Monografia - LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA UTILIZANDO O SOFTWARE UNITY

UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA
UNOESC – UNIDADE CHAPECÓ
TAILO MATEUS GONSALVES
LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA UTILIZANDO O SOFTWARE UNITY
CHAPECÓ, SC
2017

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de
Sistema de Informação, Área das Ciências Exatas e da
Terra, da Universidade do Oeste de Santa Catarina –
UNOESC Unidade de Chapecó como requisito parcial à
obtenção do grau de bacharel em Sistema de Informações.
Orientador: Jean Carlos Hennrichs
Chapecó, SC
2017

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de
Sistema de Informação da Universidade do Oeste de Santa
Catarina – UNOESC Campus de Chapecó como requisito
para obtenção do grau de bacharel em Sistema de
Informações.
Aprovada em: ____/____/_____.
BANCA EXAMINADORA
________________________________________________
Prof. Jean Carlos Hennrichs
Universidade do Oeste de Santa Catarina
Nota atribuída:
________________________________________________
Prof. Cristiano Agosti
Nota atribuída:
________________________________________________
Prof. Jose Luiz Cunha Quevedo
Nota atribuída:

Aos meus pais pelo apoio irrestrito em todos os
momentos de minha vida.
À minha namorada que em todos os momentos me
motivou, confiou no meu trabalho e valorizou meu
esforço.

AGRADECIMENTOS
A professora Elisane Zanela, pelo conhecimento oferecido. Ao meu orientador Jean
Carlos Hennrichs que esteve presente em todos os momentos. Aos colegas de turma, pela
amizade e pelos momentos de compartilha de conhecimentos e alegrias. Enfim, a todos os que
auxiliaram de uma forma ou de outra para a conclusão de mais essa jornada.

O que a natureza tem de mais incompreensível é o fato de ser
compreensível.
(Albert Einstein)
First do it, then do it right, then do it better.
(Addy Osmani)

RESUMO
A falta de laboratórios físicos ou de estrutura são alguns dos condicionantes que remetem ao
problema de aprendizagem de física. Outro fator relevante é que professores não utilizam
ferramentas tecnológicas para auxiliar no processo de ensinagem, muitas vezes por não
possuir capacitação para tal, acabando por consequência a recorrer aos meios tradicionais de
ensino. Do outro lado, alunos possuem dificuldades em aprender conceitos sem relacionar
este com algo prático. Um laboratório virtual coloca os estudantes em uma situação que lhes
possibilita testar seus conhecimentos, aplicando os conceitos teóricos discutidos em sala de
aula. Desta forma foi objetivo deste implementar um laboratório virtual de física utilizando o
software Unity, buscando simular alguns dos principais fenômenos físicos em 2D e 3D. A
natureza da pesquisa é caracterizada como aplicada, a forma de abordagem é qualitativa e este
estudo ainda se classifica como sendo exploratório. Além da pesquisa bibliográfica e pesquisa
documental adotou-se a pesquisa de laboratório e estudo de caso. Com o desenvolvimento dos
fenômenos físicos de velocidade média, gravidade, som acústico, elasticidade, massa e atrito,
junto ao laboratório virtual proposto, os alunos puderam interagir na realização de
experimentos práticos, oferecendo desta maneira uma melhor compreensão dos fenômenos
abordados e consequentemente aproximando as teorias físicas do dia a dia do aluno. Os dados
coletados demonstraram que o laboratório virtual de física facilita o compreendimento dos
fenômenos abordados no desenvolvimento desse projeto.
Palavras-chave: Laboratório virtual. Física. Unity.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Ilustração 1 – Diagrama de Caso de uso ................................................................................. 39
Ilustração 2 – Diagrama de atividades..................................................................................... 40
Ilustração 3 – Tema do layout ................................................................................................. 43
Ilustração 4 – Vídeo animado de ajuda ................................................................................... 44
Ilustração 5 – Sistema UI......................................................................................................... 44
Ilustração 6 – Cena de atrito.................................................................................................... 47
Ilustração 7 – Cena de atrito para mobile................................................................................ 47
Ilustração 8 – Cena de elasticidade.......................................................................................... 48
Ilustração 9 – Cena de elasticidade para mobile...................................................................... 48
Ilustração 10 – Cena de gravidade........................................................................................... 49
Ilustração 11 – Cena de gravidade para mobile....................................................................... 49
Ilustração 12 – Cena de massa................................................................................................. 50
Ilustração 13 – Cena de massa para mobile............................................................................. 51
Ilustração 14 – Cena de som acústico...................................................................................... 51
Ilustração 15 – Cena de som acústico para mobile.................................................................. 52
Ilustração 16 – Cena de velocidade média para mobile .......................................................... 52
Ilustração 17 – Cena de velocidade média .............................................................................. 53

LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Fonte de pesquisa .................................................................................................. 37
Quadro 2 - Questionário para a professora de física ............................................................... 41
Quadro 3 - Questionário de avaliação do protótipo................................................................. 42
Quadro 4 - Script padrão ......................................................................................................... 45
Quadro 5 - Eventos e variáveis................................................................................................ 46
Quadro 6 - Resultado da avaliação do laboratório virtual....................................................... 54

LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS
2D - Duas Dimensões
3D - Três Dimensões
Hz - Hertz
M/s - Metros por segundo
Km/h - Quilometro por hora
TCC - Trabalho conclusão de curso
UI - Interface de usuário

SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................13
1.1 OBJETIVOS.......................................................................................................................14
1.1.1 Objetivo Geral ...............................................................................................................14
1.1.2 Objetivos Específicos.....................................................................................................15
1.2 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO .................................................................................15
2 REVISÃO DA LITERATURA ..........................................................................................17
2.1 FÍSICA ...............................................................................................................................17
2.1.1 Velocidade média...........................................................................................................18
2.1.2 Elasticidade ....................................................................................................................20
2.1.3 Gravidade.......................................................................................................................21
2.1.4 Massa ..............................................................................................................................23
2.1.5 Atrito...............................................................................................................................25
2.1.6 Som acústico...................................................................................................................26
2.1.7 Dificuldade do ensino da física .....................................................................................27
2.1.8 Laboratórios de física....................................................................................................29
2.1.9 Laboratórios virtuais de física......................................................................................30
2.2 CBE (ENSINO BASEADO EM COMPUTADOR) ..........................................................31
2.3 TECNOLOGIAS ................................................................................................................33
2.3.1 Unity................................................................................................................................33
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS E TÉCNICOS............................................35
3.1 ÁREA DE ESTUDO ..........................................................................................................35
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA METODOLOGIA DE PESQUISA........................................35
3.3 PARTICIPANTES DO ESTUDO......................................................................................36
3.4 QUESTÕES DE PESQUISA .............................................................................................36
3.5 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DA PESQUISA.....................................................37
3.5.1 Requisitos .......................................................................................................................37
3.5.2 Caso de uso.....................................................................................................................39
3.5.3 Diagrama de atividades.................................................................................................40
3.5.4 Questionários de avaliação ...........................................................................................41
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ..................................................43
4.1 DESIGN .............................................................................................................................43

4.2 DESENVOLVIMENTO.....................................................................................................44
4.2.1 Criação de componentes ...............................................................................................44
4.2.2 Estrutura de código .......................................................................................................45
4.2.3 Eventos e variáveis ........................................................................................................45
4.3 FENOMENOS FISICOS SIMULADOS ...........................................................................46
4.3.1 Simulação de atrito........................................................................................................46
4.3.2 Simulação de elasticidade .............................................................................................47
4.3.3 Simulação de gravidade ................................................................................................49
4.3.4 Simulação de massa.......................................................................................................50
4.3.5 Simulação de som acústico............................................................................................51
4.3.6 Simulação de velocidade média....................................................................................52
4.4 ANÁLISE DOS DADOS DOS QUESTIONÁRIOS DE AVALIAÇÃO ..........................53
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS..............................................................................................56
REFERÊNCIAS .....................................................................................................................58
APÊNDICES...........................................................................................................................61

13
1 INTRODUÇÃO
A física é uma das ciências naturais mais antigas da humanidade. Ela busca
possibilitar um entendimento e um conhecimento melhor sobre os fenômenos da natureza e o
mundo tecnológico que circunda a vida cotidiana. Contudo tal estudo é muito abstrato, com
conceitos, teorias, símbolos e fórmulas que demandam um esforço de aprendizagem maior. É
comum estudantes perderem o interesse e não compreenderem as matérias que possuem
relação com as ciências naturais, devido ao distanciamento da realidade do dia a dia. Uma
forma de amenizar e começar a converter essa situação cada vez mais precária na educação
seria a realização de experimentos laboratoriais simulando acontecimentos naturais e
possivelmente reais. Contudo estes laboratórios possuem um valor elevado de implementação
e um espaço para a estrutura.
Professores de física, muitas vezes em função do desconhecimento ou do excesso de
carga horária que lhes é imposta, acabam por não utilizar ferramentas tecnológicas para
auxiliar no processo de ensinagem, acabando por recorrer aos meios tradicionais de ensino, ou
então pelo formato com que ele aprendeu. Isso acarreta um efeito em cascata, pois se o
professor não utiliza uma ferramenta, acaba por não mostrar ao aluno que há outras formas de
aprender ou visualizar um determinado fenômeno. Mesmo diante deste cenário, nos últimos
anos professores do ensino médio e graduação estão se familiarizando com a utilização de
computadores para a simplificação de ensino da física e de outras disciplinas.
Com o nível de evolução tecnológica atual é de extrema importância o envolvimento
da tecnologia para o auxílio da aprendizagem ou demonstrações de fenômenos em
laboratórios específicos. Os inúmeros recursos da tecnologia, se bem aproveitados, podem
servir de auxilio as aulas teóricas. O computador possui um grande diferencial no ensino
educacional e vem se tornando cada vez mais essencial em sala de aula. Outro fator a ser
considerado com relação a essas novas ferramentas tecnológicas é o fato de que muitas
possibilitam o aprendizado evolutivo por meio de exemplos práticos, onde o aluno interage
com a tecnologia e visualiza o resultado imediatamente em tela por meio de animações e
esboços em 2D (duas dimensões) e 3D (três dimensões). A inclusão de uma ferramenta de
simulação poderia vir a suprir a necessidade dos professores de tornar o conhecimento mais
interessante e atraente para os alunos. Tais ferramentas, intituladas de laboratórios virtuais,

14
ainda podem ser utilizadas em casa como forma de fixar e exercitar o que foi aprendido em
sala.
O uso de um laboratório virtual coloca os estudantes em contato com os fenômenos
descritos por leis, teorias e fórmulas. Neste ambiente, estudantes podem testar curiosidades e
tirar dúvidas. Dessa forma, o mesmo propicia um envolvimento maior com a ciência.
(HODSON, 1994, p. 313). O laboratório virtual tem a finalidade de complementar o conteúdo
passado em sala de aula, a fim de unir conceitos teóricos com a prática. (FONSECA et al.,
2013). Contudo para o ensino de física as ferramentas virtuais e ambientes web para tal fim
são poucos e em alguns casos tais ferramentas de simulação possuem um preço elevado por
licença de uso e algumas ainda não estão na língua portuguesa, o que pode vir a ser um
empecilho.
A partir do exposto, pretende-se com este trabalho o desenvolvimento de um
simulador virtual de física que demonstre de forma interativa como funcionam alguns dos
principais fenômenos aplicados pela física e a utilização deste no contexto do processo de
ensino aplicado a aprendizagem.
1.1 OBJETIVOS
Para concretizar este projeto de conclusão de curso, é necessário atingir alguns
critérios, com isso este capítulo visa apresentar o objetivo geral, assim como os objetivos
específicos.
1.1.1 Objetivo Geral
Projetar e implementar um laboratório virtual de física utilizando o software Unity,
buscando simular alguns dos principais fenômenos físicos em 2D e 3D.

