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Dissertacao Luis Henrique Monteiro de Castro versao07AGO2016

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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 ........................................................