Concepção de um carrinho automatizado para a aplicação de uma proposta didática para o estudo de MRU e elaboração de gráficos no ensino médio

Resumo

Introdução: Neste trabalho propomos a automação de um carrinho para a aplicação em uma proposta didática de ensino que envolve o estudo de cinemática em duas escolas de ensino médio. Objetivos: 1) Conceber uma atividade sobre movimento retilíneo uniforme (MRU) e 2) auxiliar os alunos da Educação Básica a superarem dificuldades de aprendizagem em interpretações de gráficos. Metodologia: O carrinho foi programado para andar em linha reta sobre uma superfície plana e branca e mudar de velocidade cada vez que passa por uma fita preta colocada transversalmente a linha reta e espaçada de 0,5 m cada. O aluno, ao ver o carrinho passando a cada marcação deve tomar o tempo com um cronômetro, são 10 diferentes tempos. Após a coleta de dados, a primeira tarefa foi calcular a média dos tempos em cada meio metro, na segunda, os alunos tiveram que construir um gráfico da posição versus tempo e na terceira, foi solicitado que o aluno calculasse a velocidade média em cada trecho e construíssem um gráfico da velocidade versus tempo. Essa proposta didática foi aplicada em duas escolas estaduais de Bagé/RS envolvendo cerca de 60 alunos. Resultados: Dentre as guias preenchidas pelos alunos, encontramos em somente três guias interpretações adequadas sobre os gráficos traçados. Diante das dificuldades, propomos uma atividade envolvendo interpretação de gráficos. Com esta atividade constatamos que os alunos foram capazes de extraírem adequadamente dados de um gráfico posição versus tempo. Discussão e dificuldades: Em relação à automatização do carrinho, tivemos que superar alguns problemas de ordem técnica. Primeiramente tentamos realizar o movimento retilíneo usando com dois motores de tração, mas mesmo os motores tendo as mesmas características, eles não giram com a mesma velocidade angular, não produzindo um movimento desejado. Superamos este problema utilizando um carrinho com um único eixo de tração (traseira) acionada por um único motor. Utilizamos outro motor na dianteira para controle da direção. Durante o ajuste da direção, observamos que o carrinho ficava temporariamente "cego", e não percebia quando passava por uma linha transversal, tornando-o imprevisível. Superamos este problema utilizando interrupções na programação. A interrupção é capturada quando há uma mudança no estado (HIGH/LOW ou LOW/HIGH) em um dos pinos do microcontrolador. Quando uma interrupção é detectada, o microcontrolador interrompe a atividade em curso, e começa a executar uma função pré-definida pelo usuário para tal interrupção. Outro problema encontrado foi em relação aos diferentes locais que o carrinho foi utilizado, pois as salas de aula geralmente possuem pisos com tonalidades escuras, dificultando o contraste entre a fita isolante e o piso. Solucionamos este problema usando uma trilha de papel pardo, sendo que em locais com piso branco não há necessidade da trilha. Conclusões: Concluímos que por se tratar de uma experiência inicial, obtivemos resultados não muito satisfatórios, mas que apontaram a grande dificuldades dos alunos tanto na interpretação física quanto na interpretação gráfica. Para sanar estas dificuldades estamos propondo um guia com certo direcionamento, para ser aplicado nas futuras atividades.