DEMONSTRAÇÃO DA 1° LEI DE NEWTON ATRAVÉS DA ROBÓTICA

DEMONSTRAÇÃO DA 1° LEI DE NEWTON ATRAVÉS DA ROBÓTICA
Alunos: Danieli Lopes Campos e Fausto Ramos Barbosa
Orientador: Ricardo Camillo da Silva
Colaborador: Thiago Queiroz.
INSTITUTO FEDERAL DO PARANÁ
Endereço: Rodovia PR466, Gleba Pindaúva, Secção C, Parte 2 - Rural
86870000 – Ivaiporã – PR
Resumo: Há vários métodos para que se possa alcançar um
ensino de qualidade logo no primeiro ano do ensino médio, um
deles é a utilização da robótica nas demonstrações de alguns
conceitos físicos. Nesta pesquisa será demonstrado a primeira
lei de Isaac Newton: A Inércia.
Diante da construção de um modelo de robô a conceituação da
1º lei de Newton é facilitada. Após a montagem, é possível
mostrar a inércia no movimento retilíneo uniforme, e em estado
de repouso com utilizações de vários referenciais.
maneira clara e interativa que pode ser facilmente observada
até mesmo em nosso dia a dia.
A aula é preparada para alunos do primeiro ano do ensino
médio para que desta forma eles tenham maior contato com
tecnologias viabilizando uma melhor compreensão dos
conceitos de física ensinados em sala de aula.
Palavras Chaves: Física, Robótica, Ensino médio, Tecnologia.
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Abstract: There are several methods that can achieve quality
education in the first year of high school, one of them is the use
of robotics in the demonstrations of some physical concepts. In
this research will be shown the first law of Isaac Newton: The
Inertia.
Before the construction of a robot model conceptualizing the
1st law of Newton is facilitated . After the assembly, you can
show the inertia in uniform rectilinear motion and at rest state
with use of various references.
Este trabalho é direcionado a alunos do ensino médio e tem
como objetivo facilitar o entendimento de conceitos não se
limitando apenas a materiais didáticos e sala de aula, mas sim
utilizando meios para que o aluno não apenas compreenda os
conceitos mas para que ele de maneira interativa tenha contato
com a tecnologia.
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INTRODUÇÃO
Com a utilização de um modelo de robô montado com peças de
Lego Mindstorms Education será demonstrado em seus
movimentos e através de experiências o conceito de uma das
leis de Newton: A inércia a qual diz que um corpo em
movimento tende a permanecer em movimento a menos que
uma força externa seja aplicada a ele, assim podemos dizer
também com um corpo em repouso tende a permanecer em
repouso a menos que uma força externa seja aplicada a ele ou
tirando de seu estado de original.
Utilizando um objeto que estará em uma plataforma na parte
superior do robô será elaborada uma programação que facilite a
demonstração da inércia, tal programação colocará o robô em
movimento retilíneo uniforme por um curto espaço de tempo e
em seguida efetuará uma parada brusca fazendo com que o
objeto na plataforma seja arremessado para frente. Esse
exemplo proporcionará a demonstração da inércia de uma
O TRABALHO PROPOSTO
Através desse modelo o aluno terá conhecimento da Primeira
lei de Newton, a princípio o que se sabe é que até o século
XVII, acreditava-se que para um corpo continuasse em
movimento retilíneo uniforme deveria se ter a presença de uma
força atuante neste corpo, Isaac Newton um dos grandes nomes
da física contemporânea, com grande destaque em cinemática
que é a parte da física que estuda os movimentos, utiliza o
mesmo objeto de estudos realizados com base na teoria de
Galileu Galilei que ao rever esse conceito que apresentava
lacunas, determinou que “Na ausência de uma força, um objeto
continua a mover-se com movimento retilíneo e com
velocidade constante”, com experiências que se limitavam
aquela época, Newton elabora um conjunto de 3 leis, são elas;
a ‘‘Lei da inercia’’, ‘‘Princípio fundamental da dinâmica’’,
‘‘Ação e reação’’. Porem neste trabalho será destacado apenas a
primeira lei que Newton apostolou, que é que “Quando a
resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, esse
corpo permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo
uniforme”, utilizando deste conceito será aplicado uma
programação em um modelo robô de forma de que ele parta de
uma posição inicial, carregando em sua plataforma superior
direita um objeto qualquer porém proporcional ao limite de
peso do robô, e acelere até a força máxima do motor, quando
atingir esta velocidade ela continuará constante e em linha reta
Mostra Nacional de Robótica (MNR)
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(movimento retilíneo uniforme), quando o robô se deparar com
um objeto, devido ao seu sensor ultrassônico, ocorrerá uma
parada brusca (força externa agindo) o que levara o objeto ser
arremessado, podendo assim ser explicado o conceito de
inercia, ou seja, o objeto que estava na parte superior do robô
continua em seu movimento uniforme pois a força não agiu
sobre ele e sim sobre o modelo robótico podendo então
concluir que quando não á uma força agente o movimento não
se altera, porém não pode deixar de ser constatado que o objeto
arremessado também sofre uma parada e cai ao chão, pois há
uma força gravitacional agindo sobre ele.
