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Quedas Iguais

 

27/01/2009

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
O aluno compreenderá que o tempo de queda dos objetos não depende dos seus pesos.
Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos; duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
• A primeira Lei de Newton; • A segunda Lei de Newton.
Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:
• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Desenvolvimento de um experimento.

 

MOTIVAÇÃO:

Neste momento o professor deverá instigar a curiosidade dos alunos sobre o tema a ser estudado, perguntando-lhes se é possível um objeto mais pesado cair junto com um objeto mais leve, como, por exemplo, uma pena e uma bola de futebol (Fig. 1) ou uma folha de papel sulfite e um copo de vidro.

 http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/quedas2.jpg

 Figura 1 - Pena e Bola de futebol caindo.

 

Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que tal dúvida ficará esclarecida após a realização das atividades que serão realizadas nestas aulas.

  

ATIVIDADE 1:

Estando os alunos organizados em duplas ou trios no Laboratório de Informática, o professor deverá pedir para que os eles explorem o recurso postado abaixo:

 

 

No referido recurso é demonstrado que dois objetos com pesos diferentes (um livro e uma folha de papel) caem juntos quando soltos ao mesmo tempo (Fig. 2). Nele também é mostrado que os objetos mais pesados caem mais rapidamente e que isto é causado pela maior resistência do ar à objetos mais leves.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/queda.JPG

 Figura 2 - Livro e papel caindo separados.

 

 

O professor deverá informar os alunos que esta atividade será realizada em duas partes (ou duas experiências), as quais são:

  • Primeira: queda simultânea de dois objetos, sendo um livro grosso (pesado) em uma das mãos e uma folha de papel na outra (Fig. 2). Estando os objetos em cada mão, o aluno deverá soltá-los ao mesmo tempo e então observar o que acontecerá.
  • Segunda: queda de dois objetos que estão um sobre o outro, isto é, uma folha de papel sobre a capa do livro utilizado na primeira parte desta (Fig.3).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/figura.jpg

Figura 3 - Livro e papel caindo juntos.

 

É importante que todas as duplas ou trios possam realizar as atividades. Além disso, sugerimos que o professor promova uma discussão com os alunos e entre eles sobre os resultados observados nestes experimentos.

 

ATIVIDADE 2:

 

Após as discussões e esclarecimentos feitos, sugerimos a realização de um outro experimento de fácil compreensão: soltar simultaneamente uma folha de papel aberta e uma bolinha de tênis.

 

Nesse experimento será visualizado que a bolinha chega primeiro no solo do que a folha de papel , e isto por causa da resistência do ar na área da folha. Contudo, quando amassamos a folha no formato de uma bolinha e soltamos novamente os dois objetos, visualizaremos que ambos chegam juntos, mostrando, assim, que o tempo de queda não depende do peso.

 


ATIVIDADE 3:

Em seguida, sugerimos a realização do experimento postado abaixo:

 

Queda de moedas

 

A idéia do experimento é fazer um lançamento, ao mesmo tempo, de dois objetos idênticos, mas com duas trajetórias diferentes: uma vertical e outra em curva.

 

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/moeda.jpg

Figura 4 - Demonstração do modo de se fazer o experimento "Queda de Moedas"

 

 

Para a montagem do experimento o professor deverá dar as seguintes instruções aos alunos:

  • Coloquem a régua sobre a mesa de forma que a metade dela fique para fora.
  • Coloquem uma moeda sobre a régua do lado de fora e a outra entre a régua e a mesa.
  • Bata de fora para dentro de forma que a régua lance uma moeda; e deixa que a outra caia em queda livre (Fig. 4).

Pergunte aos alunos como eles poderão saber se as moedas chegaram juntas ou não. Após uns 5 minutos de discussão, peça para eles prestarem atenção no som das moedas caindo no chão, assim eles poderão perceber se elas caem juntas ou nao. É importante repetir este experimento até que todos os grupos (duplas ou trios) possam perceber o momento da queda das moedas.

Concluindo, o professor deverá favorecer que, através dos experimentos realizados, das observações e discussões, os alunos concluam que o peso do objeto não influência no tempo de queda dos objetos e sim a força do ar agindo no material estudado - o que responde a pergunta feita no início destas aulas.

 

 

 SUGESTÃO

Visando o enriquecimento desta temática, sugerimos o texto abaixo para ser trabalhado com os alunos (através da leitura e discussão em grupo nas próximas aulas). É importante que o professor favoreça que os alunos relacionem o texto com os experimentos realizados, ou seja, que propicie a relação entre os saberes prático e conceitual.

