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Organizador: Prof. Valmir Heckler Disponível em: http://profvalmir.blogspot.com/

Integrantes do Projeto desenvolvido e implementado em 2002 - Paulo Eliseu Weber (estudante), Valmir

Heckler (orientador) e Emílio de Campos Andrade (estudante).

» Objetivo: Determinar as relações quantitativas e qualitativas de dados obtidos com auxílio do

microfone do PC, dados referentes à queda de um imã no interior de um tubo PVC, auxiliados

por software computacional. Associando a análise gráfica, a interpretação dos dados com o uso

do programa Excel a revisão da teoria da queda de corpos, com e sem resistência do ar,

podendo esta atividade se interligada com a aula de matemática, sobre gráficos e equações de

segundo grau.

» Público Alvo:

- Estudantes da 1a série do Ensino Médio, que tenham trabalhado questões de

movimento, conheçam as equações do movimento uniformemente variado, e tenha noções

sobre o movimento de queda.

- Estudantes do curso de Licenciatura em Física que queiram ampliar as discussões em

torno da Aquisição Automática de dados.

» Duração da atividade:

- 1hora aula para coleta dos dados e montagem dos gráficos;

- 1hora aula para responder e discutir as questões.

» Descrição do Equipamento:

1 - Tubo PVC, desenvolvido pelos estudantes a partir das idéias originais de (Haag, 2001) integrante do grupo de pesquisa do IF da UFRGS.

Com o propósito de facilitar o registro de maior número possível de dados, do tempo de

queda de um ímã no interior de um tubo (PVC), ao qual estão conectadas 12 bobinas em série

(fig1). Cada bobina consiste de 25 espiras de fio de cobre, que estão ligados em suas

extremidades a um cabo que está conectado na entrada do microfone, na placa de som do

Computador. Quando o ímã cai dentro do tubo, um pulso elétrico é gravado a cada instante que

passa por cada uma das bobinas. Usando o software gram (aplication) Spectrogram

Registration (fazer download na Internet), captam-se os pulsos elétricos e os intervalos de

tempo entre eles (fig2).

Fig1- Tubo PVC com 12 bobinas em série Fig2 – Software gram com registros dos pulsos elétricos

» Princípio de funcionamento da placa de som de um microcomputador*

* O texto abaixo foi integralmente desenvolvido pelo R. Haag (haag@if.ufrgs.br) & E. A. Veit (eav@if.ufrgs.br) Agosto de 2001 - CREF - Instituto de Física - UFRGS e estão disponíveis em: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/aquisicao/placa_som.html

A placa de som é geralmente a única interface analógica presente em um microcomputador, podendo ser considerada como um conversor analógico/digital e digital/analógico.

Entrada e saídas e módulos principais de uma placa típica:

A aquisição de dados pode ser feita:

• via porta de joystick • via entrada e saída de áudio

» Exemplo da análise dos dados: Como a distância entre as bobinas é conhecido, e o intervalo de tempo que o imã leva

para percorrer esta distância fica registrado no software gram, onde com o auxílio do mouse

encontramos o mesmo.

Cabe agora organizarmos estes valores em tabelas, para posterior montagem do gráfico

da posição x tempo, seguindo da análise e interpretação dos dados, sugerindo para isso o uso

do programa da Microsoft Excel (Fig3).

Sugestão: Os alunos no mínimo devem obter 5 vezes os dados experimentais

Altura (Y) Tempo Queda

(X)

0 0

0,13 0,08 0,26 0,139 0,39 0,185 0,52 0,222 0,65 0,265 0,78 0,3 0,91 0,33 1,04 0,359 1,17 0,386 1,3 0,411

1,43 0,438

Fig3 - Exemplo da organização dos dados e da obtenção do gráfico, com a equação que representa o mesmo.

Após a montagem do gráfico, devemos recorrer a ferramenta do Excel para traçar a

linha de tendência, com a opção de fornecer a equação da curva (Fig4).

Atividades que devem ser desenvolvidos pelos alunos:

Fig 4- Imagem que mostra a opção de formatar a linha de tendência. » Atividades que devem ser desenvolvidas pelos alunos: 10 – Obter os dados da queda de imã no interior de um tubo PCV (Equipamento descrito

acima);

20 – Medir a distância entre as bobinas, e verificar o intervalo de tempo gasto pelo imã, para

percorrer cada distância, com o uso do software gram;

30 – Com auxílio do Excel os alunos devem organizar os dados em tabelas;

40 – Os alunos devem construir o gráfico da posição x tempo;

40 – Os alunos devem obter a linha de tendência, exibindo a equação no gráfico;

50 – Os alunos devem responder as questões para posterior debate em sala de aula;

» Questões que devem ser respondidas: 1- Com base nos gráficos obtidos no experimento, diga qual é o tipo de movimento que o imã descreve no percurso.

2- Analisando os conceitos teóricos da queda dos corpos, como você explicaria a queda desse corpo. 3- A equação obtida no gráfico dos dados experimentais (y = ___x2 + ___x + ___), o que representa cada termo nela apresentado? 4- Baseado no conceito de que a aceleração gravitacional age na queda dos corpos, com valor aproximado de g = 9,8 m/s2, qual seria o valor da aceleração desse movimento? 5- A partir do valor da aceleração que você encontrou na questão anterior, sabendo que a relação ½(a.t2) é válida, o que você pode concluir em relação ao movimento? 6- O que aconteceria com o valor da aceleração do seu movimento se você usa-se um imã de maior tamanho? Justifique sua resposta. 7- Que outros fatores físicos podem estar influenciando no movimento de queda do imã? (Sugestão pesquisar o que acontece quando imã se movimenta no interior de uma bobina). » Referencias Aquisição de Dados com a Placa de Som do Computador - Erivaldo Montarroyos e Wictor C. Magno. Artigo publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 23, no.1, Março 2001. Aquisição automática de dados - CREF - Instituto de Física - UFRGS – disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/aquisicao/aquisicao_dados.html HAAG, R. Utilizando a placa de som do micro PC no laboratório didático de física. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 2, p. 176-183, jun. 2001

HECKLER, V. O uso de novas tecnologias no processo educativo. Revista SETREM, Três de Maio, v. 3, n. 4, p. 52-59, jan. /jun. 2004.

Princípio de funcionamento da placa de som de um microcomputador - CREF - Instituto de Física - UFRGS – disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/aquisicao/aquisicao_dados.html.