Laboratório da UFPR desenvolve dispositivo de baixo custo para ensino de física experimental

Dispositivo conhecido como photogate é usado para medir intervalos de tempo em experimentos sobre movimentos mecânicos. Batizado de Cronpes, novo modelo foi descrito na revista Physics Education

Segundo o Censo Escolar de 2023, última pesquisa do Ministério da Educação sobre a estrutura da educação no Brasil, menos de 13% das escolas têm laboratório de ciências — isso em um universo em que oito em cada dez escolas são públicas. A escassez de recursos na educação básica para o ensino de física experimental não é de hoje, por isso tem motivado o desenvolvimento de dispositivos de baixo custo na tentativa de apoiar o trabalho de professores.

Um desses dispositivos, chamado de Cronpes, foi criado no Laboratório de Óptica de Raios X (Lorxi) do Departamento de Física da Universidade Federal do Paraná (UFPR). O Cronpes é um photogate, ou seja, um sensor de movimentos que auxilia professores nos experimentos de física que demonstram movimentos mecânicos.

Também chamados de chave óptica, os photogates usam luz infravermelha para captar a passagem dos objetos quando esses cortam o feixe luminoso. A partir disso, conseguem acionar um cronômetro para medir intervalos de tempo em experimentos com queda livre, velocidade de objetos em rotação, pêndulos e colisões, por exemplo.

A proposta do Cronpes é ser uma opção acessível, barata e simples, para construção em casa. As peças podem ser impressas em impressora 3D e o dispositivo funciona com softwares de código aberto e gratuitos, disponíveis na internet.

A construção do photogate foi descrita recentemente em um artigo na revista Physics Education assinado pelo mestrando Márcio Bulla e pelo professor Fabiano Yokaichiya, ambos do Programa de Pós-Graduação em Física da UFPR, e por Margareth Franco, do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) de São Paulo.

Conteúdo e inovação

Um diferencial do Cronpes é o microcontrolador — circuito integrado que funciona como um pequeno computador — do tipo Esp32. Esse modelo utiliza linguagem MicroPython, mais fácil para programadores iniciantes e com suporte por meio de fórum de usuários.

Na avaliação de Bulla, essas características fazem com que o dispositivo custe cerca de 2% do preço dos photogates comerciais.

Yokaichiya, que coordenou o projeto, conta que o Cronpes foi criado para ser construído e mantido por professores, técnicos e até mesmo alunos da rede de ensino básico e superior. Com seu baixo custo, amplia a capacidade de realização de experimentos improvisados, como o pêndulo simples, em escolas que não possuem laboratórios completos.

Ainda segundo Yokaichiya, as metas do projeto são reforçar o conteúdo das disciplinas e incentivar atuação empreendedora, voltada à inovação, nesse ponto abrangendo aspectos como design, análise, teste e produção.

“Devido aos parcos recursos financeiros para aquisição de equipamentos para o ensino de física em escolas públicas e universidades no Brasil, é de fundamental importância desenvolver dispositivos como Cronpes, de construção simples, baixo custo e fácil manutenção. Assim, instituições podem melhorar a qualidade do ensino de física.”

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