Quando o celular é o laboratório de física

Os sensores eletrônicos embutidos nos modernos celulares proporcionam experimentos que podem mudar o paradigma do ensino da disciplina.

 

O celular está nas mãos de 85% das crianças e dos adolescentes entre 9 e 17 anos com acesso à internet tanto móvel quanto Wi-Fi, revelou pesquisa sobre a disponibilidade das tecnologias de informação e comunicação, realizada pelo Centro Regional de Estudos para o Desenvolvimento da Sociedade da Informação (Cetic) para a Unesco, em junho de 2016. Qual o impacto dessa nova tecnologia na educação? A primeira reação de escolas foi, meramente, proibir o uso dos celulares em sala de aula, mas esse quadro está mudando à medida que os professores percebem que podem utilizá-los para além de redes sociais e vídeos.

 

Quais são os sensores e como usá-los?

No caso específico da física, o celular pode se transformar em um laboratório portátil de experimentos de mecânica, óptica, termologia e de eletromagnetismo. Os sensores atualmente disponíveis nesses aparelhos como acelerômetro, GPS, giroscópio, temperatura, pressão atmosférica, sensores de campo magnético, intensidade sonora e luminosidade – são capazes de medir grandezas físicas em intervalos de tempo da ordem de milissegundos.

Existem vários aplicativos gratuitos que leem os dados brutos desses sensores e os convertem em gráficos coloridos para os usuários, com destaque para o Androsensor e o recente phyphox(um acrônimo paraphysicalphoneexperiments). A vantagem do phyphox é permitir o acesso remoto aos dados por um dispositivo pareado (um notebook ou outro celular) ao celular enquanto o experimento está em andamento, possibilitando a visualização muito mais dinâmica e versátil desses dados, na forma de gráficos em tempo real.

 

Quais experimentos podem ser feitos?

Naturalmente, os professores ainda se sentem inseguros de utilizar os sensores e, principalmente, desconhecem como empregá-los adequadamente. Felizmente, tem havido uma explosão de artigos didáticos sobre a chamada smartphysics, isto é, uma linha de pesquisa em ensino que explora o uso dos sensores embutidos nos aparelhos de celulares que usam o sistema Android ou iOS da Apple.

Como exemplo, é possível citar os trabalhos que envolvem a aceleração da gravidade, a aceleração de elevador, escada rolante e drones,o pêndulo simples, o pêndulo físico, oscilador harmônicosimples e amortecido, rotações sobre um eixo fixo, momento angular, impulso, colisões unidimensionais, intensidade luminosa, difração, acústica, batimentos, efeito Doppler, pressão atmosférica e campo magnético.

Vejamos algumas montagens experimentais simples que podem utilizar os seguintes sensores: acelerômetro, giroscópio e luminosidade (luxímetro).

 

Usando o acelerômetro

Na imagem acima, você vê o celular após ser impulsionado por um leve empurrão. A tela do notebook (pareado ao celular) mostra os dados obtidos pelo acelerômetro remotamente, utilizando o aplicativo phyphox. Na tela do computador à direita, a ‘componente y’ mostra a aceleração sofrida pelo celular ao longo de sua direção longitudinal em função do tempo, exibindo um pico positivo de aceleração devido ao empurrão, e depois um vale que corresponde à desaceleração imposta pela força de atrito cinético.

 

Usando o giroscópio

Diferentemente do acelerômetro, o sensor de giroscópio não está presente em todos os aparelhos. Contudo, esse número está crescendo devido aos jogos cujo desempenho depende da tecnologia de realidade aumentada, tais como o famoso Pokemon Go. Uma aplicação pedagógica interessante do sensor de giroscópio pode ser a medida de velocidades angulares.

A figura acima mostra o celular posicionado sobre uma mesa giratória. A tela do notebook mostra os dados obtidos pelo giroscópio remotamente, utilizando o aplicativo phyphox. Na parte de baixo e à esquerda da tela, está a ‘componente z’, que mostra a velocidade angular ao longo do eixo vertical (eixo z) em função do tempo. Veja que ela sobe abruptamente, pois a mesa foi posta a girar por um agente externo, e, logo depois, decai linearmente, o que corresponde à redução de sua rotação até atingir o repouso.

