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Atrito: por que não podemos usar pneus carecas nos veículos?

 

19/06/2009

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
* Atrito.
Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
* 1º Lei de Newton; * 2º Lei de Newton.
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;
• Uso do Laboratório de Informática ou Sala de Vídeo, pois o recurso (que é um vídeo) e o vídeo proposto pode ser salvo em DVD.

 

Motivação

Sugerimos que o professor peça para os alunos formarem grupos de quatro a cinco integrantes, na sala de aula e, em seguida, instigue a curiosidade deles sobre o tema a ser estudado, perguntando o porquê dos carros de corrida usarem pneus “carecas”, os chamado “sliks” (Fig. 1), enquanto os carros comuns, os que trafegam nas ruas, avenidas, estradas etc. (Fig. 2) são proibidos de trafegar assim.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito00.jpg

Figura 1 – Pneu Slick.
Imagem disponível em: http://edc-competition.fr/Photo/edc_PneuSLICK_SQ04.jpg. Acesso em: 30 Abr. 2009

 

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito01.jpg

Figura 2 – Pneu de carros de passeio.
Imagem disponível em: http://www.foxautocenter.com.br/images/uploads/BF_touring13_b.jpg. Acesso em: 07 Mai. 2009

 

Em seguida, o professor deverá fazer o seguinte questionamento aos alunos: “Como podemos caminhar ou andar apenas forçando o pé no chão e aplicando uma força? (Fig. 3)”.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito07.jpg

Figura 3 – Pessoa andando.
Imagem disponível em: http://www.virgilia.com.br/virgilia/wp-content/uploads/2008/02/gerador.thumbnail.jpg. Acesso em: 30 abr. 2009

 

Após ouvir as respostas dos alunos, o professor deverá dizer que estas questões poderão ser melhor respondidas no decorrer destas aulas.

 

Atividade 1

Após as discussões anteriores, o professor deverá apresentar para os alunos um vídeo, que faz parte de um programa muito famoso na década de 90 - “O Mundo de Beakman” (Fig. 4). Neste vídeo, 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 atrito funciona.

Peça para os alunos acessarem o vídeo postado abaixo

http://www.youtube.com/watch?v=H5E_CuaGc6Y

 

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito06.JPG

Figura 4 – Imagem do vídeo “Mundo de Beakman”.

 

Sugestão:  o professor poderá gravar o vídeo em DVD e apresentar este para os alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.

Após a visualização do vídeo, pergunte aos alunos se eles compreenderam como o atrito funciona e as consequências que ele traz pra nós. Pergunte aos alunos como podemos aumentar ou diminuir o atrito de, por exemplo, um piso de uma escada ou de uma rampa. Ajude-os a compreender que para aumentarmos o atrito num piso podemos fixar uma lixa ou algum papel muito áspero, pois assim o atrito entre o pé e o piso ficará maior. Já para diminuirmos o atrito podemos jogar algum líquido bem viscoso como, por exemplo, um óleo, detergente. Assim o atrito entre o pé e o piso será diminuído, pois o líquido se interpõe entre eles.

Retome, neste momento, a segunda pergunta feita no início aula (a do andar) e favoreça que os alunos compreendam que, é através do atrito que conseguimos nos mover, já que, sem ele, não conseguiríamos nos manter de pé. Pela lei da ação e reação, ao andarmos, empurramos o chão para trás, e o chão, por sua vez, empurra-nos para frente. (1).

 

Atividade 2

Na atividade anterior foi apresentado aos alunos o que é atrito e como ele influencia no nosso cotidiano. Nesta próxima atividade será visualizado que o atrito depende do peso do corpo, ou seja, quanto maior o peso que um corpo tem maior será seu atrito.
Neste momento, o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de uma experiência) postado abaixo.

Recurso:

 

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10185/segredo_da_caixa.pdf

 

O experimento (Fig. 5) postado na aula consiste em um equipamento para estudar o Atrito. Nesse experimento poderá ser comprovado que com uma caixa de sapatos, fita adesiva, régua e elástico podemos fazer um "medidor de força de atrito".

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito02.JPG

Figura 5 – Representação da experiência.

 

A idéia do experimento é descobrir se a força de atrito entre uma caixa e uma mesa aumenta quando aumentamos o peso que da caixa (acrescentando livros dentro dessa). Para construir o "medidor" usa-se uma caixa de sapatos presa a um elástico, sobre uma superfície plana horizontal (uma mesa). Quando a caixa está para se movimentar a força que é aplicada é igual à força de atrito (porque a caixa ainda está parada).
Nestas condições pode-se medir a intensidade da força de atrito pela dilatação do elástico. Então, se dentro da caixa estiverem dois livros iguais, o elástico alongará o dobro do que alongaria se ali estivesse apenas um, caso a força de atrito seja proporcional ao peso dentro da caixa. E é esta dedução que iremos descobrir no experimento.

