A compreensão da queda livre utilizando uma plataforma construída com MDF e Arduino

Resumo

Muitos alunos têm dificuldades em assimilar conteúdos relacionados à física. Como tentativa de auxiliá-los, um dos professores da área de Física do IFRS (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul) - Campus Canoas foi consultado, de modo a indicar possibilidades de uso da plataforma Arduino para o ensino de física. O professor relatou que seria necessário desenvolver um recurso que viabilizasse a experimentação prática, pois assim daria uma visão mais ampla do conteúdo que é abordado de forma teórica em sala de aula, além de facilitar a compreensão por parte dos alunos. Um dos conceitos reportados pelo professor como um dos mais difíceis de apresentar de forma prática, dentro de uma sala de aula, foi o conceito de queda livre. A partir disso, foi desenvolvida a ideia da construção de uma plataforma  capaz de representar o processo da queda livre. Um objeto seria colocado na parte de cima da estrutura e cairia em queda livre quando o sistema fosse acionado. Para a detecção da queda foi definida a utilização de um sistema de detecção baseado no uso de um diodo laser e um sensor de luz na base da armação. O diodo estaria constantemente iluminando o sensor e quando o objeto cruzasse a linha do laser, bloqueando o sensor da linha de visão, o sistema seria acionado e a contagem de tempo pararia. A partir do tempo de queda do objeto, o microcontrolador Arduino fará os cálculos e os apresentará. A armação poderá ter sua altura redefinida, ou seja, aumentada ou diminuída, produzindo valores diferentes e estimulando o aluno a entender o porquê da mudança. A armação projetada prevê a altura resultante de até dois (02) metros de altura, sendo composta por quatro (04) segmentos encaixáveis, e será construída com a utilização de peças cortadas em placas de MDF. Dentre os objetivos do trabalho, tem-se a projeção e a construção da estrutura que sustentará o sistema. Além disso, foi realizada a pesquisa sobre o funcionamento dos módulos necessários para o projeto e a realização da montagem e dos testes do sistema.  Atualmente, a armação já foi projetada, mas por dificuldades relacionadas ao corte das peças nas peças de MDF, não foi possível montá-la. Foram realizadas pesquisas sobre os componentes do projeto, para que houvesse maior compreensão do funcionamento de todos os elementos envolvidos. Como próximas etapas do trabalho, pretende-se imprimir e estruturar a plataforma de lançamento do objeto. Além disso, será necessário integrar todos os componentes e verificar se o circuito gerado conseguirá ou não realizar as medições esperadas. Como etapa futura, pretende-se que a solução produzida possa ser aplicada com o professor na sala de aula, para verificar se o tema queda livre ficou mais fácil de ser compreendido ou não.