Nome do Projeto
Desenvolvimento de instrumentação eletrônica voltada ao ensino de física experimental
Ênfase
PESQUISA
Data inicial - Data final
14/04/2013 - 15/04/2018
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra - Física - Instrumentação Específica de Uso Geral em Física
Resumo
Atualmente temos visto o aparecimento de novos equipamentos comerciais (sistemas proprietários) para ensino de física experimental, que podem custar milhares de dólares se importados pelo consumidor brasileiro. Verdadeiras “caixas pretas” especialmente construídas para uso nos laboratórios didáticos. Estes equipamentos, que contam com grandes recursos e desempenho, têm sido projetados para que seus usos sejam feitos a partir de conexões diretas com computadores, principalmente pela porta serial, pela porta USB (Universal Serial Bus) e até mesmo através de conexão sem fio. Tais instrumentos didáticos são concebidos, em muitos casos, a partir do uso de componentes eletrônicos e módulos sensores de baixo custo, baseados em princípios de funcionamento bem conhecidos. Paralelamente a isso, o mercado internacional e o mercado nacional, tem disponibilizado esses módulos sensores que se apoiados numa eletrônica adequada podem medir temperatura, campo magnético, posição, pressão, aceleração, tempo, força, entre outras tantas grandezas físicas. Estes módulos sensores podem ser comandados por dispositivos chamados microcontroladores (também hoje popularizados e vendidos a baixo custo) que podem executar tarefas de processamento matemático, fazer conversão entre sinais analógicos e digitais, enviar e receber comandos de um computador através uma conexão devidamente projetada. Embora já exista uma pequena comunidade de pesquisadores nacionais voltada ao desenvolvimento de projetos de instrumentação eletrônica de baixo custo, baseados em módulos sensores para uso em laboratórios didáticos de Ensino de Ciências, o número de projetos específicos sobre esses sistemas é pequeno e insuficiente para estimular professores e seus alunos do Ensino Superior, e até mesmo Ensino Médio, a replicarem tais projetos e construírem seus próprios equipamentos. Este projeto de pesquisa e inovação tecnológica tem por finalidade construir protótipos de equipamentos baseados em módulos sensores e microcontroladores que podem ser adquiridos com baixo custo de investimento. Neste projeto pretendemos desenvolver os seguintes equipamentos sensores: medidor eletrônico de pressão gasosa, medidor eletrônico de movimento, medidor eletrônico de aceleração linear e rotação tridimensionais, medidor eletrônico de força e medidor eletrônico de campo magnético. Os protótipos desenvolvidos como produto deste projeto deverão ter conexão direta com o computador, sendo possível a apresentação dos dados em tempo real coletados em uma experiência (Física em Tempo Real - FTR). Através destas poderosas ferramentas de laboratório obtemos excelentes possibilidades de abordagens didático-pedagógicas que aliadas ao trabalho docente, junto com guias reflexivos de laboratório, tendem a levar o estudante a sentir-se estimulado ao envolvimento ativo na sua própria aprendizagem, a fazer prognósticos (esboços) do comportamento das grandezas físicas mensuradas, a discutir com os demais alunos em grupo e a estabelecer suas próprias conclusões. A utilização de sensores conjuntamente com sistemas de aquisição automática de dados em tempo real na construção de práticas de laboratório de Física representará uma inovação nas formas de ensinar e de aprender ainda muito pouco difundidas em nosso país, e contribuirá na difusão destas novas práticas experimentais integrando tecnologia, teoria e experimento.

Objetivo Geral

Além do conhecimento gerado na área da instrumentação científica e o desenvolvimento de habilidades e competências em hardware e programação pelos alunos de iniciação científica que participarão ao longo deste projeto, destacamos os seguintes itens:

Desenvolvimento e publicação de projetos abertos de equipamentos sensores eletrônicos (movimento, força, pressão, aceleração e rotação tridimensionais e campo magnético) interfaceados por microcontroladores com um computador e potencialmente úteis em ambientes de ensino de física experimental. Tais projetos devem primar pelo detalhamento, pelo baixo custo de implementação, alto desempenho e devem permitir leitura do valor de uma ou mais grandezas físicas em tempo real (FTR) durante um experimento.

Auxiliar na solidificação do grupo de pesquisa cadastrado no CNPq com o nome “Ensino de Ciências” cujo proponente faz parte, desenvolvendo pesquisa dentro da linha “Tecnologias no ensino de ciências”

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
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