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

Tabela 1 – Lista de Materiais

Materiais Comentários
Uma caixa de sapatos  
Um elástico 7cm (sete centímetros) são suficientes. Os elásticos achatados são melhores que os roliços para esse experimento. Eles podem ser encontrados em lojas de armarinho.
Uma régua Régua de 30 cm.
Fita adesiva Tipo fita crepe
Dois livros Os livros devem ser aproximadamente iguais.

 

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

  • Coloquem a caixa de sapatos sobre uma mesa limpa.
  • Prendam o elástico à caixa com ajuda da fita adesiva (Fig.6).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito03.JPG

Figura 6 – Elástico preso à caixa.

 

  • Coloquem um livro dentro da caixa e puxem o elástico até que ele fique esticado (mas não distendido). Façam uma marquinha no elástico com a caneta. Ela será seu indicador.
  • Façam uma reta na mesa ao longo da direção do elástico (Fig. 7) e marquem, na mesa, o local apontado pelo indicador.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito04.JPG

Figura 7 – Reta feita na mesa.

 

  • Posicionem a régua sobre a reta (para que ela não atrapalhe o movimento da caixa) até que ela marque zero centímetro na marca que você fez.
  • Puxem o elástico até o ponto em que a caixa está quase se movendo, ou seja, quando a força aplica na caixa supera a força de atrito. Neste momento meçam a dilatação do elástico.
  • Ponham o outro livro dentro da caixa e repitam a experiência.
  • Comparem os valores.

 

Será visto no experimento que podemos demonstrar a diferença da força de atrito de um objeto quando varia-se a sua massa. Esta variação na força de atrito é observada quando uma caixa é puxada vazia e depois com alguns livros.
Discuta com os alunos sobre quais grandezas influenciam diretamente no aumento ou na diminuição do atrito. Ajude-os a concluir que, além do Peso do objeto, a superfície de contato onde o objeto se encontra (Fig. 8) também influencia, pois quanto mais rugosa a superfície maior será o atrito. A gravidade também influencia no aumento ou diminuição do Atrito, pois quanto maior a gravidade maior será o Peso.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito08.jpg

Figura 8 – Atrito entre uma superfície e um objeto.
Imagem disponível em: http://www.cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap19/bloco.jpg. Acesso em: 30 abr. 2009

 
Retome, neste momento, a pergunta inicial da aula (a dos pneus slicks) e favoreça que os alunos compreendam que os pneus lisos têm maior aderência (mais atrito) com a pista em virtude da maior área de contato com o solo. Contudo, estes só podem ser usados em pisos secos, por causa do fenômeno de aquaplanagem (Fig. 9), que é a formação de uma camada de água entre pneu e a pista. Essa camada de água diminui o atrito e deixa o veículo desgovernado. Nos pneus comuns, tal camada é cortada pelos sulcos, por onde a água escorre. Caso a corrida (da Fórmula 1, Fórmula Indy etc.) aconteça com chuva, os carros também usarão pneus com sulcos (2), pois caso contrário poderão sofrer sérios acidentes.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/2025/imagens/atrito09.jpg

Figura 9 – Aquaplanagem de um pneu.
Imagem disponível em: http://www2.uol.com.br/bestcars/carros/bmw/5-chuva-m.jpg. Acesso em: 12 Mai.. 2009

 

Finalizando a aula pergunte aos alunos se eles compreenderam o quão perigoso é usar pneus carecas, pois como foi visto no vídeo a aderência dele em uma pista molhada é muito baixa podendo assim ocasionar um grave acidente. Discuta com eles que o motorista que utiliza pneus carecas arrisca a vida dele, dos seus passageiros e a vida de muitas outras pessoas que estão trafegando numa mesma rodovia.

 

Sugestão:

Sugerimos que o professor apresente a reportagem postada abaixo, cujo o propósito é de mostrar o quão perigoso é o uso de pneus carecas!

http://www.cinform.com.br/noticias/21200916382899988

Peça para que cada grupo leia a matéria jornalística e discutam a importância desta notícia. Em seguida, promova uma discussão entre os alunos, favorecendo que eles concluam que é perigoso utilizar pneus carecas em carros de passeio, pois quando estiver chovendo o carro pode aquaplanar e ocasionar um acidente.

 

Referencias Bibliográficas

(1) – Scribd. Física do Dia-a-Dia. Disponível em: < http://www.scribd.com/doc/4077040/Fisica-Curiosidades-Fisica-do-DiaaDia >. Acesso em: 01 abr. 2009
(2) – Scribd. Física do Dia-a-Dia. Disponível em: < http://www.scribd.com/doc/4077040/Fisica-Curiosidades-Fisica-do-DiaaDia >. Acesso em: 01 abr. 2009

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Segredo da Caixa Experimento prático
Recursos Complementares
Teoria e experimentos: http://www.mundovestibular.com.br/articles/67/1/ATRITO/Paacutegina1.html
Avaliação
Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento do experimento, nas discussões e peça para que cada grupo faça uma lista com cinco (5) lugares onde o atrito é útil e mais cinco (5) lugares onde o atrito seja um fator negativo, ou seja, lugares onde ele pode vir a estragar um equipamento ou provocar um acidente.
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