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Princípio de Pascal

 

19/11/2008

Autor e Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Erwin Doescher e Bruno Pagliarani Mattiazzo

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
* Princípio de Pascal.
Duração das atividades
Uma (1) aula de 50 minutos.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
Para uma melhor compreensão do recurso postado na aula, o aluno deve ter conhecimento de pressão, da Força Peso e Densidade.
Estratégias e recursos da aula

As estratégias a serem utilizadas serão:
- Aula conceitual;
- Visualização do vídeo;
- Demonstração do experimento.

MOTIVAÇÃO: É importante que, antes de conceituar o referido princípio, o professor destaque a evidência deste no cotidiano do homem, tal como: elevadores hidráulicos dos postos de gasolina e ao sistema de freios e amortecedores dos automóveis. Assim, antes de desenvolver os conceitos sobre o Princípio de Pascal, o professor deverá distribuir o texto que aborda sistemas hidraúlicos automotivos (conforme abaixo) para os alunos e solicitar que eles (alguns alunos) leiam em voz alta para que toda a sala ouça e participe da leitura.

 

Texto: Sistemas Hidráulicos Automotivos - Freios

A aplicação da hidráulica vem sendo pesquisada e aperfeiçoada desde que Blaise Pascal (1623), físico francês que estudou pressões hidráulicas e descobriu os fundamentos denominados "LEIS DE PASCAL". Uma destas leis diz o seguinte: "A pressão exercida sobre um líquido em câmara selada transmite-se por igual em todas as direções”. O funcionamento do freio automotivo tem como fundamento a "Lei de Pascal", ao utilizar a força aplicada no pedal, transmitida por um fluido para acionar o sistema de freios. O freio atua transformando a energia cinética do veículo, convertendo o movimento em calor através do atrito. Ou seja, o motor desenvolve uma potência que retira o veículo do estado de repouso e impulsiona-o ao movimento, essa potência precisa ser total ou parcialmente transformada, quando se deseja diminuir ou anular a velocidade do veículo. O moderno formato do sistema de freio automotivo, vem sendo desenvolvido há mais de 100 anos e tornou-se extremamente seguro e eficiente. O típico sistema de freio é composto de freios a disco na parte dianteira e freios a tambor ou disco na parte traseira, conectados por um conjunto de tubos e mangueiras, que interligam o freio de cada roda ao cilindro mestre. É comum que acessórios estejam conectados ao sistema de freio, tais como o freio de estacionamento, o servo freio e o sistema antibloqueio (ABS). Quando acionamos o pedal de freio, empurramos um pistão no interior do cilindro mestre, que força o óleo hidráulico (fluido de freio), através de tubos e mangueiras para atuar em cada roda. Como o fluido hidráulico não pode ser comprimido, empurrar o líquido através de uma tubulação, seria o mesmo que empurrar uma barra de aço através de uma tubulação. Contudo, a vantagem está na flexibilidade do líquido fluir através de flexões e curvas, chegando até o seu destino exatamente com a mesma pressão que iniciou o movimento. Para o perfeito funcionamento do sistema, é fundamental que não existam bolhas de ar no circuito hidráulico. Afinal, como o ar pode ser comprimido, isto torna o pedal esponjoso e reduz severamente a eficiência da frenagem. No sistema de freio a disco, o fluido é forçado do cilindro mestre em direção a pinça, onde pressionará o pistão, que impulsionará as pastilhas de freio contra o disco unido à roda, estabelecendo a frenagem. Este processo é similar ao sistema de freio da bicicleta, onde duas pastilhas de borracha friccionam de encontro à borda da roda. No sistema de freio a tambor, o fluido é forçado do cilindro mestre em direção ao cilindro de roda, que aciona as sapatas de freio pressionando as lonas de fricção de encontro ao tambor unido à roda estabelecendo a frenagem.

Obervação: O texto completo encontra-se no site - professorcarlao23.blogspot.com/2008/02/sistemas-hidrulicos-automotivos-freios.html

Sugestão 1: O Professor deverá solicitar que os alunos façam um glossário contendo os termos de conceitos da física  (já trabalhados anteriormente) encontrados no texto acima, tal como: força, potência, estado de repouso, energia cinética etc. Além disso, é recomendável que os alunos, em grupo ou individualmente, e com a ajuda do professor, façam em seu caderno ou em uma cartolina, a ilustração do funcionamento do sistema hidraúlico automotivo apresentado acima, relacionando este com o Princípio de Pascal, conforme segue abaixo.

PRINCÍPIO DE PASCAL:

Quando um ponto de um líquido em equilíbrio sofre uma variação de pressão, todos os outros pontos do líquido também sofrem a mesma variação.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1101/imagens/pascal1.JPG

Dois recipientes ligados pela base são preenchidos por um líquido (geralmente óleo) em equilíbrio. Sobre a superfície livre do líquido são colocados êmbolos de áreas S1 e S2. Ao aplicar uma força F1 ao êmbolo de área menor, o êmbolo maior ficará sujeito a uma força F2, em razão da transmissão do acréscimo de pressão p. Segundo o Princípio de Pascal:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1101/imagens/pascal2.JPG

Sendo: p1 – Pressão no êmbolo 1;
p2 – Pressão no êmbolo 2;
F1 – Força no êmbolo 1;
F2 – Força no êmbolo 2;
S1 – Área do êmbolo 1;
S2 – Área do êmbolo 2.

Após ser explicado o Princípio de Pascal, passe o vídeo com duração de 5 minutos e 20 segundos e que mostra como construir um ludião - para reproduzir os efeitos do Princípio de Pascal, com material de fácil aquisição (seringa e garrafa plástica de 2 litros):
 

Mago da física - ludião - aplicação do princípio de Pascal

É importante que o professor construa, previamente, um ludião e o leve para a sala de aula, incentivando os alunos que construam um ludião.

Explique o funcionamento do ludião contextualizando com um exemplo simples, como um submarino. Para o submarino imergir ele precisa encher as comportas de água para que sua densidade fique maior do que a da água do mar e, para emergir, ele joga fora essa água ficando menos denso.

Peça para os alunos pesquisarem  nos sites relacionados abaixo mais casos em que o Princípio de Pascal é verificado:

www.fisica.net
www.feiradeciencias.com.br
www.bertolo.pro.br/Biofisica/Fluidos/mec_flu.htm

Sugestão 2:  É importante que o professor incentive e favoreça que os alunos relacionem o texto do Sistema Hidraúlico Automotivo e do Ludião com o Princípio de Pascal (teoria e prática), intermediando, assim,  a construção desse saber.

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Mago da física - ludião - aplicação do princípio de Pascal Vídeo
Recursos Complementares
Teoria e experimentos: http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_T01_01.asp; http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_41.asp
Avaliação
Avalie a participação de seus alunos na construção do glossário, na participação destes na ilustração do funcionamento do sistema hidraúlico automotivo e na construção do ludião.
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