* O Princípio de Pascal;

* Relacionar o Princípio de Pascal com a prensa e o elevador hidráulico;

* Aprimorar as capacidades crítica, analítica e argumentativa dos alunos relacionadas às temáticas de Hidrostática.

Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.

* Força.

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• Uso do Laboratório de Informática e a Sala de Vídeo.     

Motivação:

O professor deverá iniciar a aula solicitando aos alunos que se organizem em grupos de até três (3) integrantes. Estando organizados na sala de computação (Laboratório de Informática), o professor deverá estimular a curiosidade deles sobre o tema a ser estudado (Hidrostática), perguntando:

"Como os carros são erguidos tão facilmente em oficinas mecânicas (Fig. 1) quando é necessário se fazer uma troca de óleo ou arrumar algum defeito na parte inferior deste."

Figura 1 – Elevador hidráulico.

Imagem disponível em: http://www.redepianowski.com.br/servicos/troca%20oleo.jpg. Acesso em: 25 Mai. 2010.        

Após ouvir as opiniões dos alunos, fale para eles que o nome do equipamento é elevador hidráulico, e pergunte se eles sabem como tal equipamento funciona.    

Em seguida, informe aos alunos que no decorrer destas aulas eles conseguirão compreender o funcionamento do elevador hidráulico e qual fenômeno Físico está relacionado com este.   

Atividade 1 

Dando prosseguimento a aula, neste momento deverá ser exibido um vídeo, que faz parte de um programa muito famoso na década de 90 - “O Mundo de Beakman” (Fig. 2), o qual explica de forma simples e interativa o conceito do Princípio de Pascal.    

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), o cientista Beakman demonstra o que é hidrostática e explica o Princípio de Pascal.

Peça para os alunos acessarem o vídeo postado abaixo: http://www.youtube.com/watch?v=kHnp2Fn-sCo Acesso em: 25 Mai. 2010.        

Figura 2 – Imagem do vídeo “Mundo de Beakman”.

Imagem do vídeo “Hidráulica, Beakmania e Dinossauros parte 1”   

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 apresentação do vídeo promova uma discussão, sobre o conteúdo deste, primeiramente entre os grupos e depois entre todos os alunos da sala. Abaixo sugerimos um roteiro para nortear este momento.  

Roteiro de discussão:

• O que vocês entenderam do conteúdo trabalhado no vídeo?
• Qual o tema abordado no vídeo? Explique-o em algumas palavras.
• A hidráulica estuda a ação de que tipos de materiais?
• Falem alguns inventos que somente foram possíveis com o estudo da hidráulica.   

Atividade 2

Neste momento, o professor deverá pedir para que os alunos explorem o recurso "Experimentando a Hidrostática", conforme postado abaixo, o qual possibilita o estudo dos conceitos da Hidrostática, tais como: Princípio de Pascal, Teorema de Stevin e Princípio de Arquimedes. Destacamos que o Recurso se trata de um Objeto de Aprendizagem (OA) – que são ferramentas auxiliares no processo de ensino e aprendizagem de conceitos disciplinares, disponíveis na Internet (BECK, 2002 apud WILEY, 2002).      

Recurso: Experimentando a Hidrostática

Link do Recurso no Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=925      

Observamos que, mesmo estando em grupos, é importante que todos os alunos possam ter a oportunidade de explorar o recurso e que venham a ter um tempo razoável para isto.    

Neste recurso, os alunos irão realizar uma atividade - de exploração de um Objeto de Aprendizagem (OA), no qual poderão compreender alguns conceitos de Hidrostática (Pressão, Empuxo e Densidade). Contudo, ressaltamos que nesta aula será trabalhado o conceito de Pressão, ou seja, o Princípio de Pascal.      

Inicialmente os alunos visualizarão uma tela de abertura (Fig. 3). Peça para que eles leiam o texto na tela (que fala sobre o estudo da Hidrostática).   

Figura 3 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.     

Após a leitura, peça para que os alunos cliquem no ícone "iniciar atividade" (Fig. 4) para dar prosseguimento a atividade.

Figura 4 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.      

Neste momento, peça para que os alunos cliquem no item pressão, o qual está disposto na parte inferior do recurso (Fig. 5).   

Figura 5 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.     