15
1.1.2 Objetivos Específicos
Realizar testes com componentes que simulam objetos em 2D e 3D a fim de
compreender o funcionamento destes para posterior uso junto a ferramenta proposta;
Elicitar junto a professores de física e alunos, quais os requisitos necessários para o
desenvolvimento do simulador;
Projetar, desenvolver e validar a ferramenta simuladora de fenômenos físicos;
Elaborar junto à ferramenta proposta, animações que venham a servir de guia para a
utilização da ferramenta e compreensão dos fenômenos físicos abordados pelo simulador.
1.2 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
Esta pesquisa é constituída com cinco capítulos necessários para a realização e
conclusão deste trabalho de conclusão de curso, entre eles estão, introdução; revisão da
literatura; procedimentos metodológicos e técnicos; apresentação e análise dos dados e
considerações finais.
Na introdução é apresentado o tema escolhido pelo autor e levantado à necessidade da
ferramenta para a educação e uma solução para tal problema, as possíveis vantagens e
justificativas para a elaboração do projeto. Também abordado o objetivo principal e os
objetivos específicos. Dessa forma, situar o leitor e esclarecer o que esta sendo apresentado
em toda a pesquisa.
Na revisão da literatura é dividido em subcapítulos, entre eles estão, o conceito de
física, os fenômenos estudados, tais como, velocidade média, elasticidade, gravidade, massa,
atrito e som acústico, dificuldades do ensino da física, laboratórios de física e laboratórios
virtuais de física. Também é abordado o assunto CBE (Ensino baseado em computador) e as
tecnologias envolvidas.
Os procedimentos metodológicos e técnicos são divididos em área de estudo, a
caracterização da metodologia de pesquisa, participantes do estudo, técnica de análise e
interpretação dos dados, questões de pesquisa, questionários para a avaliação da ferramenta,
caso de uso, diagrama de atividade, os requisitos, entre eles estão os requisitos funcionais e os
nãos funcionais. Dessa forma, entender o público alvo e como a pesquisa vai se desenvolver e

16
questões necessárias para alcançar o objetivo geral e os objetivos específicos. O capitulo da
apresentação e análise dos dados é constituída pelos resultados obtidos com a avaliação da
ferramenta desenvolvida.
No último capítulo, composto com as considerações finais, aqui é apresentado os
resultados finais obtidos pela pesquisa e exposto o ponto de vista do autor sobre o tema do
projeto, justificado as dificuldades encontradas e as orientações para uma futura continuação
deste trabalho.

17
2 REVISÃO DA LITERATURA
Este capítulo busca apresentar o levantamento bibliográfico necessário para a
compreensão dos conhecimentos abordados por este trabalho de conclusão de curso.
2.1 FÍSICA
Para Tipler e Mosca (2009), sempre procuramos compreender as coisas que acontecem
no universo e principalmente como usamos esse conhecimento para o nosso benefício. A
ciência tem origem latina e significa “conhecer”, que especificamente é o conhecimento do
mundo natural.
A palavra física significa o conhecimento natural, possui origem grega, sendo
desmistificados os primeiros pensamentos na Grécia. A física estuda os acontecimentos da
natureza e a natureza natural. Aristóteles (384-322 a.C.), dizia que as explicações dos
fenômenos físicos são suposições do mundo e possivelmente podem tornar-se algo
verdadeiro.
O trabalho dos físicos é testar e relacionar modelos que descrevam, explicam a
realidade. O resultado são as leis que descrevem os fenômenos que nos cercam, as fórmulas
que desenvolvemos para explicar as teorias e que torna isso aplicável no nosso dia a dia.
Muitas perguntas e situações que nos rodeiam, como a velocidade de objetos e queda livres,
podem ser respondidas apenas com o conhecimento básico de física e muitas vezes
aprendemos com o nosso instinto de sobrevivência.
Ramalho Junior, Ferraro e Soares (2007) complementam a palavra física, significa
natureza. Nessa área qualquer acontecimento é denominado de fenômeno, mesmo que o
ocorrido seja algo relativamente muito simples, como a queda de um garfo ao chão. Os seres
humanos possuem a necessidade e o instinto de sobrevivência para compreender sobre o
ambiente que nos cerca.
A física pode ser resumida, em uma ciência que pretende estudar os fenômenos e
como estes acontecem e se comportam na natureza. Provendo a interação do homem com a
natureza.

18
Através dos principais sentidos humanos e da necessidade básica de sobrevivência. O
homem é capaz de sentir e observar as situações variadas da natureza, com isso foi
extremamente importante o estudo e compreensão da óptica, acústica, termologia e a
mecânica. Essas áreas fazem parte de um grande campo da física e com sua relevância tornou-
se parte da física clássica.
Definido por Nussenzveig (2013), a física em muitos casos, pode ser considerada a
ciência mais fundamental na formação do indivíduo, apesar de ser introduzida apenas no
ensino médio. O sucesso da física, como modelo de ciência natural é devido a utilização da
matemática, como linguagem para sua formulação e a utilização para expressar fórmulas
físicas.
A ciência desempenha um papel muito importante atualmente, com o avanço
tecnológico, o desenvolvimento cientifico tem evoluído de forma muito acelerado,
aproveitando a praticidade e a capacidade da tecnologia. Muitos problemas complexos e que
são atuais dependem do avanço cientifico e tecnológico para a sua solução. Posso mencionar
os problemas da energia e a poluição do meio ambiente. Porém as limitações que possuímos
em pleno século XXI não deve impedir tudo que a ciência nos tem feito. Tendo como
principal objetivo o entendimento do mundo e os outros planetas que compõem todo o
universo.
A nossa motivação é entender como as coisas funcionam, desde crianças temos
curiosidades em desmontar coisas e entender como elas são feitas. O ser humano possui a
capacidade de entender e buscar cada vez mais entender como as coisas são. Essa experiência
demonstra que a motivação pela curiosidade, leva um avanço de grande importância pratica e
a entender a teoria.
O trabalho de muitas gerações nos fez entender o que chamamos de leis da natureza, e
assim, compreender a beleza e a harmonia das leis, como disse Einstein: “O que a natureza
tem de mais incompreensível é o fato de ser compreensível”.
2.1.1 Velocidade média
Segundo o Grupo De Ensino De Física Da Universidade Federal De Santa Maria (p. 3,
2016), a velocidade média é a forma como é possível medir e padronizar a velocidade com
que os objetos se movem em relação ao tempo. O conceito de velocidade média escalar é

19
pouco relevante para a área da física, sendo de grande importância para as pessoas
entenderem como funciona o deslocamento de objetos e corpos no cotidiano, dessa forma, é
possível prever algumas necessidades em um determinado percurso.
Com isso o motorista de um automóvel ou alguém que está em movimento, pode
dividir a distância percorrida, indicada nos automóveis, pelo tempo da viagem. Com base na
velocidade média é possível ter um padrão da quantidade de gasolina utilizada em
automóveis.
Ramalho Junior, Ferraro e Soares (2007), considerando um automóvel em movimento,
a velocidade escalar média é equivalente a distância percorrida dividido ao tempo gasto para
percorrer o percurso estabelecido, a formula representada é igual a velocidade média =
distancia / tempo.
A grandeza velocidade escalar é denominado para tudo quando queremos medir a
variação do espaço no decorrer do tempo. Em um percurso que possui a distância de 180km e
o tempo que foi gasto sendo equivalente a 3 horas, podemos observar que a velocidade média
é aproximadamente 60 km/h, mas durante o percurso, o automóvel não marca sempre 60
km/h, a velocidade aumenta e diminui, não mantendo uma frequência de velocidade. O
velocímetro marca a velocidade absoluta em cada instante, sendo denominado a velocidade
escalar instantânea.
Para Só Física (2016), observando dois ou mais objeto em movimentos é possível
identificar que geralmente em certos momentos eles não possuem a mesma velocidade, como,
no transito os carros mantém velocidades distintas. Com isso dizemos que a velocidade média
que um automóvel ou um corpo percorre em um intervalo de tempo é equivalente à fórmula
Vm = Espaço (s) / Tempo (t), onde Vm = velocidade media Espaço (s) = intervalo do
deslocamento [posição final – posição inicial], Tempo (t) = intervalo de tempo [tempo final –
tempo inicial].
A análise da velocidade é dividida em dois, entre eles estão à velocidade média,
representando a média da velocidade em determinada distância e a velocidade instantânea,
representada pela velocidade em um momento. Nos dois casos as unidades mais adotadas são
metro por segundo (m/s) e quilometro por hora (km/h).

