Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo ArduinoScience Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros
Acompanha: Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo Arduino Science Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros
| Autor principal: | Silva, Reinaldo da |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2023
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30717 |
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riut-1-307172023-03-07T06:07:40Z Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo ArduinoScience Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros Application of a smartphone intermediated by the arduino science journal application to determine the speed of sound in the air using sound tubes Silva, Reinaldo da Laczkowski, Ivan Marcelo https://orcid.org/0000-0001-5567-0827 http://lattes.cnpq.br/9125564173199172 Oliveira, Aline Alves de s Laczkowski, Ivan Marcelo https://orcid.org/0000-0001-5567-0827 http://lattes.cnpq.br/9125564173199172 Santos, Oscar Rodrigues dos https://orcid.org/0000-0002-0987-1465 http://lattes.cnpq.br/3450355380659938 Ondas estacionárias Smartphones Arduino (Controlador programável) Standing waves Smartphones Arduino (Programmable controller) CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA Ensino Acompanha: Aplicação do smartphone intermediado pelo aplicativo Arduino Science Journal para determinar a velocidade do som no ar utilizando tubos sonoros Smartphones are one of humanity's significant evolutions. In recent years, these devices have become accessible and popular due to their ease of communication. Moreover, they are part of Digital Information and Communication Technologies (DICT). However, the lack of digital literacy prevents these devices from being employed to their fullest extent. 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. 2023-03-06T13:49:22Z 2023-03-06T13:49:22Z 2022-12-22 masterThesis SILVA, 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/1/30717 por openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campo Mourao Brasil Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física UTFPR |
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