Este trabalho apresenta resultados relacionados ao desenvolvimento e validação de um experimento controlado remotamente e um simulador tridimensional, voltados ao estudo prático da lei do inverso do quadrado da distância. As etapas de criação do protótipo consistiram na manufatura dos mecanismos físicos, do hardware e software necessários pela comunicação e controle entre o usuário e o experimento através de um dispositivo com acesso à internet, possibilitando mensurar a intensidade luminosa de uma fonte de luz que se afasta gradativamente de um fotoresistor (LDR, do inglês “Light Dependent Resistor”). Já as etapas de desenvolvimento do simulador foram divididas em modelagem gráfica 3D de todos os componentes e programação da interação, animação e simulação de dados, assim criando o aplicativo para dispositivos Android. A validação do protótipo foi realizada usando análise estatística e a propagação do erro, além de confrontar os dados obtidos com um luxímetro. Os resultados foram satisfatórios para validação do protótipo e da qualidade das ferramentas de prática experimental, em virtude do relativo baixo custo despendido e do seu potencial de uso.

This work presents results related to the development and validation of a remotely controlled experiment and a three-dimensional simulator, aimed at the practical study of the inverse square law of distance. The prototype creation steps consisted in the manufacture of the physical mechanisms, hardware and software necessary for the communication and control between the user and the experiment through a device with internet access, making it possible to measure the luminous intensity of a light source that gradually moves away of a photoresistor (LDR, “Light Dependent Resistor”). The simulator development stages were divided into 3D graphic modeling of all components and interaction programming, animation and data simulation, thus creating the application for Android devices. The prototype validation was performed using statistical analysis and error propagation, in addition to comparing the data obtained with a lux meter. The results were satisfactory for the validation of the prototype and the quality of the experimental practice tools, due to the relative low cost spent and its potential for use.

Este trabalho apresenta uma proposta metodológica e recursos didáticos para o ensino híbrido de conteúdos e conceitos na área de eletricidade e eletrônica, integrando arte, ciência e cultura, que foi aplicada em dois cursos de formação continuada para professores do ensino básico da Secretaria Municipal de Educação de São Paulo (SME-SP). Tendo por base estratégias de aprendizagem ativa, foram utilizadas dinâmicas envolvendo o desenvolvimento de narrativas aliadas à construção de painéis interativos 2D, trazendo à tona a concepção de arte interativa, onde diferentes representações do objeto surgem a partir da interação humana com a obra observada. A interação destes painéis é decorrente da prototipação de sistemas eletrônicos que integram sensores, atuadores e outros dispositivos controlados com Arduino, virtualmente simulados através do aplicativo Tinkercad em aulas remotas. Com isso, agregamos significado e propósito para a aprendizagem de eletrônica, tornando uma tarefa motivadora e instigante para o estudante. As estratégias de aprendizagem em eletricidade básica para, dentre outros objetivos, alicerçar a construção de conhecimentos em computação física, caracteriza o que chamamos de Eletrônica Criativa. A natureza lúdica e híbrida desta proposta permitiu aos professores participantes desenvolver projetos e atividades que puderam ser aplicadas em suas aulas remotas, com maior interação e motivação dos estudantes. Para os anos de 2021 e 2022 devemos oferecer um curso de Computação Física Avançado com carga horária mínima de 20 horas, voltados a professores multiplicadores, para tratar com maior grau de profundidade conteúdos de eletrônica, tais como, funcionamento de transistores e sua utilização para o funcionamento adequado de motores, limites de operação do simulador Tinkercad para o estudo de propriedades de diodos, uso de circuitos integrados como portas lógicas, dentre outros temas trazidos pelos professores cursistas, mediante a necessidade de seus projetos e planos de aula. Pretendemos apresentar estas propostas mais avançadas oportunamente em uma segunda versão deste artigo.

