* O Teorema de Stevin;

* Relacionar o Teorema de Stevin com a pressão que sentimos nos ouvidos quando mergulhamos em piscinas fundas;

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

Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.

* Pressão.

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), fazendo a seguinte pergunta a eles:

"Por que quando mergulhamos a níveis altos de profundidade (mais de 3 metros) em piscinas (Fig. 1), sentimos uma ligeira dor no ouvido."

 

Figura 1 – Piscina profunda.

Imagem disponível em: http://www.blonews.com.br/blog/fotos/00389_blonews-piscina_profunda_nata%C3%A7%C3%A3o-4.jpg. Acesso em: 26 Mai. 2010        

 

Neste momento, discuta com os alunos sobre as possíveis razões para que este fato (dor nos ouvidos) acontecer. Tal fenômeno está relacionado, por exemplo, à profundidade com que mergulhamos; o tipo de líquido etc.

Após ouvir as opiniões e conhecimentos prévios dos alunos, o professor deverá dizer que eles compreenderão a razão desta dor no ouvido no decorrer das aulas.   

 

Atividade 1

Dando continuidade a aula, o professor deverá pedir para que os alunos explorem o recurso "Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações", postado abaixo. Este recurso trata-se 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: Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações

Link do Recurso no Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548        

Observação: 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 visualizarão a ação do conceito da Pressão sobre um mergulhador, ou seja, será ilustrado através de uma situação real do cotidiano dos alunos, a demonstração do Teorema de Stevin.   

Inicialmente os alunos visualizarão uma tela de abertura (Fig. 2).   

 

Figura 2 – Imagem do recurso “Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548. Acesso em: 27 Mai. 2010     

 

Para iniciar a exploração do recurso, peça para que os alunos cliquem no ícone “Laboratório Virtual” (Fig. 3).   

 

Figura 3 – Imagem do recurso “Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548. Acesso em: 27 Mai. 2010     

 

Após eles selecionarem a opção “Laboratório Virtual”, aparecerá uma tela representando um mergulhador no mar (Fig. 4). Nesta tela, poderá ser modificada a posição do mergulhador em relação ao nível do mar.   

 

Figura 4 – Imagem do recurso “Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548. Acesso em: 27 Mai. 2010     

 

Oriente com que os alunos modifiquem a posição do mergulhador e verificarem a pressão exercida sobre ele, conforme o nível de profundidade (Fig.5) que ele se encontra no mar.   

 

Figura 5 – Imagem do recurso “Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548. Acesso em: 27 Mai. 2010     

 

Além disso, oriente os alunos a encontrarem a pressão que o líquido aplica no mergulhador nas seguintes posições:

• Zero (0 m);
• Vinte (20 m);
• Quarenta (40 m);
• Sessenta (60 m)
• Oitenta (80 m);
• Cem (100 m);
• Cento e vinte (120 m);
• Cento e quarenta (140 m);
• Cento e sessenta (160 m);
• Cento e oitenta (180 m);
• Duzentos (200 m).   

 

Encontrada as pressões em cada uma das profundidades, peça para que os alunos construam um gráfico da Pressão pela posição (profundidade) numa folha separada (de caderno), pois futuramente será analisado este gráfico construído com o disponível no recurso.   

Construído o gráfico, oriente com que os alunos selecionem a opção “Gráfico” (Fig. 6) e veja o que aconteceu.   

 

Figura 6 – Imagem do recurso “Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548. Acesso em: 27 Mai. 2010     

 

Neste momento, com o gráfico disposto no recurso, oriente os alunos a que reencontrem as pressões no mergulhador a cada 20 metros de profundidade e observem o que acontece no gráfico disposto no recurso e comparem com o construído por eles.

Ao término da atividade, os alunos deverão visualizar o gráfico completo com os pontos de pressão para cada profundidade (Fig. 7).   

 

Figura 7 – Imagem do recurso “Hidrostática – Teorema de Stevin e suas aplicações”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25548. Acesso em: 27 Mai. 2010     

 

Para conclusão desta atividade, sugerimos que o professor medie uma discussão entre os alunos sobre o conceito estudado (Teorema de Stevin), de forma que eles possam compartilhar seus postos de vista, conhecimento, bem como, para que o professor possa esclarecer dúvidas existentes. Neste sentido, sugerimos um roteiro que poderá ser utilizado pelo professor neste momento.   