20
2.1.2 Elasticidade
Alguns objetos, quando sofrem alguma deformação, depois de um tempo indefinido,
possivelmente eles tendem a voltar a sua forma original, esse fator é denominado como
elasticidade. Em alguns casos, a força elástica age de forma visível, mas também a casos em
que ela se torna imperceptível. Uma bola de futebol quando é chutada por uma pessoa, ela
sofre mudanças que são visíveis e outras que apenas podem ser analisadas em aparelhos
estroboscópios.
Em 1650, Robert Hooke descobriu que o aumento do comprimento de alguns objetos,
era proporcional a força aplicada. A partir disso a elasticidade de um elemento que tende a
voltar ao seu estado normal, ficou conhecida como a lei de Hooke, dessa forma,
homenageando a pessoa que a descobriu. Essa lei é denominada pela fórmula: F = -kx, onde o
x é o valor do objeto inicial, menos o valor da deformação aplicado no corpo, o –k é
representado pela força necessária para comprimir o objeto, e o F é a força de restauração, a
força que a massa está fazendo no corpo elástico (CENTRO DE ENSINO E PESQUISA
APLICADA, 2016).
Grupo De Ensino De Física Da Universidade Federal De Santa Maria (2016), explica
que ao utilizarmos uma mola para exercer a força elástica, suspendendo as extremidades, a
mola fica com o comprimento maior. Dessa forma observamos que está sendo aplicada uma
força eletromagnética. Quando um corpo é suspenso na mola, não causa deformação
permanente, quando retirá-lo, a mola volta ao estado inicial, com isso dizemos que a força
exercida é elástica.
A força que é aplicada na elongação da mola ou em um corpo elástico, não é
necessariamente a força do peso do corpo que está suspenso, desde que este não atue no
corpo. Mas o que causa esse efeito é a força que tem o mesmo módulo que a força peso do
corpo. A terceira lei de Newton conclui que a força exercida pela mola sobre um corpo, tem o
mesmo módulo que o corpo vai exercer sobre a mola.
Com isso, podemos concluir que a força da mola sobre um corpo é diretamente
proporcional à elongação da mola. Essas informações constituem a lei de Hooke, descrito na
fórmula F = − kx (k = constante), onde F = Força de restauração – é a força em sentido
oposto, é a força que a massa esta fazendo. k = Como é descrito a elasticidade, é a força em
newtons necessários para comprimir uma mola. x = é o valor da mola original, menos, o valor
da mola com a deformação que esta acontecendo. O sinal negativo presente na fórmula, diz

21
que a força e a elongação têm a mesma direção, mas com sentidos ao contrário. Com isso
podemos dizer que a força elástica é uma força restauradora ou de restituição. O que
representa a lei de Hooke nessa formula é o fato da variável k, ser uma constante e não
dependendo da elongação do objeto.
Uma mola pode seguir a lei de Hooke com o valor de k entre um intervalo de valores
para a elongação, caso o valor da variável k, esteja fora desse intervalo, a mola pode ter uma
deformação permanente.
Segundo Cavalcanti (2016), a lei de Hooke está relacionado a elasticidade dos corpos
e possui a função de calcular a deformação que é causado pela força de um corpo. Nessa lei
existe uma enorme quantidade de forças interagindo, entre elas, está a força elástica, sendo
equivalente a uma força que é exercida por um sistema elástico, quando sofre alguma
mudança.
Entre as formas de deformação de um corpo ou um objeto, observado por físicos em
laboratórios e através de muitos testes e experimentos físicos, pode ser encontrado em
diversos tipos, tais como, compressão; distensão; flexão; torção e entre outros. Podendo ser
plásticas ou elásticas, caracteriza-se como uma deformação plástica, continua mesmo após a
retirada das forças que originaram. A deformação elástica desaparece após a retirada das
forças que a originaram.
Essa lei pode ser utilizada desde que o limite de elasticidade do material não seja
atingido, se a força exercida continuar a aumentar constantemente, o corpo perde a
elasticidade e a deformação passa a ser permanente, até chegarmos a ruptura do objeto. Para
medir a força do objeto, existe um instrumento (dinamômetro) especifico para medir a força
aplicada.
A lei de Hooke é muito importante e aplicada praticamente em construções de
edifícios, pontes, casas, entre outros. Trabalha com a resistência e comportamento dos
materiais, sendo de extrema importância nas profissões de engenheiros civis e engenheiros
mecânicos.
2.1.3 Gravidade
Segundo Hewitt (2011), os objetos caem por consequência da gravidade. Ao cair, se
esse mesmo objeto não possuir a interferência do atrito com o ar e outros objetos, é

22
denominado de queda livre. A cada segundo, o objeto se torna 10 m/s mais rápido, esse fator é
devido à aceleração.
O valor da gravidade é totalmente diferente no planeta Terra com os outros planetas e
com a lua. No nosso planeta em alguns lugares a gravidade pode variar, possuindo valor
médio de 9.8 m/s².
Experimentalmente largando dois objetos com massa diferente, de cima de uma
montanha ou de um lugar relativamente alto, é comum ver os objetos caírem com acelerações
e velocidades diferentes. Uma bola de tênis e uma pena, na presença do ar caem com
aceleração totalmente diferente. Porem se o vácuo for retirado, esses objetos tendem a cair
com a mesma aceleração.
Para Tipler e Mosca (2009), a gravidade nos mantem em contato com a Terra e nos
permite ficar no sistema solar. Porém, as variações da gravidade, são praticamente
imperceptíveis no planeta Terra.
Newton com a sua lei da gravidade, modificou como as pessoas veem e compreendem
a natureza extraterrestre, mostrou que as leis se aplicam tanto para a vida terrestre, quanto a
vida extraterrestre.
Chegou à conclusão que a força gravitacional que mantém a lua em orbita com a
superfície da Terra, comporta-se da mesma forma.
A massa inercial é a propriedade que mede a resistência da aceleração de um corpo. A
força gravitacional exercida sobre um corpo é relativa à massa inercial. Na superfície da
Terra, sem interferência do ar, os corpos caem com a mesma aceleração. Galileu demonstrou
a queda livre com objetos possuindo diferentes massas iniciais, largando corpos da torre de
Pisa.
Newton notou que a variação da velocidade dos planetas é devido a forças, assim,
observou que os planetas e o sol mantêm interações à distância, denominadas de forças
gravitacionais. Com conhecimento matemático, Newton percebeu que as forças gravitacionais
dependiam da massa dos corpos.
Um corpo nas proximidades da terra tende de possuir uma atração gravitacional, neste
casso o planeta originou um campo gravitacional. Qualquer corpo material possui um campo
gravitacional, mas alguns possuem atração maiores que outros, isso é denominado pela lei da
gravidade universal, representado pela formula F = G.Mm/r², equivalente a M = massa do
planeta, m = massa do corpo, r = a distância do centro da terra (RAMALHO JUNIOR;
FERRARO; SOARES, 2007).

23
2.1.4 Massa
Para exemplificar a quantidade de energia que um corpo possui, é usado o termo
massa, correspondente ao que chamamos de peso. A massa é a energia que um objeto tem, ou
como um objeto responde quando tentamos move-lo, aumentando ou diminuindo a sua
aceleração.
Massa e peso são diretamente proporcionais e estão interligadas, com isso, se o valor
de massa multiplicar ou dividir, o equivalente acontecerá com o peso. No planeta terra, 1
quilograma de massa, pesaria 1 quilograma-força. Em outros planetas e em alguns lugares do
nosso planeta que possuem influência da gravidade menor ou maior, esse mesmo quilograma
pesaria menos, consequentemente em planetas com gravidade mais forte, o quilograma tem
seu peso maior. Independentemente se este corpo estiver em marte, na lua ou na terra, a massa
continua tendo o mesmo valor.
Para calcular a força peso de um corpo, existe uma fórmula física específica para
realizar este cálculo, sendo equivalente a P = m.g. Nesta equação as variáveis correspondem
respectivamente, P = peso do corpo, m = massa de um corpo, g = gravidade (9.8 m/s² na terra)
(HEWITT, 2011).
Provavelmente o homem começou a medir, antes de começar a falar, a fim de
avaliarem o tamanho dos alimentos e se a quantidade de comida seria o suficiente. Dessa
forma, era possível comparar e trocar alimentos com outros humanos, com a intenção de
comparar qual o maior ou menor. A necessidade de medir as coisas foi aumentando, conforme
a própria população aumentava.
Para medir o homem utilizava os membros, como, os próprios pés e as mãos. Porém
conforme as diversidades de pessoas aumentavam, eles perceberam que essa forma já não era
mais tão eficaz. Assim, construções e divisões de terras precisavam de medidas que fossem
padrão em qualquer lugar.
Desde o início da história, o homem procurou formas de comparar a massa e o peso de
objetos, ele então utilizou duas grandezas para essa ação, massa e peso. Massa é a quantidade
de matéria que um corpo possui, o peso é à força da atração gravitacional.
No início da história da raça humana, o homem comparava as massas, colocando os
objetos, em suas próprias mãos e medindo com a sua percepção, não sendo um método eficaz,
dessa forma, com o passar do tempo encontraram formas mais elaboradas para tal objetivo. A
primeira máquina de comparação de massas surgiu com uma vara que ficava suspensa no

24
meio de dois objetos, desde que as massas entre os corpos não fossem muito próximas, a vara
tende a desiquilibrar e pender para um dos lados. O objetivo principal observado é se a vara
ficaria em forma horizontal.
Com isso, novas formas de medir e pesar foram surgindo conforme a evolução da raça
humana, pois o homem tem a capacidade intelectual em adaptar algo que já existe.
Possivelmente o primeiro padrão de peso, foi o grão de trigo. Porém, conforte os grupos e
raças de pessoas aumentavam, novos métodos e necessidades de medir e pesar novas coisas
foi surgindo. No final do século XVIII, após a revolução francesa de 1789 e as imposições da
era industrial, uma comissão de cientistas e pesquisadores construíram padrões que pudessem
ser usados de forma que ficasse universal. Entre eles estava o metro e o quilograma (FÍSICA,
2016).
Conforme Silva (2016), muitas vezes sem percebermos, utilizamos os conceitos de
força e massa no nosso dia a dia. Podemos observar que a maior parte das pessoas no planeta
já experimentou e vivencia diariamente os efeitos da inércia. Quando estamos em um ônibus
ou em qualquer outro veículo, estamos nos deslocando na mesma velocidade constante.
Sempre que o automóvel aumenta a velocidade, diminui a velocidade ou freia, nós temos que
nos segurarmos e nos protegermos, pois nós tendemos a manter a velocidade. O nosso corpo
tende a se opor as mudanças que o veículo está fazendo, porém quando os automóveis
mantem uma velocidade constante em linha reta, provavelmente as pessoas conseguem se
equilibrar sem muita dificuldade, pois as pessoas tendem manter a mesma velocidade do
automóvel.
A massa mede a quantidade de energia de um corpo e objetos, a unidade internacional
para medir a massa é o quilograma. É uma medida da inércia, quando os objetos tendem a
resistir à aceleração.
Geralmente, associamos o significado da palavra força, com a ação de puxar, empurrar
e mover as coisas, equivalente a utilização da ação física em outro corpo. Quando levantamos
ou jogamos algum objeto, estamos exercendo uma força sobre esse objeto e aos que estão
envolvidos no percurso em que as coisas podem acontecer. Quando uma bola deixa de rolar, o
chão ou o gramado está agindo com uma força sobre essa bola, em todos os objetos possuem
várias forças agindo sobre eles. A força é algo que causa uma mudança de velocidade ou
causa uma deformação nos objetos.
O fenômeno da força possui algumas características que são capazes de identificá-los,
entre eles, pode sempre ocorrer entre dois ou mais objetos; causa uma deformação nos objetos

