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DESENVOLVIMENTO DE MODELO VOLTADO AO ENSINO DE ALUNOS
CEGOS E DE BAIXA VISÃO SOBRE A CONVERSÃO DE ENERGIA
POTENCIAL ELÁSTICA PARA A ENERGIA CINÉTICA
Christian Rosa Dias¹; Mauro Cristian Garcia Rickes²; Raquel dos Santos Rickes^3 ; Daniel Souza Cardoso^4 (^1) Instituto Federal Sul-Rio-grandense, Câmpus Pelotas, Pelotas - RS, Brasil (^1) christianrds71@gmail.com 2,3,4Instituto Federal Sul-Rio-grandense, Câmpus CaVG, Pelotas - RS, Brasil (^2) maurocgrr@gmail.com (^3) raquelsds@gmail.com (^4) dsc.fisica@gmail.com RESUMO As instituições de ensino brasileiras, mesmo nos dias atuais, ainda passam por uma série de desafios na efetivação de um ensino de qualidade voltada a todos os indivíduos, principalmente aos grupos que necessitam de uma atenção maior, como das pessoas cegas e com baixa visão. Tais despreparos estão diretamente relacionados à infraestrutura precária, a baixa adesão a metodologias de ensino específicas, a capacitação docente e no desenvolvimento de instrumentos específicos que proporcionariam um entendimento mais eficaz dos conteúdos. Nesse sentido, buscou-se favorecer essa demanda social que muitas das instituições de ensino, de diferentes modalidades estão vivenciando, desenvolvendo assim, materiais lúdicos, audíveis e sensitivos. Segundo Junior [7] a técnica de prototipagem rápida por adição permite a produção de objetos com diferentes níveis de complexidade devido a sua estruturação por camadas. Para a confecção de tais protótipos, utilizaram-se softwares em CAD (Computer Aided Designe - Desenho Assistido por Computador), tais softwares formam cruciais na elaboração dos modelos. O programa mais se adequou as necessidades do projeto foi o SolidWorks. Ao final de cada produção, convertia-se os modelos em .stl, DOI: 10.5281/zenodo. VOLUME 3, NÚMERO 7, JULHO DE 2020
www.scientificsociety.net afim de serem reconhecidos pela maioria das impressoras 3D encontradas no mercado. O protótipo em questão mostra-se adequado para o ensino de Física a pessoas cegas e videntes, pois através dele é possível a compreensão das transformações de energia, de modo lúdico, envolvendo alunos e professores na realização da prática, fazendo com que o aluno consiga ter o entendimento global do conteúdo que se está apresentando. Palavras-chave : Energias, Conservação de energia, energias potenciais, materiais paradidáticos. 1 INTRODUÇÃO As instituições de ensino brasileiras, mesmo nos dias atuais, ainda passam por uma série de desafios na efetivação de um ensino de qualidade voltada a todos os indivíduos, principalmente aos grupos que necessitam de uma atenção maior, como das pessoas cegas e com baixa visão. Tais despreparos estão diretamente relacionados à infraestrutura precária, a baixa adesão a metodologias de ensino específicas, a capacitação docente e no desenvolvimento de instrumentos específicos que proporcionariam um entendimento mais eficaz dos conteúdos [5]. Muitos brasileiros, durante anos, vêm lutando pela inclusão de todos os grupos - principalmente das pessoas com deficiência - pelo direito à uma educação de qualidade que supra suas limitações porém, só em 1996 que as constantes lutas surtiram efeitos qualitativos na educação pois fora aprovada a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional - LDBEN (9.394/96) no inciso III do Art. 4°: “atendimento educacional especializado gratuito aos educandos com necessidades especiais, preferencialmente na rede regular de ensino” [1]. Nota-se que atualmente ainda existem poucos grupos de pesquisa que desenvolvem produções científicas voltadas para o ensino de Física [2], pois Machado e, Strieder [10], afirmam que menos de 1% dos trabalhos divulgados em eventos são voltados ao ensino de pessoas cegas, principalmente para a área da física. DOI: 10.5281/zenodo. VOLUME 3, NÚMERO 7, JULHO DE 2020
www.scientificsociety.net qualquer coisa que seja projetada digitalmente consegue ser concretizada, de peças de reposição de máquinas a grandes construções de casas. Estima-se que até 2025, o mercado global de impressoras 3D deve atingir 42, bilhões de dólares, um acréscimo médio de 23,3%. Indústrias montadoras de carros como a ThyssenKrupp, Natura, entre outras já se utilizam dessa tecnologia para a impressão de peças de reposição para seus instrumentos, aprimorando a produção e minimizando seus custos. Já no setor de construção civil, iniciativas pelo mundo já implementam essa tecnologia para a impressão de casas totalmente inteiras [12]. Para a elaboração dos modelos desenhou-se imagens tridimensionais em CAD (Computer Aided Design – desenho assistido por computador), pois Junior [7] afirma que prototipagem rápida pode desenvolver qualquer tipo de produto de pequeno porte, feitos em CAD, de forma rápida e com baixo custo na produção. Junior [8] afirma que a produção de objetos por meio da prototipagem rápida por adição pode gerar peças com diferentes níveis de complexidade através da construção em camadas. Segundo Mancares [13], deve-se levar em conta os diferentes tipos de materiais, tamanho das peças, seus diferentes níveis de complexidade para a escolha da impressora mais adequada. Para desenvolver os protótipos, usaram-se softwares em CAD (Computer Aided Designe - Desenho Assistido por Computador). Para este projeto, o aplicativo que mais se adequou para as necessidades foi o SolidWorks. Após a confecção da peça, converte- se em .stl para que a peça seja reconhecida pela maioria das impressoras do mercado. 