Nesta aula o aluno poderá conhecer um dos grandes inventos de Arquimedes, que é o Parafuso de Arquimedes, o qual é muito utilizado para levar água de pontos mais baixos para os mais altos. Além disso, esta aula pode contribuir para aprimorar a capacidade crítica, analítica e argumentativa dos alunos relacionadas às temáticas da Hidrostática.

Não é necessário nenhum conhecimento prévio.

As estratégias utilizadas serão:
• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Desenvolvimento de um experimento. Observamos que o professor deverá solicitar previamente aos alunos os materiais (como segue na Tabela 1 abaixo) necessários para a realização do experimento nestas aulas.

Tabela 1 – Lista de Materiais (Fig. 1)

Figura 1 – Materiais para o experimento.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/49cdea70a15e5a1115d3e33a7366f1c4.gif. Acesso em 25 Nov. 2009

Motivação:

Na sala de informática, o professor deverá iniciar a aula sugerindo para que os alunos se sentem em duplas ou trios nos computadores. Em seguida, instigue a curiosidade deles sobre o tema a ser estudado, perguntando como poderíamos fazer um buraco para adquirir água, ou seja, um poço, e que seja mais rápido do que fazer com uma pá. Sugira com que eles discutam algumas possibilidades e equipamentos para fazer este buraco.

Após os alunos discutirem, informe-os que existe um equipamento muito útil e que foi inventado há muitos anos atrás por Arquimedes, e que este faz esta função com muita praticidade, o qual se chama “Parafuso de Arquimedes”.

Sugira que com eles ainda em grupos pesquisem, na internet e em livros, sobre o que é e como funciona o Parafuso de Arquimedes (Fig. 2).

Figura 2 – Parafuso de Arquimedes.
Imagem disponível em: http://platea.pntic.mec.es/aperez4/html/grecia/arquime.jpg. Acesso em: 25 Nov. 2009

Abaixo segue sugestões de sites para a realização das pesquisas.

Sugestão de sites:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Parafuso_de_Arquimedes
http://www.infopedia.pt/$parafuso-de-arquimedes
http://www.scribd.com/doc/3202519/Mundo-Fisico-Artigo-59-Como-funciona-o-Parafuso-de-Arquimedes
http://museu.fis.uc.pt/71.htm
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/parafuso-de-arquimedes/parafuso-de-arquimedes.php

Para nortear as pesquisas dos alunos, sugerimos que os seguintes temas sejam contemplados nestas:

• O que é o parafuso de Arquimedes;
• Em que época foi construído o parafuso de Arquimedes;
• Qual a utilidade do parafuso de Arquimedes;
• Onde podemos utilizar este invento no nosso mundo moderno.

Após a realização da pesquisa, é importante que o professor promova uma discussão com os alunos a fim de socializar as informações obtidas nas pesquisas realizadas – o que eles aprenderam sobre o parafuso de Arquimedes, bem como esclarecer dúvidas que surgirem com estas.

Atividade 1

Neste momento, o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de uma experiência), como postado abaixo.

Recurso: Parafuso de Arquimedes
Link do Recurso no site Ponto Ciência:
http://pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=52&PARAFUSO+DE+ARQUIMEDES#top

Este experimento (Fig. 3) demonstra o parafuso de Arquimedes, que é mecanismo bastante antigo (inventado nos tempos antes de Cristo), que foi muito utilizado pelas mais remotas civilizações como dispositivo para transportar diversos tipos de materiais (principalmente a água) de um nível para outro, ou mesmo horizontalmente.

Figura 3 – Representação da experiência.

Em relação à montagem do experimento, o professor deverá dar as seguintes instruções aos alunos:

• Utilizando a furadeira, façam furos a uma distância de 1,5 cm da extremidade livre dos seus suportes laterais (Fig. 4).

Figura 4 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/d4ca77c0182d3f22d62208ed2ca9e446.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Sobre o pedaço de madeira “base”, preguem com pregos finos, os suportes laterais em uma das extremidades de 14 cm, com um espaçamento de 3 cm entre eles, de modo que eles fiquem na parte central desta extremidade (Fig. 5).

Figura 5 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/74926aeb92aff3f633794dd2f005c016.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Dobrem o arame em forma de (U), com 3 cm de distância entre suas laterais, de forma que se encaixe no espaço entre os suportes laterais (Fig. 6). Nas extremidades livres do seu (U), dobrem cerca de 2 cm para os lados de fora, de forma que fiquem perpendiculares às laterais do seu (U). Encaixem o arame dobrado nos furos dos suportes laterais (Fig. 7).

Figura 6 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/bb3c06c8f476ac10643a6675d66680d7.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

Figura 7 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/d4f8a70328453aef0ae8cd227c9ca077.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Usando uma cola instantânea, colem o coletor (fundo da garrafa de 500 ml) bem em frente aos suportes laterais, de forma centralizada (Fig. 8). Colem o reservatório (fundo da garrafa de 1L) em frente ao coletor, na outra extremidade (Fig. 9).

