Tracker e plano inclinado: videoanálise da velocidade do centro de massa em função da variação do ângulo de inclinação

Desenvolver soluções que tornem o ensino de Ciência acessível e interessante pode ser bastante desafiador. Um objetivo comum entre as pesquisas da área é propiciar aprendizagem significativa, considerando o conhecimento prévio dos estudantes. Para tanto, é necessário utilizar recursos didáticos que deixem o processo de ensino-aprendizagem mais atraente, a exemplo das Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), uma vez que esta se faz presente no cotidiano das pessoas. Em nosso trabalho, faremos uma investigação do comportamento da velocidade do centro de massa (VCM) de uma esfera de borracha rolando sobre um plano inclinado com diferentes inclinações, utilizando o software livre Tracker. Com isso, esperamos contribuir para a melhoria do ensino de Ciências, fazendo-o mais acessível e motivador. Esse programa é utilizado para a análise de movimento quadro a quadro a partir de um vídeo, ou seja, uma videoanálise. O experimento consistiu em gravar vídeos com o auxílio da câmera digital de um smartphone (modelo Poco X3 NFC, Xiaomi) do movimento da esfera de borracha – encontrada facilmente em mouse de computador –, rolando sobre a superfície de um plano inclinado impresso em 3D (impressora de filamento flexível Creality, modelo Ender 3 S1). As gravações foram feitas em câmera lenta com números de quadros reduzidos a 120 fps (frames per second) em função do ângulo (em relação à horizontal) da base do plano inclinado. Os ângulos investigados foram 19,3°, 20,6°, 22,0° e 23,6°. Para cada inclinação, uma sequência de pontos experimentais foi gerada a partir da marcação da posição da esfera ao longo do plano em função do tempo. Em seguida o sistema pode ser estudado usando a dinâmica do rolamento e, consequentemente, a VCM foi determinada. Os valores encontrados foram 1,08 m/s, 1,12 m/s, 1,16 m/s e 1,21 m/s para 19,3°, 20,6°, 22,0° e 23,6°, respectivamente. Os resultados mostraram-se consistentes com a teoria, ou seja, VCM diretamente proporcional à inclinação do plano. Isso implica em um comportamento linear entre esses dois parâmetros. Tal perfil foi também observado experimentalmente. Portanto, a videoanálise se candidata como potencial ferramenta ditático-pedagógica no processo de ensino-aprendizagem. As próximas etapas serão realizar um estudo sistemático da dinâmica de rolamento dessas esferas sobre diferentes curvas impressas em 3D, a saber, parábola, hipérbole e ciclóide. Igualmente, explorar o uso das TICs no ensino, buscando despertar o interesse de jovens pela Ciência.