Uma abordagem experimental de ondas em cordas utilizando a plataforma Arduino
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Resumo
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um aparato experimental para
o estudo de ondas em cordas utilizando a Plataforma Arduino. É feita uma revisão
bibliográfica a respeito do Ensino de Física no Brasil onde dá-se ênfase à abordagem
experimental como mediadora do processo de ensino aprendizagem. No que se refere
ao ensino de ondulatória, ampara-se na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e
nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) como um conteúdo obrigatório tanto no
ensino médio quanto no fundamental, respeitado o nível de ensino. Nesse contexto, são
encontrados diversos trabalhos cujo objetivo é a melhoria do ensino desse conteúdo por
meio da abordagem experimental. É feito uma revisão do uso do Arduino como uma
ferramenta de ensino nos últimos anos. Para compreensão do desenvolvimento do aparato
experimental, abordou-se conceitos e equações relacionadas com o conteúdo de ondas
mecânicas. O aparato aqui desenvolvido é semelhante a um braço de violão. Uma corda
de nylon é tensionada e posta a vibrar. O valor da força de tensão é medida por uma
célula de carga e a onda sonora emitida é captada por um sensor de som. A análise
dessa onda sonora emitida é feita pelo Software SciDAVis: é feita a construção da forma
da onda e aplicação de uma FFT (Fast Fourier Transform - Transformada rápida de
Fourier). Antes da análise da forma de onda emitida pela corda, é feita a calibração do
sistema: a célula de carga é calibrada a partir de um valor de peso conhecido e o sensor
de som capta uma onda sonora sinusoidal emitida por um gerador de áudio que permite
escolher a frequência dessa onda. No sinal captado é aplicado a FFT e obtido a mesma
frequência informada pelo gerador de áudio comprovando a fidedignidade do sistema. Da
construção do sinal sonoro emitido pela corda obteve-se uma forma de onda composta pela
superposição de ondas harmônicas e a aplicação da FFT nesse sinal resultou na obtenção
de um espectro de frequências cujos valores são múltiplos da frequência fundamental. Este
trabalho contribue para o ensino de ondulatória por meio da proposta experimental, bem
como para o incentivo da utilização da plataforma Arduino no ensino desse conteúdo.
Description
Keywords
Ensino de Física, Plataforma Arduino, Ondulatória
Citation
MIRANDA, José Orlando dos Santos. Uma abordagem experimental de ondas em cordas utilizando a Plataforma Arduino. 68 f. TCC (Licenciatura em Física) - IFPI - Campus Parnaíba, Parnaíba, 2020.