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Título: Experimento didático com a braquistócrona e outras curvas
Autores: FREITAS, Janaína de Nazaré Borges de
Orientador: GARCÍA, Jackeline Del Rosario Collave
Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/8840429741349135
Tipo de Documento: Trabalho de Conclusão de Curso - Especialização
Citação: FREITAS, Janaína de Nazaré Borges de. Experimento didático com a braquistócrona e outras curvas. Orientadora: Jackeline Del Rosario Collave García. 2020. 37 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização) - Departamento de Pós-Graduação, Universidade Federal do Amapá, Macapá, 2020. Disponível em: http://repositorio.unifap.br:80/jspui/handle/123456789/897. Acesso em:.
Resumo: Neste trabalho será construído um experimento didático adequado para alunos de ensino médio, introduzindo o conteúdo de forma que a curiosidade deste seja instigada com encaminhamentos metodológicos capazes de tornar o aprendizado mais prazeroso e interativo. Nesse experimento construiremos: uma rampa em forma de uma reta, uma parábola e uma braquistócrona. O objetivo é mostrar qual das trajetórias percorridas por dois móveis, bola de gude e um bloco polido, no plano vertical, consegue o menor tempo possível entre dois pontos pré-fixados e pela ação da gravidade local. O embasamento teórico por trás de minimizar o tempo numa trajetória de uma partícula entre dois pontos no plano vertical é o cálculo variacional e o princípio de Fermat, das quais são obtidas as equações de movimento de Euler- Lagrange mostrando que a trajetória(curva) que minimiza o tempo de percurso da partícula resulta ser uma curva Ciclóide invertida, que neste caso é chamada de braquistócrona. Denomina-se braquistócrona a trajetória de um móvel, que sujeita a um campo gravitacional constante, sem atrito, com velocidade inicial nula e cada vez que rola no percurso muda sua velocidade final. Pretendemos, com a elaboração deste trabalho, mostrar que o estudo das curvas e das suas propriedades como sua velocidade, o tempo e o atrito são pertinentes no ensino básico. Consideramos que poderá ser apresentado como uma proposta metodológica de ensino através da curiosidade e análise dos estudantes.
Abstract: In this work, a didactic experiment suitable for high school students will be built, introducing the content in such a way that its curiosity is instigated with methodological guidelines capable of making learning more pleasant and interactive. In this experiment we will build: a ramp in the shape of a line, a parabola and a brachistochrone. The objective is to show which of the trajectories traveled by two furniture, marble and one polished block, in the vertical plane, achieves the shortest possible time between two pre-fixed points and by the action of local gravity. The theoretical basis behind minimizing the time on a particle trajectory between two points in the vertical plane is the variational calculation and the Fermat principle, from which the Euler-Lagrange equations of motion are obtained, which is equivalent to the equations of motion Newton. For our specific case, the solutions of the Euler-Lagrange equations show that the path (curve) that minimizes the particle travel time turns out to be an inverted cycloid curve, which in this case is called brachistochrone. The trajectory of a particle is called brachistochrone, which is subjected to a constant gravitational field, without friction, with zero initial velocity and each time it rolls along the path it changes its final velocity. We intend, with the elaboration of this thesis, to show that the study of curves and their properties such as their speed and time is relevant in basic education. We believe that it can be presented as curiosity and analysis by students.
Palavras-chave: Braquistócrona
Tautócrona
Curva ciclóide
Princípio de Fermat
Movimento de Euler- Lagrange
Curvas - estudo
Área do conhecimento: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Editor: UNIFAP – Universidade Federal do Amapá
País da Instituição: Brasil
Fonte do Documento: Via SIPAC
Aparece nas coleções:Especialização em Ensino de Física

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