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Tipo: Monografia
Título: Proposta de utilização de um acelerômetro acoplado ao Arduino como alternativa de ensino de física
Autor(es): Sauer, Dayane Letícia
Primeiro Orientador: Almeida, Eduardo de
Resumo: O presente trabalho têm o objetivo de validar a utilização de um acelerômetros acoplado à placa eletrônica Arduino, com a finalidade de determinar a aceleração de um carrinho em movimento uniformemente variado (MUV), sobre um trilho de ar. Nesta prática, considerou-se a massa dos objetos envolvidos, e a atuação da força gravitacional. Para tanto, o sensor utilizado foi o acelerômetros MPU-6050, que é um micro controlador cuja comunicação com o Arduino ocorre por meio do protocolo I2C, e que por sua vez utiliza funções da biblioteca Wire. Abordar-se-á sobre o Arduino, suas componentes e principais funções necessárias para leitura e aquisição dos dados do sensor. O Arduino é uma plataforma de fácil aquisição e de baixo custo, possuindo um sistema aberto com código e hardware livre, sendo possível sua programação e modificação. Assim, elaborou-se um script que suprisse o objetivo de determinação da aceleração. Desenvolveu-se um estudo sobre o movimento de um veículo em trajetória retilínea, submetido `a uma desaceleração constante, a fim de apresentar um método alternativo para cálculo da velocidade de um objeto em MUV através da aceleração. Contempla também conceitos relacionados `a Mecânica Clássica, que surgem nos anos iniciais do ensino médio, e pretende-se relacioná-los aos fenômenos de trânsito, por conter princípios que são descritos pelas leis da mecânica. Os resultados a partir da leitura do acelerômetro foram comparados com a previsão teórica da Segunda Lei de Newton, obtendo-se valores experimentalmente próximos ao valor teórico. Logo conclui-se que o sensor foi configurado adequadamente, validando a proposta de utilização do sensor com o Arduino. As acelerações obtidas com o MPU6050, foram comparadas também a partir do intervalo de tempo percorrido pelo carrinho no trilho, gerando resultados para velocidade e aceleração média, para duas massas distintas. De acordo com as Diretrizes Curriculares Nacionais do Ensino Médio (DCNEM, Resolução CEB No 3, de 26 de junho de 1998), ´e pertinente incluir temas relativos ao trânsito no ensino de física, colaborando para um ensino visível e contextualizado. Neste contexto, o estudo visa propor uma prática alternativa em sala de aula, abordando conceitos físicos vivenciados em situações de trânsito, utilizando eletrônicos. Logo, é justificável a relevância do tema como metodologia didática, demonstrando que a física pode ser aplicada para solucionar problemas ligados `a realidade, com aplicação de uma tecnologia flexível perante o cenário educacional atualmente.
Abstract/Resumen: The present work aims to validate the use of an accelerometer coupled to the Arduino electronic board to determine the acceleration of a uniformly moving trolley (MUV) on an air track. In this practice, we considered the mass of the objects involved, and the action of the gravitational force. For this, the sensor used was the accelerometer MPU-6050, which is a microcontroller whose communication with Arduino occurs through the I2C protocol, which in turn uses functions of the Wire library. It will address Arduino, its components and key functions required for reading and acquiring sensor data. Arduino is a platform easy to acquire and affordable price, with an open source system with free hardware and programming and modification. Thus, a script was elaborated that met the objective of determining acceleration. A study on the motion of a vehicle in a straight line under constant deceleration was developed to present an alternative method for calculating the velocity of an object in MUV through acceleration. It also contemplates concepts related to Classical Mechanics, which arise in the early years of high school, and is intended to relate them to traffic phenomena, as they contain principles that are described by the laws of mechanics. The results from the accelerometer reading were compared with the theoretical prediction of Newton’s Second Law, obtaining values experimentally close to the theoretical value. It is soon concluded that the sensor was properly configured, validating the proposed use of the sensor with Arduino. The accelerations obtained with the MPU-6050 were also compared from the time span of the trolley on the rail, generating results for speed and average acceleration for two different masses. According to the National High School Curriculum Guidelines (DCNEM, CEB Resolution No. 3, of June 26, 1998), it is pertinent to include subjects related to traffic in physics teaching, contributing to a visible and contextualized teaching. In this context, the study aims to propose an alternative classroom practice, addressing physical concepts experienced in traffic situations, using electronics. Therefore, the relevance of the subject as a didactic methodology is justifiable, demonstrating that physics can be applied to solve problems linked to reality, with the application of a flexible technology in the educational scenario today.
Palavras-chave: Computadores
Ensino e Aprendizagem
Métodos de Experimentação
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Realeza
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/5075
Data do documento: 9-Dez-2019
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