Compreender porque uma pessoa é capaz de deitar-se numa tábua com mil pregos com as pontas para cima, mas não suportará a dor se na tábua tiver apenas dez pregos.

         Verificar que a pressão exercida por uma força é inversamente proporcional a área de contato entre a força e a superfície.          Relacionar força, pressão e área.

        Força, decomposição de vetores, movimento uniforme.

http://www.detalhe.net/forum/gallery/files/1/6/SG_windshield_10.jpg 

Atividade I

        Sugerimos que o professor inicie sua aula fornecendo uma situação como na figura acima, em que uma pessoa está limpando o pára-brisa de um carro. Para limpar o vidro ele tem que pressionar o pano contra a superfície do vidro e se encontra alguma sujeira mais agarrada ele tem que aumentar a força. O professor deve indagar se na turma alguém teve a experiência de limpar um vidro ou outra superfície qualquer. Então pergunte: quando mesmo aumentando a força a sujeira insiste não sair, já tentaram enrolar uma parte da toalha ou pano na ponta do dedo para conseguir remover aquela sujeira mais difícil de sair? Se ninguém responder que sim peça então que experimente em casa ou se possível na própria escola. Pergunte: por que esse procedimento vai auxiliar a remover a sujeira?

         Agora mostre a outra foto na figura abaixo onde uma pessoa para caminhar sobre o gelo está usando um calçado com formato de raquete. Mostrando essa figura para a turma pergunte:

        Não seria mais simples e mais fácil para caminhar se a pessoa tivesse usando um sapato comum ou um par de tênis?         Dependendo da experiência de cada um não haverá dificuldade em responder, é possível que a maioria já teve a experiência de caminhar no barro. Saberão responder que os calçados em forma de raquete por algum motivo não afunda no gelo ao passo que o sapato comum ou tênis vai afundar no gelo, como acontece no barro e dificultar a caminhada.

http://www.deltateta.com.br/wp-content/uploads/2010/02/raquete.jpg  

        Atividade II

          Nesse momento da aula, o professor deve então entrar com o conceito de pressão, explicar e mostrar como essa grandeza física depende da área de contato: Pressão é a relação entre a intensidade de uma força que age perpendicularmente sobre uma superfície e a área dessa superfície. Matematicamente, temos que a pressão é dada por: P = F_N/A, em que P é a pressão exercida pela força, F_N é a componente da força normal à superfície e A é a área de contato entre a força e a superfície. Ao apresentar a fórmula para os alunos o professor deve lembrá-los que força é uma grandeza vetorial e mencionar com relevância que se a força não for perpendicular a superfície, apenas a componente da força perpendicular a superfície é responsável pela pressão.

         Falar sobre a unidade de pressão, no SI é o Pascal (N/m²), e falar sobre a existência de outras unidades que também são usadas como no calibrador de pneus dos postos de combustível, na meteorologia, nos reservatórios de gás, etc.

         Faça um desenho ou mostre a Figura 01 onde um bloco em forma de paralelepípedo é colocado sobre uma mesa, primeiro apoiado por uma das faces maiores, a esquerda na figura (Esquema A) e depois sobre uma das faces menores (Esquema B). Pergunte aos alunos:

         Em qual situação o bloco exerce maior pressão, em A ou em B? Por quê? Depois das explicações acima não terão dificuldade em responder, mas o professor deve manter-se atento às respostas e criticá-las construtivamente ou complementá-las, se necessário.

        Deverão responder acertadamente que em B a pressão exercida é maior, porque a área sobre a qual o bloco exerce seu peso é menor.

Atividade III

        A fim de que a turma fixe bem o exemplo discutido, o professor deve elaborar um exercício para que resolvam como a sugestão seguinte.

        Suponha que o bloco da Figura 01 tenha forma de um paralelepípedo cuja área da base seja de 100 cm² e nas faces laterais de 500 e 600 cm² respectivamente. Sendo de 150 N o peso do bloco calcule a pressão que ele exerce sobre a mesa nas seguintes condições:

         A) quando apoiado sobre a face de área maior;

         B) quando apoiado sobre a base, área menor.

          Atividade IV    

          Peça aos alunos que usem um lápis com ponta feita em uma das extremidades. Com as mãos abertas, mantenha o lápis entre as palmas de maneira que cada palma fique em contato com uma de suas extremidades. Perguntem aos alunos: Em qual das mãos se sente mais desconforto? Por quê?

         Obviamente vão dizer que é a palma em contato com a ponta do lápis. Isto porque a área da ponta é muito menor que a área na outra extremidade do lápis, então, mesma força, menor área implica maior pressão.

