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Dissertacao Luis Henrique Monteiro de Castro versao07AGO2016

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5 68 68,40 0,59% 
6 68 67,70 0,44% 
7 68 67,96 0,06% 
8 68 68,33 0,49% 
9 68 68,01 0,01% 
10 68 67,88 0,18% 
Erro relativo médio 0,31% 
 
Tabela 19 – Determinação do erro relativo médio do padrão de tempo 
 
Na análise dos erros, foi considerado o período de 68 ms como o tempo correto de 
uma oscilação da lâmina. Desta maneira, calculou-se o erro relativo de cada medida do 
osciloscópio e o erro relativo médio em dez medições. O erro calculado foi inferior a 1%. 
 As comprovações dos erros relativos à linearização do sensor e da base de tempo 
implementadas pelo Arduino e pelo Processing são imprescindíveis para que, de fato, o 
49 
 
experimento seja um objeto educacional funcional quantitativo e não uma simples 
demonstração da oscilação da régua. 
O uso desse experimento, objetivamente, favorece o desenvolvimento das 
habilidades e das competências preconizadas pelos descritores relacionados ao estudo das 
ondas, presentes na Base Nacional Comum e no Currículo Mínimo do Estado do Rio de 
Janeiro, conforme apresentado na tabela a seguir: 
 
 Estudo de Ondas 
Base Nacional Comum 
 Rever ou avaliar movimentos em quedas, sistemas planetários ou objetos sob a ação 
de molas, tendo como pressuposto a conservação da energia mecânica. 
 Conceber e realizar arranjos experimentais em que se possa avaliar ou verificar a 
antecipação de movimentos, como a oscilação de pêndulos, ou de deformações, 
como na colisão de objetos elásticos. 
 Determinar experimentalmente relações entre variáveis como o valor da aceleração 
da gravidade, a altura e o tempo numa queda livre, ou no percurso de uma esfera 
em canaleta inclinada, ou entre comprimento de pêndulos e sua frequência de 
oscilação. 
 Representar e/ou obter informações de tabelas, esquemas e gráficos de valores de 
grandezas que caracterizam movimentos ou causas de suas variações; converter 
tabelas em gráficos e vice-versa; estimar e analisar variações com base nos dados. 
Currículo Mínimo do Estado do Rio de Janeiro 
 Compreender as propriedades das ondas e como elas explicam fenômenos presentes 
em nosso cotidiano. 
 Compreender a importância dos fenômenos ondulatórios na vida moderna sobre 
vários aspectos, entre eles sua importância para a exploração espacial e na 
comunicação. 
 
Tabela 20 – Descritores relacionados ao estudo das ondas 
 
 
 
50 
 
Atividade1: Demonstrar o uso do experimento. 
Propor aos alunos que manipulem livremente a régua, para cima e para baixo e 
visualizem o efeito do registro temporal de posição da régua na interface computacional. Em 
um segundo momento, com o auxílio de uma régua realizar medições de 30, 35, 40, 45, 50 
e registrar, em uma tabela, os valores obtidos. A partir dos valores medidos e dos valores 
registrados na interface, calcular o valor médio para cada medição e o erro experimental 
parcial e total. 
 
Habilidades e Competências trabalhadas: 
 Representar e/ou obter informações de tabelas, esquemas e gráficos de valores de 
grandezas que caracterizam movimentos ou causas de suas variações; converter 
tabelas em gráficos e vice-versa; estimar e analisar variações com base nos dados. 
 
Distância 
(mm) 
Medição 1 
(volts) 
Medição 1 
(mm) 
Medição 2 
(volts) 
Medição 2 
(mm) 
Medição 3 
(volts) 
Medição 3 
(mm) 
30 1,807 30,3 1,797 30,4 1,836 30,1 
35 1,318 35,0 1,318 35,0 1,323 34,9 
40 1,011 39,7 1,006 39,8 1,006 39,8 
45 0,791 44,6 0,781 44,9 0,786 44,8 
50 0,620 50,1 0,625 49,9 0,620 50,1 
 
Tabela 21 – Atividade 1 – Exemplo de dados obtidos pela interface Processing a partir da medição de 
posição de oscilação da régua medida por uma régua auxiliar milimetrada 
 
Distância 
(mm) 
Valor Médio 
(volts) 
Valor Médio 
(mm) 
Erro 
Relativo 
30 1,813 30,27 0,89% 
35 1,320 34,97 0,10% 
40 1,008 39,77 0,58% 
45 0,786 44,77 0,52% 
50 0,622 50,03 0,07% 
Erro relativo médio 0,43% 
 
