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Orientador: Elisabeth Barolli Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Uma das funções atribuídas aos laboratórios didáticos é o desenvolvimento dos conteúdos procedimentais. A habilidade de calcular as incertezas experimentais e interpretá-las no contexto em que foram estimadas podem ser caracterizadas como um tipo de conteúdo procedimental. Entretanto, pesquisas revelam que, mesmo com a proposta de desenvolver tais conteúdos, uma das grandes dificuldades identificadas nos estudantes de graduação nas atividades desenvolvidas dentro do laboratório didático de Física é a compreensão do papel das incertezas e erros experimentais na análise do fenômeno observado. O objetivo desta pesquisa foi realizar uma investigação acerca de como o emprego de uma abordagem experimental, usando a automação de experimentos de física, poderia facilitar a aprendizagem dos conteúdos procedimentais dos estudantes do curso de engenharia de computação, em especial, aqueles que se referem ao tratamento e interpretação das incertezas instrumentais e erros experimentais. A pesquisa foi desenvolvida seguindo uma metodologia que utilizou-se de uma abordagem que privilegiou o contato com os sujeitos investigados e que permitiu estudar as ações dos estudantes na condução da atividade experimental acerca da conservação da energia mecânica de corpos em rolamento. A atividade experimental foi dividida em três etapas e executada ao longo de três aulas consecutivas. A análise dos dados foi realizada em acordo com a análise textual discursiva, por meio da qual foi possível analisar os principais eventos ocorridos nas discussões feitas pelos estudantes acerca de todo o processo experimental vivenciados por eles. Essa análise possibilitou realizar uma inferência acerca da contribuição da automação para a aprendizagem dos conteúdos procedimentais Abstract: One of the functions assigned to teaching laboratories is the development of procedural contents. The ability to calculate experimental uncertainties and interpret them in the context in which they were estimated can be characterized as a type of procedural content. However, research reveals that, even with the proposal to develop such contents, one of the major difficulties identified in undergraduate students in the activities developed within the didactic physics laboratory is the understanding of the role of uncertainties and experimental errors in the analysis of the observed phenomenon. The objective of this research was to carry out an investigation into how the use of an experimental approach, using the automation of physics experiments, could facilitate the learning of procedural content by students of the computer engineering course, in particular, those referring to the treatment and interpretation of instrumental uncertainties and experimental errors. The research was developed following a methodology that used an approach that privileged the contact with the investigated subjects and that allowed to study the actions of the students in the conduction of the experimental activity about the conservation of the mechanical energy of rolling bodies. The experimental activity was divided into three stages and performed over three consecutive classes. Data analysis was carried out in accordance with discursive textual analysis, through which it was possible to analyze the main events that occurred in the discussions made by the students about the entire experimental process experienced by them. This analysis made it possible to make an inference about the contribution of automation to the learning of procedural contents Doutorado Ensino de Ciências e Matemática Doutor em Ensino de Ciências e Matemática

Devido às normas ambientais atualmente em vigor que restringem a quantidade de gases poluentes emitidos para a atmosfera pelos automóveis, e também pela cada vez maior consciencialização para os problemas ambientais que o consumo de combustíveis fósseis acarreta, assim como devido ao cada vez mais elevado preço dos mesmos, os construtores automóveis têm como principal objectivo a redução do consumo do combustível e consequente diminuição de emissão de poluentes. Os sistemas de reaproveitamento da energia térmica desperdiçada nos motores de combustão interna (MCI), podem contribuir de forma significativa para o aumento da eficiência de conversão de energia em veículos equipados com MCI. O presente estudo é dedicado ao desenvolvimento de um sistema de recupereração desta energia desperdiçada, recorrendo ao ciclo de Rankine, com ênfase no desenvolvimento da montagem experimental, na avaliação do desempenho de diferentes geometrias de evaporador e no estudo das incertezas experimentais. Tendo em conta as várias restrições de projeto (compacidade, perda de carga e potência recuperada por unidade de volume) o presente trabalho permitiu identificar a geometria do evaporador mais adequada.

No presente estudo é apresentado o desenvolvimento de uma montagem experimental para analisar o desempenho de um turbocompressor, quando este é sujeito a condições reais de funcionamento impostas por um Motor de Combustão Interna (MCI). Através da revisão bibliográfica foi possível identificar e estudar trabalhos já existentes, que tinham em comum o desenvolvimento de uma montagem experimental para turbocompressores. Esta permitiu ainda a identificação dos parâmetros necessários à caracterização do funcionamento do turbocompressor em estudo, como é o caso dos mapas de operação do compressor e da turbina. Depois do desenvolvimento da montagem experimental, esta foi aplicada no veículo de ensaios, presente no banco de ensaio de potência. A aquisição dos parâmetros de funcionamento do turbocompressor foi feita com recurso a diversos sensores e a um programa de aquisição de dados. A realização dos ensaios experimentais foi executada com base numa matriz constituída por 60 condições de funcionamento, correspondentes a diferentes valores de velocidade de rotação (N) e carga (Pressão Média Efetiva – PME) do MCI. Através da análise de incertezas experimentais foi possível quantificar a incerteza das variáveis medidas e identificar a influência das variáveis medidas nas variáveis calculadas. Além disso, possibilita ainda verificar quais são as variáveis medidas que mais contribuem para a incerteza experimental das variáveis calculadas. A partir da análise dos resultados foi verificado que estes estão dentro do esperado. Além disso, possibilita a visualização dos pontos de funcionamento do MCI através da realização do turbomatching.