Velocidade instantânea: uma proposta de roteiro experimental para o ensino superior

Abstract

Este trabalho apresenta uma proposta de aula experimental para a introdução do conceito de velocidade instantânea em cursos de graduação, utilizando um carrinho descendo um plano inclinado partindo do ponto mais alto. O conceito de velocidade instantânea está, possivelmente, entre os conceitos mais abstratos de cursos de graduação em Física, Matemática e Engenharias. Propostas de abordagem experimental sobre o tema são raras. Consideramos que introduzir estes conceitos com o auxílio de uma atividade experimental pode ser útil no sentido de tornar mais concreto o problema tratado, além de abranger a interdisciplinaridade entre ciências da natureza e matemática, introduzindo ideias de limite e derivada. O aparato experimental utilizado consiste de materiais acessíveis como plano de madeira, carrinho de teste, sensor ultrassônico de posição e computador com software para obtenção e análise dos dados. Os resultados obtidos foram suficientemente precisos e coerentes uma vez que se confrontou o procedimento de ajuste de curva do gráfico aos dados obtidos no experimento com os cálculos sucessivos de velocidades médias para intervalos cada vez menores. A margem de erro calculada permitiu comparação, na qual os valores apresentaram excelente concordância entre si.

This paper presents a proposal of an experimental class to introduce the concept of instantaneous speed in undergraduate courses, using a cart down an inclined plane starting from the higher point. The concept of instantaneous velocity is possibly the most abstract concepts of undergraduate courses in Physics, Mathematics and Engineering. Proposal of an experiment approach on the subject are rare. We consider that introducing these concepts with the aid of an experimental activity can be useful in order to make the problem more concrete, encompassing interdisciplinary between natural sciences and mathematics, introducing boundary and derivative ideas. The experimental apparatus used consists of accessible materials such as wood plane, test trolley, ultrasonic position sensor and computer with software for obtaining and analyzing the data. The results obtained were sufficiently accurate and coherent once the graph curve fitting procedure was compared to the data obtained in the experiment with successive calculations of mean speeds for decreasing intervals. The calculated margin of error allowed a comparison, in which the values presented excellent agreement among themselves.