Tubo de chamas

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Anais 25ª JAI
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TUBO DE RUBENS: AULA SEGUNDO AS IDÉIAS PROPOSTAS
PELO PRO+E
LUCIANO BECKER1, CESAR RAMOS RODRIGUES 2
Resumo
Este artigo traz o relato do primeiro experimento didático construído concebendo idéias
propostas pelo PRO+E (Projeto Multidisciplinar de Ações Integradas para Soluções em
Engenharia), programa institucional de extensão da UFSM (Universidade Federal de Santa
Maria). Além de buscar um aumento do nível de aptidão dos candidatos às engenharias. O
programa também envolve vários cursos da UFSM, e almeja oferecer oportunidades para a
construção de habilidades complementares às respectivas formações nessas áreas. O
experimento, Tubo de Rubens, foi concebido como suporte à contextualização da
aprendizagem em ondulatória. Além da montagem do protótipo, foi planejada e executada
uma aula baseada na exploração do experimento. A aula enfatizou, além das características
de uma onda acústica observável, a relação das ondas com nossa realidade cotidiana. Os
universitários que participaram dessa experiência incrementaram suas as habilidades na
solução de problemas de engenharia (projeto e construção do tubo) e de didática
(planejamento e execução da aula). Resultados não podem ser quantificados, pois apenas
duas aulas foram ministradas, uma amostra pouco representativa no ano letivo.
Objetivos
O experimento Tubo de Rubens foi concebido como um recurso didático para apoio ao
ensino contextualizado da ondulatória, no ensino médio. Um dos objetivos do programa
PRO+E para os estudantes universitários é o desenvolvimento de habilidades
complementares na formação em engenharia. Dentre estas habilidades podem ser citadas:
a capacidade de observação e identificação de problemas concepção de soluções, analise
de viabilidade, construção, melhorar o processo de fabricação, orçamento, testes de
validação e desempenho e o ensino, no caso a aplicação em sala de aula.
Justificativa
O PRO+E foi criado com o objetivo de aumentar a procura pelas engenharias e também
aumentar a aptidão dos alunos do ensino médio para ingresso no ensino superior. Uma
forma de resolver esses problemas é trata-los como um problema de engenharia. Uma
solução proposta é tornar o ensino das matérias exatas mais atraentes, mais lúdicas e
também relacionar os assuntos com o dia a dia do aluno e onde aquele conhecimento de
sala de aula, ou parte dele, é aplicado na engenharia. Assim o protótipo e a aula que o
acompanha tem o objetivo de auxiliar na resolução destas questões.
Metodologia e Marco Teórico e Conceitual
O Tubo de Rubens é um experimento físico onde é possível visualizar o fenômeno de ondas
estacionarias. Foi desenvolvido por Heinrich Rubens, em 1904. O Tubo de Rubens consiste
basicamente em um cano metálico, com pequenos furos dispostos longitudinalmente em
linha. Em uma extremidade é montada uma membrana e na outra é injetado gás inflamável.
Quando aceso, o fluxo de gás nos furos reage ao estimulo vibratório na membrana e a
altura das chamas se altera conforme o estimulo na membrana. Desta forma, excitando-se
a membrana com um sinal periódico dentro dos limites de ressonância do tubo, é possível
observar a formação de ondas estacionarias delineadas pelas chamas. Os sinais foram
gerados em um computador portátil rodando um gerador de ondas programado no
LabVIEW®. Medindo os máximos nas chamas pode-se determinar a freqüência do sinal ou
a velocidade de propagação do som dentro do tubo. Se melodia for aplicada ao tubo, as
chamas se comportam de modo similar a um osciloscópio. A utilização do protótipo em aula
permite ao aluno relacionar estes conceitos físicos de ondulatória com assuntos de
interesse em seu cotidiano, como a música.
Resultados Alcançados/Público Parceiro
Foram realizadas apenas duas aulas utilizando o protótipo, nos segundos anos das escolas
estaduais Maria Rocha e Edna May Cardoso, atingindo um total de 75 alunos. No PRO+E
as aulas são desenvolvidas com um apoio dos professores das escolas. As respostas dos
alunos são avaliadas e com base nelas, e novas propostas e melhoramentos são discutido.
O impacto destas iniciativas no desempenho escolar dos alunos, ou o interesse pela
engenharia ainda não podem ser analisados por insuficiência de dados estatísticos.
Contudo, os professores relataram que os alunos se interessaram mais pela física
ondulatória e pelo formato das aulas.
Indicadores de Avaliação Utilizados
Os indicadores obtidos até o momento são meramente qualitativos e subjetivos, baseados
nas impressões dos professores. A realização de duas aulas não constitui um conjunto
amostral relevante.
Referências
Resnick, R.; Halltdam, D.; Física I, LTC. Rio de Janeiro, 1970. Nussenzveig, H. M.; Curso de
física básica. Edgard Blucher, São Paulo, 2002. Ministério da Educação. Parâmetros
Curriculares Nacional para o Ensino Médio. Disponível em:
http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/pcning.pdf Acesso em:08/10/2009 Wikipedia –
Rubens Tube; disponível em: http://en.wikipedia.org/wiki/Rubens%27_Tube Acesso em:
26/08/2010. Flame Tube; disponível em:
http://www.physics.isu.edu/physdemos/waves/flamtube.htm Acesso em: 26/8/2010. Sound
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26/8/2010. FYSIKbasen – The Ruben Flame Tube; disponível em:
http://www.fysikbasen.dk/English.php?page=Vis&id=6 Acesso em: 26/10/2010. The Rubens'
Tube: Soundwaves in Fire! ; disponível em: http://www.instructables.com/id/The-Rubens--
Tube%3A-Soundwaves-in-Fire!/ Acesso em: 26/8/2010.
1 autor, 2 orientador, 3 co-autor