresentam resultados
bem satisfatório entre si, além de boa concordância com o modelo teórico. Para o caso
particular do pêndulo físico desacoplado, verifica-se como o período de oscilação depende da
distribuição de massa do pêndulo. Adicionalmente, a aceleração da gravidade e momento
de inércia total dos sistema foi obtido em concordância com o modelo teórico. Para o
sistema de dois pêndulos físicos acoplados, usamos o Tracker para analisar importantes
informações a respeito do período de oscilação para modos simétricos e antissimétricos
e período do batimento em termos da posição das molas de acoplamento. Por fim, as
técnicas de modelagem e impressão de componentes 3D, bem como os métodos de coleta
de dados com o Arduino e Tracker, mostram-se de grande relevância para o ensino de Física, e abrem as portas de investigação para sistemas mais avançados baseados em Arduino.
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Keywords
Ensino de Física, Pêndulo físico, Arduíno