Texto: Lei dos corpos em queda
Fonte:  http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_dos_corpos

A lei dos corpos em queda diz que todos os corpos caem com aceleração constante, uma vez que o efeito da aceleração gravitacional, ou seja, da gravidade em todos os corpos, à mesma altura, é igual. Esta lei só é observada no vácuo, pois como a densidade dos corpos é diferente, no ar o corpo mais pesado exerce maior força e cai primeiro.  Um exemplo frequentemente usado nos livros para exemplificar esta lei consiste em colocar num tubo em vácuo uma pedra e uma pena e observar que ambos caem à mesma velocidade. Esta lei foi descoberta por Galileu Galilei, revisada por Isaac Newton e, com Albert Einstein foi criada a Teoria Mecânica do Cosmo.
O grande cientista italiano Galileu Galilei descobriu as leis da queda dos corpos pouco antes da invasão do Brasil pelos holandeses. Galileu observou que uma esfera rolando por um plano inclinado percorria uma distância 4 vezes maior em 2 segundos do que em 1 segundo. Ele assim provou que a distância percorrida a partir do repouso variava com o quadrado do tempo. Ele mostrou ainda que a velocidade da bola ao fim de 2 segundos era o dobro da velocidade ao fim de 1 segundo, de modo que a velocidade variava proporcionalmente com o tempo. Em outros termos, a aceleração da bola era constante. Quando Galileu aumentou cada vez mais a inclinação do plano, a aceleração da bola se tornou cada vez maior. Ele raciocinou que se a bola caísse verticalmente, sua aceleração seria de 9,8 metros por segundo.
Hoje em dia, muita gente conhece as leis da queda dos corpos e as acham naturais. Há três séculos e meio, os cientistas ficaram chocados quando Galileu declarou que uma pedra pesada e uma pedra leve caíam com velocidades iguais. Dois mil anos antes, o filósofo grego Aristóteles tinha afirmado que uma pedra de 2 quilos cairia duas vezes mais depressa que uma pedra de um quilo. Os outros professores da Universidade de Pisa, onde Galileu lecionava, mantinham que como Aristóteles era sábio e bom, ninguém devia duvidar dos seus ensinamentos. Galileu insistiu calorosamente em que os homens deveriam acreditar no que viam. Segundo reza a lenda sobre Galileu, porém em versão não confirmada, ele teria convencido os professores a acompanhar suas experiências, levou-os à torre inclinada de Pisa e deixou cair uma grande pedra junto com outra pequena do balcão mais alto da torre. Elas chegaram juntas ao solo "o seu impacto soou como o toque de finados da autoridade pela fama, em Física". Desde então nós aprendemos a nos apoiar cada vez mais na experiência e a fazer experiências para descobrir a verdade. A experiência de Galileu marca o nascimento da Física moderna.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/queda2.JPG

Figura 5 - Queda de um corpo

É importante que o professor destaque que a Força Peso é a Força Gravitacional sofrida por um corpo na vizinhança de um planeta ou outro grande corpo. O Peso é uma grandeza vetorial e matematicamente, pode ser descrito como o produto entre massa e a aceleração da gravidade:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/queda3.JPG


Observação: Como uma forma de deixar sua aula mais rica, sugerimos a aula "Força Peso e Gravitação", disponível em http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1238 e usar algumas atividades sugeridas nela.

 

CURIOSIDADES:

Usando a idéia dos corpos em quedas livres cairem juntos, questione os alunos com a seguinte pergunta: "O que chega primeiro no chão, uma pedra de 1 kg ou1 Kg de penas de pássaro (Fig. 6)?". Muitos alunos poderão responder que é a pedra. Contudo, deve ser ressaltado que, a pergunta não fala se os objetos foram soltos num lugar com vácuo ou não. Isto é importante, pois se os objetos forem soltos num lugar com vácuo, eles irão cair juntos, devido ao fato de não haver resistência do ar. Questione-os ainda: "A pedra chega primeiro no solo em qualquer lugar que for solta?"; "Como é o movimento de queda de uma pena? E quem influência para que ela caia desse jeito?". Isto favorece que os alunos possam descobrir esse detalhe que não foi especifícado na primeira pergunta.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1282/imagens/quedassss2.jpg

Figura 6 - Queda de 1 Kilograma de chumbo e uma pena.

 

 

Recursos Complementares

Teoria e exemplos:

http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_peso

Objeto de Aprendizagem:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/12238/sim_fis_questaogravidade.zip

Aula do Portal:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1238

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Quedas iguais 1 Experimento prático
Uma Questão de Gravidade Animação/simulação
Queda de moedas Experimento prático
Avaliação
Avalie a participação dos alunos na aula e no desenvolvimento do experimento.
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