Um disco gira de com rotação controlada, de modo que um objeto sobre ele pode ter seu movimento estudado do ponto de vista físico e matemático. A projeção da sombra deste objeto permite a descrição das componentes cartesianas e angulares do movimento. Deste modo, conceitos que pareciam restritos aos livros didáticos estão agora diante dos olhos. Grandezas físicas e matemáticas como, posição, velocidade, período, frequência, posição angular deixam de ser abstrações e se concretizam com esta nova patente de modelo de utilidade proposta por professores e alunos da Ufersa.
Na imagem, observa-se o protótipo do visor de controle em diferentes ângulos, acompanhado das projeções vetoriais e da sequência de modelos trigonométricos que podem ser realizados pelo dispositivo educativo – Fonte: Pesquisa
Com essa proposta de dispositivo, ao mesmo tempo simples e tecnológico, a Universidade Federal Rural do Semi-Árido (Ufersa) conquista sua 27ª patente, concedida pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). A pesquisa foi desenvolvida pelos pesquisadores Gustavo Alves Mendes e Fernando de Freitas Marques Calazans, e pelos professores Jusciane da Costa e Silva e Gustavo de Oliveira Gurgel Rebouças, do Departamento de Ciências Naturais, Matemática e Estatística (DCME).
O registro reconhece um dispositivo educacional baseado em Arduino, um microcontrolador eletrônico de código aberto usado em automação de projetos desde os mais simples até sistemas extremamente complexos, a depender da utilidade. A ferramenta se apresenta como um recurso didático com potencial para ensinar conceitos clássicos como movimento harmônico simples, movimento circular uniforme e trigonometria, temas que muitas vezes apresentam um certo grau de dificuldade para o entendimento dos estudantes nos primeiros contatos com o ensino da física e matemática.
Em grande parte das escolas brasileiras, sobretudo na rede pública, o ensino de física se dá quase que exclusivamente em aulas expositivas, tendo como principais recursos didático o quadro e o pincel. Desse modo, os alunos atuam de maneira passiva na aprendizagem, se afastando cada vez mais de propostas e metodologias nas quais eles poderiam interagir com o experimento e serem protagonistas da sua própria atividade educacional. Assim, muitas vezes a educação se torna marcada pelas dificuldades de compreensão, desinteresse e a sensação de que a disciplina pertence a outro universo no qual as fórmulas e equações matemáticas estão completamente desconectadas do mundo real.
O equipamento desenvolvido na Ufersa apresenta-se como uma alternativa de melhoria deste cenário. A execução do experimento controlado pelos alunos com o auxílio do professor possibilita a observação ativa do movimento a ser estudado. Os parâmetros de interesse podem ser coletados e trabalhados de maneira gráfica e algébrica a depender dos objetivos e do nível da aula. A estrutura é relativamente simples, construída com materiais acessíveis, sustentando uma plataforma giratória acionada por motor de passo controlado por Arduino. Os botões possibilitam a escolha do modo de uso do dispositivo: o modo de estudo de Física e o modo de estudo de trigonometria. O display permite a visualização dos parâmetros de controle para cada um dos modos de funcionamento.
Para o modo Física, é possível identificar que a projeção nos eixos cartesianos do movimento circular uniforme apresenta as mesmas relações matemáticas do oscilador harmônico simples. Neste caso, os dois planos verticais revestidos com papel milimetrado funcionam como telas de projeção, permitindo que a física aconteça como um espetáculo de sombras.
Quando um objeto é colocado sobre a plataforma e iluminado, sua sombra se move de maneira que pode ser estudada com o papel milimetrado. O movimento circular do objeto se traduz, na projeção, em um movimento oscilatório. O estudante enxerga ali a versão visual do movimento harmônico simples, descrito em gráficos e funções trigonométricas, só que agora em tempo real. Identificando parâmetros como amplitude, período, frequência, velocidade, velocidade angular, frequência angular, dentre outras. Dados como frequência são apresentados no display em unidades de hertz (Hz) e rotações por minuto (RPM), tornando a experiência ainda mais interativa, já que pequenas mudanças na posição ou na velocidade produzem efeitos imediatos neste pequeno laboratório portátil.
No modo voltado à trigonometria, o dispositivo permite uma aproximação física com o círculo trigonométrico. Em vez de desenhar ângulos no papel, o estudante acompanha sua variação contínua ou seleciona posições específicas. Graus e radianos deixam de ser unidades abstratas e ganham movimento e sentido.
A escolha pelo Arduino combina baixo custo com linguagem acessível, abrindo espaço para que o dispositivo funcione também como porta de entrada para a robótica e para o pensamento computacional. O que começa como uma aula de cinemática pode se transformar em contato com código e automação.
Segundo os pesquisadores, a proposta não substitui laboratórios completos, mas cria uma alternativa viável onde essas estruturas não existem ou pode se transformar em um dispositivo comercial por alguma empresa que se interesse pela ideia. Um recurso acessível e robusto com potencial de permitir que professores levem a prática para salas de aula de Física e matemática. Mais do que isso, a invenção altera a forma como o conhecimento é percebido: a física e a matemática deixam de ser apenas símbolos e passam a ser fenômenos observáveis, quase tangível. Dessa forma, a patente reconhece não apenas um objeto, mas também uma estratégia pedagógica que aproxima ciência e realidade, teoria e prática, universidade e escola básica.