As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Desenvolvimento de dois experimento. Observamos que o professor deverá levar para a primeira experiência cinco bexigas e cinco espetos de madeira (de churrasco) para os alunos; para a segunda experiência o professor deverá levar um copo (relativamente grande e de vidro), água, três palitos de dente e detergente, a experiência será feita pelo professor; materiais necessários para a realização do experimento nestas aulas;
• Uso do Laboratório de Informática ou Sala de Vídeo, pois o recurso (que é um vídeo) e o vídeo proposto podem ser salvo em DVD.

Motivação

Estando os alunos organizados em duplas ou trios nos computadores, sugerimos que o professor inicie a aula perguntando a eles o por que quando atiramos uma pedra plana horizontalmente (paralelamente a superfície) em um lago, ela dá vários saltos antes de se afundar (Fig. 1). 

Figura 1 – Imagem de uma pessoa arremessando uma pedra no lago.
Imagem disponível em: http://1.bp.blogspot.com/_tPJVMb_k2xc/Rp6fXeRPhBI/AAAAAAAABAo/7N0MEu4AleA/s400/DSC00796.JPG . Acesso em: 13 abr. 2009

Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que isto poderá ser compreendido durante o desenvolvimento das atividades destas aulas.

Atividade 1

Neste momento o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de um vídeo) postado abaixo.

Sugestão: Sugerimos que o professor grave o vídeo em DVD e, que os alunos estejam na Sala de Vídeo da escola para assistirem o recurso (vídeo), para que todos possam ao mesmo tempo assisti-lo.

Recurso:

Balões

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/18977/zip/balloonswf/balloon.swf

O vídeo (Fig. 2) ensina como perfurar balões com espeto de madeira sem que o balão estoure, demonstrando assim que a tensão superficial nas extremidades (partes de cima e de baixo) da bexiga são menores.

Figura 2 – Imagem do vídeo “Balões”

Sugerimos que o professor desenvolva com os alunos o experimento apresentado no vídeo. Desta forma, o professor deverá distribuir aos alunos as bexigas, os espetinhos de madeira e pedir para eles tente passar os espetinhos pelas  extremidades da bexiga, tal como mostrado no vídeo.

Em seguida, peça para os alunos passarem o dedo sobre a parte do meio da bexiga (onde a superfície da bexiga está mais esticada) e nas partes inferior e superior (onde a bexiga é furada com o espeto), e pergunte se eles sentem alguma diferença nas superfícies destas áreas? Discuta com os alunos está questão e os ajude a concluir que nas partes superior e inferior da bexiga a superfície da bexiga é mais grossa, e isso é devido à tensão superficial naquela área ser menor (as moléculas da bexiga estão mais juntas). Já no meio dela a tensão é maior (as moléculas da bexiga estão mais afastadas), sendo assim sentimos que a superfície da bexiga naquele ponto é mais lisa ou sensível.

Atividade 2

Na atividade anterior foi demonstrado que uma bexiga pode ser furada em dois lugares sem que ela estoure, e isso ocorre por causa da tensão superficial. Neste momento os alunos poderão aprender como que essa tensão funciona na água.

Peça para os alunos continuarem nos computadores e acessarem o vídeo postado abaixo:
http://www.youtube.com/watch?v=-GprcRs56ug

Este vídeo é uma parte de um programa muito famoso na década de 90 - “ O Mundo de Beakman” (Fig. 3). Nele um cientista chamado Beakman e seus dois assistentes (Laisa e Lester) demonstram conceitos científicos de um jeito muito divertido e instrutivo. Neste episódio (mostrado no vídeo), ele demonstra como o sabão consegue limpar os tecidos e explica o que é tensão superficial.

Figura 3 – Imagem do vídeo "O Mundo de Beakman"

Após a visualização do vídeo, pergunte aos alunos se eles compreenderam como funciona a tensão superficial na água. Questione-os sobre como a tensão superficial na água pode ser útil para a natureza? Ajude-os a entender que com esta tensão algumas frutas podem boiar e servir de comida para peixes. Explique aos alunos que por causa das características físicas e químicas da água forma-se a tensão superficial. Discuta com alunos e ajude-os a compreender que este fenômeno é importante, pois por causa desta tensão superficial uma força é criada e ela é capaz de manter as moleculas de água mais unidas, ou coesas, como se uma capa a cobrisse. Assim, objetos leves, como folhas e alguns insetos (Fig. 4), não conseguem romper essa camada. Por essa razão, não afundam, e às vezes nem se molham.

