A Compreensão da Aceleração Através de Foguetes Confeccionados com Garrafa PET e Arduino

Resumo

Uma das disciplinas do Ensino Médio em os alunos Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, campus Canoas mais apresentam dificuldade de compreender é a de Física. Isso ocorre, principalmente, porque alguns conteúdos são abstratos e os alunos não conseguem ver como eles podem ser aplicados. Observa-se que o conceito de aceleração pode ser classificado como abstrato e na maioria dos livros consultados é explicada sempre de forma semelhante. A aceleração, que consiste na variação da velocidade em função do tempo, não é apresentada de forma prática e lúdica para os alunos. Assim, no campus Canoas há uma atividade que permite aos alunos vivenciarem este conteúdo de forma real, utilizando os foguetes de garrafa PET (Poli Tereftalato de Etileno). Essa abordagem é realizada em um ambiente diferente ao da sala de aula, onde são realizadas oficinas para aprender a confeccionar o foguete e como ele funciona com um combustível químico, cuja base é vinagre e bicarbonato. Após a criação do foguete são realizados vários lançamentos que permitem aos alunos visualizar os conceitos de velocidade e aceleração. O grande problema detectado com essas experimentações consiste em: ?Como medir a velocidade e a aceleração do foguete??. Nos primeiros experimentos essa medição era realizada através de filmagens que permitem determinar as resultantes obtidas. A partir dessas experimentações foi elaborado um foguete cujas medições serão realizadas através de um dispositivo robótico a ele acoplado. O foguete irá funcionar da seguinte maneira: ele possuirá duas partes a superior que armazenará o combustível e a inferior que conterá uma placa Arduino UNO, e ligada a esta se tem outros dois componentes: um acelerômetro e um módulo SD. O módulo acelerômetro 3 eixos (X, Y e Z), MMA 7361, irá fazer as marcações a respeito da aceleração atuando no corpo do foguete, e o outro componente é um módulo para cartão de memória ou módulo SD, para a persistência de dados, que armazenará os dados gerados pelo acelerômetro. Para o desenvolvimento deste trabalho foi utilizada a metodologia de pesquisa bibliográfica, que possibilitou o estudo da plataforma Arduino (módulo acelerômetro e SD) e dos conceitos relacionados com a disciplina de física. Além disso, vários testes dos componentes eletrônicos e módulos de hardware também foram realizados: (i) calibração do acelerômetro onde este apresenta valores analógicos que precisam ser convertidos para valores proporcionais à aceleração; (ii) gravação de dados com o módulo SD, onde foi ligado um potenciômetro que simulava os dados do acelerômetro sendo assim salvos em formato .TXT no cartão de memória; e, por fim, (iii) o teste de comunicação entre o acelerômetro e o módulo SD. Para conseguir acoplar os componentes eletrônicos ao foguete percebeu-se que era necessário projetar um invólucro para estes, de modo a protegê-los quando da aterrisagem do foguete. Atualmente, várias modelagens 3D foram elaboradas para esta capa protetora, a qual já está sendo impressa na impressora 3D. O último passo consiste em acoplar todos os componentes e realizar os lançamentos para a captação dos dados.