UM FIO, UMA MASSA E UM COMPUTADOR: Do Experimento do Pêndulo Simples ao Aprendizado de Máquina

O pêndulo simples consiste basicamente de uma massa sustentada por um fio num ponto de apoio. Este objeto permitiu, desde a era da antiguidade, observações de fenômenos temporais e oscilatórios. No início do século XVII, Galileu Galilei observou que para pequenas oscilações, o pêndulo apresenta movimento isócrono, isto é, ele oscila em períodos iguais. O pêndulo é objeto de estudo para pesquisadores e professores desde então, pois não apenas é uma ferramenta de baixo custo e fácil de montar, como permite estudar muitos conceitos físicos como oscilações, período, frequência, aceleração gravitacional. Nos séculos passados, experimentos simples da física serviram de base para o cálculo de constantes universais ou fazer demonstrações matemáticas. No caso do experimento do pêndulo simples é possível calcular a constante da aceleração gravitacional local, muito atribuída em livros e artigos como g=9,8 m/s², além de ser possível a demonstração da equação de movimento harmônico simples. No entanto, nos últimos anos a tecnologia tem dado um salto e algoritmos de inteligência artificial, tal como de aprendizado de máquina – machine learning – tem se mostrado promissor em diversos campos das ciências. Na física computacional, usar aprendizado de máquina para analisar teorias e experimentos tem se mostrado uma ferramenta excepcional. Com isso, neste trabalho iremos usar um algoritmo simples de aprendizado de máquina para analisar resultados do experimento do pêndulo simples. O objetivo deste estudo é elucidar a importância de experimentos simples no ensino da física, bem como motivar o estudo experimental de ferramentas computacionais reconhecidas