Figura 4 – Inseto caminhando sobre a água.

Imagem disponível em: http://allankardec.globolog.com.br/metal_walker.jpg. Acesso em: 13 abr. 2009

Com a visualização dos vídeos das atividades acima, é importante agora trabalhar um experimento que demonstre aos alunos que a tensão superficial está presente no nosso cotidiano e é de fácil visualização.

Atividade 3

Nesta atividade, sugerimos a realização de uma experiência simples e de fácil visualização do conteúdo estudado (tensão superficial). O professor poderá realizar o experimento e pedir para que os alunos prestem atenção, ou dar instruções (conforme abaixo) para que os próprios alunos a desenvolvam..

A experiência se chama "O fim da tensão" e é encontrada no site cienciaemcasa.cienciaviva.pt/tensaofinal.html

Nela os alunos verão que a tensão superficial da água "segura" os dois palitos juntos (Fig. 5), até que um terceiro palito que contém um pouco de detergente na ponta encoste-se à água diminuindo a tensão, ocasionando assim o afastamento dos dois palitos inicialmente juntos.

Figura 5 – Palitos juntos.

Imagem disponível em: http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/imagens/palitos1.jpg. Acesso em: 13 abr. 2009
 

O professor deverá seguir (ou transmitir para os alunos) as seguintes instruções para a realização do experimento:

1. Encher de água cerca de 3/4 de um copo.
2. No centro da superfície da água, colocar dois palitos lado a lado (fig. 5) -  a junção dos dois palitos pode ser feita com a ajuda do terceiro palito.
3. Colocar um pouco de detergente na ponta do terceiro palito.
4. Tocar a região onde os dois palitos flutuantes se encontram com a ponta do terceiro palito.
5. Podendo assim verificar que os dois palitos afastam-se rapidamente, como se o terceiro palito tivesse partido a ligação entre os dois.

Explique aos alunos que a ligação entre os palitos foi quebrada quando a ponta do terceiro palito com detergente tocou na água. Ao adicionar os palitos à superfície da água, eles sofrem uma atração entre eles resultando da tensão superficial da água. O detergente tem como função baixar a tensão superficial da água. Quando o palito com detergente toca o centro dos palitos, a tensão superficial nesse local baixa bruscamente. Os palitos são instantaneamente puxados pela tensão superficial ainda existente, sendo a sua intensidade maior nas pontas opostas da junção deles.

Neste momento, sugerimos que o professor retome a questão inicial (da pedra resvalando sobre a água) e favoreça que os alunos cheguem à conclusão que: como a pedra foi lançada paralelamente ao lago (Fig. 1) e pelo fato de a pedra ser plana, a tensão superficial da água serve como uma “parede” elástica que empurra a pedra para fora, ao se deformar com o impacto. É como se a pedra sofresse uma reflexão, ao encontrar uma espécie de membrana elástica que constitui a superfície da água. Se a pedra fosse pontuda e não plana, poderia furar a membrana, ao romper a tensão superficial, e aí afundaria no primeiro impacto ⁽¹⁾.

Sugerimos que o professor faça a seguinte pergunta aos alunos: “Por que é possível fazer uma agulha de aço boiar em copo de água, (Fig. 6) uma vez que a agulha possui uma densidade muito superior à densidade da água?”.

Figura 6 – Agulha flutuando na água..
Imagem disponível em: http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/image07/07_T01_05_06.gif. Acesso em: 03 abr. 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, em um líquido em equilíbrio, as moléculas situadas próximas à superfície são atraídas, em sua parte inferior, pelas moléculas vizinhas; na sua parte superior, são atraídas por forças muito menores exercidas pelas moléculas de ar. Então, as moléculas da superfície se rearranjam e formam uma película elástica que resiste a forças externas exercidas sobre ela, dando origem ao que chamamos tensão superficial. É a tensão superficial que impede a agulha de penetrar no líquido: a agulha fica sobre a película, sustentada por ela ⁽²⁾.

Referências Bibliográficas

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

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