         Pergunte também. Por que para penetrar mais facilmente na madeira, um prego deve ter uma das extremidades pontiaguda?

         Depois desses exemplos pergunte se alguém da turma seria capaz de dizer um evento em que se aplica a relação entre a área que a força atua e a pressão. Se não se manifestarem, são inúmeros os exemplos que podemos citar em que se aplicam a influência da área sobre a pressão. Além dos exemplos que o professor lembrar na hora, segue outros que poderão ser  acrescentados em sua lista:

         _Para cortar algo como um pedaço de pão usando uma faca, utilizamos o lado mais fino da faca, menor área de contato, portanto maior pressão para uma mesma força.

        _Ao limpar uma superfície como vidro ou a lataria do carro usando uma toalha, ao encontrar uma mancha de sujeira mais agarrada, difícil de sair, normalmente, a pessoa mais experiente usa a ponta do dedo. Com isso diminui a área de contato aumentando a pressão limpando a mancha que antes insistia em não sair quando se esfregava a toalha usando toda mão.

         _Para evitar a deformação dos pneus de uma bicicleta que provoca o aumento do atrito com o solo, os pneus devem ter uma pressão maior que de uma moto cujos pneus são mais largos, embora a moto seja mais pesada que a bicicleta.

         _Se uma pessoa tenta ficar de pé na areia movediça, ela afunda porque seu peso causa uma grande pressão na pequena área (seus pés), porém se deitar na areia ela não afunda ou demora muito mais tempo para afundar porque seu peso atua numa área maior (todo corpo em contato com a areia), em conseqüência a pressão que ele exerce é menor.

         _Um outro exemplo da influencia da área na pressão é a cama de faquir. Você consegue deitar sobre a cama de faquir que consiste em centenas de pregos com a ponta para cima (foto abaixo), mas não consegue deitar sobre a ponta de um único prego. Por quê?

http://mob188.photobucket.com/albums/z99/fisicomaluco/faquir.jpg?t=1242309763 

         Atividade V 

           Para evidenciar ainda mais o efeito da cama de faquir o professor pode pedir aos alunos que resolvam o seguinte exercício.

           Suponha que a área da ponta de um prego seja de 1mm², ou seja, de 1.10^-6 m². Se uma pessoa de 30 kg apoiasse seu corpo sobre a ponta de um prego, qual seria a pressão exercida?

           E se a mesma pessoa apoiasse sobre a ponta de 3000 pregos, qual seria a pressão exercida em seu corpo?

Atividade VI

           Se o professor dispuser de tempo poderá enriquecer ainda mais sua aula fazendo uma demonstração muito simples e interessante para a turma. Basta um coco verde e uma bala de chupar macia. Molde a bala de modo a fazer uma ponta bem fina. Fixe-a no piso de maneira que a ponta fina fique na vertical para cima. Deixe o coco cair sobre a ponta da bala de uma altura um pouco mais que 1,0 metro. A bala, material mole, vai furar o coco que é consideravelmente duro. Discuta o resultado com a turma. Por que isso foi possível?

Atividade VII

         Sobre este experimento, o professor também poderá apresentar para a turma o seguinte filme, realizado pelo professor Daniel Ventura, no Colégio de Aplicação da UFV - COLUNI. Esse filme está disponível na internet no seguinte endereço:

     Furando coco com uma bala de morango no COLUNI - Daniel Ventura: 5 min e 32 s

http://www.youtube.com/watch?v=utNihqAwse4 

        Outra demonstração também interessante que o professor pode realizar em sua aula é usar um balão cheio, desses usado em festas de aniversário e mostrar que é possível afundar um pouco o dedo nele sem estourá-lo, mas com a ponta de uma agulha ele estoura rapidamente. Há na internet um vídeo rápido sobre balão cheio que estoura quando pressionado num prego, mas não estoura quando pressionado sobre vários pregos, disponível no endereço:        

 Vídeos de Física: relação pressão e área de contato: 51 segundos

 http://www.youtube.com/watch?v=KVa3mURol3o&NR=1 

        Sugerimos que o professor veja a animação que se encontra no portal do professor e se possível apresentá-la para a turma, essa animação se encontra no seguinte endereço:

   Animação: Uma picada dolorida

 http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=12124 

             O diálogo durante as explicações e questionamentos durante a aula são suficientes para perceber o quanto os alunos estarão assimilando o conteúdo, mas o professor ainda poderá fazer mais questionamentos e exercícios envolvendo pressão e área.             Pergunte a eles:

          Um casal caminha na areia macia, o homem usa tênis e a mulher sapatos de salto alto. Qual das pegadas deixará marcas mais visível na areia? Justifique.