A computação numérica como ferramenta para o professor de Física do Ensino Médio

Abstract

A proposta deste trabalhoé apresentar ao professor de Física do ensino médio uma forma de empregar recursos computacionais para esclarecer e aprofundar conceitos de Física que são explorados de forma limitada por não se poder recorrer ao Cálculo Diferencial e Integral. O pêndulo simplesé usado como protótipo para o tratamento sugerido. Mostramos que apenas com o auxílio de uma planilha eletrônica -sem a necessidade, portanto, de conhecimentos avançados de computação -é possível criar um ambiente para o aluno testar o processo de convergência numérica e obter informações do comportamento do sistema a partir de análises gráficas. Palavras-chave: pêndulo simples, diferenças finitas, planilha eletrônica.The proposal of this work is to present a way to explore computational tools to clarify concepts in the high school Physics classes that are briefly explored since it is not possible to use diferential and integral calculus methods. The simple pendulum is used as a prototype to the suggested treatment. We show that with only the use of a spreadsheet -without requiring advanced computation knowledge -it is possible to create an environment to the student to test the numerical convergence processes and to obtain information about the behavior of the system based on graphical analysis. Keywords: simple pendulum, finite differences, spreadsheet. IntroduçãoUma preocupação do professor de Física do Ensino Médio, em geral,é que no trabalho a ser desenvolvido se busque o entendimento dos fenômenos estudados através da construção de modelos. No entanto, estes levam muitas vezesà uma descrição física complexa. Além disso, uma outra fonte de dificuldade,é que o tratamento matemático necessário para a elaboração de um modelo satisfatório pode estar assentado em um grau de sofisticação muito além daquele usualmente tratado no Ensino Médio [1]. Isto ocorre, por exemplo, no estudo do pêndulo simples, em que o emprego da segunda lei de Newton conduz naturalmentè a uma equação diferencial.A beleza na formulação de um modelo está na busca dos ingredientes fundamentais que, segundo nosso entendimento, devem estar presentes na descrição adequada do fenômeno físico que se deseja estudar [2]. Dessa forma, podemos elaborar duas perguntas: Quais são estes tais ingredientes? Como saber quais são os mais importantes? Em muitos casos, o confronto entre o modelo proposto e a experimentaçãoé a melhor maneira de se proceder. Esta busca na elaboração de um modelo para a descrição de um dado fenômeno não deve deixar de incluir características como "simplicidade", precisão e poder de previsão [3].Em geral, o conteúdo de Física apresentado no Ensino Médio passa por uma simplificação que, mesmo limitando as aplicabilidades dos modelos estudados, oferece ao aluno um conjunto de possibilidades que deve ser adequadamente exposto e explorado pelo professor. Nesse sentido, a prática laboratorial ganha uma enorme importância, na medida em que essas práticas possibilitam o aluno perceber com maior clareza os limites dos modelos envolvidos e suas simplificaçõ...

Guia Far (Foco-Ação-Reflexão) Para O Uso Planejado De Analogias Em Citologia Dos Livros Didáticos De Biologia PNLD

“…Dessa forma esses programas põem-se como uma importante ferramenta, tanto para o aluno como para o professor, ajudando a esclarecer e aprofundar conceitos de Física no Ensino Médio (BARBOSA et al, 2006).…”

Conteúdos de métodos computacionais em material instrucional para o ensino de Física

“…Assim, facilitar e automatizar tais tarefas significa propiciar um estudo mais completo e dinâmico de sistemas usualmente abordados pelos métodos tradicionais, bem como permitir a discussão de sistemas até então considerados demasiadamente complexos. Naturalmente, já existem, na literatura, tentativas interessantes nesse sentido: Barbosa, Carvalhaes e Costa [26] descrevem como o professor de Física do Ensino Médio pode se valer de uma planilha eletrônica para discutir o pêndulo simples; Oliveira e Nápoles [27] usam a planilha apresentando um estudo do movimento oscilatório de um sistema massa-mola com um enfoque para o Ensino Superior; Bloch [28] apresenta, na forma de um livro-texto, uma introdução ao uso da planilha eletrônica para engenheiros e cientistas. Por tratar-se de software livre, disponível para todos os sistemas operacionais, optou-se pela planilha eletrônica Calc [13,29] do pacote de escritório…”

Ensino-aprendizagem de física no nível médio: o estado da arte da produção acadêmica no século XXI

“…Medeiros e Medeiros [51] analisaram criticamente as possibilidades e limitações do uso das tecnologias da informação e comunicação no ensino de física. A aquisição automática de dados no laboratório didático [52,53], a modelagem de fenômenos físicos [54], o uso da planilha eletrônica [55], de simuladores, imagens e animações [56], de programas computacionais desenvolvidos para análise de movimentos reais [57,58] e de recursos computacionais disponíveis na Internet [59] foram descritos como recursos didáticos para o ensino de física, tendo como suporte as tecnologias da informação e comunicação. Um sítio sobre gravitação e temas afins e um ambiente virtual de aprendizagem para alunos de ensino médio foram propostos por Pires e Veit [60].…”