Determinação do coeficiente de atrito cinético com o uso de Arduino e do sensor ultrassônico HC-SR04

Abstract

A tecnologia tem o intuito de facilitar a vida da espécie humana. Com a inserção da tecnologia digital na sociedade, facilitou e mudou a forma como vivemos. Nesta linha, busca-se inserir as tecnologias digitais para ressignificar o ensino de física nas escolas. Entre as diversas ferramentas disponíveis, uma que tem ganhado destaque nas pesquisas é o uso de microcontroladores - como o Arduino - e de sensores - como o ultrassônico HC-SR04 -, para determinar a posição. A partir de dados coletados por esses dispositivos, diversas quantidades, como o coeficiente de atrito cinético, podem ser determinadas. Neste contexto, este trabalho tem como objetivos: (i) comparar os valores dos coeficientes de atrito cinético determinados a partir dos valores de posição coletados pelo sensor HC-SR04 e o software de análise de vídeo Tracker, e (ii) investigar as variações nos valores dos coeficientes determinados a partir de vários conjuntos de leituras obtidos com o sensor. Para cumprir esses objetivos, montou-se um aparato experimental com elementos comprados em lojas de ferragens e obtidos por meio de impressora 3D, para a construção de uma máquina de Atwood modificada. A partir da análise do movimento foram determinados os coeficientes de atrito cinético entre as seguintes superfícies: EVA e EVA, lixa e lixa (gramaturas 120), EVA e papel cartão (180 g/cm3) com áreas diferentes e lixa e papel cartão. Os resultados indicaram: (i) uma proximidade entre os valores dos coeficientes determinados através do sensor e do Tracker - a maior diferença percentual encontrada foi 5,04%, (ii) em diversas situações, principalmente envolvendo o EVA, a diferença entre o maior e o menor conjunto de leituras obtidos com o sensor para um conjunto de leituras em uma das situações estudadas foi 0,87%. Assim, pode-se concluir que o sensor ultrassônico HC-SR04 é uma alternativa para a coleta de dados em sala de aula.