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Conservação da quantidade de movimento linear

 

16/06/2008

Autor e Coautor(es)
Sebastião Ivaldo Carneiro Portela
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BRASILIA - DF CEM 02 DO GAMA

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
• Identificar regularidades nos movimentos dos corpos e classificar os movimentos em rotação e translação; • Compreender que é necessário haver interação entre corpos para originar os movimentos; • Reconhecer que a quantidade de movimento depende da massa e da velocidade do corpo; • Aplicar a Lei de Conservação da Quantidade de Total Movimento em situações diversas.
Duração das atividades
Uma h/a de 50 mim
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
Saber descrever vetorialmente velocidade; Ter noção do conceito de massa gravitacional.
Estratégias e recursos da aula

Desenvolvimento da atividade

Questões para motivação: Como os movimentos se iniciaram? O que é necessário? Será que tem como um objeto iniciar um movimento sem interagir com outro?

Motivação/Introdução
Em sala de aula o professor deve solicitar da turma uma lista de objetos, fenômenos, conceitos ou situações que estão relacionadas a movimentos. Em seguida, apresente as seguintes questões para debate:
Como esses movimentos se iniciaram? O que é necessário ocorrer para que os objetos se movimentem? Será que tem como um objeto iniciar um movimento sem interagir com outro?

Dica: Cada aluno pode fazer uma lista de 5 objetos, fenômenos ou situações. É interessante que você anote no quadro a lista de cada aluno e solicite dele uma explicação ou justificativa dos movimentos envolvidos no exemplo citado. Atente-se para o fato que os alunos podem sugerir movimentos dos tipo olhos mexendo, movimento da boca e folhas balançando, por isso, solicite que evite-os, pois não são esses movimentos que queremos estudar. Em seguida, discuta com eles a necessidade de interação entre objetos para que um movimento surja. É importante que fique evidente quais os elementos que interagiram em cada situação. Finalmente, é importante sintetizar com a idéia que só existe duas formas de iniciar um movimento: 1º quando ocorre um movimento acoplado, onde um objeto sai numa direção e o outro em direção oposta e 2º quanto um objeto em movimento transfere parte deste movimento para outro, no entanto, nos dois casos existe interação entre objetos.

Atividade alternativa: Esta atividade pode ser realizada também no laboratório de informática utilizando os seguintes vídeos da TV Escola disponíveis no site www.dominiopublico.gov.br: “A arte de voar”; “Automobilismo”; “Água” e “A bola”. Durante a exibição você deve solicitar que os aluno identifiquem as características dos movimentos na água, no ar e em terra. Em seguida, finalize o debate como sugerido no comentário 1. Todos esses vídeos são de curta duração e mostram situações cotidianas onde ocorrem os movimentos.

Na sala de informática:
As atividades no laboratório de informática ocorrerão como descrito ab aixo:
1º: Os alunos em duplas ou trios acessarão e discutirão as atividades “Roda Viva”, “Roleta dos Movimentos” e “Como surgem os movimentos?” disponíveis em http://www.rived.mec.gov.br/.


Estas três atividades têm como foco fazer com que o aluno reconheça a variedades de movimentos existentes em seu cotidiano, que identifiquem características comuns e que compreendam a origem dos movimentos através da interação entre corpos distintos.
 

Dica: Pelas características da atividade “Roleta dos Movimentos”, esta deverá ser realizada obrigatoriamente em dupla ou trio. Estas três atividades tem objetivos idênticos as atividades sugeridas para sala de aula, portanto, se achar necessário realize com seus alunos apenas a aula 2 descrita abaixo.
2º: Solicite aos alunos que acessem e executem as atividades “Conservação da Quantidade de MovimentoI” disponível em http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/fisica/conservacao/atividade4/atividade4.htm


A atividade I possibilita uma variedade de configurações das colisões entre os patinadores, mas para efeito de simplificação e síntese, solicite que os alunos simulem as situações abaixo observando a representação vetorial da quantidade de movimento e da velocidade antes e depois das colisões:
1) Dois patinadores com massas iguais e velocidades iguais colidindo frontalmente;
2) Dois patinadores com massas iguais e velocidades iguais empurrando-se;
3) Dois patinadores com massas iguais e velocidades diferentes colidindo frontalmente;
4) Um patinador colidindo com outro em repouso;
5) Dois patinadores com massas diferentes colidindo frontalmente;
6) Dois patinadores com massas diferentes empurrando-se.

