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Guilherme Weihmann, 16/03/2018 17:03


Shield Galileu e Aplicações

Descrição do Projeto

Shield Galileu é um equipamento desenvolvido para fazer a aquisição automática de dados temporais em experimentos de Física relacionados aos conteúdos de Cinemática e Dinâmica. O equipamento é constituído por sensores ópticos que conectados a um circuito (Shield), enviam dados temporais para a placa Arduino-UNO e, por meio de uma interface gráfica desenvolvida na linguagem Python, é possível fazer a visualização em tempo real dos gráficos de posição, velocidade e aceleração em função do tempo. Desta forma é possível fazer teste de hipóteses sobre os fenômenos físicos em estudo, correlacionando com os pressupostos teóricos que são estabelecidos na Física.

Principais Características

  • baixo custo para desenvolver o equipamento.
  • softwares e código fonte são distribuídos mediante licenças livres.

Histórico

Data Evento
Junho de 2013 Elaboração do primeiro protótipo do shield
Jun.-Nov./2014 Desenvolvimento dos Shield conometro/líquidos/ultrassônico (protótipos da versão Galileu)
Jun.-Nov./2014 Desenvolvimento dos arquivos em C/C++ / Python
Jun.-Nov./2014 Desenvolvimento do Equipamento para realização de atividades experimentais
Jun.-Nov./2014 Elaboração dos guias pedagógicos e guias do aluno
Março de 2015 Criação das versões do shield em KiCAD
20/04/2015 Fabricação do Shield Galileu cronometro/líquidos e ultrassônico na fresadora João de Barro
20/04/2015 Montagem do Shield Galileu cronometro e Shield Galileu ultrassônico
25/04/2015 Testes do Shield Galileu cronometro e Shield Galileu ultrassônico
27/04/2015 Atualização da Wiki

Próximos Passos


Documentação

Abaixo encontram-se as documentações de desenvolvimento, ilustrando os passos da evolução do shield Galileu, desde seus protótipos iniciais até as versões para sua fabricação com a Fresadora PCI João-de-Barro, além de tutoriais de montagem com vídeos ilustrando a montagem da placa e do restante do equipamento.

Na documentação de Ensino e Uso, encontram-se os guias pedagógicos para professores e guias de atividades para os alunos realizarem experimentos com o Shield Galileu.

Desenvolvimento

Protótipos do Shield Galileu: Diagramas, visualizações e fotos dos protótipos de desenvolvimento do Shield Galileu.

Shield Galileu Versão 1.0: Versão atual do Shield Galileu, como apresentado na dissertação de mestrado do autor.

Tutoriais de Montagem: Vídeos com descrições detalhadas da montagem do circuito e restante do equipamento para realizações das atividades de ensino de Física listadas abaixo.

Uso

Orientações para uso do equipamento

Como carregar programas, cuidados, testes rápidos (visualização na porta serial).

Programas para Arduino

  • cronometro.ino - Deverá ser carregado no Arduino (UNO ou Duemilanove).
  • cronometro_liquidos.ino - Deverá ser carregado no Arduino (UNO ou Duemilanove).
  • ultrassom.ino - Deverá ser carregado no Arduino (UNO).
  • Ultrasonic.h - Biblioteca que deverá carregada para que possa ser utilizado o programa ultrassom.ino.

Programas em Python para coleta e visualização dos dados

  • Python.zip - Todos os programas em Python utilizados no projeto.

Atividades de Ensino

Descrever aqui as atividades previstas.

# Atividade Objetivo da aula
1 Velocidade Média/Vel. Instantânea Compreender o significado de velocidade média e velocidade instantânea de um corpo e relacionar com situações do cotidiano em que estes conceitos de velocidades são usados. Descrever os gráficos de velocidade instantânea e velocidade média em função do tempo.
2 Movimento Uniforme Explicar aos alunos as características de um movimento uniforme de um corpo e relacionar com situações do cotidiano em que este tipo de movimento é observado. Capacitar os alunos a descrever de forma correta um gráfico de posição e velocidade em função do tempo para um movimento uniforme.
3 Movimento Uniformemente Variado Mostrar aos alunos as características de um movimento uniformemente variado e relacionar com situações do cotidiano em que este tipo de movimento é observado.Capacitar os alunos a interpretarem gráficos de velocidade e aceleração em função do tempo para movimentos uniformemente variados.
4 Movimento Uniformemente Variado_2 Explicar aos alunos as características de movimento uniformemente variado e relacionar com situações do cotidiano em que este tipo de movimento é observado.Capacitar os alunos a interpretarem gráficos de posição, velocidade e aceleração em função do tempo para um movimento uniformemente variado de acordo com a origem do referencial adotado.
5 Movimento Uniformemente Variado_3 Capacitar os alunos a interpretarem gráficos de posição, velocidade e aceleração em função do tempo para um movimento uniformemente variado de acordo com a origem do referencial adotado.
6 Aceleração de Queda Livre Capacitar os alunos a compreender a diferença entre os conceitos de aceleração de “queda livre” e “não livre” de um corpo, mostrando situações do cotidiano em que estas acelerações podem ser observadas.Descrever de forma correta um gráfico de posição, velocidade e aceleração em função do tempo para um corpo em queda, de acordo com a origem do referencial adotado.
7 Aceleração de Queda Livre_2 Capacitar os alunos a compreenderem o conceito de conservação de energia mecânica e diferenciar forças conservativas e dissipativas presentes em um sistema. Reforçar os conceitos de trabalho mecânico, energia potencial e cinética já estudados em aulas anteriores.

Contatos


Referências


Este projeto é distribuído sob as licenças Creative Commons BY-SA 4.0. e CERN OHL, quando aplicáveis. Autores: Gilberto Fetzner, Lucas Leal

cronometro.ino (564 Bytes) Gilberto Fetzner Filho Fetzner, 26/04/2015 12:27

cronometro_liquidos.ino (3.1 kB) Gilberto Fetzner Filho Fetzner, 26/04/2015 12:27

Ultrasonic.h (451 Bytes) Gilberto Fetzner Filho Fetzner, 26/04/2015 12:27

ultrassom.ino (1.6 kB) Gilberto Fetzner Filho Fetzner, 26/04/2015 12:27

Python.zip (14 kB) Gilberto Fetzner Filho Fetzner, 04/05/2015 11:39

Shields.jpg (56.5 kB) Gilberto Fetzner Filho Fetzner, 04/05/2015 17:15

galileu_united_B.png (127.8 kB) Paulo Sérgio Müller, 15/01/2016 12:51

galileu_united_F.png (110.9 kB) Paulo Sérgio Müller, 15/01/2016 12:51