IMPRIMIR VOLTAR
A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 2. Ensino de Física
DIFUSÃO TECNOLÓGICA NO ENSINO DE FÍSICA: UTILIZANDO A ENTRADA DE MICROFONE DE UM PC PARA A COLETA DE DADOS EM EXPERIMENTOS.
Marisa Almeida Cavalcante 1
Amanda Bonizzia 1
Leandro Cesar Pereira Gomes 1
(1. Pontifícia Universidade Católica de São Paulo - GoPEF/PUC/SP)
INTRODUÇÃO:

Atualmente o microcomputador, é um instrumento bastante acessível, sendo indispensável que o usuário conheça cada vez mais os seus recursos. Além de fazer cálculos e armazenar informações, o microcomputador pode também ser utilizado para fazer aquisição de dados, controle de processos em tempo real ou enviar sinais a um periférico. Tais propriedades tornam o computador um instrumento muito poderoso para auxiliar o ensino e aprendizagem de Física principalmente nas aulas experimentais. Levando em conta o fato de que a coleta de dados se processa em tempos curtos, experimentos podem ser realizados em diferentes condições de contorno transformando as aulas num ambiente de investigação e pesquisa.

Apesar das grandes potencialidades o computador ainda é pouco utilizado em laboratórios de Física, quer pela falta de informação dos professores dos recursos oferecidos, quer pela dificuldade em adquirir interfaces e softwares de aquisição. Este trabalho procura mostrar possibilidades reais de inserção dos microcomputadores nos laboratórios de física seguindo uma tendência crescente na área de ensino que consiste em utilizar a placa de som como interface de conversão e em particular a entrada de microfone. Neste trabalho apresentamos algumas propostas de experimentos em mecânica utilizando fototransistores conectados diretamente a entrada de microfone de um PC. A analise e coleta de dados é realizada através de softwares sonoros disponíveis livremente na web.

METODOLOGIA:

Quando gravamos um sinal sonoro de um microfone, este sinal que é um sinal analógico é convertido num código binário por um conversor A/D , disponível na placa e processado pelo PC.

A conversão pode ser feita em 8 ou 16 bits e com uma taxa de amostragem de até 44,1 KHz e resoluções que podem atingir a faixa de 23 ms,  resoluções suficientes para aplicações didáticas. Atualmente podemos contar com uma serie de diferentes softwares, disponíveis na Internet que nos permite tanto gerar sinais através das saídas de áudio, quanto analisar sinais através da entrada de áudio da placa de som visualizando-os tanto em componentes de freqüência quanto em amplitude x tempo.

Neste trabalho os impulsos provenientes de um fotosensor são enviados a entrada de microfone de um PC que são analisados a partir de softwares sonoros e outros softwares disponíveis livremente na WEB. Para experimentos em mecânica os intervalos de tempo de passagem de objetos nos fotosensores podem ser medidos diretamente na tela do PC o que nos permite estudar tanto características cinemáticas tais como velocidade e aceleração de objetos, quanto obter informações de sua quantidade de movimento.

Neste trabalho apresentamos propostas de experimentos em mecânica e em particular a determinação da aceleração da gravidade
RESULTADOS:

Uma das grandes vantagens deste método está na simplicidade do equipamento utilizado. Para o desenvolvimento do experimento um único fototransistor é conectado diretamente a entrada de microfone de um PC e recebe a incidência de um feixe de luz proveniente de uma lanterna. Com a incidência de luz o fotosensor encontra-se conduzindo. Ao bloquear a incidência de luz sobre o sensor um pulso de tensão é gerado e captado pela entrada de microfone.

Para a determinação da aceleração de queda de um corpo lançamos entre o sensor e a lanterna uma placa de acrílico transparente em que fitas opacas de mesma largura são dispostas com distancias previamente fixadas. Tal lançamento produz bloqueios e desbloqueios sucessivos do sensor gerando pulsos que podem ser gravados no gravador do PC a partir de sua entrada de microfone.

Os impulsos gerados a partir dos bloqueios e desbloqueios do fotosensor podem ser analisados através de versões shawares de softwares sonoros disponíveis na web, que permitem a visualização das variações de amplitudes de sinais produzidas em função do tempo.

Para a analise dos dados utilizamos uma versão shaware do software Cool Edit obtendo-se uma curva de posição versus tempo que por regressão polinomial nos fornece para a aceleração de queda um valor de (969,00+/-78,86)  cm/s2 , valor este muito satisfatório principalmente se levarmos em conta a simplicidade do método utilizado.
CONCLUSÕES:

Neste trabalho mostramos de que maneira podemos a partir da entrada de microfone realizar experimentos de Física, permitindo que sistemas de aquisição de dados possam ser implantados com um excelente grau de precisão e dispondo-se de recursos mínimos. O método proposto estabelece uma conexão direta de sensores à interface já existente nas placas de som dos PCs com coleta e analise de dados efetuada através de versões shawares e/ou freeware de softwares de analise sonora disponíveis na web. Mostramos como foi possível determinar experimentalmente o valor da aceleração de queda dos corpos obtendo-se um valor experimental de (969,00+/-78,86) cm/s2 valor este que incorpora o valor esperado para a aceleração de queda dos corpos na região em que o experimento foi realizado (cidade de São Paulo). 

Outros arranjos experimentais estão sendo construídos que permitirão realizar outros experimentos em mecânica, tais como a conservação da quantidade de momento linear.

Podemos concluir que a entrada de microfone do microcomputador pode ser utilizada como cronômetro para diversos tipos de experimento, sendo capaz de medir frações de milisegundos obtendo valores bastante satisfatórios e com precisões significativas. Levando-se em conta a simplicidade e o baixo custo deste método acreditamos que ele pode representar uma real contribuição para uma ampla difusão tecnológica no ensino de Física.
 
Palavras-chave: entrada de microfone; placa de som; aquisição de dados.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006