25
envolvidos ou mudança da velocidade; é uma grandeza vetorial: é necessário a intensidade,
direção e sentido, para caracterizá-lo.
2.1.5 Atrito
Hewitt (2011) comenta que aplicando uma força sobre um objeto, geralmente uma
força de atrito é aplicada, assim reduzindo a força da aceleração e a força aplicada. O atrito é
causado pelas irregularidades que possuem na superfície, mesmo as superfícies que
aparentemente estejam lisas, microscopicamente possuem irregularidades que obstruem o
movimento.
Força de atrito é sempre ao oposto a força de aceleração. Consequentemente se a
aceleração é para baixo, o atrito aponta para cima. Assim, para um objeto possui a velocidade
constante, deve aplicar uma força oposta do atrito. Quando um paraquedista faz um salto de
um avião, a aceleração do corpo esta se deslocando em direção ao chão, porém o ar esta
causando uma interferência na aceleração e diminuindo relativamente à velocidade do
esportista.
A força do atrito não é interferida pela rapidez ou pela área de contato, assim um carro
derrapando lentamente e outro derrabando rapidamente, sofrem o mesmo atrito, pois os dois
objetos passam pelo mesmo percurso.
De acordo com Ramalho Junior, Ferraro e Soares (2007), a força do atrito é explicada
devido às inconformidades presentes na superfície em contato, isso acaba dificultando o
movimento de um corpo em relação aos outros corpos.
Considerando um objeto em movimento, após um tempo ele atinge uma velocidade
constante. Quando a força desse objeto acaba, a velocidade tende a diminuir, até parar. A
força aplicada foi oposta, sendo denominada como força de atrito dinâmico.
Quando um corpo está em repouso, à medida que a intensidade da força aumenta, a
intensidade da força de atrito também aumenta, dessa forma se equilibrando e mantendo o
corpo imóvel.
Bisquolo (2015) descreve que a força de atrito tem importância primordial, sem ela
não conseguiríamos parar em um lugar fixo, ficaríamos em eterno movimento. Esse fenômeno
existe devido o contato entre duas superfícies ou objetos, sendo definida, como uma força de
oposição a direção do movimento. Quando empurramos um guarda roupa, sentimos alguma

26
dificuldade em movê-lo inicialmente, mas depois que conseguimos estabelecer o movimento,
é mais fácil mantê-lo nesse estado, isso é explicado pela existência de dois atritos, estático e
cinético.
A força de atrito estático se aplica quando aplicamos uma força para mover um objeto,
porém essa força não é suficiente. Isso acontece devido à força aplicada se igualar a força do
atrito. Se a força aplicada equivale a 100N e o objeto não se mover, a força do atrito também
possui 100N, a mesma regra é aplicada a uma força maior ou menor a 100N, até o objeto
entrar em movimento.
O atrito cinético é aplicado quando o objeto estiver em movimento, pois a força
somente é atribuída quando o corpo não estiver em repouso, possui um valor constante é
menor que o atrito estático.
O fenômeno do atrito é representado matematicamente pela fórmula Fat = μ.N, onde
as variáveis são descritas como, Fat = força de atrito, μ = coeficiente de atrito, N = força
normal.
2.1.6 Som acústico
Grupo De Ensino De Física Da Universidade Federal De Santa Maria (2016) define
que um objeto que vibra, como instrumentos musicais, que possuem movimentos para frente e
para trás, repetidamente, causam regiões de compressão e rarefação, que tem como reação no
ar, uma onda sonora. As ondas sonoras que possuem frequência entre 20 Hz (Hertz) e 20000
Hz são capazes de serem escutadas pelo ouvido humano. Tudo que o ser humano ouvir nessa
faixa de frequência é o que chamamos de som.
Os sons possuem intensidades diferentes, esse volume é devido à quantidade de
energia que uma onda sonora esta transportando. Essa intensidade pode ser controlada nos
instrumentos musicais, pela força que é exercida ao manipular o objeto. Dessa forma,
desenvolvendo uma onda complexa, com a onda complexa é possível gerar notas musicais no
ar. Geralmente as notas musicais são tão agradáveis ao ouvido humano, devido à frequência
dos componentes possuem relações matemáticas simples que compartilham umas com as
outras.
Quando uma onda sonora é refletida por um obstáculo, e demorar tempo menor que
0,1 segundos, podemos classifica-lo como um som que sofreu reverberação. Porém se essa

27
onde sonora refletida demorar mais que 0,1 segundos, as ondas sonoras confundem-se,
gerando ecos no ambiente.
De acordo com Só Física (2016), as ondas sonoras quando atinge um obstáculo ou
alguma interferência na direção em que o som está se propagando, elas são refletidas,
causando a reflexão do som. A reflexão do som acontece com a inversão da direção do
destino original, mantendo a mesma velocidade e a frequência. O efeito que a reflexão causa,
são os ecos que ouvimos. No mesmo instante em que uma pessoa produz um som contra um
objeto, na sua emissão é chamado de som direto, ao atingir o limite e voltar é chamado de
som refletido.
No momento que ouvimos um som emitido no momento, podemos chama-lo de som
direto. A velocidade que o som percorre é determinada pela distância que ele faz um trajeto
em uma quantidade de tempo. Quando recebemos o som que foi refletido, este permanece em
nós em 0,1 segundo, sendo conhecido como a persistência acústica. Se a velocidade do som
for inferior à persistência, esse efeito é chamado de reverberação. Caso a velocidade for maior
a reflexão será ouvida como eco.
Algumas características especificas das ondas sonoras são capazes de permitir que o
ouvido humano, seja capaz de identificar e diferenciar, determinados tipos de sons, entre elas
estão à altura, timbre e intensidade do som. A altura do som nos permite a diferenciação de
sons agudos e sons graves, a frequência nos possibilita a identificação de vozes masculinas e
femininas. O timbre nos permite identificar sons da mesma frequência, mas emitidos por
objetos e pessoas diferentes, é considerado o resultado das vibrações de cada fonte sonora. A
intensidade permite a diferenciação de um som forte e fraco, quando nos distanciamos o som
vai ficando mais fraco.
A acústica é o estudo das ondas sonoras e a percepção do sistema auditivo. Tudo que
chamamos de som é considerado um conjunto de ondas mecânicas, longitudinais e
frequências (SANTOS, 2016).
2.1.7 Dificuldades do estudo da física
Para Mendes et al. (2016), é crescente a preocupação de professores de física, devido à
dificuldade de ensinar a física e a pouca compreensão dos alunos. Entre as dificuldades, as
principais causas: professores sem qualificação necessária, divido ao pouco investimento dos

28
órgãos públicos, ambientes e condições precárias para professores e alunos, métodos
ineficazes de unir a teoria com a prática, instalações precárias de escolas e universidades,
principalmente em laboratórios de física. Alunos com pouco domínio na base matemática,
devido à deficiência na preparação em etapas anteriores, consequentemente a quantidade de
assuntos abordados no ensino fundamental e ensino médio. Todas essas dificuldades acabam
tirando do aluno, a oportunidade de aprofundamento e conhecimento de um nível mais
elevado.
Outro fato importante observado, os alunos de escolas públicas e privadas veem a área
da física, apenas com atuação em escolas e universidades. Para contornar, ou iniciar uma
ação, aumentando a visibilidade da física, é proposto à realização de seminários e palestras
para alunos e professores, oferecendo a troca de conhecimentos e experiências. Porém esse
material e conteúdo disponível não são capazes de alcançar todos os alunos que possuem
interesse em obter mais conhecimento.
Muitos professores de física concordam que o ensino da disciplina contém muitos
problemas, sendo fácil observar que muitos alunos após se formarem no ensino médio não
possuem conhecimento sólido. Um dos problemas é necessidade de memorização de
conteúdo, fórmulas, teorias e leis. Muitas vezes, os alunos não conseguem relacionar aquilo
que está aprendendo em sala, com sua própria vida. Pouca utilização de experimentação,
sendo em laboratórios físicos, laboratórios virtuais, ou formas que levem o aluno a aprender e
se divertir ao mesmo tempo e que possivelmente prenderiam a atenção por um período mais
longo. O excesso de assuntos abordados, priorizando a quantidade e deixando a qualidade em
segundo plano.
Possivelmente, o maior problema está no desenvolvimento do conhecimento
cientifico, a sequência de conteúdo dificulta a compreensão dos alunos, assim, tornando mais
difícil a compreensão das leis, fórmulas e teorias. Os professores de física gostariam que os
alunos aplicassem o conhecimento aprendido e simulassem situações verdadeiras e que
abrandece seu senso crítico (NASCIMENTO, p. 18, 2010).
Conforme Silvério; Zimmermann (2001), a tecnologia faz parte da vida dos estudantes
mais frequentemente, porém ainda os alunos têm uma enorme dificuldade em utilizar essa
ferramenta de forma correta com o intuito de inclusão digital para adquirir mais conhecimento
científico.
Um dos problemas apontados por alunos no ensino da física é a pouca relação do
conteúdo cientifico com a prática. Assim, para que professores melhorem a forma de passar o
conhecimento, é importante que os educadores de física, mantenham-se atualizados e utilizem

29
os novos recursos que estão disponíveis para o uso, assim preparando o aluno mais
qualificado para a sociedade. Outra dificuldade de grande relevância observada consiste em
fazer os alunos compreenderem e utilizem todo o conhecimento passado pelos professores,
praticando a experimentação em laboratórios físicos e virtuais.
Com a experiência, muitos professores acabam desenvolvendo seus próprios métodos
possuindo mais dinamismo e criatividade, ajudando o estudante a raciocinar com mais
clareza. Dessa forma, não basta o professor dominar apenas o conteúdo da disciplina, mas
também possuir conhecimentos em didática, psicologia da educação, de currículo e que
domine a pedagogia.
2.1.8 Laboratórios de física
Conforme Coelho; Nunes (p. 9, 2016), em um laboratório de física, raramente é
observado o fenômeno diretamente, o auxilio para a construção de novas formas fórmulas e a
primeira visão dos resultados e do comportamento do processo é observado em computadores
e em aparelhos especializados para a utilização da física. Sendo o estudo da ciência física uma
união de conceitos práticos, teorias e leis.
Com os trabalhos práticos e experimentais, os alunos percebem que para obter um
fenômeno é necessário possuir uma teoria, dessa forma, a experimentação é descrita com três
aspectos: o referencial empírico; os conceitos, entre eles, as leis e teorias; e as linguagens e os
símbolos que são utilizados na área da física, estes são descritos com a utilização da
matemática.
Para UNESP (2016), a física tem como objetivo descobrir um número limitado de leis
para construir teorias para utilizar em experimentos futuros. Os resultados obtidos a partir de
experimentos são analisados e realizadas relações com a matemática para descrever o
fenômeno. As leis fundamentais da física para criação e desenvolvimento de teorias, são
demonstradas e expressadas através de fórmulas matemáticas, sendo possível associar a teoria
e experimentos.
A física é uma ciência fundamental, sendo base para outras ciências, tais como,
astronomia, biologia, química, geologia e entre outras atingindo indiretamente e diretamente.
Pode ser dividido em seis áreas, entre elas, mecânica clássica, relatividade, termodinâmica,
eletromagnetismo, óptica e a mecânica quântica. E o mais fascinante que através de teorias,

