Desenvolvimento de um pêndulo simples instrumentado e didático para determinação da aceleração da gravidade

Abstract

A aceleração da gravidade é uma força fundamental que atua sobre todas as massas, incluindo as aeronaves. Ao projetar uma aeronave, é crucial entender como a gravidade interage com as vibrações que ocorrem durante o voo. À vista disso, o presente trabalho tem por objetivo final a construção de um pêndulo simples didático instrumentado, que auxiliará aos alunos e ao docente a visualização do Movimento Harmônico Simples (MHS) e o Princípio da Conservação de Energia, conceitos fundamentais da física. Essa prática possibilita uma melhor compreensão dos conceitos de frequência, amplitude e período, além de auxiliar discussões em sala de aula, tornando a aula cada vez mais dinâmica e interessante. Além disso, essa abordagem prática não apenas reforça os conceitos teóricos, mas também estimula o desenvolvimento de habilidades críticas, como a análise de dados e a resolução de problemas. Ao envolver os alunos na construção e experimentação com o pêndulo eletrônico, promove-se um aprendizado ativo e englobado, onde eles podem observar diretamente como as variáveis afetam o movimento do pêndulo. Essa experiência prática também fomenta a curiosidade científica, encorajando os alunos a formular hipóteses e realizar investigações que aprofundam sua compreensão dos fenômenos físicos. Dessa forma, o projeto não só enriquece o aprendizado individual, mas também contribui para um ambiente colaborativo em sala de aula, onde o compartilhamento de descobertas, insights e o brainstorming se torna parte essencial do processo educativo. A pesquisa, portanto, abrangerá o planejamento, desenho e seleção de materiais adequados à realização do experimento, como corda, peso, uma base estável e o uso da eletrônica, análise de dados e visualização de dados para os testes propostos, com a finalidade principal de determinar a aceleração da gravidade onde o pêndulo atua e compararmos com o valor padrão, a fim de confirmar se o valor encontrado é satisfatório ou não. A fase experimental proposta permite que os alunos realizem medições e observações sobre o comportamento do pêndulo, variando o comprimento da corda e a massa do corpo. O projeto de produto de engenharia, por fim, representa uma integração de manufatura física e digital.

The gravity’s acceleration is an essential force applied to all masses, including aircrafts. When projecting an aircraft, it is important to understand how the gravity interacts with the vibrations that occur in a fly. Therefore, the present work have the final objective the construction of a instrumented didatical simple pendulum, that will help the students and the professor to see the Simple Harmonic Motion (SHM) and the Conservation of Energy Principle, essential physical concepts. This practice possiblities a better comprehension of the frequency, amplitude and the period, in addition to help discussions in class room, being the class more dynamic and interesting. In additon, this approach not only reforces the theoretical concepts, but stimulate the development of critical habilities, such as data analysis and the solution of problems. To envolve the students to an construction and experimentation with the electronical pendulum, an active and comprehensive learning experience is promoted, and they can directly observe how variables affect the pendulum's motion. This experience practice the scientific curiosity, encouraging the students to formulate hypotheses and conduct investigations that deepen the understanding of physical phenomena. In this way, the Project not only enriches the individual learning, but also contributes to a dynamic classroom, sharing discoveries, insights and realizing brainstorming. The research will encompass the planning, design, and selection of materials suitable for carrying out the experiment, such as strings, weight, a stable base and the use of the electronic, data analysis and data view for the proposed tests, that has the goal to determine the acceleration of the gravity that the pendulum is acting and make a comparision with the standard value of the gravity, in order to confirm if the value found is satisfactory or not. The proposed experimental phase allows students to make measurements and observations about the behavior of the pendulum, varying the length of the string and the mass of the object. The engineering product design process, ultimately, represents an integration of physical and digital manufacturing