Didactic instrument for teaching concepts of simple harmonic motion and circular motion in the context of ausubelian meaningful learning

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação de Mestrado Profissional em Ensino de Física, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, 2022.Nesse trabalho apresentamos uma proposta de sequência didática para o ensino de conceitos básicos do Movimento Harmônico Simples para turmas de segunda série do Ensino Médio. O fundamento teórico que dá sustentação ao trabalho consiste na Teoria Ausubeliana de Assimilação, juntamente com uma metodologia geral para implementação da teoria, baseada nos conceitos de Esquema de Subsunção e Instrumento de Subsunção. Partimos dos elementos descritos do Movimento Circular Uniforme, identificados como subsunçores, contribuindo como fundamentos para desenvolvimento dos conceitos análogos como período, frequência, aceleração e força. Toda sequência se articula em torno da assimilação entre os conceitos do Movimento Circular Uniforme e Movimento Harmônico Simples. Para realizar a relação entre os dois movimentos, utilizamos um pêndulo cônico em movimento para formação de uma sombra que, em diferentes perspectivas, revela dois movimentos diferentes, o circular, no plano, e o harmônico, em uma linha reta. A partir da sombra, utilizamos o software Tracker, que analisa e gera gráficos do movimento em diferentes variáveis. A geração dos gráficos e as funções horárias indicam equações semelhantes para os dois movimentos, estabelecendo a conexão entre eles. Observamos, a partir dos resultados da aplicação da sequência didática, que, ao se utilizar os conceitos do Movimento Circular Uniforme para ensinar os elementos do Movimento Harmônico Simples, os alunos demonstraram resultados mais satisfatórios no que se refere à aprendizagem significativa, além de demonstrarem maior motivação para o aprendizado.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).In this work we present a proposal of a didactic sequence developed to teaching basic concepts of Simple Harmonic Motion for students of Second Grade of High Scholl. The theoretical foundations adopted consists in the Ausubelian Theory of Assimilation, complemented with a general methodology for the implementation of the theory, based on the concepts of Subsumption Scheme and Subsumption instrument. We start from the concepts provided by Uniform Circular Motion in the plane that we identified as subsumers for the analogous concepts of period, frequency, acceleration and force. The entire sequence is based on the articulation between the concepts of Uniform Circular Motion and the Simple Harmonic Motion. To realize the relation between them, we use a conic pendulum in motion to construct a mobile shadow that, in different perspectives, reveals two different motions: the circular, in the plane, and the harmonic, in a straight line. Based on the shadows, we use the software Tracker to analyze and produce graphs of the motions in different variables. The production of the graphs and of the time functions points to similar equations for both motions, establishing the connections between them. We have observed, from the results of the application of the didactic sequence, once we use Uniform Circular Motion to teaching Simple Harmonic Motion, the students show more significant results concerning meaning learning. Moreover, they show bigger motivation for learning