An educational product based on the brachistochrone problem

• Autores: Luis Gustavo Belarmino de Sousa, Luiz Paulo Fernandes Lima
• Localización: International Journal of Professional Business Review: Int. J. Prof.Bus. Rev., ISSN 2525-3654, ISSN-e 2525-3654, Vol. 9, Nº. 5, 2024 (Ejemplar dedicado a: Continuous publication; e04680)
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Um un producto educativo basado en el problema de la braquistócrona.
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• Resumen
  • español

     Objetivo: El desarrollo de este trabajo tiene como objetivo construir un producto educativo experimental para obtener respuestas a las preguntas sobre la trayectoria más rápida entre dos puntos desiguales.

    Marco Teórico: El problema de la braquistócrona implica una trayectoria en la que una partícula, sujeta a un campo gravitatorio constante, sin fricción y con velocidad inicial cero, se desplaza entre dos puntos en el intervalo de tiempo más corto. La tautócrona es la curva en la que el tiempo que tarda un objeto en deslizarse sin fricción en gravedad uniforme hasta su punto más bajo es independiente de su punto de partida.

    Método: La metodología utilizada para construir el producto educativo se basó en el Pensamiento de Diseño (DT), dividido en etapas definidas como inmersión, interpretación, ideación, prototipado y desarrollo.

    Resultados y Discusión: A través de la experimentación con el uso del producto educativo, se observó que el tiempo para recorrer la cicloide, incluso con una mayor distancia cubierta, es menor que el tiempo para recorrer una trayectoria recta, mostrando que la distancia más corta entre dos puntos no es el recorrido realizado en menos tiempo.

    Implicaciones de la Investigación: Al tratarse de la construcción manual de un producto educativo, se producen necesariamente discusiones en grupo, buscando soluciones para la construcción y la verificación de la teoría. Sirve como una herramienta que ayuda a formar nuevos conceptos y puede aumentar la participación en las discusiones de la clase de Física.

    Originalidad/Valor: Este estudio contribuye a la enseñanza experimental de la Física como una herramienta excelente, siendo un experimento simple que anima a los estudiantes a cuestionar y analizar la situación física en su totalidad.

      Palabras clave: Braquistócrona; Pensamiento de Diseño; Educación en Física; Producto Educativo.

  • English

    Objective: The development of this work aims to construct an experimental educational product to obtain answers to inquiries about the fastest trajectory between two uneven points.

    Theoretical Framework: The Brachistochrone problem involves a trajectory in which a particle, subject to a constant gravitational field, without friction, and with zero initial velocity, moves between two points in the shortest time interval. The tautochrone is the curve in which the time spent by an object to slide frictionlessly in uniform gravity to its lowest point is independent of its starting point.

    Method: The methodology used to construct the educational product was based on Design Thinking (DT), divided into stages defined as immersion, interpretation, ideation, prototyping, and development.

    Results and Discussion: Through experimentation with the use of the educational product, it was observed that the time to traverse the cycloid, even with a greater distance covered, is less than the time to traverse a straight path, showing that the shortest distance between two points is not the path taken in the least time.

    Research Implications: As it involves the manual construction of an educational product, group discussions necessarily occur, seeking solutions for construction and theory verification. It serves as a tool that aids in forming new concepts and can enhance participation in Physics class discussions.

    Originality/Value: This study contributes to the experimental teaching of Physics as an excellent tool, being a simple experiment that encourages students to question and analyze the physical situation as a whole.

  • português

    Objetivo: O desenvolvimento deste trabalho objetiva construir um produto educacional experimental para obter respostas aos questionamentos realizados sobre qual trajetória é a mais rápida entre dois pontos desnivelados.

    Referencial Teórico:  O problema da braquistócrona consiste em uma trajetória em que uma partícula, sujeita a um campo gravitacional constante, sem atrito e com velocidade inicial nula, se desloca entre dois pontos no menor intervalo de tempo. A tautócrona é a curva na qual o tempo gasto por um objeto para deslizar sem fricção em gravidade uniforme até seu ponto de mínimo é independente de seu ponto de partida.

    Método: A metodologia utilizada para construção do produto educacional se baseou no Design Thinking (DT) dividida em etapas definidas como imersão, interpretação, ideação, prototipagem e desenvolvimento.

    Resultados e Discussão:  Através da experimentação com uso do produto educacional, pode-se constatar que o tempo para percorrer a ciclóide, mesmo com maior distância percorrida, é menor do que o tempo para percorrer uma superfície reta, mostrando que a menor distância entre dois pontos não é o percurso realizado em menor tempo.

      Implicações da Pesquisa: Por se tratar de uma construção manual de um produto edicacional, necessariamente ocorrem discussões em grupo, buscando soluções para a construção e para a comprovação da teoria, sendo uma ferramenta que auxilia na formação de novos conceitos e que pode aumentar a participação nas discussões nas aulas de Física.

    Originalidade/Valor: Este estudo contribui para o ensino experimental de Física como excelente ferramenta, por se tratar de um experimento simples e que incentiva o aluno a questionar e analisar a situação física como um todo.