* O Princípio de Arquimedes (Empuxo);

* Visualizar que quando um objeto estiver submerso por um determinado líquido, este terá uma variação das Força Resultante que age sobre ele;

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

* Força Peso;

* Densidade.

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• 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 áudio proposto pode ser salvo em CD.   

Tabela 1 – Lista de Materiais   

Motivação:

Sugerimos que o professor, peça para que os alunos formem grupos de quatro (4) a cinco (5) integrantes, e estimule a curiosidade deles sobre o tema a ser estudado, perguntando:   

"Nosso Peso é alterado quando mergulhamos em algum líquido? Por exemplo, quando estamos dentro de uma piscina (Fig. 1), nosso Peso se altera? Como? Ficamos mais leves ou pesados "

Figura 1 – Criança dentro de uma piscina.

Imagem disponível em: http://colorirdesenhos.com/files/desenhos/piscina.jpg. Acesso em: 09 Mai. 2010    

Após discutir com os alunos sobre se há ou não alteração no nosso Peso quando estamos submersos em um líquido, o professor deverá dizer que eles poderão responder e compreender essa questão no decorrer das aulas, que abordará o tema do Empuxo.   

Atividade 1

Dando prosseguimento a aula, o professor deverá pedir para que os alunos explorem o recurso "Motivação para Empuxo", postado abaixo, o qual possibilita o aprendizado do conceito do Empuxo. 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).   

Recursos: Motivação para Empuxo

Link do Recurso no site do Portal: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=2047 Acesso em: 28 Mai. 2010    

O OA em questão exibe uma animação em que, um casal passeando na praia se depara com um ouriço do mar e a mulher pisa nele, machucando assim seu pé. O homem, então, a carrega nas costas, mas ele começa a ter problemas para carregá-la por causa de seu Peso. Daí, a mulher tem a ideia de ser carregada no mar (Fig. 2), onde o homem tem maior facilidade de carregá-la.   

Figura 2 – Imagens a serem analisadas.

Imagem do recurso “Motivação para Empuxo”.   

No momento em que o recurso for iniciado, será exibida a animação espontaneamente. Os alunos deverão assisti-la em grupos (formados no início da aula). Após isto, incentive uma discussão entre os grupos sobre o que foi abordado no referido OA, conforme roteiro postado abaixo. Em seguida, promova uma discussão, em aula aberta, com todos os grupos.   

Roteiro de discussão:

• O que vocês entenderam do que foi apresentado no recurso explorado (na animação)?
• Qual a diferença de se carregar um objeto na água e, este mesmo, no ar?
• Que área da Física estuda as ações e fenômenos dos líquidos?   

Feche a discussão concluindo, juntamente com os alunos, que quando carregamos um objeto dentro de alguns líquidos (que tenha a densidade menor que a do ar) teremos mais facilidade de carregá-lo ou levantá-lo, pois pelo Princípio de Arquimedes todo corpo imerso em um fluido sofre a ação de uma força – denominada Empuxo – dirigida verticalmente para cima, cujo módulo (do Empuxo) é igual ao módulo do Peso do volume do fluido deslocado.   

Atividade 2

Continuando a aula, o professor deverá apresentar o recurso, que se trata de uma atividade experimental que demonstra as diferentes reações de um ovo dentro de líquidos com densidades diferentes.   

Recurso: Ovo flutuante

Link do Recurso no site do Portal: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=23445    

O experimento (Fig. 3) consiste em demonstrar que os materiais flutuam se forem menos densos que os líquidos.   

Figura 3 – Demonstração da Experiência.

Imagem do recurso “Ovo flutuante” – http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=23445        

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

• Coloquem o ovo dentro de um copo.
• Coloquem água dentro do copo de forma que o ovo fique totalmente submerso (Fig. 4).   

Figura 4 – Ovo dentro do copo com água.

Fonte: do autor, adaptada da Imagem do recurso “Ovo flutuante”   

• Coloquem o outro ovo dentro de outro copo.
• Coloquem água dentro do copo de forma que o ovo fique totalmente submerso (Fig. 4).
• Adicionem sal à água.
• Mexam a água devagar para dissolver o sal, e continuem a adicioná-lo (Fig. 5) até se dissolver totalmente na água.   

Figura 5 – Ovo dentro do copo com água.

Fonte: do autor, adaptada da Imagem do recurso “Ovo flutuante”   

Após o término do experimento, o professor deverá fazer as seguintes perguntas aos alunos:

• O que foi verificado por vocês na realização desta experiência?
• Por que quando adicionamos sal na água o ovo afunda?
• Por que o ovo afunda no copo contendo água apenas?
• Qual conceito físico está relacionado com este experimento?   

Favoreça com que os alunos compreendam que o ovo vai ao fundo do copo com água sem sal e no copo com água e sal o ovo flutua. Então, o ovo é mais denso que a água sem sal e por isso vai ao fundo. Mas como o sal faz com que a água fique mais densa, o ovo flutua em água com sal.   

Para finalizar esta atividade, pergunte aos alunos em qual situação o Empuxo (Força exercida pelo líquido, quando deslocado) é maior, na primeira situação (ovo na água sem sal) ou na segunda situação (ovo na água com sal). Ajude com que eles concluam que quanto maior a densidade do líquido em que o ovo esta imerso, maior será o Empuxo. Assim sendo, o ovo que está imerso na água com sal sofre um maior Empuxo, portanto, este bóia.   

Atividade 3

Para finalizarmos a aula, sugerimos que o professor faça o seguinte questionamento aos alunos:

“Por que os famosos mergulhos do Tio Patinhas (Fig. 6) na sua piscina de moedas de ouro seriam impraticáveis?”.   

Figura 6 – Tio Patinhas.

Imagem disponível em: http://ofantasmaescritor1.files.wordpress.com/2009/12/tio-patinhas.png. Acesso em: 28 Mai. 2010    

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 dificilmente ele teria forças para vencer o empuxo e conseguir mergulhar. Caso conseguisse, ele seria submetido a uma enorme pressão a poucos centímetros de profundidade. A densidade do ouro é igual a 19,3 gramas por centímetro cúbico, uma das maiores entre os elementos, e proporcionaria uma pressão adicional de 94 N/m² (aproximadamente 1 atm) sobre o pato, a apenas 50 centímetros de profundidade. Mesmo considerando que existem espaços vazios entre as moedas e que a densidade final é menor que a do ouro, ainda assim se pode prever o desconforto do pato ao mergulhar ⁽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.fisica.net/hidrostatica/principio_de_arquimedes_empuxo.php   

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos pesquisem, na internet e em livros, dois (2) outros exemplos (como o do tio Patinhas), em que ocorre algum tipo de equívoco com o uso do conceito de Empuxo.

Sugestão de site para a pesquisa: 

http://www.portalimpacto.com.br/docs/01Rennan2ANOF1Aula11.pdf 

http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/curiosidades%20e%20descobertas/Massas_e_Volumes/empuxo.html 

http://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080528161902AAE52h3