Uma prática de laboratório para equações diferenciais parciais: condução de calor em uma barra de cobre

Abstract

Considerando que aulas práticas tornam o processo de ensino e aprendizagem mais agradáveis e significativos, assim como, buscando propor aos alunos um melhor entendimento do assunto equações diferenciais parciais, neste trabalho, foi realizado um experimento envolvendo ensaios de laboratório e o uso de equações diferenciais. A pesquisa em questão aborda um problema de condução de calor, o qual foi desenvolvido em dois momentos, o primeiro foi um ensaio em laboratório no qual foi realizado o aquecimento de uma barra de cobre. Já a segunda análise do problema foi abordada analiticamente, pela modelagem matemática da função condução de calor, a qual foi obtida pela equação diferencial parcial que descreve o fluxo de calor em uma barra. Dessa forma, o trabalho, em específico, consiste no estudo térmico realizado em uma barra de cobre cujas extremidades foram isoladas, e, durante o ensaio, a barra foi inicialmente aquecida e posteriormente resfriada até a temperatura ambiente, comparando assim os resultados obtidos via experimentação prática com os resultados obtidos pela solução analítica, através da equação condução de calor. Para coleta de dados no laboratório, foram utilizados sensores de temperatura e, para obtenção dos resultados pela equação condução de calor, foi utilizado o software Maple. De posse dos dados, foram feitas análises dos resultados e do comportamento, com o auxílio de tabelas e gráficos. Os resultados obtidos foram satisfatórios, com semelhanças significantes entre ambos os experimentos, implicando assim na viabilidade de aplicação da tarefa prática no desenvolvimento da disciplina.

Keywords

• Aulas práticas
• Equações diferenciais parciais
• Condução de calor