30
conceitos e equações podem expandir nossa visão sobre o mundo em que vivemos, e tudo ao
nosso redor.
A física sempre esteve ligada a métodos práticos e experimentais, acredita-se que entre
as ciências naturais, o uso dos laboratórios na física tornou-se algo fortemente estabelecido.
Dessa maneira, a introdução de laboratórios didáticos no processo de ensino, ocorreu de
maneira natural, pois para estudar, compreender e fazer à física, é extremamente importante o
uso de laboratórios físicos (ALVES FILHO, 2016).
Nos laboratórios tradicionais, as possibilidades dos alunos são bastante limitadas, pois
o mesmo deve seguir um roteiro e devido ao pouco tempo que ele possui na utilização do
ambiente, muitas vezes tendo que dividir com todos os colegas em um intervalo de tempo
muito curto. Com isso o tempo de reflexão e compreensão é diminuído. O que avaliar e
acompanhar foge totalmente da escolha do estudante, pois deve seguir um roteiro, não
obtendo espaço e tempo suficiente para testar as suas hipóteses e tirar as duvidas que o
mesmo possua.
2.1.9 Laboratórios virtuais de física
De acordo Andrade; Lopes; Carvalho (2009), o laboratório virtual de física, tem o
papel de colocar os estudantes em contato direto com as teorias e leis. Esse ambiente é
essencial para que as pessoas testem suas hipóteses e tirem suas dúvidas, buscando nessas
ferramentas uma forma de aprimorar a criatividade.
Dessa forma o laboratório virtual propicia uma cultura cientifica mais solidificada e
envolvimento para uma visão mais completa da ciência. É importante possuir o conhecimento
da vida natural, assim, utilizar a ciência como cultura, dessa forma, a experimentação torna-se
essencial para compreender a natureza e entender como a vida se comporta na natureza e em
relação a outros meios.
Forte et al. (2016), define que a dificuldade de estudantes de física, é relacionar os
conceitos abstratos e muitas vezes complexos com acontecimentos da vida real. Uma forma
de minimizar, atingir e motivar novos estudantes é a utilização de laboratórios virtuais, devido
a pouca estrutura de laboratórios presenciais, o pouco alcance de novos alunos e a limitação
de pessoas para a utilização do mesmo. Empregando novas tecnologias, formas de transmitir o

31
conhecimento e ferramentas para o apoio do aprendizado, tende a diminuir as dificuldades da
experimentação.
Os laboratórios virtuais são distinguidos em duas formas, sendo eles, por tecnologia
empregada, caracterizados como laboratórios de multimídia, laboratórios de realidade
aumentada e laboratório de realidade virtual. E a outra forma, é por métodos de colaborações,
como, fóruns e entre formas remotas e locais.
Os laboratórios virtuais são ferramentas para auxiliar o estudante e apoio para
melhorar a forma de ensino educacional, incentivar o uso da tecnologia e de atingir um
número maior de alunos e pessoas interessadas em aprender de forma diferente e muitas vezes
com entretenimento. Acredita-se que muito em breve pedagogicamente a forma de ensino
presencialmente, poderá ser ensinada de forma virtual, dessa maneira, os alunos se
beneficiariam das ferramentas disponíveis, sendo no ambiente virtual onde alunos possuem
mais liberdade e comodidade. A educação à distância, começou a ter forte influência no final
do século XX com o surgimento de aparelhos eletrônicos e com os avanços tecnológicos,
desde então está ganhando cada vez mais espaço e maior visibilidade, no auxílio a educação
com entretenimento. Permite que os alunos tenham acesso aos experimentos em suas próprias
casas, em qualquer momento e em qualquer lugar com aparelhos eletrônicos. (OLIVEIRA et
al., 2012).
2.2 CBE (ENSINO BASEADO EM COMPUTADOR)
Segundo Baranauskas et al. (2016), os primeiros sistemas computacionais para
utilização no ensino educacional surgiram, na década de 1960, com poucas opções e de forma
muito limitada. Professores e alunos também utilizam a comodidade dessa ferramenta e o
ambiente para o auxílio no processo de aprendizagem, permitindo que as pessoas trabalhem
com informações reais da natureza externa, simulando acontecimentos e situações reais do
mundo.
O ensino baseado no computador faz com que a informação seja a unidade principal
do ensino e tenta garantir a transmissão dessa informação, com isso o computador torna-se
uma ferramenta de armazenamento de dados e informações, representação e da disseminação
de conteúdo.

32
Setzer (2016) descreve que existem várias formas de introduzir os computadores na
educação, uma delas é representada pela linguagem de programação Logo, para desenvolver
um raciocínio matemático nas crianças desde o começo da vida escolar. Outra forma de
ensino é através de instruções programadas automatizadas, onde o computador questiona o
aluno e o responde com sons e animações, que são capazes de prender a atenção. Uma forma
adicional no uso de computadores é na utilização de simuladores, representando exemplos
básicos e complexos de física e química. Por outro lado, o uso de computadores antes do
ensino médio, pode se tornar prejudicial à criança. Ao utilizar o computador ou aparelhos
eletrônicos, a criança exerce um tipo de pensamento que deveria ser adquirido em idade mais
avançada, podemos dizer que computadores podem roubar das crianças a necessidade de
infantilidade.
Definido por Altoé; Fugimoto (2009), a inserção da tecnologia na educação sugere
novas formas de ensino e de pensamentos críticos, colocando duvidas a forma tradicional de
ensino. Porém para interromper esse modelo ultrapassado, é necessário que professores sejam
mais flexíveis e aceitáveis a novos métodos de ensino em relação a sua formação. A
tecnologia, quando inserida na educação de forma correta, requer mudanças na forma de
ensino e no conteúdo programado e na interação do aluno utilizador da ferramenta. Muitas
vezes, trazem novas exigências e adequações na formação dos professores. Muitos educadores
estão presos ao modelo tradicional de ensino, havendo a falta de conhecimento da tecnologia
e possuem dificuldades em incorporar os recursos tecnológicos no processo de ensino e
aprendizagem.
Diante disso, a exigência na formação tecnológica, pedagogicamente e na mudança da
forma de ensinar torna-se um grande desafio para os professores que estão despreparados com
a utilização de ferramentas modernas. A educação proposta tecnologicamente não pode se
distanciar da realidade, deve demonstrar o conteúdo que o modelo tradicional ensina, porém,
aprendendo com a prática e chamando a atenção do estudante, com isso, cabe ao professor
guiar o aluno, e deixa-lo aprender com tentativas, intervindo de maneira que ele entenda o
erro e procure uma forma de reconstruir e melhorar.

33
2.3 TECNOLOGIAS
Este subcapítulo apresentará uma breve descrição bibliográfica das tecnologias
computacionais que serão utilizadas para o desenvolvimento do presente trabalho.
2.3.1 Unity
Para Passos et al. (2009), o Unity é uma ferramenta conhecida como motor de jogos
(geme engine), o uso dessas ferramentas é fundamental para auxiliar tarefas repetitivas,
evoluirão paralelamente com os jogos, tornando produtos valiosos. Algumas funcionalidades
são necessárias para ser considerado um motor de jogos, tais como, renderização 3D e sistema
de simulações de física. Boa arquitetura para programação de scripts, editor de cenas e com a
possibilidade de importação de outros formatos de arquivos, como imagens, áudio, scripts,
vídeos e modelos 3D. Permite que as aplicações sejam multiplataforma e com um custo
relativamente barato, ou optar por uma versão mais simples, mas de forma gratuita, servindo
para o desenvolvimento de ferramentas e jogos com menos recursos. O Unity3D possui uma
interface muito simples e objetiva, facilitando o desenvolvimento em diversas plataformas. A
área de trabalho é dividida em várias views, onde cada uma possui uma função especifica.
Segundo a empresa UNITY (2016), é um software personalizável e editável, com um
fluxo de trabalho eficaz, renderizações, possui sistema baseado em física e podendo escrever
seus próprios scripts. Com o Unity é possível criar qualquer jogo em 2D e 3D. Permite criar
projetos com muita facilidade e com layout atrativo. Além disso, pode deixar o produto em
multiplataforma e utilizar outros serviços integrados, acelerando o processo de
desenvolvimento.
O software da Unity é líder no desenvolvimento de jogos, 34% dos 1000 maiores
jogos móveis gratuitos são realizados com a ferramenta Unity. Com cerca de 770 milhões de
jogadores utilizando os jogos realizados. Entre as grandes empresas que utilizam, está a Coca-
Cola, Disney, Electronic Arts, LEGO, Microsoft, NASA, Nexon, Nickelodeon, Square Enix,
Ubisoft, Obsidian, Insomniac e Warner Bros.
Para Machado (2016), Unity é um motor de jogo (game engine), a ferramenta possui
um estilo próprio de organização dos arquivos e da estrutura, sendo muito simples a sua

34
utilização. Uma das grandes vantagens de utilizar o Unity é a possibilidade de integrar
componentes desenvolvidos por outras pessoas e pela própria empresa. Possui um foco em
desenvolvimento de games, embora possa ser utilizado para desenvolvimento de outras
ferramentas. Outra grande vantagem, a ferramenta possui uma versão gratuita, essa versão não
obtém recursos avançados, mas torna-se adequada para desenvolvimento de games e
ferramentas mais simples.
As aplicações desenvolvidas com o Unity são baseadas em cenas, tudo que estiver na
cena é representado como Game Objects, às câmeras, luzes, sistemas específicos de ação e
componentes. Todos os objetos na cena podem movimentar-se, com isso o unity utiliza o
conceito de Transform, cada objeto contido na cena possui um transform com as opções de
rotação, posição e escala do objeto.

35
3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS E TÉCNICOS
Para alcançar os objetivos propostos nessa pesquisa, uma série de métodos será
necessário seguir. Neste capitulo é apresentado quais métodos, normas e procedimentos que
serão utilizados. Além disso, contém o diagrama de atividade, caso de uso e requisitos para
auxiliar no entendimento do trabalho.
3.1 ÁREA DE ESTUDO
O projeto consiste em desenvolver um simulador de física, para auxiliar professores a
representar os conceitos da área de forma prática e visual. Alunos também poderão fazer uso
da ferramenta, bem como pessoas que tenham curiosidade na área abordada. Além de simular
os fenômenos de velocidade média, massa, atrito, elasticidade, som acústico e gravidade, a
aplicação conterá um guia prático com animações, explicando a sua utilização.
O projeto foi desenvolvido nos anos 2016 e 2017, no curso de Sistemas de
Informações da Universidade do Oeste de Santa Catarina, unidade Chapecó-SC, pelo
acadêmico Tailo Mateus Gonsalves orientado pelo professor Jean Carlos Hennrichs e sob
supervisão da professora de física da Unoesc Chapecó, Elisiane Zanela.
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA METODOLOGIA DE PESQUISA
Quanto a natureza da pesquisa, classifica-se como sendo aplicada pois a ferramenta é
dirigida a solução de um problema.
A forma de abordagem será qualitativa pois haverá contato direto para a coleta de
dados. Partindo da teoria a pratica, com foco na qualidade de cada processo.
Quanto a forma de atingir os objetivos do presente trabalho, este se classifica como
sendo exploratório pois o autor do projeto desconhece profundamente o tema do estudo, bem
como a ferramenta que será utilizada. Desta forma será necessário pesquisar em livros,
material da internet, monografias, entre outros, de forma a explicitar o problema e o tema
escolhido.