Após eles selecionarem a opção “pressão”, aparecerá uma tela descrevendo o que é pressão (Fig. 6). Peça para que eles leiam e discutam, sob supervisão do professor, está informação.   

Figura 6 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.     

Em seguida, sugerimos que os alunos selecionem o item “Princípio de Pascal” (Fig. 7) e a leiam e discutam entre si, sob supervisão do professor. Isto se faz necessário, visto que mais adiante será feita uma atividade em que será necessário estes conhecimentos.  

Figura 7 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.     

Neste momento, oriente os alunos a selecionarem o item “Princípio de Pascal” na guia Atributos para experimentação (Fig. 8).   

Figura 8 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.    

Ao acessarem este item, os alunos visualizarão a tela a seguir (Fig. 9):   

Figura 9 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.     

Oriente com que os alunos escolham aleatoriamente um dos itens das tabelas a seguir:

• Área I (criança; homem; 3 homens);
• Área II (carro; elefante; caminhão);
• Dados Informativos (Situação 1: A₂ = 2.A₁; Situação 2: A₂ = 8.A₁).   

Com os itens escolhidos, peça para que os alunos apertem o botão “iniciar” do recurso (Fig. 10).   

Figura 10 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 25 Mai. 2010.     

Permita com que os alunos interajam com o recurso durante um determinado tempo, sugerimos que esta atividade dure dez (10) minutos.   

Na figura abaixo demonstramos um exemplo do uso do recurso (Fig. 11), para que o professor possa orientar seus alunos:

• Na área I foi colocado 3 homens; Na área II foi colocado um elefante; A área II é oito vezes maior que a área I.   

Figura 11 – Imagem do recurso “Experimentando a Hidrostática”.

Imagem disponível em: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2236/index.html?sequence=5. Acesso em: 11 Jun. 2010.     

Neste momento, sugerimos com que o professor faça alguns questionamentos aos alunos sobre o recurso e o Princípio de Pascal.   

Questões sugeridas: 

• O que vocês observaram no recurso, quando se iniciou o movimento de sistema?
• Um objeto com menor peso, pode levantar um outro objeto de peso maior?
• O que a Pressão e o Princípio de Pascal têm em comum?
• A superfície de contato (área) interfere na execução do recurso?

Favoreça com que os alunos compreendam que a pressão aplicada a um fluido contido em um recipiente fechado é transmitida integralmente a todos os pontos desse fluido, ou seja, aplicando uma força sobre uma área, ambas pequenas, está pressão é transmitida por todo o líquido, chegando a uma outra superfície e aplicando uma grande força.   

Atividade 3

Neste momento, o professor poderá fazer o seguinte questionamento aos alunos:   

“Em geral se utilizam sistemas hidráulicos para aumentar a força exercida, como no caso da prensa e do elevador hidráulico (Fig. 12). Mas eles também podem ser usados para reduzir a força – de uma máquina. Como isso pode ser feito?”     

Figura 12 – Elevador hidráulico.

Imagem disponível em: http://www.lojadomecanico.com.br/imagens/ENGECASS-EH4000.jpg. Acesso em: 25 Mai. 2010.    

É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta e oriente-os com as seguintes questões:

• Como funciona a prensa ou o elevador hidráulico? E quais suas funções?
• Nestes equipamentos, uma pessoa realiza uma força num êmbolo de área pequena, para se obter uma força maior que a aplicada inicialmente, exercida num êmbolo de área maior. Querendo-se conseguir uma força pequena, uma pessoa deve realizar uma força no êmbolo de área maior ou menor?   

Favoreça a formação da construção do saber de que, como a razão entre a força exercida e a área em que ela é aplicada é constante (é a pressão exercida pelo êmbolo que se transmite através do líquido), para que haja redução da força basta construir uma espécie de prensa hidráulica invertida. Assim, faz-se com que a força de maior intensidade seja aplicada no sistema, no êmbolo de área maior, para que sua intensidade seja menor no êmbolo de área menor, por meio do qual o sistema aplica a força ao exterior ⁽¹⁾.      

Referências Bibliográficas

1. Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. p. 199, 2008.

Teoria e experimentos:

http://www.algosobre.com.br/fisica/principio-de-pascal.html  

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos pesquisem na internet e em livros como funciona a direção hidráulica. Informe-os que na próxima aula será feita uma discussão entre todos da sala sobre o funcionamento deste equipamento.