Pesquisa une modelagem matemática e experimentação em laboratório para fortalecer a formação de futuros engenheiros

Um estudo teórico e experimental desenvolvido por pesquisadores do Centro Universitário Aparício Carvalho – FIMCA, da Faculdade Metropolitana e da Universidade Federal de Rondônia (UNIR) demonstra as limitações do modelo tradicional utilizado no ensino da Física e evidencia como a resistência do ar e o empuxo influenciam diretamente o movimento dos corpos em queda.

Nas escolas e salas de aula, a queda de um objeto costuma ser explicada por um modelo bastante simples: todos os corpos caem com a mesma aceleração da gravidade, como se o ar ao redor deles não existisse. Esse conceito é fundamental para o aprendizado da Física, mas representa apenas uma aproximação da realidade.

Fora da sala de aula, entretanto, o comportamento dos corpos é diferente. Sempre que um objeto se desloca pelo ar, ele sofre a ação de uma força que se opõe ao movimento, conhecida como resistência do ar. A intensidade dessa força varia conforme fatores como massa, formato, tamanho e velocidade do objeto, fazendo com que dois corpos soltos da mesma altura possam atingir o solo em tempos e velocidades diferentes.

Para explicar essa diferença entre a teoria simplificada e o comportamento observado no mundo real, os professores Maicon Maciel Ferreira de Araújo, docente do Núcleo de Engenharias da FIMCA e da Faculdade Metropolitana e doutorando pelo Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente (PGDRA/UNIR), e Tomás Daniel Menéndez Rodríguez, Ph.D. em Ciências Matemáticas e docente da Universidade Federal de Rondônia (UNIR), publicaram um estudo que demonstra como a resistência do ar e o empuxo influenciam diretamente o movimento dos corpos em queda, ampliando a abordagem tradicionalmente apresentada no ensino da Física.

O artigo, publicado na Revista Artefactum, periódico classificado como Qualis A, apresenta uma análise teórica e experimental sobre a dinâmica da queda vertical dos corpos. A pesquisa demonstra que, em condições reais, fatores como a resistência do ar e o empuxo alteram significativamente o tempo de queda e a velocidade dos objetos, aspectos fundamentais para aplicações nas áreas de Engenharia e Física Aplicada.

Para o professor Maicon Maciel, compreender esses fenômenos é essencial para aproximar o conhecimento acadêmico das demandas profissionais.

“O modelo tradicional de queda livre idealizada no vácuo é útil pedagogicamente para introduzir noções cinemáticas básicas. Porém, na Engenharia e na Física Aplicada, seja no lançamento de projéteis, na geotecnia ou na dinâmica em meios fluidos, considerar o arrasto e o empuxo é indispensável para prever com precisão a evolução do movimento e a velocidade terminal”, destaca o docente.

A etapa experimental da pesquisa foi desenvolvida no Laboratório de Física do Centro Universitário Aparício Carvalho – FIMCA e Faculdade Metropolitana, em Porto Velho, durante uma aula prática com acadêmicos dos cursos de Engenharia. A atividade integrou pesquisa científica e ensino, proporcionando aos estudantes a vivência do método científico em ambiente laboratorial.

Os experimentos utilizaram um kit didático equipado com eletroímã, sensores fotoelétricos de alta precisão e cronômetro digital para medir o tempo de queda de esferas metálicas de diferentes diâmetros, lançadas de alturas entre 20 e 60 centímetros.

Os resultados demonstraram elevada concordância entre o modelo matemático e os dados experimentais. À medida que a altura da queda aumentou, a precisão das medições tornou-se ainda maior, registrando desvio inferior a 2% nas esferas de maior diâmetro.

Ao proporcionar experiências práticas fundamentadas na investigação científica, a FIMCA e a Faculdade Metropolitana reafirmam seu compromisso com uma educação superior de excelência, formando profissionais preparados para enfrentar desafios tecnológicos e desenvolver soluções inovadoras para a sociedade.

O artigo científico está disponível para consulta na Revista Artefactum e pode ser acessado em:

https://artefactumjournal.com/index.php/artefactum/article/view/3436