Para a **Aula 08**, consolidaremos o bloco de instrumentação com uma investigação de alto nível cognitivo: a **Lei de Fourier** aplicada ao cotidiano das **garrafas térmicas**. O foco é fechar o **Diagrama V de Gowin**, permitindo que o professor-estudante sintetize como a tecnologia (Arduino) serviu para validar a teoria (Termodinâmica) e produzir conhecimento novo.

Aqui está a estrutura detalhada para o fechamento deste ciclo experimental:

---

### **Aula 08: O Mistério do Café Frio – Lei de Resfriamento de Newton com Arduino**

#### **1. Tema**

Sistemas de aquisição de dados e a integração entre atividades computacionais e experimentais: Investigando a taxa de resfriamento da água com sensores digitais.

#### **2. Objetivo Educacional**

* Determinar a constante de resfriamento ($k$) da água em um béquer utilizando a **Lei de Resfriamento de Newton**.

* Comparar como diferentes massas de água (volume de 80% vs 20%) afetam a velocidade de perda de calor.

* Utilizar o **Arduino** e o sensor **DS18B20** para automatizar a coleta de dados, reduzindo o erro de medição e permitindo a análise gráfica em tempo real.

* Concluir o **Diagrama V de Gowin**, integrando o "fazer" (coleta SAD) ao "pensar" (equação diferencial do resfriamento).

#### **3. Conteúdo a ser Ministrado**

* **Lei de Resfriamento de Newton**: Equação exponencial da temperatura em função do tempo.

* Constante de decaimento térmico ($k$) e variáveis de influência (massa, área superficial, isolamento).

* Instrumentação com Arduino: Protocolo One-Wire e Sensor DS18B20.

* Tratamento de dados experimentais e ajuste de curvas exponenciais.

#### **4. Metodologia, Estratégia e Técnicas**

* **Aula Invertida (Flipped Classroom)**: Os alunos revisam o conceito de calorimetria e assistem a um tutorial sobre o sensor DS18B20.

* **Ponte de Ausubel**: Discussão sobre as limitações do cronômetro e termômetro analógico (fadiga do observador e imprecisão).

* **Investigação Dirigida**: O experimento é dividido em duas partes para isolar a variável "massa".

* **Diagrama V de Gowin**: Ferramenta central para organizar a transição dos dados brutos para asserções de conhecimento.

#### **5. Proposta de Plano de Aula (Sequência Didática)**

1.  **Momento 1 - A Ponte de Ausubel (45 min)**: Debate sobre "O que acontece com a temperatura do café quando o esquecemos na mesa?". Introdução à pergunta-foco: "O resfriamento depende da quantidade de café?".

2.  **Momento 2 - Oficina de SAD (60 min)**: Montagem do circuito Arduino com sensor DS18B20. Carregamento do código de leitura serial e validação da temperatura ambiente.

3.  **Momento 3 - Investigação em Duas Partes (120 min)**:
    *   **Parte 1**: Coleta de dados com 80% de volume de água quente. Registro da curva por 15 minutos.
    *   **Parte 2**: Coleta de dados com 20% de volume de água quente.
    *   Uso do *Serial Plotter* para visualização comparativa imediata.

4.  **Momento 4 - Síntese Epistemológica (15 min)**: Fechamento do Diagrama V. Cálculo do $k$ médio para cada parte e discussão sobre os juízos de valor da instrumentação digital.

#### **6. Avaliação**

* **Participação em Aula (PA)**: Qualidade da montagem do circuito e engajamento na coleta de dados.

* **Avaliação Prática (AP)**: Relatório digital em formato de **Diagrama V de Gowin**, contendo os gráficos exportados e a justificativa física para a diferença nas constantes de resfriamento.

#### **7. Referências**

* DONELES, P. F. T.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Integração entre atividades computacionais e experimentais como recurso instrucional.

* HAAG, R.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Por que e como introduzir aquisição automática de dados no laboratório didático de Física?.

#### **8. Pesquisa e Organização (Pós-Aula)**

* **Atividade de Casa**: Fichar o artigo de Doneles et al. (2012), focando em como a instrumentação liberta o aluno para o "fazer ciência" em vez de apenas "ler instrumentos".

#### **9. Referências Complementares**

* Plano de Ensino MNPEF - Regras de Avaliação e Frequência.
* Manual do Sensor DS18B20 e Biblioteca DallasTemperature.

---

Com esta abordagem, consolidamos o Arduino como uma extensão dos sentidos do cientista, permitindo que o foco da aula seja a física do fenômeno e não a mecânica da medição.