Viagem ao fundo do mar
Autor e Co-autor(es)
José Eduardo Martins
Estrutura Curricular
| Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
|---|---|---|
| Ensino Médio | Física | Movimento, variações e conservações |
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
Duração das atividades
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
Estratégias e recursos da aula
1ª Aula: Motivação / Introdução (15 min.)
A capacidade de flutuar das embarcações é uma questão que normalmente causa muitas dúvidas nos alunos. É comum se perguntarem como um barco de ferro consegue flutuar ao passo que um prego de mesmo material afunda na água. No caso do submarino essas questões são ainda mais complexas, pois o mesmo consegue controlar a sua profundidade. Essa aula usará questões relacionadas à operação de um submarino como recurso para discussão de aspectos físicos envolvidos na capacidade de flutuar dos corpos.
Construção de um Ludião
Material necessário (por grupo de três alunos):
* 1 garrafa PET de dois litros com tampa e cheia de água;
* 1 ampola de vidro vazia.
A aula deverá ser iniciada com uma pequena oficina onde os alunos serão divididos em grupos de três. Cada grupo deverá montar e usar um Ludião que é um aparelho que funciona com o mesmo princípio do submarino.
Montagem:
1. Encha a garrafa PET com água até derramar.
2. Encha a ampola com aproximadamente metade da sua capacidade com água.
3. Usando o dedo indicador tampe a boca da ampola e coloque-a no interior da garrafa de PET com a sua boca voltada para baixo. Cuidado para não deixar a água da ampola sair nesse momento!
4. Feito isso a ampola deverá:
5. Flutuar na lâmina de água quase que totalmente submersa. Se isso não ocorrer o procedimento deverá ser repetido da seguinte forma:
* Aumentando a quantidade de água se uma grande parte da ampola ficar fora de água;
* Diminuindo a quantidade de água se a ela afundar.
6. Assim que tiver sucesso no item anterior, a garrafa já pode ser fechada!
Uso:
Esse aparelho pode ser usado apertando levemente o corpo da garrafa. Isso fará com que a pressão do líquido aumente forçando assim a entrada de água para o interior da ampola que ficará mais densa e conseqüentemente descerá no interior da garrafa. O movimento de decida ou subida da ampola poderá ser controlado conforme, respectivamente, se aumente ou diminua a força aplicada à garrafa. A figura abaixo ilustra a forma de manusear um aparelho pronto.
Figura 01 – Aspecto de um Ludião feito com uma garrafa PET e uma ampola de vidro.
Cuidado! A garrafa deve ser manuseada na vertical. N& atilde;o a vire, pois isso pode encher a ampola de água “naufragando” assim o Ludião.
2ª Aula: Na sala de informática (50 min.)
Agora a atividade será feita em um laboratório de informática onde abordaremos a mesma situação empregando dois Objetos de Aprendizagem.
1. O Objeto de Aprendizagem escolhido será o de nome: “Hidrostática” (Fig. 02). Esse Objeto de Aprendizagem aborda a conceitos relacionados a capacidade de flutuar de um submarino. Além de simular os movimentos de submersão e imersão, essa simulação apresenta ainda informações sobre:
* Pressão;
* Profundidade (também na forma de gráfico de Pxt);
* Aceleração;
* Velocidade vertical (também na forma de gráfico de Vxt);
* Vetores de Força Peso (seta vermelha) e Empuxo (seta verde).
Figura 02 – Forças atuantes em um submarino. Disponível em: http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/concurso2006/hidrostatica/index.html
Esses dados permitem que o aluno verifique de forma simultânea o movimento e as reações das outras grandezas físicas envolvidas. A ação que alterará esses parâmetros é a variação da densidade do submarino o que pode ser conseguido tal como no caso do Ludião com o bombeamento de água para dentro ou para fora do submarino (fato esse, ilustrado pelo aumento ou diminuição de água nos tanques de lastro (apresentado no campo inferior direito da página). A interatividade do aluno com o movimento será grande, pois ele poderá através de uma barra móvel controlar a densidade da embarcação.
Partiremos agora para um maior aprofundamento do fenômeno através de um outro Objeto de Aprendizagem.
2. O Objeto de Aprendizagem escolhido será o de nome “Experimentando a Hidrostática” (Fig. 03). Esse Objeto de Aprendizagem traz alguns princípios importantes da hidrostática como:
* Conceito de densidade ou massa específica;
* Conceitos de pressão e pressão em líquidos;
* Princípio de Pascal;
* Princípio de Arquimedes.
Esse último será particularmente importa nte, pois o conceito de empuxo deriva do Princípio de Arquimedes. A figura 03 ilustra algumas imagens desse objeto com as quais os alunos se depararão.
Fi g . 03_A) Ao selecionar o campo “empuxo” uma série de situações será aprese n tada ao aluno ele poderá alterar o tipo de forma do recipiente (cilíndrico; cônico; trapézio), bem como o tipo de líquido contido no recipiente (água; óleo; mercúrio) e material do objeto a ser colocado no líquido (bola de isopor; de chumbo; de t ênis). Feito isso é possível simular a capacidade de flutuar do corpo. É interessante lembrar que os parâmetros de densidade do líquido e da bola são relevantes no processo, mas que a forma do recipiente não é.
Fig.03_B) Nessa guia o aluno pode ter maiores informações sobre o Princípio de Arquimedes bem como da força de empuxo que surge em qualquer corpo submerso e que depende apenas do peso do líquido deslocado. Essa explicação poderá desencadear uma discussão mediada pelo professor onde o conceito do empuxo será formalizado e trabalhado com os alunos.
Figura 03 – Forças atuantes em um submarino. Disponível em: http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/concurso2006/exphidrostatica/index.html