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O USO DO ARDUINO E DO PROCESSING NO ENSINO DE FÍSICA Luis Henrique Monteiro de Castro Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da UNIRIO no Curso de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física. Orientador: Prof. Dr. Felipe Mondaini Rio de Janeiro Setembro de 2016 ii O USO DO ARDUINO E DO PROCESSING NO ENSINO DE FÍSICA Luis Henrique Monteiro de Castro Orientador: Prof. Dr. Felipe Mondaini Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da UNIRIO no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física Aprovada por: _________________________________________ Prof. Dr. Felipe Mondaini (Orientador) MNPEF UNIRIO / CETET Petrópolis _________________________________________ Profª. Dr. Rosana Bulos Santiago (Membro Interno) MNPEF UNIRIO / UERJ _________________________________________ Prof. Dr. Antônio Carlos Fontes da Silva (Membro Externo) MNPEF UFRJ _________________________________________ Prof. Dr. André Tenório Leite (Membro Interno - Suplente) MNPEF UNIRIO / IFRJ _________________________________________ Prof. Dr. Vitorvani Soares (Membro Externo - Suplente) MNPEF UFRJ Rio de Janeiro Setembro de 2016 iii MODELO de FICHA CATALOGRÁFICA CXXXc* Castro, Luis Henrique Monteiro de O uso do Arduino e do Processing no Ensino de Física / Luis Henrique Monteiro de Castro - Rio de Janeiro: UNIRIO / IBIO, 2016. Número de seções, Número de páginas; dimensões da encadernação. Orientador: Felipe Mondaini Dissertação (mestrado) – UNIRIO / Instituto de Biociências / Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, 2016. Referências Bibliográficas: páginas inicial e final. 1. Palavra-chave 1. 2. Palavra-chave 2. 3. Palavra-chave 3. I. Felipe Mondaini. II. Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro, Instituto de Biociências, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física. III. O uso do arduino no Ensino de Física. *Código da obra (fornecido pela biblioteca) Consultar: http://www.biblioteca.unirio.br/servicos-1/fichas-catalograficas iv Agradecimentos Ao Professor Felipe Mondaini, meu grande mestre e querido amigo. Pela orientação firme e constante ao longo de tantos meses. Pelo incansável esforço que não me permitiu esmorecer, mesmo nos momentos mais difíceis. À minha esposa Andreia Alves, meu verdadeiro e eterno amor. Por estar sempre ao meu lado e sempre solícita. Pelas noites mal dormidas e pelas que nem dormidas foram. Por sempre desejar e torcer pelo meu sucesso e vibrar com as minhas conquistas. Por acreditar em mim sempre. À Janaina e ao Luis Henrique, meus amados filhos. Pela alegria, carinho e afeto que me ofertam continuamente. Ser Pai, sem dúvida, é uma das melhores experiências da minha vida. A todos os professores do Programa que contribuíram para os meus estudos. Pelos ensinamentos. Pela disposição. À toda a tripulação da Escola Técnica do Arsenal de Marinha professores e funcionários e, em especial, ao seu Coordenador, o Capitão de Mar e Guerra (RM1-T) Wilson Gonzaga Palmeira, pelo seu apoio e pela sua amizade, sem os quais não poderia haver este trabalho. À equipe da Direção da Escola Técnica Estadual Ferreira Viana, em especial, à Diretora Geral Professora Andrea Reis Albino pela imprescindível cooperação e amizade, fundamentais para o crescimento profissional dos membros da comunidade escolar. Em especial aos professores e amigos, Cesár Bastos, Lucia Helena e José Roberto que muito me ajudaram e me incentivaram nessa jornada. Aos meus amigos professores e funcionários da Escola Técnica Estadual Ferreira Viana e da Escola Técnica do Arsenal de Marinha, pelo apoio e pelo incentivo. A todos os meus amigos, colegas e parentes, sem os quais a vida não teria a mesma graça. Pelo incentivo. Pelas risadas. Por todos os bons momentos. À CAPES pelo apoio financeiro por meio da bolsa concedida, o que em muito favoreceu o desenvolvimento das pesquisas, a construção dos experimentos e a conclusão deste trabalho. v RESUMO O USO DO ARDUINO E DO PROCESSING NO ENSINO DE FÍSICA Luis Henrique Monteiro de Castro Orientador: Professor Dr. Felipe Mondaini Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física no Curso de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física da UNIRIO (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física Propomos nesta dissertação o emprego do Arduino e do Processing como ferramentas para o desenvolvimento de experimentos relevantes, de baixo custo e de qualidade adequada para o uso em substituição ou complementação aos laboratórios tradicionais de Física. Nesta dissertação, propusemos três objetos educacionais contendo as informações e o procedimento para sua construção, exemplo de dados obtidos e comprovação da qualidade do seu funcionamento, bem como roteiros de atividades para serem utilizados em sala de aula a fim de viabilizar, através de atividades práticas, o aprendizado dos conceitos de Física aos alunos do Ensino Médio. Palavras-chave: Ensino de Física, Arduino, Processing e Laboratório didático. Rio de Janeiro Setembro de 2016 vi ABSTRACT USE OF ARDUINO AND PROCESSING IN PHYSICS EDUCATION Luis Henrique Monteiro de Castro Supervisor: Professor Dr. Felipe Mondaini Abstract of master’s thesis submitted to Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da UNIRIO no Curso de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física (MNPEF), in partial fulfillment of the requirements for the degree Mestre em Ensino de Física. We propose in this paper the use of Arduino and Processing as tools for the development of relevant experiments, low cost and suitable quality for use in replacement or complement to traditional laboratory physics. In this thesis, we proposed three educational objects containing the information and the procedure for its construction, sample data obtained and proof of the quality of its operation and activities of scripts for use in the classroom in order to facilitate, through practical activities, learning of physics conceptsto high school students. Keywords: Physics education, Arduino, Processing and Educational Laboratory Rio de Janeiro Setembro de 2016 vii Lista de Figuras Figura 1 – A placa Arduino UNO ........................................................................................ 10 Figura 2 – Identificação dos pinos de conexão e dos principais componentes da placa do Arduino UNO ....................................................................................................................... 11 Figura 3 – Demonstração de alguns níveis de PWM .......................................................... 14 Figura 4 – Tela do software de programação Arduino ........................................................
