Utilização de máquina fotográfica digital (multi-burst) para aulas experimentais de cinemática - queda livre

Abstract

Nesse trabalho foi utilizada uma máquina fotográfica digital, com a função multi-burst (fotos tiradas em sequência) para analisar o movimento de queda livre e com os dados obtidos calcular o valor da aceleração da gravidade local. Para avaliar o experimento, foi também calculado um valor teórico para aceleração da gravidade local. Comparado com o obtido experimentalmente, foi possível observar um desvio pequeno, o que mostrou que a máquina fotográfica digital pode ser uma boa ferramenta pedagógica no ensino de física. Palavras-chave: queda livre, aceleração da gravidade, máquina fotográfica digital.In this work we used a digital camera, with multi-burst function (photos taken in sequence) to analise the free fall motion and with the data obtained calculate the value of the local acceleration of gravity. To evaluate the experiment, was also calculated a theoretical value for the local acceleration of gravity. By comparing with that obtained experimentally, it was possible to observe a small deviation. That showed that the digital camera can be a good tool to aid pedagogical in the teaching of physics. Keywords: free fall, acceleration of gravity, digital camera. IntroduçãoA tecnologia está cada vez mais presente no nosso cotidiano e ao se pensar nela,é praticamente inevitável associá-la a vários recursos modernos que contam com o uso de sistemas eletrônicos de controle, telas de projeção, mecanismos de gravação de dados, entre outros, como computadores, câmeras, máquinas fotográficas digitais, etc. E esses materiais podem ser utilizados como recursos didáticos para auxiliar em práticas experimentais.Nesse trabalho utilizou-se de uma máquina fotográfica digital, com a função multi-burst (fotos tiradas em sequência) para analisar o movimento de queda livre e com os dados obtidos foi calculada a aceleração da gravidade local.A queda livreé um caso particular do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV).No século IV a.C., Aristóteles afirmava que "o movimento para baixo de qualquer corpo pesadoé tanto mais rápido quanto maior for seu tamanho". Somente dezenove séculos mais tarde Galileu Galilei (1564-1642), cientista italiano da Renascença, proclamou e publicou a verdade sobre este assunto, que ele conseguiu descobrir, lançando mão de experiências,é que a autoridade de Aristóteles sobre a questão foi seriamente abalada. Nosúltimos anos de sua vida, Galileu escreveu um tratado, intitulado Diálogo Sobre Duas Novas Ciências, no qual apresenta seus estudos sobre os movimentos. Este tratado pode ser considerado como o marco inicial do estudo da cinemática [1].Desde aquelaépoca o movimento de queda livre de corpos tem sido estudado com grande precisão. Quando os efeitos do ar podem ser desprezados, todos os corpos em um dado local caem com a mesma aceleração, independente das suas formas e dos seus respectivos pesos. Quando a distância da queda livreé pequena em comparação ao raio da Terra, a aceleraçãoé constante, ou seja, a velocidade varia linearmente com o tempo. A aceleração constante de um corpo em queda livre...

Digital video analysis of falling objects in air and liquid using Tracker

“…5. The sequential frames were then divided into 3 sets (frames 1-8, frames 8-16, frames [16][17][18][19][20][21][22][23][24] and analyzed from 5 repeated measurements. The average g value derived from the initial frames (yellow background) has the largest deviation from the standard (11.76%).…”

“…Falling objects in air and liquid are familiar case studies in high school physics. Still, new analytical and experimental techniques have been proposed to enhance the understanding of these concepts [18][19][20][21]. In this work, we use a set-up composed of a digital camera and Tracker to identify the position of falling objects and analyze the variations in their position.…”

Proposta experimental do estudo de colisões entre bolas de borracha e superfície plana

“…As medições, tanto das alturas, como das velocidades, podem ser realizadas usando-se técnicasópticas [6,19] ou imagens [20,21]. O tempo necessário para inversão da velocidade (ou sentido de deslocamento) tambémé uma grandeza importante no estudo das colisões e pode ser medido a partir de experimentos com dispositivos piezelétricos [11,12], imagens de alta velocidade [11,20] ou contato elétrico [11,22]. A deformação da bola durante o impacto (compliance) e determinada pelaárea de contato na forma de círculo que decorre da deformação da bola ao chocar-se com a superfície plana (Equação 7).…”

Dispositivo para medir tiempo y temperatura usando un microcontrolador

“…gravedad (g) usando diferentes dispositivos en distintos experimentos. Las referencias [8], [22], [34] y [45] consideraron un cuerpo en caída libre utilizando el sensor de aceleración de un Smartphone, una placa Arduino, la tarjeta de sonido del computador y una máquina fotográfica digital, respectivamente. En [35] y [37] trabajaron con un cuerpo en movimiento semiparabólico empleando la entrada de micrófono del computador.…”

“…Por ejemplo, en las referencias [20,22,25,28,30] utilizaron la tarjeta Arduino, en [31,33] incluyeron microcontroladores PIC, en [34,36,37] consideraron la tarjeta de sonido del computador, los autores de [38,[41][42][43][44] usaron fotocompuertas, en los trabajos [45,46] emplearon una cámara fotográfica digital y en [47] se valieron de un sensor ultrasónico. Por otra parte, en cuanto a SAD para medir temperatura, la mayoría de trabajos recientes [21,23,26] usan la tarjeta Arduino con diversos sensores como LM35, DS18B20, DHT11 y TMP36.…”