This paper presents a methodological proposal for teaching and learning content and concepts in electricity and/or electronics integrating art, science, and culture, in a dynamic that involves the construction of 2D interactive panels anchored in the concept of interactive art in which different representations of the object occur from human interaction with the observed. Narratives are integrated into the electronic panels with the assembly and schemes prototyped in online simulators like Tinkercad, with or without programming with the Arduino. The dashboard is built to create an interface between the learner’s imagination and the simulator’s virtuality in basic electronics. Thus, we discard the purpose of learning for electronics, but learning electronics to make something that is motivating and instigating. This motivation moves the student to learning to learn and learning to do by becoming involved in electronics that makes the most sense in their lives. The learning strategies in basic electricity to build the knowledge for physical computing characterizes what we call Creative Electronics. The playful and hybrid nature of this proposed work allowed teachers to develop projects and activities that were applied in their remote classes and, according to testimonials, gained greater motivation from students. For the years 2021 and 2022 we intend to offer an Advanced Physical Computing course with a 20-hour minimum duration, focused on multiplication teachers, to give a more detailed treatment of electronics content, such as the operation of transistors and their use for the proper functioning of motors, the limits of operation of the Tinkercad simulator to study the properties of diodes, the use of integrated circuits as logic gates, among other topics brought by the teacher trainees, according to the needs of their projects and lesson plans. We expect to present these more advanced proposals in the next version of this work.

Este experimento explora e analisa os recursos gratuitos disponíveis on-line que podem ser utilizados no ensino e aprendizagem de Física. O experimento consiste em utilizar a saída de áudio de um computador para variar a frequência em uma das extremidades de um fio utilizando o software SweepGen, disponível gratuitamente na internet. Este trabalho apresenta dois métodos distintos para a determinação da velocidade de propagação da onda na corda bem como a sua dependência com a tração do fio: análise de vídeo com alta taxa de aquisição através do Tracker e uso de um foto-transistor conectado diretamente à entrada de microfone de um PC. Os resultados obtidos são convergentes indicando a eficácia dos métodos desenvolvidos e permitem, com custo extremamente reduzido, a realização de experimentos em ondulatórias e particularmente a compreensão do fenômeno de ressonância, tão presente no nosso dia a dia.

This experiment explores and analyzes the free resources available online that can be used in teaching and learning physics. The experiment consists of using the audio output from a computer to vary the frequency in one end of a string using SweepGen software, available free online. This paper presents two different methods for determining the velocity of wave propagation in the string and its dependence on the traction of the cord: analysis of video with high acquisition rate through the use of Tracker and a phototransistor connected directly to the microphone input of a PC. The results obtained are convergent indicating the effectiveness of the methods developed and extremely low cost to allow performing experiments on wave and an understanding of the phenomenon of resonance, so present in our daily life.

Apresentamos neste trabalho diferentes modos de operar o Arduino para funcionar como uma interface alternativa na aquisição e automação de dados em atividades experimentais de física via porta USB do computador. Selecionamos como exemplo de aplicação o estudo de carga e descarga de um capacitor. As etapas de interação com o Arduino passam pelo processo de construção do circuito, coleta e armazenagem de dados em formato txt e visualização gráfica em tempo real através da linguagem Processing. Para cada etapa apresentamos propostas didáticas de utilização, todos os códigos fontes necessários para a interação com o Arduino, além de links para acesso a tutoriais que possibilitam a reprodução deste e outros experimentos.

In this paper we present different ways of operating the Arduino to work as an alternative interface for the automation of data acquisition in physics experiments through the computer's USB port. Selected as an example of applying the study of charging and discharging a capacitor. The steps of interaction with the Arduino go through the process of building the circuit, collecting and storing data in txt format and graphic display in real time over the language Processing. For each step we present proposals for didactic use, all source code necessary to interact with the Arduino, and links to access tutorials that provide playback of this and other experiments.

O principal interesse na construção de um sistema de aquisição de dados para fins didáticos é inserir o computador no laboratório de física. Nesse trabalho utilizamos a entrada de microfone da placa de som do computador como interface para medir intervalos de tempo em experiências de mecânica. O sistema usa sensores sensíveis à luz, acoplados diretamente na conexão mic da placa de som. A coleta e análise dos sinais gerados pelo bloqueio e desbloqueio de incidência de luz nos fotossensores são realizadas por intermédio de versões shareware e/ou freeware de programas de análise sonora disponíveis na Internet. Levando-se em conta a simplicidade e o baixo custo deste método, acreditamos que ele pode representar uma contribuição real para a difusão tecnológica no ensino de física.