36
Os procedimentos técnicos utilizados neste trabalho serão a pesquisa bibliográfica,
pesquisa documental, pesquisa de laboratório e estudo de caso. É um estudo de caso pois o
aplicativo simulará apenas alguns fenômenos da física e não todos os possíveis.
E classificado como pesquisa bibliográfica e pesquisa documentas, pois, uma teoria
física é construída e adaptada durante o decorrer do tempo, possuindo enorme referência
histórica. Assim a pesquisa será realizada com auxílio de livros, artigos, filmes, informações
informais, web sites oficias e não oficiais.
Muitos fenômenos são impossíveis simular no campus, pois o ambiente não possui
tecnologia adequada, sendo uma pesquisa de laboratório.
3.3 PARTICIPANTES DO ESTUDO
Os participantes do estudo estão classificados como professores de física do ensino
médio e graduação, estudantes cursando o ensino médio, graduandos de física, engenharias e
áreas afins e pessoas que possuem ou estão cursando no mínimo o ensino médio e que tenham
curiosidade e interesse em aprender e aplicar fundamentos da física.
3.4 QUESTÕES DE PESQUISA
 A partir da ferramenta Unity será possível simular todos os fenômenos
escolhidos ou haverá algum impedimento?
 A ferramenta Unity permite a responsividade em multiplataforma?
 Quais as vantagens dos professores em utilizar uma ferramenta para simular
fenômenos estudados pela física, em comparação com o método tradicional de
ensino?

37
3.5 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DA PESQUISA
A construção do referencial bibliográfico deste projeto foi realizada através de livros,
sites, artigos e informações informais. No Quadro 1 apresenta-se a quantidade de materiais
utilizados para o desenvolvimento do projeto.
Quadro 1: Fonte de pesquisa
Fonte de pesquisa Quantidade
Livros 8
Sites 22
Artigos 12
Informações informais (Vídeos,
Filmes, etc).
42
O desenvolvimento deste trabalho iniciou-se com a coleta de requisitos, onde
verificamos os objetivos que a aplicação deveria possuir, após, a fim de compreender o
protótipo foram construídos o caso de uso e o diagrama de atividades. Após a análise do
software, foi realizado o desenvolvimento do laboratório virtual junto com a professora de
física e para finalizar realizamos a avaliação da ferramenta.
3.5.1 RESQUISITOS
Segundo Medeiros (2016), os requisitos são os objetivos, propriedades e restrições que
o software deve possuir, com o intuito de satisfazer as especificações e solicitações do usuário
alvo. Com isso, o principal motivo de possuir um requisito é a necessidade de satisfazer um
objetivo.
O requisito é algo que o software deve fazer ou uma restrição no seu desenvolvimento,
sempre visando na resolução do problema do cliente ou usuário final. Esses requisitos
possuem alguns objetivos centrais, tais como, haver concordância com as pessoas envolvidas
e trabalhando no projeto, o que necessariamente e especificamente o software vai fazer;
definir o que é relevante para ser adicionado no software; definir uma base de tempo e

38
possivelmente o custo necessário de desenvolvimento; conseguir projetar uma interface de
usuário para o software.
Atualmente existe dois tipos de requisitos, os requisitos funcionais e os requisitos não
funcionais. Os requisitos funcionais exemplificam tudo que o software deve fazer, incluindo
as funções e as informações. Enquanto os não funcionais referem-se aos critérios que
qualificam os requisitos funcionais, tais como, performance, usabilidade, confiabilidade,
segurança, entre outros.
Para conseguir os objetivos almejados a ferramenta deve possuir uma série de
requisitos identificados a seguir:
Requisitos Funcionais:
A ferramenta deve possuir:
 Deve ser possível escolher personagens, poder editá-los e personaliza-los.
 A ferramenta deve ter suporte, para a utilização da mesma;
 O simulador deve possuir uma opção para habilitar ou desabilitar o som;
 Tela de créditos, mostrando o nome de todos os envolvidos e outras
informações relevantes;
 A ferramenta deverá utilizar cenários distintos, facilitando o entendimento do
fenômeno;
 O estudante poderá mover objetos e personagens, utilizando as teclas do
teclado;
 A ferramenta deve possibilitar escolher o fenômeno desejado. E poder mudar
de opção a qualquer momento.
Requisitos Não Funcionais:
A ferramenta deve atender os requisitos:
 O tempo de resposta do simulador deve ser relativamente rápido;
 O software deve ser operacionalizado em sistemas operacionais Linux e
Windows;
 Um usuário sem conhecimentos em física deve ser capaz de utilizar a
ferramenta;

39
 Os textos com as informações devem ser de fácil compreensão;
3.5.2 CASO DE USO
Segundo Ufcg (2016), o caso de uso descreve um cenário com as funcionalidades de
um sistema, no ponto de vista do usuário, dessa forma, exemplificando quais as ações que este
poderá executar.
Na figura 1 é representado o caso de uso para o protótipo construído, de forma a se ter
um entendimento de quem utilizará o protótipo e que ações poderá realizar nele.
Figura 1: Diagrama de Caso de Uso.
Como pode ser observado na Figura 1, o único ator, denominado de Usuário, pode
escolher entre as ações de: Escolher fenômeno ou Configurar a ferramenta. Após escolher o
fenômeno, o estudante configura o ambiente do fenômeno escolhido e interage com a
animação, observando e manipulando as opções do fenômeno, se estiver disponível.

40
3.5.3 DIAGRAMA DE ATIVIDADES
Para Ufcg (2016), o diagrama de atividade simplifica o fluxo em um processo, o
objetivo é mostrar como as tarefas estão interligadas. As atividades possuem uma forma mais
detalhada, propondo um passo a passo.
A Figura 2 representa o diagrama de atividade elaborado para o protótipo que foi
construído e pode ser melhor visualizado no apêndice A, na página 61.
Figura 2: Diagrama de atividades
Observa-se na Figura 2 que primeiramente é apresentada a tela inicial com uma
apresentação. Após isso o usuário é direcionado para o menu principal de opções. O menu
possui três opções: Escolher fenômeno; Configurar ferramenta e; Sair. Selecionando um
fenômeno, e dependendo do fenômeno escolhido, é possível escolher objetos e personagens.
Depois de realizar as configurações do fenômeno escolhido, o usuário poderá interagir com os
elementos de interface, e observar a aplicação do fenômeno físico na tela do laboratório
virtual.

41
3.5.4 QUESTIONÁRIOS DE AVALIAÇÃO
Para avaliar o protótipo do laboratório virtual desenvolvido elaborou-se dois
formulários de questões. Um para ser aplicado a educadores da disciplina de física (Quadro
2), e outro para ser respondido por alunos de física (Quadro 3).
No formulário destinado à professora (Quadro 2), as perguntas foram todas
descritivas, com o objetivo de identificar como os professores realizam um experimento
prático de um fenômeno a ser explicado, e qual a vantagem percebida pelo educador ao
utilizar a ferramenta desenvolvida. Para cada um dos fenômenos de atrito, elasticidade,
gravidade, som acústico, velocidade média e gravidade foi elaborado duas questões.
Quadro 2 – Questionário para a professora de física
Com relação ao fenômeno de atrito:
Como você realizaria um experimento prático para demonstrar aos alunos?
Após utilizar o protótipo, quais as vantagens da ferramenta? O que poderia ser melhorado
na simulação?
Com relação ao fenômeno de elasticidade:
na simulação?
Com relação ao fenômeno de velocidade média:
na simulação?
Com relação ao fenômeno de gravidade:
na simulação?
Com relação ao fenômeno de som acústico:
na simulação?
Com relação ao fenômeno de massa:
na simulação?
Fonte: O autor

42
O questionário do Quadro 3, foi criado para ser aplicado junto aos alunos voluntários,
com o objetivo de verificar se a ferramenta construída foi capaz de simular os fenômenos
propostos por ela. As questões aqui tiveram o caráter objetivo, sendo que há três alternativas
para escolha: Sim; Não e; Em partes. A opção de Em partes faz menção ao fato de que a
resposta não é nem sim e nem não enfaticamente, ou seja, houve uma aceitação em parte.
Quadro 3 – Questionário de avaliação do protótipo
Questão 1: Com relação ao fenômeno de atrito, o protótipo conseguiu simular?
( ) Sim ( ) Não ( ) Em partes
Questão 2: Com relação ao fenômeno de elasticidade, o protótipo conseguiu simular?
Questão 3: Com relação ao fenômeno de velocidade média, o protótipo conseguiu
simular?
Questão 4: Com relação ao fenômeno de gravidade, o protótipo conseguiu simular?
Questão 5: Com relação ao fenômeno de som acústico, o protótipo conseguiu simular?
Questão 6: Com relação ao fenômeno de massa, o protótipo conseguiu simular?
Fonte: O autor

43
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
Este capítulo apresenta o processo de desenvolvimento e design da ferramenta. Além
disso, exemplificado a forma de coleta dos dados e os resultados obtidos.
4.1 DESIGN
O design da ferramenta foi inspirado em uma temática espacial, o tema Unity
Samples: UI foi adquirido no Asset Store (loja online da empresa Unity) gratuitamente e
modificado conforme a necessidade do projeto.
A escolha desse tema foi devido à similaridade com a área estudada, facilidade na
utilização, botões estilizados, animações visuais e a interatividade com o usuário.
Figura 3: Tema do layout.
Em todos os fenômenos simulados contém um botão de ajuda, ao clicar no mesmo, o
usuário é redirecionado para uma cena, que contém um vídeo animado explicando como
funciona o fenômeno na ferramenta.

