Tecnologia de Arduino aplicada ao estudo da propagação de ondas mecânicas em sólidos

Abstract

O estudo das ondas, no ensino de Ciências, é fundamental para compreensão dos fenômenos relativos à vibração dos materiais, à acústica, à ótica, à propagação de ondas sísmicas na Terra, dentre outros. A placa Arduino, que foi criada no ano de 2005 por um grupo de pesquisadores da Itália, tem sido uma tecnologia muito utilizada no estudo de temas na área de ciências devido a sua facilidade, acessibilidade, flexibilidade e baixo custo na produção de kit de experimentos. O objetivo deste trabalho é de pesquisar e de compreender a propagação de ondas em sólidos e de produzir um protótipo experimental, com a utilização do Arduino para medida da velocidade do som em sólidos, cuja magnitude é da ordem de milhares de metros por segundo. Dessa forma, iniciamos com a avaliação prévia na precisão da medida de tempo pelo Arduino e do tempo de resposta de sensores digitais e analógicos disponíveis no mercado. Na pesquisa foi desenvolvido um método para medida da velocidade do som em sólidos com o sensor digital Piezo Buzzer conectado a placa Arduíno No experimento, o valor determinado para velocidade do som em uma barra de aço 304, com o comprimento de 1,8m, foi de (49 ± 3) × 102𝑚/𝑠 e para a barra de alumínio, com o comprimento de 0,69m, a velocidade de (51 ± 3) × 102𝑚/𝑠. Os valores da velocidade determinados são compatíveis com os encontrados na literatura. Os resultados foram validados com um osciloscópio, no modo Pulso, conectado em paralelo com o Arduino e por meio do software Audacity mediante o uso do fenômeno da ressonância. Por fim, verificamos o potencial da pesquisa no estudo das ondas estacionárias em uma barra no ensino de Ciências com o software Audacity.