The main interest in the construction of a didactic system of data acquisition is to insert the computer in the physic laboratory. In this work we use the microphone entrance of the computer sound cards as an interface to measure time intervals in experiments of mechanics. The system employs light sensible sensors connected directly to mic plug-in of the sound card. The storage and sound analysis of the produced signals when the incident light in the photogate is blocked is carried through free or share softwares. Because of the simplicity and low cost of this method we believe that it can represent a concrete contribution for technological diffusion in the physics teaching.

Este trabalho apresenta uma proposta experimental no estudo dos aspectos fenomenológicos envolvidos na trajetória de um feixe de elétrons sob a ação de campos elétricos e magnéticos. Os resultados deste trabalho estão sendo usados na disciplina de Estrutura da Matéria com o objetivo que os alunos possam compreender os princípios básicos envolvidos na construção de microscópios eletrônicos tais como a convergência de um feixe divergente de elétrons e a conseqüente formação da hélice cilíndrica no método de Busch para a determinação da carga especifica do elétron. Além disso pode-se, a partir desse movimento, determinar a intensidade da componente horizontal do campo magnético terrestre.

This article deals with an experimental proposal for studying physical phenomena associated to the trajectory of an electron beam submitted to electric and magnetic fields. The results of this work are being used in the discipline Structure of the Matter aiming that the students can understand basic principles involved in the construction of electron microscopes as the convergence of a divergent electron beam and the consequent formation of the cylindrical helix in the Busch helical method for the determination of the ratio e/m of the electron. Besides, this work shows how we can determine the intensity of the horizontal component of the Earth's magnetic field through the produced by the cylindrical helix.

Este trabalho visa contribuir na área de instrumentação para o ensino de Física, apresentando uma nova proposta para a determinação da constante de Planck utilizando diodos de emissão de luz, LED's (Light Emitting Diode) como sensores espectrais seletivos da radiação emitida por um filamento aquecido. A largura típica de resposta espectral de um LED, utilizado como sensor na região de 550nm a 700nm é da ordem de 25 a 35 nm o que nos permite selecionar adequadamente, para fins didáticos, o comprimento de onda da radiação analisada. Apresentamos também uma proposta de verificação da lei de Stefan-Boltzmann, permitindo portanto, uma abordagem experimental do tema da distribuição de energia de um corpo negro, normalmente estudado em cursos de bacharelado e licenciatura em Física.

This work intends to show a new estimation method for the Planck constant using Light-emitting diodes (LED's) as spectrally selective detectors that measure the light emitted by low power lamp. The spectral bandpass of Light-emitting diodes is typically 25 - 35 nm at half-maximun points between 550 and 700 nm, this means that LED's can serve as accurate selective sensor at physics laboratory. Likewise is done a similar approach for estimated the Stefan-Boltzmann law. This permit discuss the energy distribution of black-body in a physics course.

O experimento proposto neste artigo permite ao professor de Física estabelecer uma metodologia computacional para o estudo de movimentos e, particularmente, do coeficiente de restituição em colisões através do espectro sonoro emitido por impactos sucessivos de uma esfera em uma superfície plana. O método de medida sugerido, além de requerer um equipamento de fácil acesso, propicia adequada precisão, como revelam os dados obtidos, já que a aquisição é realizada através de placas de som de microcomputadores pessoais, com tempos de resolução, hoje, da ordem de 23 mis para taxas de amostragem de até 44 Khz. Utilizamos um software de análise do espectro sonoro que apresenta o sinal na forma de gráfico de freqüência versus tempo, livremente disponível na Internet e com uma ampla disponibilidade de recursos.

This article presents an experience that allows determining the restitution coeficient in collisions using spectrum of the sound emitted by successive impacts of a sphere in a plane surface. The data are acquired through PC sound card, with times of resolution of order of 22 mus and sampling rates of up to 44 KHz and that allows to obtain results with a good precision as it can be seen through the results obtained in this work. The spectrum of the sound is analyzed with shareware software that presents the sign in the graphic form of frequency versus time and that has many resources. The equipment used in this experiment is found easily, as well as the software to analyze the sound sign.