44
Figura 4: Vídeo animado de ajuda
4.2 DESENVOLVIMENTO
Neste capitulo é representado alguns trechos de códigos e componentes utilizados da
ferramenta Unity 3D.
4.2.1 Criação de componentes
Figura 5: Sistema UI

45
Foram utilizados os componentes da própria ferramenta, chamados de UI (Interface de
usuários), esse sistema permite criar interfaces de forma rápida e intuitiva. Cada objeto da UI
é renomeado conforme a necessidade do programador, podendo ser criado e manuseado por
código fonte.
4.2.2 Estrutura de código
O Unity utiliza o C# como linguagem de programação. No início do script é necessário
informar quais bibliotecas vai ser utilizada. No quadro 4 é exibido como é um código padrão.
Observamos que nele contém duas funções, Start() é executada quando inicia a aplicação e a
Update() é chamada a cada frame da aplicação.
Quadro 4: Script padrão
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
using System.Collections;
using UnityEngine.SceneManagement;
public class Atrito : MonoBehaviour {
void Start () {
}
void Update () {
}
}
Fonte: O autor
4.2.3 Eventos e variáveis
As variáveis possuem as mesmas finalidades que outra linguagem de programação, uma
das grandes diferenças da linguagem do Unity é na declaração das mesmas. Ao declarar uma
variável privada, ela vai estar apenas disponível no próprio script, mas quando for pública ela
var estar disponível em toda a cena. Com isso, consigo vincular um botão, ou qualquer outro
objeto UI, com o script e manusear as propriedades do botão na própria variável.
No Quadro 5, foi criado a variável btn_reiniciar que possui a instância de um
componente Button do sistema UI. Com isso consigo adicionar eventos a variável que serão
executas quando o usuário interagir com o botão.

46
Quadro 5: Eventos e variáveis
public class Atrito : MonoBehaviour {
public Button btn_reiniciar;
private float soma;
void Start () {
btn_reiniciar.onClick.AddListener(reiniciarAnimacao);
}
void clickReiniciar() {
// Executa após o clique.
}
}
Fonte: O autor
4.3 FENOMENOS FISICOS SIMULADOS
Este capítulo é demonstrado o desenvolvimento de alguns dos principais fenômenos
aplicados pela física. Cada simulação possui uma cena distinta, porém todas contêm os botões
padrões do tema.
4.3.1 Simulação de atrito
O atrito é dividido entre atrito cinético e atrito estático. Quando há movimento estamos
trabalhando com atrito cinético e quando o objeto está em repouso, ele é um atrito estático. A
simulação tem como objetivo demonstrar a força necessária para que o bloco represente os
dois atritos. Também vai calcular a aceleração que um personagem vai possuir, quando tentar
mover o bloco.
O usuário informa a força em Newtons no primeiro campo branco, e após clicar no
botão Reiniciar é calculado e exposto no segundo campo branco à aceleração que o
personagem possui, além disso, a simulação calcula se a força informada é capaz de mover o
bloco. Com base na fórmula F = μ . N, onde μ é o coeficiente de atrito e N é a força normal,
esses valores estão disponíveis na própria cena.

47
Figura 6: Cena de atrito
Figura 7: Cena de atrito para mobile
4.3.2 Simulação de elasticidade
Nessa cena é calculada a distância que um cubo exerce sobre o cubo de origem, entre os
cubos, existe uma mola demonstrando a elasticidade. Para utilizar a simulação, é necessário
informar a constante elástica no primeiro campo branco, após o usuário clicar no botão
Calcular, os últimos três campos brancos recebem os valores da distância, considerando a

48
ordem da esquerda para a direita. Essa variável calcula a força contraria da elasticidade da
mola. Cada cubo possui massa entre 5, 10 e 15 quilos.
Foi utilizada a fórmula x = F / k para calcular a distância da mola, onde F é a força
encontrada multiplicando a massa do cubo pela gravidade do planeta. A variável k é a
constante elástica informada pelo usuário.
Figura 8: Cena de elasticidade
Figura 9: Cena de elasticidade para mobile

49
4.3.3 Simulação de gravidade
Esta simulação tem como um dos objetivos calcular o tempo que um objeto de 10 quilos
leva para cair até a superfície de um determinado planeta, além disso, calcular o peso do cubo.
Conforme o planeta escolhido na simulação o tempo diferencia, devido à gravidade. O usuário
interage com a simulação, informando à distância que o cubo esta em relação ao planeta no
primeiro campo branco, no segundo campo branco é calculado pela ferramenta o tempo em
que o cubo leva para chegar ao planeta.
Figura 10: Cena de gravidade
Figura 11: Cena de gravidade para mobile

50
Para calcular o peso do cubo, foi utilizada a fórmula p = m * g, onde m é a massa do
cubo e constante g equivale à gravidade de cada planeta. Encontrado o tempo de queda
utilizando a fórmula d = g * t² / 2, sendo d à distância e g a gravidade.
4.3.4 Simulação de massa
Esta simulação tem como objetivo simular o arremesso de uma capsula e calcular o
alcance em uma determinada velocidade. Para encontrar a velocidade inicial da horizontal foi
utilizada a fórmula vx = v * cos, onde v é a velocidade e cos o ângulo, esses valores são
preenchidos pelo usuário. Encontrado o valor da velocidade inicial vertical utilizando a
fórmula vy = v * sen, onde v é a velocidade informada pelo usuário no primeiro campo
branco e o valor de sen está disponível nos campos selecionáveis dos ângulos (60 Cº, 45 Cº,
30 Cº).
Foi utilizada a fórmula d = vx * t para encontrar a o valor do alcance do objeto, sendo
que vx foi calculado anteriormente e t é o tempo que o objeto permaneceu no ar. Encontrado o
valor de t calculando o valor de vy (velocidade da altura mais alta, sendo na metade) * 10
(gravidade do planeta) * 2 (metade do trajeto).
Figura 12: Cena de massa

51
Figura 13: Cena de massa para mobile
4.3.5 Simulação de som acústico
A velocidade do som se propaga em velocidades diferentes conforme o material, em
uma temperatura ambiente de 20 graus. No alumínio, nesta temperatura mencionada à
velocidade equivale a 4420 m/s, na água a velocidade é 1480 m/s e no ar é 343 m/s. O
objetivo desta cena foi calcular a velocidade que o som se propaga em materiais diferentes.
Figura 14: Cena de som acústico

52
Figura 15: Cena de som acústico para mobile
Para utilizar essa simulação o usuário clica no botão Calcular, com isso, é demonstrada
a velocidade do progresso da barra, conforme os materiais disponíveis (sólido, liquido e
gasoso).
4.3.6 Simulação de velocidade média
Nesta simulação, o objetivo do usuário é coletar os cubos dispostos em uma pista de
corrida. Para utilizar a simulação, o usuário deve clicar no botão Iniciar, após, o personagem e
a câmera avança verticalmente, o objetivo do estudante é coletar os cubos espalhados durante
o cenário.
Figura 16: Cena de velocidade média para mobile

53
Figura 17: Cena de velocidade média
Para coleta e o manuseio do personagem estão disponíveis as setas direcionais do
teclado (esquerda e direita). Foi utilizado a fórmula vm = S / t, onde S é a distância percorrida
pelo personagem, t é o tempo levado para fazer a distância total.
4.4 ANÁLISE DOS DADOS DOS QUESTIONÁRIOS DE AVALIAÇÃO
Pela avaliação feita, a aceitação do laboratório virtual para auxiliar no processo de
aprendizagem foi satisfatória. O protótipo conseguiu simular 55% dos casos de forma eficaz.
Em 33% dos casos, a simulação atingiu os objetivos em partes. E em apenas 12% dos casos a
simulação não conseguiu auxiliar os alunos e demonstrar como o fenômeno funciona. A
avaliação foi realizada com 11 alunos e uma educadora de física.
A coleta dos dados da professora (Quadro 2), deu-se por meio de entrevista presencial
junto a professora Elisiane Zanela que atua na Unoesc de Chapecó. Através da análise de suas
respostas foi observado que para realizar um experimento físico adequado, é necessário
possuir uma estrutura básica e ter materiais disponíveis para cada simulação desejada.
Segundo a professora, sem dúvida, as aulas experimentais são relevantes no processo de
aprendizagem do aluno. A vantagem de se utilizar uma ferramenta para simular os fenômenos
físicos dá-se pela possibilidade dos alunos poderem ver na prática a teoria de forma eficaz,
sem depender de um espaço físico.

54
Entretanto a educadora destaca a que os fenômenos poderiam ser melhor
aprofundados, pois os mesmos apresentam simulação apenas dos fatores básicos que remetem
ao fenômeno.
Para coletar as respostas dos alunos voluntários, os mesmos foram direcionados em
um laboratório de informática, onde o laboratório virtual estava disponível para o uso. Os
alunos receberam instruções para utilizar a ferramenta e após responder o questionário. Os
resultados do questionário estão disponíveis no Quadro 6.
Quadro 6 - Resultado da avaliação do laboratório virtual
Questão Sim Não Em partes
Questão 1 100% 0% 0%
Questão 2 18,18% 54,54% 27,27%
Questão 3 63,63% 9, 09% 27,27%
Questão 4 100% 0% 0%
Questão 5 27,27% 27,27% 45,45%
Questão 6 81,81% 0% 18,18%
Fonte: O autor
Com os resultados obtidos, observou-se que as simulações de gravidade e atrito,
possuíram aceitação de 100% dos resultados. Essa porcentagem positiva é devido à simulação
demonstrar como a realidade funciona.
A simulação de velocidade média obteve 63,63% de aceitação, porém 27,27% das
respostas não satisfizeram totalmente os alunos, cogitamos que esse resultado é devido à
usabilidade da animação. O mesmo problema citado pode ter ocorrido com a simulação de
massa, onde obteve 18,18% de respostas com o resultado em partes e 81,81% de satisfação
dos alunos.
Porém, a animação de elasticidade possui 18,18% de resultados positivos.
Possivelmente essa porcentagem baixa, deve-se à limitação do sistema de física do software
Unity, havendo dificuldades na utilização dos componentes que possuem molas configuradas.
Na animação de som acústico, apenas 27,27% das respostas foram positivas e 45,45% dos
alunos concluíram que esta simulação não supriu totalmente a necessidade. Cogita-se que este
resultado seja devido à dificuldade em simular como funciona este fenômeno físico em
particular.

55
Apesar das limitações encontradas, foi possível observar que o laboratório virtual
proposto teve uma aceitação positiva e cumpriu com o seu objetivo proposto, que era o de ser
uma ferramenta auxiliar para complementar o estudo da física.