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MATERIAIS E MÉTODOS
Os materiais utilizados foram as peças do Lego Mindstorms,
um pedaço de borracha e um objeto para ser colocado em cima
da plataforma do robô (pode ser utilizado, como por exemplo,
uma cola tenaz). Este é o objeto que será lançado, com a freada
brusca do robô, para demonstrar a inércia agindo na prática.
Pode-se colocar algumas comparações para o aluno, um
acidente de carro por exemplo, é aplicado a mesma lei, após
uma parada brusca ocasionada pela batida a pessoa tende
continuar em movimento, o que a faz ser arremessada do
veiculo, se caso estiver sem o cinto de segurança.
O primeiro passo é separar as peças que serão utilizadas,
podem ser encontradas no manual de montagem do robô isso
facilitará e agilizará o processo.
O manual de montagem deve ser utilizado pelos alunos e em
grupos, pois assim promoverá uma empolgação e entusiasmo
com a aula resultando num trabalho em equipe.
O desenvolvimento da programação ocorre no software LEGO
Programming NXT 2.0. Consiste em programar o robô para
andar para frente, lembrando que o robô esta com os motores
invertidos devido a necessidade na montagem então na
programação deve-se colocar os três motores para ir em sentido
contrario
ao
desejado,
aumentando
a
velocidade
periodicamente, ou seja, colocar os três motores com força de
saída 25%, depois aumentar para 50% e após 75%, como o
objetivo é que o robô chegue no 100% e continue o
movimento, esse último comando é colocado dentro de um
loop, juntamente com a ordem de parada caso o robô detecte
algum objeto em sua frente. Para a detecção utiliza-se o sensor
ultrassônico.
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O modelo robótico utilizado, se mostrou eficaz nas
demostrações assim como as experiências evidênciadas em
vídeo..
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O trabalho descrito encontrou diversos impasses um deles foi o
manual digital do modelo robótico, devido ao programa se
apresentar incapaz de proporcionar a montagem completa do
modelo, com isso o manual digital se apresenta em duas partes.
Outro problema foi encontrar o objeto a ser colocado na parte
superior do modelo para a demonstração, pelo fato do objeto
escolhido ter que ser compatível a uma devida massa para não
interferir no desempenho do robô, devido a isso foi escolhido
para as demonstrações um tubo de cola pelo fato deste material
ser facilmente encontrado em sala de aula.
Mostra Nacional de Robótica (MNR)
Figura 1 – Robô
Inércia.
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CONCLUSÕES
Pode-se notar a extrema importância de ensinar física de
maneira mais interativa e usando meios que fazem com que o
interesse dos alunos aumentem. A robótica para o ensino da
física proporciona uma nova perpectiva aos alunos envolvidos
no processo, pois colocam a teoria em prática.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
COHEN, I.B.; WESTFALL, R.S. Newton – textos,
antecedentes e comentários. Rio de Janeiro:
EdUerj/Contraponto, 2002.
PEREIRA, G. VALQUÍRIA, As leis de Newton: Uma
Abordagem histórica na sala de aula, Minas
Gerais/Alfega, 2011.
LEOPOLDO, Luís Paulo-Novas Tecnologias na Educação:
Reflexões sobre a prática. Formação docente e novas
tecnologias. LEOPOLDO, Luís PauloMercado (org.).Maceió: Edufal, 2002. Cap. 1 Leopoldo, Luís Paulo/
Formação docente e novas tecnologias. 2002