Atualmente são publicados em revistas nacionais e internacionais muitos trabalhos em ensino de Física sobre a aplicação e a potencialidade dos microcomputadores em salas e laboratórios de Física. Alguns indicam de que maneira os PC’s contribuem com o processo de ensino-aprendizagem, outros propõem experimentos de Física com o uso de interfaces (conversoras de sinais) com custo elevado ou a construção dessas interfaces que requerem a montagem de avançados circuitos eletrônicos. Este trabalho promove a elaboração de três experimentos de baixo custo, com recursos disponíveis no mercado, capazes de determinar: a lei de conservação da quantidade de movimento linear e a aceleração da gravidade através da queda dos corpos no ar e lançamento horizontal. Para tanto, fez-se uso essencialmente da porta joystick da placa de som de um PC, usada como interface conversora de sinais, fotossensores acoplados diretamente às entradas digitais da mesma e de softwares em versões freeware disponíveis na Internet. Também foram construídos uma caixa com um conector DB15, para o acoplamento dos arranjos experimentais à porta joystick do PC, e um conversor de sinal analógico-digital, com o propósito de explicar a formação das frases binárias, base de funcionamento dos PC’s.

Em uma caixa com conector DB15, conectada à porta joystick da placa de som de um PC, são conectados sensores fotossensíveis nas entradas digitais e fixados em um suporte. Opostos a cada um deles e no mesmo suporte, são fixadas ponteiras lasers formando, portanto, pares de emissores e receptores. A cada bloqueio e desbloqueio da luz emitida sobre cada fotossensor, são registrados, em tempo real, pequenos intervalos de tempo, da ordem de ms, em função dos sucessivos bloqueios e desbloqueios decorrentes dos movimentos dos corpos envolvidos. Utilizando um software, os dados são então coletados e tratados de modo a nos fornecer informações acerca do movimento de cada objeto em estudo. Um número consistente de intervalos de tempo é registrado permitindo que sejam calculadas as velocidades dos corpos em suas trajetórias, informação importante e útil para que sejam determinadas as grandezas desejadas. Com a finalidade de mostrar o principio de conversão de sinais analógicos em digitais, foi montado um conversor de sinais. Para isso, utilizou-se um ADC-0804 alimentado com cerca de 5V. Um sinal analógico de referência é estabelecido e alterado de 0 a 5V e a frase binária correspondente (com 8 bits) é visualizada na saída do conversor em um display formado por um conjunto de oito LED’s.

Os três experimentos propostos apresentam resultados bastante expressivos, quando considerados alguns erros estatísticos e sistemáticos inerentes ao processo, como a resolução temporal do sistema, pequenas imprecisões nas determinações de algumas medidas e a interferência do operador, porém podem ser minimizados. Podemos constatar, em uma primeira aproximação, a lei de conservação da quantidade de movimento linear, em uma colisão unidimensional de duas bolas de bilhar, e determinarmos o coeficiente de restituição, parâmetro para a medida da elasticidade da colisão, obtendo-se um coeficiente médio da ordem de 0,9. Para a determinação da aceleração gravitacional através do experimento de lançamento horizontal, foi obtido um desvio percentual da ordem de 6%, valor muito satisfatório considerando a simplicidade do arranjo. Com relação ao experimento de queda livre dos corpos no ar, obteve-se um desvio percentual da ordem de 1% para o valor da aceleração gravitacional. Os valores e desvios relatados foram obtidos mediante uma série de eventos realizados, em que foram calculadas as grandezas para cada evento individualmente e para o conjunto de medidas.

Neste trabalho foram apresentadas três propostas experimentais bastante eficientes e com boa reprodutibilidade de informações. Utilizando um fototransistor e uma ponteira laser, os quais são facilmente encontrados em comércio de componentes eletrônicos, é possível se adquirir um fotossensor. Utilizando esses fotossensores acoplados às entradas digitais da porta joystick da placa de som de um PC e também versões de softwares freeware disponíveis na Web, pode-se conseguir um excelente sistema de aquisição de dados em tempo real, que demonstra ser uma boa alternativa frente às atuais interfaces conversoras e softwares para a aquisição de dados disponíveis no mercado e com elevado custo de compra. Esses sistemas apresentam algumas vantagens como: custo mínimo para sua construção e manutenção, dimensões reduzidas, metodologia utilizada, facilidade operacional, simplicidade do arranjo eletrônico, que requer nível de conhecimento básico em eletrônica para sua construção, além da operação computacional bastante simplificada. Outra grande vantagem a se destacar é que os fotossensores podem operar de forma independente um do outro, oferecendo um amplo leque de possibilidades e aplicações didáticas, podendo contribuir para uma maior difusão tecnológica no ensino de Física.