56
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este estudo propôs o desenvolvimento de um laboratório virtual utilizando o software
Unity com o contexto aplicado ao processo de ensinagem da física. Contudo a área da física é
muito ampla, e este projeto precisou focar em alguns conceitos, tais como, velocidade média,
atrito, elasticidade, gravidade, som acústico e massa. A pesquisa possibilita trazer novas
formas de aprendizagem.
Num primeiro momento buscou identificar conhecimentos concretos da área da física
e quais conceitos seriam mais úteis e que possivelmente teriam as simulações reproduzidas
com as tecnologias gratuitas que estão disponíveis no mercado. Nessa etapa de seleção dos
fenômenos buscou o auxílio de uma professora de física, onde a mesma avaliou e validou se o
problema realmente existia e como poderíamos reproduzir animações dos fenômenos já
citados. Verificou-se então que a experimentação física é realizada em um laboratório com
equipamentos que possuem custo elevado. Após buscou-se por motores de jogos já existentes
no mercado e que apresentassem um sistema de física consolidado para ajudar no
desenvolvimento da ferramenta. Com esta pesquisa foi escolhido o software Unity, onde o
mesmo possui muitos componentes que puderam auxiliar na criação do protótipo.
Este projeto buscou responder se a ferramenta Unity na versão gratuita seria capaz de
simular todos os fenômenos escolhidos. No decorrer do desenvolvimento o software mostrou-
se eficaz em média 90% dos casos, porém na simulação de elasticidade, houve uma limitação
nos componentes que possuem molas, onde os efeitos estavam devidamente configurados e
não havia opções suficientes para alterar as suas propriedades. Além disso, foi proposto se o
software seria capaz de tornar o protótipo responsivo. Nesta etapa, o software demonstrou-se
totalmente eficaz, havendo a compilação para sistemas operacionais distintos e a adaptação de
diversos tamanhos de telas. Por fim o estudo também questionava quais as vantagens dos
professores em utilizar uma ferramenta para simular fenômenos estudados pela física, em
comparação com o método tradicional de ensino. Para responder essa questão da pesquisa, foi
realizado um questionário com a professora da UNOESC de Chapecó, onde ela aponta a
importância da experimentação e como o laboratório pode tornar-se outra forma de
aprendizagem.
Para fim de avaliar e coletar informações do laboratório virtual foi entrevistado alunos
voluntários, com o intuito de validar o protótipo e verificar se as simulações foram eficazes.

57
Após a coleta dos dados, conclui-se que 70% das animações possuíram resultados positivos
dos estudantes. Porém, não deixo de relatar que os 11 alunos questionados demonstra uma
quantidade pequena de entrevistados para a validação deste projeto.
Este estudo, portanto, sugere que o protótipo criado pode servir como auxilio
complementar para os alunos e professores no processo de ensino, dessa forma, tornando o
conteúdo obrigatório, mais divertido e atrativo aos estudantes. A área da física é muito
extensa, neste projeto foi apresentado um breve resumo de alguns conceitos dos fenômenos e
não houve tanta profundidade dos assuntos. Existe possibilidade de novas pesquisas
relacionada a novos fenômenos físicos, ou mais simulações com maior profundidade dos
conceitos apresentados.

58
REFERÊNCIAS
ALTOÉ, Anair; FUGIMOTO, Sonia Maria Andreto. COMPUTADOR NA EDUCAÇÃO E
OS DESAFIOS EDUCACIONAIS. 2009. Disponível em:
<http://www.pucpr.br/eventos/educere/educere2009/anais/pdf/1919_1044.pdf>. Acesso em:
02 jul. 2016.
ALVES FILHO, Jose de Pinho. REGRAS DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA
APLICADAS AO LABORATÓRIO DIDÁTICO. Disponível em:
<https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/viewFile/9006/13274>. Acesso em: 07 set.
2016.
ANDRADE, Jorge Augusto Nascimento de; LOPES, Nataly Carvalho; CARVALHO,
Washington Luiz Pacheco de. UMA ANÁLISE CRÍTICA DO LABORATÓRIO
DIDÁTICO DE FÍSICA: A EXPERIMENTAÇÃO COMO UMA FERRAMENTA PARA
A CULTURA CIENTÍFICA. 2009. Disponível em:
<http://posgrad.fae.ufmg.br/posgrad/viienpec/pdfs/1161.pdf>. Acesso em: 12 agosto 2016.
BARANAUSKAS, Maria Cecília Calani et al. UMA TAXONOMIA PARA AMBIENTES
DE APRENDIZADO BASEADOS NO COMPUTADOR. Disponível em:
<http://www.pucrs.br/famat/viali/tic_literatura/capitulos/cap3-taxion.pdf>. Acesso em: 04
out. 2016.
BISQUOLO, Paulo Augusto. Força de atrito: Entenda o que são atrito estático e atrito
cinético. 2015. Disponível em: <http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/forca-de-atrito-
entenda-o-que-sao-atrito-estatico-e-atrito-cinetico.htm>. Acesso em: 04 set. 2016.
CAVALCANTI, Eduardo. Lei de Hooke. Disponível em: <http://blogdaengenharia.com/lei-
de-hooke/>. Acesso em: 29 out. 2016.
CENTRO DE ENSINO E PESQUISA APLICADA. Forças Elásticas. Disponível em:
<http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/elasticidade/>. Acesso em: 26 jul. 2016.
COELHO, Suzana Maria; NUNES, António Dias. O PAPEL DA EXPERIMENTAÇÃO
NO ENSINO DA FÍSICA. Disponível em:
<https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/viewFile/6560/6046>. Acesso em: 11 set.
2016.
FÍSICA. PESOS E MEDIDAS. [20-??]. Disponível em:
<http://www.fisica.net/unidades/pesos-e-medidas-historico.pdf>. Acesso em: 29 agosto 2016.
FÍSICA, Só. CINEMÁTICA: Velocidade. Disponível em:
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Cinematica/velocidade.php>. Acesso em:
12 agosto 2016.
FONSECA, Monaliza et al. O laboratório virtual: Uma atividade baseada em experimentos
para o ensino de mecanica. Revista Brasileira de Ensino de Fíısica, São Paulo, v. 35, n. 4,

59
p.1-10, 2013. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/rbef/v35n4/a14v35n4.pdf>. Acesso
em: 13 nov. 2016.
FORTE, Cleberson et al. Implementação de Laboratórios Virtuais em Realidade
Aumentada para Educação à Distância.Disponível em:
<http://www2.fc.unesp.br/wrva/artigos/50464.pdf>. Acesso em: 17 nov. 2016.
GRUPO DE ENSINO DE FÍSICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
(Santa Maria). Força Elástica de uma Mola. [20-??]. Disponível em:
<http://coral.ufsm.br/gef/Dinamica/dinami11.pdf>. Acesso em: 28 out. 2016.
(Santa Maria). Notas Musicais.Disponível em:
<http://coral.ufsm.br/gef/Ondas/ondas17.pdf>. Acesso em: 31 out. 2016.
(Santa Maria). Ondas Sonoras.Disponível em:
<http://coral.ufsm.br/gef/Ondas/ondas15.pdf>. Acesso em: 31 agosto 2016.
(Santa Maria). Velocidade Média. Disponível em:
<http://coral.ufsm.br/gef/Cinematica/cinema10.pdf>. Acesso em: 24 agosto 2016.
HEWITT, Paul G. Física Conceitual. 11. ed. San Francisco: Bookman, 2011.
MACHADO, Henrique. Unity 3D: Introdução ao desenvolvimento de games. Disponível
em: <http://www.devmedia.com.br/unity-3d-introducao-ao-desenvolvimento-de-
games/30653>. Acesso em: 11 set. 2016.
MEDEIROS, Higor. Introdução a Requisitos de Software. Disponível em:
<http://www.devmedia.com.br/introducao-a-requisitos-de-software/29580>. Acesso em: 13
nov. 2016.
MENDES, Ricardo Magno Barbosa et al. DIFICULDADES DOS ALUNOS DO ENSINO
MÉDIO COM A FÍSICA E OS FÍSICOS. Disponível em:
<http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvii/sys/resumos/T0624-1.pdf>. Acesso em: 19
set. 2016.
NASCIMENTO, Tiago Lessa do. REPENSANDO O ENSINO DA FÍSICA NO ENSINO
MÉDIO. 2010. Disponível em: <http://www.uece.br/fisica/index.php/arquivos/doc_view/75-
?tmpl=componen t&format=raw>. Acesso em: 16 set. 2016.
NUSSENZVEIG, H. Moysés. Curso de física básica. 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher,
2013.
OLIVEIRA, Jéssica Mariella de Carvalho et al. DESENVOLVIMENTODA
PLATAFORMA DO LABORATÓRIO DE ACESSO REMOTO E
INSTRUMENTAÇÃO VIRTUAL VIA WEB. 2012. Disponível em:
<http://docplayer.com.br/2080018-Desenvolvimento-da-plataforma-do-laboratorio-de-acesso-
remoto-e-instrumentacao-virtual-via-web.html>. Acesso em: 13 out. 2016.

60
PASSOS, Erick   baptista et al. Tutorial:  Desenvolvimento  de  Jogos  com 
Unity 3D. 2009. Disponível em:
<http://sbgames.org/papers/sbgames09/computing/tutorialComputing2.pdf>. Acesso em: 25
set. 2016.
RAMALHO JUNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antonio de
Toledo. Os fundamentos da fÃsica.9. ed. SÃ£o Paulo: Moderna, 2007.
SANTOS, José Carlos Fernandes dos. Interferência e acústica: INTERFERÊNCIA DE
ONDAS. Disponível em: <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-
luz/interferencia-e-acustica.html>. Acesso em: 14 jul. 2016.
SETZER, Valdemar W. Computadores na educação: por quê, quando e como. Disponível
em: <https://www.ime.usp.br/~vwsetzer/PqQdCo.html>. Acesso em: 29 jul. 2016.
SILVA, Domiciano Correa Marques da. INÉRCIA, MASSA E FORÇA. [20-??]. Disponível
em: <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/inercia-massa-forca.htm>. Acesso em: 02 jul. 2016.
SILVÉRIO, Antonio dos Anjos; ZIMMERMANN, Erika. AS DIFICULDADES NO
ENSINO/APRENDIZAGEM DA FÍSICA. 2001. Disponível em:
<https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/105360/FSC0003-
M.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso em: 14 jul. 2016.
SÓ FÍSICA. Reflexão do som. Disponível em:
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Acustica/reflexao.php>. Acesso em: 20
set. 2016.
TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. 6. ed. Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2009.
UFCG. Casos de Uso. Disponível em:
<http://www.dsc.ufcg.edu.br/~sampaio/cursos/2007.1/Graduacao/SI-
II/Uml/diagramas/usecases/usecases.htm>. Acesso em: 13 out. 2016.
UFCG. Diagrama de Atividades. Disponível em:
<http://www.dsc.ufcg.edu.br/~jacques/cursos/map/html/uml/diagramas/atividades/diag_ativid
ades.htm>. Acesso em: 13 out. 2016.
UNESP. Laboratório de Física 1. Disponível em:
<http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/fisicaequimica/relacaodedocentes973/fernan
dorogeriodepaula/aula01_fsica-exp.1.pdf>. Acesso em: 02 agosto 2016.
UNITY. FLEXÍVEL, RÁPIDO E AVANÇADO. 2016. Disponível em:
<https://unity3d.com/pt/unity>. Acesso em: 27 agosto 2016.

61
APÊNDICE A – Diagrama de atividades

Monografia - LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA UTILIZANDO O SOFTWARE UNITY

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a Monografia - LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA UTILIZANDO O SOFTWARE UNITY

Semelhante a Monografia - LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA UTILIZANDO O SOFTWARE UNITY (20)

Monografia - LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA UTILIZANDO O SOFTWARE UNITY