Estudo da relação entre o movimento circular uniforme e o movimento harmônico simples utilizando a videoanálise de uma roda de bicicleta

Abstract

Neste artigo são discutidos os resultados de uma videoanálise que permite estudar a relação entre o movimento circular uniforme (MCU) e o movimento harmônico simples (MHS), a partir da filmagem do movimento circular de uma roda de bicicleta. Considerando um ponto P fixo na borda da roda, em movimento circular de raio R e coordenada angular ϕ, podemos obter suas componentes cartesianas x e y por meio da videoanálise, observando que elas oscilam ao longo do tempo. Assumindo o movimento de P como sendo um MCU, obtemos analiticamente as coordenadas x e y, comparando-as com as coordenadas obtidas pela videoanálise. O modelo permite estudar explicitamente a relação entre MCU e MHS, além de fornecer o raio da bicicleta com precisão de 1%. Palavras-chave: MCU, MHS, Videoanálise, Modelagem matemática.In this article we discuss the results of a video analysis that allows us to study the relationship between uniform circular motion (UCM) and simple harmonic motion (SHM), from the filming of the circular motion of a bicycle wheel. Considering a fixed point P at the wheel's edge, in a circular motion of radius R and angular coordinate ϕ, we can obtain its Cartesian components x and y by means of video analysis, observing that they oscillate over time. Assuming the motion of P as an MCU, we obtain analytically the x and y coordinates, comparing them with the coordinates obtained by video analysis. The model allows explicit study of the relationship between UCM and SHM, in addition to providing the bicycle radius with accuracy of 1%.

Videoanálise e Ensino de Física em Situação de Vulnerabilidade Social

“…De acordo com a experiência dos autores, que inclui o uso do Tracker em aulas de Física em disciplinas de graduação (Engenharia e Física), pós-graduação (mestrado profissional em Ensino) e ensino médio, a videoanálise constitui tecnologia de fácil aprendizado, tanto por parte de professores quanto estudantes, e que pode ser incorporada às aulas de Física após algumas horas de estudo e de contato com o programa. Além disso, é crescente o número de artigos em que são apresentadas novas metodologias e atividades experimentais mediadas por videoanálise, especialmente o Tracker, de modo que há uma comunidade em expansão a dar instrução e apoio às iniciativas de utilizar tal tecnologia em sala de aula (BROWN;COX, 2009;BRYAN, 2010;PHOMMARACH et al, 2012;BEZERRA et al, 2012;SIRISATHITKUL et al, 2013;WRASSE et al, 2014;SILVA;LIMA, 2017;BONATO et al, 2017;SILVA, 2018). Essa, certamente, é uma característica que favorece sua apropriação por parte dos professores e que torna viável seu emprego na sala de aula.…”

“…Com a realização do projeto na escola, percebe-se claramente que a utilização do Tracker permitiu aos estudantes o contato com atividades que, até então, não eram realizadas em sala de aula, provocando maior envolvimento e despertando mais motivação por parte dos alunos, aspecto também verificado por Bezerra Junior e colaboradores (2012) e por Wrasse e colaboradores (2014). Essa relação entre o Tracker e arranjos experimentais acessíveis também foi relatada por Silva (2018). Nesse sentido, houve a introdução de um elemento importante no processo de aprendizagem: as atividades experimentais.…”

Videoanálise de disparos realizados por uma catapulta caseira: uma proposta de ensino para a discussão de lançamentos oblíquos e avaliação da energia mecânica

“…Por fim, uma análise de cunho cinemático é exposta, sendo avaliada também uma estimativa sobre a energia perdida após a interação entre a bola e o piso. Todo o estudo do lançamento foi realizado a partir da filmagem do fenômeno, por meio de uma técnica conhecida como videoanálise (BEICHNER, 1996;LAWS e PFISTER, 1998;BROWN e COX, 2009;BEZERRA et al, 2012;2014;SILVA, 2018).…”

Uma investigação sobre acoplamento de pêndulos não-lineares utilizando as técnicas de videoanálise

“…O estudo dos pêndulos apresenta relevância científica, devido ao fato de que seus modelos descritivos podem ser extrapolados para diversas situações físicas. Oscilações em sistemas mecânicos e vibrações de moléculas, por exemplo, podem ser explorados com relações matemáticas semelhantes àquelas utilizadas para descrever sistemas de pêndulos (SILVA, 2018;MONTEIRO, 2011). Não é por acaso que os cursos de física básica ou avançada apresentam numerosos exemplos utilizando pêndulos lineares e não lineares (SILVA, 2018;ANDRADE;ANJOS;ASSIS, 2017;HALLIDAY;RESNICK;WALKER, 2008;MONTEIRO, 2011;LEMOS, 2004;NUSSENZVEIG, 2002).…”

“…Oscilações em sistemas mecânicos e vibrações de moléculas, por exemplo, podem ser explorados com relações matemáticas semelhantes àquelas utilizadas para descrever sistemas de pêndulos (SILVA, 2018;MONTEIRO, 2011). Não é por acaso que os cursos de física básica ou avançada apresentam numerosos exemplos utilizando pêndulos lineares e não lineares (SILVA, 2018;ANDRADE;ANJOS;ASSIS, 2017;HALLIDAY;RESNICK;WALKER, 2008;MONTEIRO, 2011;LEMOS, 2004;NUSSENZVEIG, 2002). Trabalhos utilizando estes pêndulos podem ser encontrados na literatura especializada, desde experimentos didáticos até investigações teóricas mais complexas (LOPES;SUAVE;NOGUEIRA, 2018;PICCIARELLI;STELLA, 2010;BELÉNDEZ et al, 2007;GAULD, 2004).…”