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O que é o Torque?

 

19/03/2009

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
* Torque
Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
* Força.
Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Uso do Laboratório de Informática;
• 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:

Comece a aula questionando os alunos sobre o porque é tão difícil fechar uma porta empurrando-a próximo da dobradiça (Fig. 1). Se eles não souberem responder, peça para cinco (5) alunos (um de cada vez), fecharem à porta da sala aplicando uma força próxima à dobradiça da mesma.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1765/imagens/torque3.JPG

Figura 1 – Força sendo aplicada próximo da dobradiça da porta

Poderá ser visualizado que realmente é difícil abrir ou fechar uma porta quando empurrada próximo da dobradiça. No entanto, é relativamente fácil abri-la ou fechá-la quando empurrada próximo da maçaneta (Fig. 2). Ao que parece, quanto mais longe do eixo de rotação da porta (a dobradiça), menos força é feita para girá-la.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1765/imagens/torque2.JPG

Figura 2 – Força sendo aplicada num ponto distante da dobradiça da porta

Antes de começar as atividades propostas, é sugerido uma breve discussão com os alunos sobre o que é Torque. Explique aos alunos que torque é a razão entre uma força aplicada a uma determinada distância do eixo de rotação do objeto. Para o exemplo acima (Fig. 2), o eixo de rotação é a dobradiça da porta. Diga aos alunos que eles irão compreender melhor a ação do torque no nosso cotidiano durante o desenvolvimento destas aulas.


Atividade 1

Após as discussões, estando os alunos organizados em grupos de quatro ou cinco integrantes, o professor deverá entregar o recurso (que se trata de uma experiência) postado a seguir.


Recurso:

 

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/18048/alicate.pdf

O recurso acima consiste num experimento onde é demonstrado que o alicate é uma ferramenta que utiliza o torque para ampliar força e facilitar trabalhos (Fig.2) do cotidiano do homem. Na figura 3 pode-se ver a força “f1” transformada na força “F2”.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1765/imagens/alicate.JPG

Figura 3 – Representação das forças num alicate.


A força “f1” aplicada a uma certa distância “D1” do centro de rotação produz um torque no alicate. A mesma quantidade de torque aparece do outro lado da ferramenta, mas este outro torque é dado pelo produto da força “F2” pela distância “d2”. Como a distância do ponto de aplicação da força “f1” ao eixo de rotação (D1) é muito maior que “d2”, a força “F2” deve ser muito maior que a força “f1” para que as quantidades de torque sejam iguais nos dois lados do alicate.

Observamos que a lista de materiais necessários para a realização desta experiência encontra-se na Tabela 1 abaixo.


Tabela 1 – Lista de Materiais

Item Observações
Um alicate Usado por eletricistas.
Dois canos PVC O importante é que se ajustem no cabo do seu alicate. Usamos dois tubos com 3/4 de polegada de diâmetro e uns 30 cm de comprimento.
Dois clipes Poderá também ser usado aquelas pecinhas de alumínio usadas para abrir latinhas de bebida, ou tachinhas, etc.

 

É importante destacar que essa experiência é de grande valia no ensino de Física, na área da dinâmica, pois o objetivo do experimento é mostrar como o torque pode ampliar uma força e assim facilitar trabalhos, como por exemplo, o uso de um alicate para soltar um parafuso.

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

  • Amassem o clipe com o alicate.
  • Insiram os canos nos "braços" do cabo do alicate (Fig. 4).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1765/imagens/alicate2.JPG

Figura 4 – Canos colocados no cabo do alicate.

  • Segurem nas pontas do cabo ampliado e amasse o outro clipe.
  • Percebam em qual situação fez menos força.


Será visto no experimento que para amassar um clipe é necessário aplicar uma força muito grande no cabo do alicate. Quando se aumenta o comprimento dos "braços" do cabo com os pedaços de cano, amplia-se ainda mais a força aplicada no cabo; desta forma será preciso muito menos força para fazer o mesmo trabalho de amassar o clipe na pinça do alicate, pois a ampliação foi muito maior.

Usando a ideia acima, pergunte aos alunos se agora eles compreendem porque é mais difícil fechar uma porta aplicando uma força muito próxima da dobradiça dela. Se mesmo assim eles ainda não estiverem compreendendo como o torque funciona e como se ganha torque, a próxima atividade demonstrará outra ferramenta muito usada por mecânicos, que é uma chave de roda.


Atividade 2

Após a realização da atividade anterior, bem como feitas as considerações apontadas acima, sugerimos que o professor apresente o seguinte vídeo (Fig. 5) aos alunos:
http://www.youtube.com/watch?v=zfG1Dx4d2Rw

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1765/imagens/torque.JPG

Figura 5 – Imagem do vídeo “Torque (Momento) - Física Prática no Youtube”


Este vídeo explica e demonstra o conceito de torque ou torção através de uma atividade do cotidiano de algumas pessoas que é a troca de um pneu de um automóvel.
Ao término desta atividade, retome a pergunta inicial da aula (a da porta) e favoreça que eles cheguem à conclusão de que: quanto mais longe da dobradiça de uma porta ou portão menor será a força uilizada para fechá-la, pois o torque é diretamente proporcional à distância entre o ponto de rotação (dobradiça da porta) ao local da aplicação da força.
 

CURIOSIDADE:

O professor poderá fazer o seguinte questionamento aos alunos: “No nosso dia-a-dia, executamos tarefas sem pensar por que as fazemos, geralmente, da mesma forma. Uma dessas tarefas é a de abrir uma porta. Qual seria a razão de a maçaneta (Fig. 6) localizar-se sempre na posição mais afastada da dobradiça?”.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1765/imagens/porta2.JPG

Figura 6 – Maçaneta de uma porta.
Imagem disponível em: http://www.blindaco.com.br/img/img_publicacoes/porta-blindada3.jpg. Acesso em: 26 fev. 2009


É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta, bem como medie esta, favorecendo a formação da construção do saber de que, essa posição é escolhida porque é nessas condições que conseguiremos abrir a porta fazendo a menor força, pois quanto maior a distância entre a dobradiça e o local onde a força é aplicada (maçaneta) menor será a força aplicada para abrir a porta (1).

 

Recursos complementares
Teoria e experimentos:
http://ciencia.hsw.uol.com.br/forca-potencia-torque-energia4.htm

 

Referencias Bibliográficas
(1) – Scribd. Física do Dia-a-Dia. Disponível em: < http://www.scribd.com/doc/4077040/Fisica-Curiosidades-Fisica-do-DiaaDia >. Acesso em: 03 mar. 2009

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Alicate Experimento prático
Avaliação
Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento do experimento e nas discussões.
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