Resumo Nesse trabalho é modelado um experimento para laboratório de física para descrever temporalmente a força de colisão em uma bola. O modelo emprega um sensor piezoelétrico, um singelo circuito programável (Arduino) ligado a um computador e um suporte para a liberação da bola em queda livre. Um programa em linguagem C foi confeccionado para ler o sinal do sensor e calcular a intensidade da força, bem como para calibrar o sistema. O algoritmo do processamento, empregando as leis da física, é apresentado, assim como o código-fonte. Após a colisão o sistema fornece uma tabela força x tempo com resolução de 120 μs, permitindo o aluno elaborar o gráfico da força ou fazer análise numérica, comprovando as leis da conservação do momento e da energia. Testes de desempenho são discutidos, mostrando que o modelo fornece uma exatidão muito boa, validando assim o método de calibragem. De baixo custo e montagem simples esse sistema embarcado, ou seja, controlado por programa, permite uma exploração minuciosa da força durante a colisão. Pode também ser estendido a outros fenômenos da física, bastando trocar o sensor e ajustar o programa.
Abstract In this study is modelled an experiment for physics laboratory to describe the temporal force in a ball collision. The model employs a piezoeletric sensor, a modest programable circuit (Arduino) connected to a computer and a vertical support to release the ball in free fall. A C-language program was created to read the sensor signal and calculate the force intensity as well as to calibrate the system. The processing algorithm employing the physical laws is presented as the source-code. After the collision a 120 μs resolution force x time table is provided, allowing the student to plot the graphic of force or to do numeric analisys, verifying the momentum and energy conservation laws. Performance tests are discussed showing that the model offers very good accuracy, thus validating the calibration method. At low cost and simple assembly, this embedded system, that is, program-controlled, allows a detailed exploration of force during the colision. As well it can be extended to another phisics effects, merely changing the sensor and ajusting the program.