Roteiro de Discussão:

• Quanto maior a profundidade que se encontra um mergulhador, a pressão neste é maior ou menor? Por quê?
• O conceito do Teorema de Stevin, explica a dor que sentimos quanto mergulhamos em piscinas profundas? E porque isto acontece?
• Se dois corpos estiverem a uma mesma profundidade, mas em posições horizontais diferentes, a pressão será diferente para ambos? Por quê?
• Se mudarmos o líquido onde se encontra o mergulhador, ou seja, a densidade do líquido, mudará a pressão? Por quê?   

 

Favoreça com que os alunos compreendam que a Pressão hidrostática depende da altura com que um corpo se encontra a um determinado nível de água. Além disso, quanto mais viscoso um líquido maior será a pressão aplicada sobre o mergulhador.   

 

Atividade 2

Na atividade anterior, os alunos visualizaram a relação da Pressão Hidrostática com a profundidade de um objeto num determinado líquido. Nesta atividade, será abordado, através de um vídeo, um aspecto muito interessante do Teorema de Stevin – Tubos comunicantes.   

Sugerimos, assim, que o professor apresente aos alunos o vídeo (Fig. 8), postado abaixo, com duração de um (1) minuto e cinqüenta e um (51) segundos.   

Link do Vídeo: “Vasos comunicantes”:   http://www.youtube.com/watch?v=Y_cy43nGGFk&feature=related Acesso em: 27 Mai. 2010.        

 

Figura 8  – Imagem do vídeo “Vasos comunicantes”.

Imagem do vídeo “Vasos comunicantes”   

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.      

 

Neste vídeo será visto que, quando inserimos qualquer líquido dentro de um recipiente, que contenha vários tubos na vertical com formatos diferentes, o nível do líquido em todos os tubos será sempre o mesmo.   

Após a visualização do vídeo, o professor deverá fazer as seguintes perguntas aos alunos:

• O que vocês acharam do vídeo? Sobre o que ele abordou?
• Por que os níveis de água permanecem iguais em todos os tubos?
• A pressão em líquidos depende de quais variáveis?   

 

Atividade 3

Dando prosseguindo à aula, o professor poderá fazer o seguinte questionamento aos alunos:   

“Por que, quando fazemos apenas um furo na tampa de uma lata de óleo (Fig. 9), não conseguimos despejar o líquido nela contido?”.     

 

Figura 9 – Lata de óleo.

Imagem disponível em: http://2.bp.blogspot.com/_pzF8LFtiVq4/SGwUAXOykCI/AAAAAAAAAUo/HT230NsN3Fg/s400/P6300001.JPG. Acesso em: 26 Mai. 2010    

 

Sugerimos que o professor leve uma lata de óleo para repetir o fato mencionado na questão acima. Assim, faça um furo na lata e mostre aos alunos o que acontece quando viramos a lata para baixo. Após demonstrar e discutir a questão acima, favoreça a formação da construção do saber de que, com apenas um furo, a pressão atmosférica exercida sobre a tampa impede a saída do líquido, visto que a saída de óleo abaixaria a pressão interior e forçaria a volta desse óleo para dentro da lata. Já com dois furos, á medida que um pouco de óleo sai por deles, entra ar pelo outro. A pressão sobre o óleo e a dele próprio ficam maiores que e externa, forçando o óleo a escapar ⁽¹⁾.

 

 

Referências Bibliográficas

1. Regina Pinto de Carvalho [org.] – Física do Dia a Dia, Ed. Autêntica/Gutenberg, Belo Horizonte (2003)

Teoria e experimentos:

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/vasos/teorema-de-stevin.php    

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos, utilizando os conceitos aprendidos nesta aula calculem, a Pressão que será exercida em um mergulhador que se encontra ao nível do mar e esta imerso a dez (10) metros de profundidade nos seguintes líquidos:

• Álcool etílico;
• Leite integral;
• Água do mar;
• Óleo vegetal;
• Outro líquido a escolha dos alunos.