 

Usando o sensor de luminosidade

Acima, você vê uma sequência de fotos que mostra o celular posicionado embaixo de uma mesa giratória transparente e o objeto (disco azul) colocado sobre a mesa, que gira no sentido horário. A tela do notebook mostra os dados obtidos pelo sensor de luminosidade em diferentes instantes de tempo. É possível perceber na primeira foto que a luminosidade é drasticamente reduzida quando o disco passa sobre o sensor (foto superior à direita). Na sequência (foto inferior à esquerda), observa-se um vale formado no gráfico, que indica o intervalo de tempo que o objeto passou pelo sensor. A última foto (inferior à direita) mostra a formação de um segundo vale, indicando que o objeto realizou uma volta completa. Esse é um exemplo muito simples do método do trânsito para detectar exoplanetas,a partir da medida da redução de brilho de uma estrela quando o exoplaneta atravessa a sua frente.

 

Novíssimas habilidades

Isoladamente, a tecnologia não pode revolucionar o ensino, mas a introdução das metodologias de aprendizagem ativa e/ou da aprendizagem baseada em projetos, ambas mediadas pelas tecnologias de informação e comunicação, é o caminho para desenvolver as habilidades do século 21 para a educação.

Leia mais

VIEYRA, R., VIEYRA, C., JEANJACQUOT, P., MARTI, A. e MONTEIRO, M. Turn Your Smartphone Into a Science Laboratory. Science Teacher, 2015.

KUHN, J. e VOGT, P. Smartphones as experimental tools: Different methods to determine the gravitational acceleration in classroom physics by using everyday devices. EuropeanJournalofPhysicsEducation 4, p.16, 2013.

FRANCO, R. S., MARRANGHELLO, G. F. e ROCHA, F.S. Medindo a aceleração de um elevador. Revista Brasileira de Ensino de Física 38, n.1, 1308, 2016.

VOGT, P. e KUHN, J. Analyzing simple pendulum phenomena with a smartphone acceleration sensor. The Physics Teacher 50, p.439, 2012.

CASTRO-PALACIO, J.C., VELÁZQUEZ-ABAD, L., GIMÉNEZ, M.H. e MONSORIU, J.A. Using a mobile phone acceleration sensor in physics experiments on free and damped harmonic oscillations. American Journal of Physics 81, p.472, 2013.

MONTEIRO, M., CABEZA, C. e MARTI, A.C. Rotational energy in a physical pendulum. The PhysicsTeacher 52, p.180, 2014.

DE JESUS, V.L.B. e SASAKI, D.G.G. Uma visão diferenciada sobre o ensino de forças impulsivas usando um smartphone. Revista Brasileira de Ensino de Física 38, 1303-1-1303-6, 2016.

VIEIRA, L.P., LARA, V.O.M. e AMARAL, D.F. Demonstração da lei do inverso do quadrado com o auxílio de um tablet/smartphone. Revista Brasileira de Ensino de Física 36, n.3, 2014.

SANTOS, W. C. e AMORIM, R. G. G. Descobertas de exoplanetas pelo método do trânsito. Revista Brasileira de Ensino de Física 39, n.2, 2308, 2017.

Vitor L. B. de Jesus
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro IFRJ/Campus Nilópolis, vitor.jesus@ifrj.edu.br

Daniel G. G. Sasaki
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca CEFET-RJ/Unidade Maracanã, daniel.sasaki@cefet-rj.br

Matéria publicada em 28.08.2018

COMENTÁRIOS

  • Marco Louzada

    Excelente o trabalho. É um grande estimulo ao uso do sempre presente celular como instrumento para a realização de aulas práticas.
    Parabéns aos docentes!

    Publicado em 13 de outubro de 2018 Responder

  • Rodrigo Novo

    Ferramentas interativas que desmistificam a física quando corretamente empregadas em prol de uma didatica moderna e super interessante! Parabéns!!!

    Publicado em 14 de outubro de 2018 Responder

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