Dicas: É importante ficar evidente que nas situações acima existe uma diferença quando é simulado o vetor velocidade de quando é simulado o vetor quantidade de movimento. Essa diferença é que vai possibilitar que o aluno perceba que existe “algo” que se conserva nas v& aacute;rias situaç&oti lde;es, e esse algo n&atild e;o é a velocidade e nem a quantidade de movimento isolada de cada corpo, mas sim a quantidade total de movimento do sistema que é a soma vetorial das quantidades de movimentos dos corpos envolvidos, antes e depois das colisões.

Estas três atividades são complementares, portanto, é importante que sejam realizadas na seqüência apresentada no site. Vale lembrar que as situações apresentadas são idealizadas, ou seja, não estão levando em conta o atrito e outras forças dissipativas. Isso é feito para simplificar a análise, pois o objetivo é analisar quantitativamente as várias possibilidades de interação entre os patinadores, buscando evidenciar que ocorre a conservação da quantidade total de movimento do sistema. É fundamental que o professor leia atentamente o Guia do Professor destas atividades, pois apresentam várias dicas importantes. Não é demais ressaltar que o professor deve realizar a atividade antes de apresentá-la aos alunos.
 

Atividades Complementares
A construção de um foguete a água é uma atividade rica e que pode gerar boas discussões a respeito da origem dos movimentos acoplados e da conservação da quantidade total de movimento do sistema. O site http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08_29.asp apresenta um modelo de fácil construção, além de apresentar uma descrição matemática do fenômeno.
 

Recursos Complementares
http://educar.sc.usp.br/sam/quantidade_movimento_roteiro.html (este site mostra experiências envolvendo situações cotidianas e o formalismo matemático em algumas situações idealizadas sobre a conservação da quantidade de movimento linear); http://www.futuro.usp.br/projetos/proj_labvirt.htm (este site apresenta alguns applets abordando a conservação da quantidade de movimento linear); http://www.feiradeciencias.com.br (este site expõem uma série de experimentos que envolvem a conservação da quantidade de movimento linear); http://www.feiradeciencias.com.br/sala08/08_29.asp (neste site tem uma proposta de construção de um foguete que utiliza água em seu funcionamento); http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/fisica/conservacao/atividade4/atividade4.htm (este endereço apresenta uma atividade que possibilita a simulação de várias situações de colisões entre patinadores. O objetivo é levar o aluno a compreender a Conservação da Quantidade de Movimento total do sistema). http://axpfep1.if.usp.br/~gref/mec/mec1.pdf ( neste endereço o professor poderá acessar a apostila do projeto Gref onde encontrará vários exercícios, explicações e aplicações da Conservação da Quantidade de Movimento).
Avaliação
Solicite dos alunos um esquema explicativo descrevendo uma situação simulada na atividade “Conservação da Quantidade de Movimento I”. O esquema deve explicar a situação, estabelecendo valores para velocidades e massa dos patinadores e, finalmente descrever quantitativamente como ocorrem a conservação da quantidade total de movimento do sistema. Utilize exercícios que envolvem as análises de situações envolvendo tiros de canhões, colisões entre veículos, ou situações simples como caminhar, nadar e voar; disponíveis em livros didáticos do Ensino Médio como forma de avaliação. Uma dica é acessar http://axpfep1.if.usp.br/~gref/mec/mec1.pdf para ter acesso a alguns exercícios simples e interessantes.
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