A corrente do controle: estudo da lei de ohm com uso de um braço robótico como plataforma de ensino-aprendizagem

Abstract

Nos últimos anos, tem havido crescente demanda por programas educacionais que integrem teoria e prática nas ciências, sendo a Física fundamental para o desenvolvimento de habilidades de resolução de problemas e pensamento crítico. Contudo, muitos estudantes enfrentam dificuldades em compreender conceitos teóricos e aplicá-los em situações reais. Para enfrentar esse desafio, este trabalho propõe um projeto que utiliza resistor flexível, Arduino, uma luva controladora e um protótipo de braço robótico para o ensino da Lei de Ohm a alunos do terceiro ano do ensino médio. Durante a aplicação, os estudantes realizam experimentos variados, como construir resistores de papel e grafite, verificar a linearidade proposta pela Lei de Ohm, observar o Efeito Joule, medir potenciômetros e explorar divisores de tensão, além de manipular o resistor flexível para observar como a resistência elétrica varia conforme propriedades do material, tensão aplicada e flexão. Ao conectar o resistor ao Arduino, os alunos conseguem controlar a garra do braço robótico, observando de forma prática a aplicação da Lei de Ohm. Essa abordagem experimental e interativa visa não apenas consolidar os conceitos teóricos, mas também proporcionar uma experiência de aprendizado significativa, profunda e duradoura, despertando o interesse dos estudantes pela física e estimulando a exploração de áreas como eletrônica e robótica. Em síntese, o projeto demonstra que a integração de tecnologia, experimentação e robótica, aliada a atividades práticas diversificadas, favorece a compreensão ativa dos conceitos fundamentais da Física, conectando o conteúdo escolar a contextos reais e motivadores.

Abstract: In recent years, there has been a growing demand for educational programs that integrate theory and practice in the sciences, with Physics playing a key role in the development of problem-solving skills and critical thinking. However, many students face challenges in understanding theoretical concepts and applying them in real-world contexts. To address this issue, the present study proposes an innovative project that employs a flexible resistor, Arduino, a controller glove, and a robotic arm prototype to teach Ohm’s Law to high school seniors. During the implementation, students engage in a variety of experiments, including constructing paper and graphite resistors, testing the linearity predicted by Ohm’s Law, observing the Joule effect, measuring potentiometers, and exploring voltage dividers, as well as manipulating the flexible resistor to examine how electrical resistance varies with material properties, applied voltage, and bending. By connecting the resistor to the Arduino, students can control the robotic arm’s gripper, directly observing the practical application of Ohm’s Law. This hands-on, interactive approach not only reinforces theoretical concepts but also provides a meaningful and lasting learning experience, fostering students’ interest in physics and encouraging exploration in areas such as electronics and robotics. In summary, the project demonstrates that the integration of technology, experimentation, and robotics, combined with diverse practical activities, enhances the active understanding of fundamental physics concepts, linking classroom content to realworld and motivating contexts.