Figura 8 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/95d67a3d7983dd43c9399d724d20868b.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

Figura 9 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/22ac9f59402d503 3e089d79b2b2d51da.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Com um prego quente, façam dois furos, um em frente ao outro, na borda da tampinha de garrafa PET, de forma que o palito de churrasco se encaixe neles de forma justa (Fig. 10).

Figura 10 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/cc2398808bef09d2118e16cc61d67ab4.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Usando pregos finos, preguem a tampinha de garrafa PET em uma das extremidades do cabo de vassoura (Fig. 11). Encaixem o palito de churrasco (Fig. 12). Essa será nossa manivela.

Figura 11 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/84916c9b0be7cf29bbae0ae5197abb4b.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

Figura 12 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/45dc4bcad32248e3273558d318dc82c7.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Usando uma cola instantânea, colem a mangueirinha em forma de espiral, deixando sobrar um espaço de 5,5cm da extremidade onde foi pregada a tampinha de garrafa PET, e 4,0cm da outra extremidade (Fig. 13).

Figura 13 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/1577539cada223448f811fb629a8a832.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

• Agora é só colocar o parafuso com o lado da manivela apoiado sobre o arame dos suportes laterais, e a outra extremidade apoiada dentro do reservatório. Encham o reservatório de água (pode colocar um corante na água para visualizar melhor) e girem a manivela para ver a água subindo pela mangueirinha até a extremidade mais alta (Fig. 14).

Figura 14 – Representação da experiência.
Imagem disponível em: http://pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/101ba4833b77c74a9e20fbf7d648c1af.gif. Acesso em: 25 Nov. 2009

Sobre o experimento, podemos perguntar aos alunos como é possível que a água seja transportada de um ponto mais baixo para um mais alto. Ajude-os a compreender, principalmente pelo que já foi pesquisado na motivação, que enquanto a manivela está sendo girada uma porção de água entra na mangueirinha e fica presa entre duas bolsas de ar. O que temos é que a água tende a permanecer em repouso pela sua inércia, mas como a manivela está sendo girada, é o "parafuso" que desce e em conseqüência a água sobe.

Portanto, este equipamento pode ser utilizado em desníveis de rio, onde uma fazenda precise de água e um rio passe muito abaixo do nível de uma residência. O Parafuso de Arquimedes é também utilizado em broca de furadeira e em equipamento que fazem perfuração em solo (Fig. 15), pois neste exemplo invés de tirarmos água de algum lugar, transportamos terra, assim conseguimos fazer um buraco mais rapidamente do que utilizando uma pá.

Figura 15 – Máquina de perfuração.
Imagem disponível em: http://www.mfrural.com.br/usuarios_nt/ricardo1/nimg33716_2009113031281.jpg. Acesso em: 08 Dez. 2009

SUGESTÃO

Considerando que a história da Física é muito importante, pois nos mostra como grandes pensadores descobriram suas fórmulas, princípios e leis, e que ela (a história da Física) ainda é pouco conhecida por alunos, sugerimos alguns sites, que versam sobre Arquimedes e a História de Física, para que os alunos façam pesquisas. Após a pesquisa, sugerimos que os alunos apresentem o que aprenderam sobre Arquimedes e a História da Física através de seminários.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Arquimedes
http://www.ime.unicamp.br/~calculo/history/arquimedes/arquimedes.html
http://www.pensador.info/autor/Arquimedes/biografia/
http://www.ime.usp.br/~leo/imatica/historia/arquimedes.html
http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=946&sid=7
http://eduquenet.net/arquimedes.htm

É importante observarmos que Arquimedes (Fig. 16) foi um grande físico, matemático e inventor grego. Arquimedes fez descobertas importantes em geometria e matemática, como por exemplo, o número Pi (π). No campo da Física, ele contribuiu para a fundação da Hidrostática, tendo feito, entre outras descobertas, o famoso princípio que leva o seu nome. Ele descobriu ainda o princípio da alavanca ⁽¹⁾.

Figura 16 – Arquimedes.
Imagem disponível em: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/Archimedes_(Idealportrait).jpg. Acesso em: 25 Nov. 2009

Sugerimos ainda, que o professor estimule os alunos a pesquisar em outros grandes cientistas, principalmente aqueles emprestaram seus nomes para algum princípio, lei etc.

Referencias Bibliográficas

(1) – Wikipédia. Arquimedes. Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Arquimedes >. Acesso em: 25 Nov. 2009

Teoria e experimentos:
www.moodle.ufba.br/mod/resource/view.php?id=33569  

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na realização da experiência e peça para que cada grupo pesquise, em livros e na internet, cinco (5) outras invenções relacionadas a Arquimedes.