Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo ArduinoScience Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Silva, Reinaldo da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Campo Mourao
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Ondas estacionárias
Smartphones
Arduino (Controlador programável)
Standing waves
Arduino (Programmable controller)
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Ensino
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30717
Resumo: Acompanha: Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo Arduino Science Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros
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In this scenario, we present a work aimed at developing an experimental methodology to develop an educational product that uses the smartphone mediated by the Arduino Science Journal application to perform studies on standing waves and determine the speed of the sound using open-end sound tubes. We used Plastic cold water tubes to determine the speed of the sound, and the methodology employed was divided into two stages. In the first, an audio recorder installed on a computer captured the sound pulses. In the second stage, we used a smartphone and the Arduino Science Journal app's frequency meter to measure the frequency of the pulses. In both steps. We hit with a hand to produce sound pulses and make the tubes assume the behavior of open-end sound tubes. We calculated The speed of the sound by equations for predicting normal vibration modes in open-end sound tubes. For data analysis, the Fast Fourier Transform (FFT) was used to obtain the frequency spectra of the sound pulses obtained in the first step. Then we identified which frequency peak corresponded to the frequency measured by the smartphone. Results showed that the frequency measured by the device always corresponds to the first peak of the frequency spectrum, which is associated with the first harmonic. According to the methodology adopted, the speed of the sound obtained was equivalent to those reported in the literature. This information enabled us to produce an educational product following Ausubel's concepts of meaningful learning and put it into practice in second-year high school classes in Campina da Lagoa – PR. The questionnaires showed that the students had some knowledge of wave theory. Moreover, the proposed work methodology enhanced the absorption of new concepts of Physics related to the theme. The present proposal was created as part of the requirements for a master's degree defense and added another benefit to Brazilian education.Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)Os smartphones são parte de uma das grandes evoluções da humanidade. Nos últimos anos, esses aparelhos se tornaram acessíveis e populares devido à facilidade que eles proporcionam nas comunicações e são enquadrados como Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC's). Porém, a falta de alfabetização digital impede que esses dispositivos sejam empregados em toda sua plenitude. Neste cenário, apresentamos um trabalho que teve como objetivo, desenvolver uma metodologia experimental para elaborar um produto educacional que faz uso do smartphone mediado pelo aplicativo Arduino Science Journal para realizar estudos sobre ondas estacionárias e determinar a velocidade do som utilizando tubos sonoros semiabertos. Para determinar a velocidade do som foram utilizados tubos de plástico para água fria e a metodologia empregada foi dividida em duas etapas. Na primeira, foram capturados pulsos sonoros por meio de um gravador de áudio instalado em um computador e, na segunda etapa, mediu-se a frequência dos pulsos produzidos usando um smartphone e o frequencímetro do aplicativo Arduino Science Journal. Em ambas as etapas, os pulsos sonoros foram produzidos batendo-se com a mão em uma das extremidades dos tubos para que eles assumissem o comportamento de tubos sonoros semiabertos. A velocidade do som foi calculada utilizando as equações de previsão dos modos normais de vibração em tubos sonoros semiabertos. Para análise de dados, utilizou-se a Transformada Rápida de Fourier (FFT) para obter os espectros de frequência dos pulsos sonoros obtidos na primeira etapa. Em seguida, identificou-se qual o pico de frequência que correspondia à frequência medida pelo smartphone. Os resultados mostraram que a frequência medida pelo dispositivo sempre corresponde ao primeiro pico do espectro de frequência, que está associado ao primeiro harmônico. E, conforme a metodologia adotada, calculou-se a velocidade do som, cujos valores obtidos, foram equivalentes aos reportados na literatura. Com essas informações, foi produzido um produto educacional seguindo os conceitos de aprendizagem significativa de Ausubel e posto em prática nas turmas do segundo ano do ensino médio da cidade Campina da Lagoa – PR. Por meio de questionários, foi observado que os alunos traziam um certo conhecimento sobre ondulatória. E, a metodologia de trabalho proposta, potencializou a absorção de novos conceitos de Física referentes ao tema abordado. A presente proposta foi criada como parte dos requisitos necessários para defesa de mestrado e adiciona mais um benefício para a educação brasileira.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCampo MouraoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Ensino de FísicaUTFPRLaczkowski, Ivan Marcelohttps://orcid.org/0000-0001-5567-0827http://lattes.cnpq.br/9125564173199172Oliveira, Aline Alves desLaczkowski, Ivan Marcelohttps://orcid.org/0000-0001-5567-0827http://lattes.cnpq.br/9125564173199172Santos, Oscar Rodrigues doshttps://orcid.org/0000-0002-0987-1465http://lattes.cnpq.br/3450355380659938Silva, Reinaldo da2023-03-06T13:49:22Z2023-03-06T13:49:22Z2022-12-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfSILVA, Reinaldo da. Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo Arduino Science Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros. 2022. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2022.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30717porhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2023-03-07T06:07:40Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/30717Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2023-03-07T06:07:40Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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