4 DESENVOLVIMENTO E DISCUSSÃO Este protótipo foi elaborado para atividades didáticas voltadas ao ensino de conservação de energia a pessoas cegas, mais especificamente a conversão da energia potencial elástica para energia cinética. DOI: 10.5281/zenodo. VOLUME 3, NÚMERO 7, JULHO DE 2020
www.scientificsociety.net Segundo Rickes e Rickes [14], é fundamental que o leitor compreenda alguns conceitos físicos relevantes, tais como o conceito de energia cinética, energia potencial elástica e energia mecânica. A energia cinética de uma partícula, simbolizada pela letra k é aquela energia que está associada à sua velocidade, isto é: k = m v ² 2
m = massa (kg); v = velocidade instantânea (m/s); k = energia, no sistema internacional, como Joule (J). Já para Máximo e Alvarenga [11], a energia potencial é aquela proveniente da posição que o corpo ocupa como a energia potencial elástica também é referente à posição em que ocupa o corpo. Ainda, segundo Rickes e Rickes (2019), a energia elástica é uma forma de energia potencial oriúnda de uma mola ou algo semelhante a uma. Para demonstrar a equação da energia potencial elástica utilizaremos a lei de Hooke, onde a força elástica que age em uma partícula é dada pela equação: F ( x ) =− kx (02) Aplicando uma integral definida de x 0 a x em F(x), o trabalho:
w =∫ x
0 =^0 x F. dx = − k
x ²
2 ) x 0
x = − k
x ²
2 )^
Observa-se, na equação acima, que o lado direito possui uma quantidade de energia que depende da constante "k" de uma mola da posição da partícula em relação a sua distância. A quantidade de energia descrita é denominada Energia Potencial Elástica, isto é:
Ee = k (
x ²
2 )^
DOI: 10.5281/zenodo. VOLUME 3, NÚMERO 7, JULHO DE 2020
www.scientificsociety.net O funcionamento deste é baseado na compressão manual de uma mola a qual irá arremessar uma esfera (bolinha de gude) até determinada altura, dependendo do nível de compressão da mola. Figura 2 – Protótipo em corte por secção, é possível visualizar os componentes que ficam no seu interior Quando a esfera é arremessada por conta do relaxamento da mola cada ponto do percurso que a mesma atingir tocará em uma paleta com um guizo mostrando para a pessoa cega ou de baixa visão que a bolinha atingiu tal altura. No retorno da esfera, por ação da gravidade, a mesma cairá em uma das cavidades que o protótipo possui, tais cavidades, possuem uma película que só descerá quando a esfera passar por cima da furação e após, a mesma ergue-se novamente. 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS O protótipo em questão apresenta-se como um instrumento paradidático para o ensino da conservação de energia, tal modelo trata especificamente da conversão de energia potencial elástica em energia potencial gravitacional. O modo que o mesmo foi projetado tem como intuito dar a oportunidade aos alunos cegos a compreensão das transformações de energia, de modo lúdico, que envolva alunos e professores na DOI: 10.5281/zenodo. VOLUME 3, NÚMERO 7, JULHO DE 2020
www.scientificsociety.net realização da prática, fazendo com que o aluno consiga ter o entendimento global do conteúdo que se está apresentando. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] BRASIL, Lei nº 9.394, de 20 de dezembro de 1996. Disponível em: <portal.mec.gov.br/arquivos/pdf/ldb.pdf> Acesso em : 15/06/2016. [2] CARDOSO, D.S ; DIAS, C. R.. ESFERA CARREGADA UNIVERSAL: UMA SOLUÇÃO PARADIDÁTICA PARA O ENSINO DE FÍSICA À CEGOS. Revista Sociedade Científica, v. 2, p. 37-45, 2019. [3] CARDOSO, Daniel Souza; DIAS, Christian R. PLATAFORMA GRÁFICA UNIVERSAL: UMA SOLUÇÃO PARADIDÁTICA PARA O ENSINO DE FUNÇÕES BÁSICAS À CEGOS. Revista Sociedade Científica, vol. 2, n. 11, p. 19-25, 2019. [4] CAMARGO, Eder Pires. Ensino de física para alunos cegos ou com baixa visão. Física na Escola, v. 8, n. 1, 2007. [5] DIAS, C. R.; CARDOSO, D.S; RICKES, M. C. G. CORPO OCO CARREGADO UNIVERSAL: UMA SOLUÇÃO PARADIDÁTICA PARA O ENSINO DE FÍSICA À CEGOS. Revista Sociedade Científica, v.3, p. 16-23, 2020. [6] GORNI, Antonio Augusto, Introdução à Prototipagem Rápida e seus Processos – Revista Plástico Industrial, março de 2001. [7] JUNIOR, Aguilar Selhorst. ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS PROCESSOS DE PROTOTIPAGEM RÁPIDA NA CONCEPÇÃO DE NOVOS PRODUTOS: UM ESTUDO DE CASO PARA DETERMINAÇÃO DO PROCESSO MAIS INDICADO. Programa de pós-graduação em Engenharia de produção e Sistemas da Pontifícia Universidade Católica do Paraná – Dissertação de Mestrado, 111 p., 2008. DOI: 10.5281/zenodo. VOLUME 3, NÚMERO 7, JULHO DE 2020
