Conceitos de velocidade, tempo e aceleração em cinemática; Realizar cálculos com a equação da velocidade para movimento uniformemente acelerado, estabelecer sua relação com o movimento uniforme e com a primeira e segunda leis de Newton; Relacionar a ausência de forças com a ausência de aceleração.

Duas horas-aula de 50 minutos.

 

Cinemática do Acoplamento de um Ônibus Espacial

 

Esta aula é para ser realizada na sala de informática, com o uso do recurso computacional disponível na Rede Interativa Virtual de Educação (RIVED, http://www.rived.mec.gov.br/ ).
Mas é importante antes explorar os conceitos físicos em uma aula anterior para que a atividade possa ser bem aproveitada. Por isso a aula completa consiste de duas aulas.

Primeira Aula:
Exploração de conceitos de cinemática e dinâmica na sala de aula.
Segunda Aula:
Atividade na sala de informática.
Avaliação.
 

Primeira Aula
(Duração média: 50 minutos)

 1. Motivação

 

 - Inicie a aula expondo aos alunos expondo em linhas gerais o problema que eles enfrentarão com o objeto do RIVED, de título acoplamento do ônibus espacial.

-Enfatize que o objetivo é resolver o problema do acoplamento do ônibus espacial baseando-se nos conceitos de cinemática.
 

2. Na sala de aula

-Discuta com os alunos os conceitos de tempo, velocidade e aceleração, no contexto da cinemática.

-Discuta também a equação da velocidade:

 

onde v é a velocidade, v₀ é a velocidade inicial, a é a aceleração e t é o tempo.

- Discuta o conceito de movimento uniforme (ausência de aceleração).

- Relacione a ausência de aceleração com a ausência de forças.

- Discuta as duas primeiras leis de Newton.
 

 Segunda Aula
(Duração média: 50 minutos)

 

3. Na sala de informática

-Os alunos utilizarão o objeto do RIVED de acoplamento de um ônibus espacial.

-Se não houver computador para todos, di stribuir os alunos em grupos a fim de que resolvam o pro blema de acoplamento do ônibus espacial em conjunto.

-Os alunos terão de enfrentar um problema de acoplamento onde não terão combustível suficiente para acionarem livremente os propulsores. Eles terão assim de raciocinar a fim de usar o método adequado para acoplar o ônibus espacial com um gasto mínimo de combustível. Aqui eles se utilizarão dos conceitos cinemáticos expostos na aula para resolver o problema.

-Enfatize para os alunos pensarem nos conceitos de cinemática trabalhados na aula a fim de ter uma resolução do problema.

-Os alunos receberão a mensagem, no objeto RIVED, pedindo que resolvam o problema e explicando como funciona o sistema de propulsores do ônibus espacial.
 

-Peça aos alunos que anotem cada um dos procedimentos que fizerem, até conseguirem acoplar o ônibus espacial.

-Solicite aos alunos que procurem justificar cada procedimento, mesmo os que não deram certo para acoplamento do ônibus espacial, com base nos conceitos e tentando equacionar o problema com a equação da velocidade.

-Sugira aos alunos o uso da equação da velocidade discutida na sala de aula para realizar cálculos que os levem à resolução do problema de maneira racional.
 

-Lembre os alunos da equação da velocidade, relacionada ao movimento uniforme e às duas primeiras leis de Newton.

- Ao fim da atividade, discuta com os alunos como cada um fez para resolver o problema, qual o melhor jeito de resolver o problema e por quê.
 

4. Avaliação

- Proponha aos alunos problemas de cinemática com o uso da equação da velocidade discutida na sala de aula, de preferência problemas semelhantes ao do propulsor para que eles calculem velocidades e façam a conexão com o problema anterior.
 

Sugestão de Problema:

1-Um ônibus espacial tem inicialmente velocidade nula. Ao acionar os foguetes, o ônibus tem uma aceleração de 40 m/s². Ao acionar os retrofoguetes, o ônibus tem uma aceleração de - 40 m/s².

a) Qual a velocidade do ônibus 10 segundos após ter acionado os foguetes?

b) Qual a velocidade do ônibus 20 segundos após ter acionado os foguetes, sendo que os foguetes foram desligados no instante 10 segundos?

c) Qual a velocidade do ônibus 30 segundos após ter acionado os foguetes, sendo que os foguetes foram desligados no instante 10 segundos e os retrofoguetes foram acionados no instante 20 segundos?
 

Discovery Channel: Neste site há informação sobre os ônibus espaciais. http://www.discoverybrasil.com/guia_espacio/explorando/transbordadores/index.shtml

Resolução de problemas de cinemática com base nos conceitos desenvolvidos na aula.