Uso do Arduíno como um sistema alternativo para medir radiação solar global e práticas educacionais

Abstract

Resumo Quantificar a intensidade da radiação solar incidente na superfície terrestre é extremamente importante, pois os processos de ordem natural, sejam eles físicos, químicos e/ou biológicos dependem diretamente dela. Contudo, existem algumas dificuldades para medir esta variável, na qual destaca-se o custo elevado de equipamentos para esta finalidade. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um protótipo de baixo custo para medir radiação solar global bem como promover a contextualização do ensino de física. Uma estrutura de alumínio fundido, para minimizar os efeitos térmicos e as intempéries sobre suas medidas foi desenvolvida. Esta estrutura era coberta com um difusor plano de acrílico e uma cúpula semi-esférica de vidro que envolvia o sensor fotoresistivo. O protótipo foi conectado ao arduino, usado como datalogger, através de um cabo de rede. Para a calibração do protótipo foi utilizado um piranômetro comercial modelo CM5 da KIPP & ZONEN. Índices estatísticos para se medir a acurácia do protótipo foram aplicados. As medidas foram realizadas continuamente, a cada minuto, durante cinco dias. Os resultados mostraram: coeficiente de determinação foi de R 2 = 0 , 957, de eficiência ( ε = 0 , 95 ), índice de concordância de Willmott ( d = 0 , 99 ) e o erro médio absoluto ( E M A = 51 , 22 W m − 2 ). Verifica-se uma boa aproximação dos valores de radiação solar global medidas pelo protótipo referentes aos do CM5. Portanto, a construção deste protótipo é útil para facilitar e difundir medidas diárias de radiação solar global e, sobre tudo, poderá contribuir com a contextualização dos conceitos estudados em Física nos ensinos básico e superior.

A importância do conceito da radiação solar na educação básica: a percepção de alunos do ensino médio sobre a temática

“…Destarte, a interdisciplinaridade surge como a hermenêutica, por exemplo, para compreender como varia a Tabela 1: Respostas semelhantes, agrupadas por blocos, para a primeira pergunta. intensidade da radiação solar que atinge a superfície da Terra [30]. Para tal,é preciso ter noção de alguns fatores ambientais, tais como: altura do sol, apresentando maiores intensidades nos horários entre 10 e 16h; latitude, pois quanto mais próximoà linha do equador, mais elevados são os níveis de radiação UV; céu encoberto por nuvens, poluição atmosférica, névoas ou neblinas, que reduzem os níveis de radiação UV; altitude elevada, onde há menor filtração da radiação UV; e ozônio, que absorve alguma quantidade de radiação UV [11].…”

Medindo a atividade cromosférica a partir dos espectros estelares

“…O estudo sobre as camadas da atmosfera solar também pode ser apresentado de forma interdisciplinar, reunindo disciplinas como física, química e biologia. Além disso, existem diversas formas de se trabalhar experimentos simples ligados à física do Sol, de modo a engajar os alunos nos conteúdos apresentados em sala de aula (Alves 2020 [3]). Outra fonte relevante de recursos didáticos que tratam da física solar é o livro publicado por Silva 2006 [4], que contém exercícios a serem Figura 2: Estrutura térmica da atmosfera solar, a partir dos modelos teóricos publicados por Fontenla et al 2015 [18] e Fontenla et al 2016 [14].…”