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.

Motivação:
Sugerimos que o professor instigue a curiosidade dos alunos sobre o tema a ser estudado, e inicie a aula com a seguinte questão: “Quando um relógio de pêndulo simples - que oscila em torno de um único ponto fixo (Fig. 1), é transportado de uma região quente, por exemplo, Rio de Janeiro, para uma região fria, por exemplo, a Sibéria, ele atrasa ou adianta?”.

Figura 1 – Relógio de Pêndulo
Imagem disponível em:
http://www.fotothing.com/photos/c1b/c1b249aca514301d245063919beddfa4.jpg. Acesso em: 27 fev. 2009

Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que eles conseguirão responder esta pergunta com mais precisão, principalmente, após o desenvolvimento da experiência que será realizada nestas aulas.

Atividade 1
Após as discussões, estando os alunos organizados em grupos de cinco (5) na sala de aula, o professor deverá apresentar o recurso (uma experiência) postado abaixo.

Recurso:

Pêndulo simples

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/14208/exp3mecii.pdf

Esta experiência (Fig. 2) apresenta uma demonstração de um pêndulo simples que é constituído por um fio leve e inextensível (que não é elástico) de comprimentos L que geralmente variam entre (40 cm, 50 cm, 60 cm), tendo na extremidade inferior, uma esfera de massa m, proporcionais aos comprimentos dos fios, de peso (80 g, 90 g, 100 g) respectivamente. A extremidade superior é fixada em um ponto, tal que ele possa oscilar livremente (resistência do ar desprezível), com amplitudes pequenas (ângulos máximo de 3º).

Figura 2 – Imagem do experimento postado na aula.

A lista dos materiais necessários para a realização desta experiência encontra-se na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 – Lista de Materiais

Essa experiência é importante no ensino de Física, pois explica um conceito muito importante usado em relógios antigos que é o de um pêndulo simples.

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

•   Montem o pêndulo usando uma das bolinhas de chumbo de massa m (recomendado a de menor peso), e um fio  de aproximadamente 30 cm de comprimento.
•   Meçam o comprimento do fio-“L” e o valor da massa “ m”. Coloquem estes valores na tabela 3.1 (Fig. 3), como disponível no recurso. Também é pedido para calcular o número de oscilações (n), a variação de tempo (Δt), o período (T) e a frequência (f) que o pêndulo realiza.

Figura 3 – Imagem da Tabela 3.1 encontrada no recurso.

Solicite aos alunos que:

• Façam o pêndulo oscilar em um plano vertical tal que a amplitude do pêndulo seja da ordem de 5 cm (Fig. 2), para que seja válida a expressão do período do pêndulo (postada abaixo) no cálculo da aceleração da gravidade, g.

T – Período do Pêndulo;
L – Comprimento do fio;
g – aceleração da gravidade.

• Registrem o tempo durante o qual o pêndulo realiza dez oscilações completas. Repitam esta medida por cinco vezes e coloquem estes valores na tabela 3.1 (Fig. 3).
• Substituam a peça de metal pela outra de massa diferente. Repita o procedimento acima e coloque os valores na tabela 3.2 (Fig. 4), disponível no recurso.

Figura 4 – Imagem da Tabela 3.2 encontrada no recurso.

• Repitam o procedimento acima utilizando um fio com a metade do comprimento anterior (aproximadamente 15 cm) e coloquem os valores na tabela 3.3 (Fig. 5), disponível no recurso

Figura 5 – Imagem da Tabela 3.3 encontrada no recurso.

Ao término da experiência, além de apresentar as questões que estão disponíveis no recurso, discuta com os alunos os resultados da experiência.

Questione e discuta com os alunos se o período do pêndulo depende da massa dos objetos pendurados nele. Peça para eles analisem a tabela 3.2 e discutam suas idéias em grupo.

Pelos dados obtidos na experiência, os alunos poderão visualizar que o período do pêndulo não muda quando se mudam as massas. Questione sobre as mudanças que ocorrem quando o comprimento do fio que segura a massa é alterado. Peça que os alunos analisem a tabela 3.3 e os dados e discutam entre eles. Analisando os dados, os alunos poderão chegar à conclusão de que o período se altera de acordo com o comprimento do fio.

CURIOSIDADE:

O professor poderá fazer o seguinte questionamento aos alunos: “Para que serve e como funciona a escala Richter?”. Caso os alunos não conheçam a escala Richter peça para eles pesquisarem na internet o tema por uns quinze (15) minutos.

Sugestão de sites:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Richter
http://www.brasilescola.com/geografia/escala-richter.htm
http://www.infoescola.com/geografia/escala-richter/
http://ciencia.hsw.uol.com.br/questao142.htm
http://www1.folha.uol.com.br/folha/mundo/ult94u105252.shtml

Discuta com os alunos o que eles visualizarão na pesquisa e ajude-os a chegar à conclusão de que a Escala Richter é uma escala padrão usada para comparar terremotos e ela é medida por um sismográfo (Fig. 6).

Figura 6 – Sismógrafo.
Imagem disponível em: http://br.geocities.com/webdesign_nit/t047870a.jpg. Acesso em: 27 fev. 2009

Ao término da pesquisa e uma vez compreendido o que é a Escala Richter, retome a pergunta de como se calcula essa escala e incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta no sentido de, favorecer a construção do saber. Para se calcular a escala Richter usa -se um pêndulo; este, tem sua oscilação controlada, é fixado em uma base de concreto e registra tremores em três direções: duas horizontais e uma vertical. A escala vai de zero a nove e os tremores fracos são aqueles que apresentam valores próximos de zero. Cada unidade representa dez vezes a magnitude do tremor.