Tabela 22 – Atividade 1 – Registro dos valores de cálculo do erro relativo 
 
 
𝐸𝑟𝑟𝑜% = 
|𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙|
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
× 100 
51 
 
 
Figura 27 – Atividade 1 – Exemplo de uma das medições realizadas na interface computacional desenvolvida 
 
Atividade 2: Análise do fenômeno da deformação elástica da lâmina. 
A partir do emprego de pequenos valores de massas para a determinação da constante 
elástica da lâmina. Na sala de aula podemos utilizar moedas de valores correntes como 
elementos de massa, colocando-as em uma posição definida da régua e realizar as medições 
de deslocamento com o uso da interface computacional, registrando os resultados em uma 
tabela. A partir dos valores de massa e deslocamento registrados, construir o gráfico força x 
deslocamento e determinar a constante elástica. Para obtermos outros valores da constante 
de elástica podemos alterar a posição da massa na régua ou alterar a própria régua. 
 
Habilidades e Competências trabalhadas: 
 Rever ou avaliar movimentos em quedas, sistemas planetários ou objetos sob a ação 
de molas, tendo como pressuposto a conservação da energia mecânica. 
 Representar e/ou obter informações de tabelas, esquemas e gráficos de valores de 
grandezas que caracterizam movimentos ou causas de suas variações; converter 
tabelas em gráficos e vice-versa; estimar e analisar variações com base nos dados. 
 
 
 
 
 
52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 28 – Atividade 2 – Exemplo de arranjo com as moedas para a determinação da constante elástica 
 
Número 
de 
Moedas 
Massa 
Total 
(g) 
Medições de posição 
Media 
(mm) 
Desloca
mento 
(mm) 
1 
(mm) 
2 
(mm) 
3 
(mm) 
0 0 39,9 40,0 40,0 40,00 0 
1 7,81 38,9 39,0 39,0 38,97 1,03 
2 15,62 38,1 38,1 38,2 38,13 1,87 
3 23,43 37,3 37,4 37,4 37,37 2,63 
4 31,24 36,5 36,5 36,5 36,50 3,50 
5 39,05 35,6 35,6 35,6 35,60 4,40 
6 46,86 34,7 34,7 34,7 34,70 5,30 
7 54,67 33,9 33,9 33,9 33,90 6,10 
8 62,48 33,0 33,0 33,0 33,00 7,00 
9 70,29 32,2 32,2 32,1 32,17 7,83 
10 78,10 31,3 31,3 31,3 31,30 8,70 
 
Tabela 23 – Atividade 2 – Exemplo de dados obtidos, via interface gráfica, para cada arranjo de moedas de 
R$ 0,50 
 
 
Número 
de 
Moedas 
Massa 
Total 
(kg) 
Força Peso 
(N) 
Desloca
mento 
(m) 
k 
(N/m) 
0 0 0 0 0 
1 7,81.10-3 7,66.10-2 1,03.10-3 74,385 
2 1,562.10-2 1,532.10-1 1,87.10-3 81,942 
3 2,343.10-2 2,298.10-1 2,63.10-3 87,395 
4 3,124.10-2 3,064.10-1 3,50.10-3 87,561 
5 3,905.10-2 3,830.10-1 4,40.10-3 87,064 
6 4,686.10-2 4,600.10-1 5,30.10-3 86,735 
7 5,467.10-2 5,363.10-1 6,10.10-3 87,920 
8 6,248.10-2 6,129.10-1 7,00.10-3 87,561 
9 7,029.10-2 6,895.10-1 7,83.10-3 88,064 
10 7,810.10-2 7,661.10-1 8,70.10-3 88,064 
 
Tabela 24 – Atividade 2 – Exemplo do cálculo da constante elástica para cada arranjo de moedas de R$ 0,50 
 
Moedas Régua 
Distância da extremidade em balanço da régua 
53 
 
𝐹 = −𝑘𝑥 
 
Gráfico 5 – Atividade 2 – Constante elástica (k) da lâmina nos diversos arranjos de moedas de R$ 0,50 
 
 
Figura 29 – Atividade 2 – Exemplo de uma das medições realizadas na interface computacional para um dos 
arranjos de moedas de R$ 0,50 
 
Atividade 3: Análise do movimento oscilatório 
A partir do acionamento da régua, observar o registro do sinal na interface 
computacional, determinando período, frequência e amplitude de um ciclo. Altere o 
54 
 
comprimento do balanço da régua determinando a relação da variação do comprimento livre 
da régua com a variação do período de oscilação. Também podemos alterar o material da 
lâmina,