Conceituar o que é Torque;

Como funciona uma alavanca e quais são os possíveis tipos de alavancas; e

Demonstrar como o conceito do Torque é utilizado no cotidiano dos alunos.

Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.

* Força.

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.   

Tabela 1 – Lista de Materiais (Fig. 1)

Materiais	Comentários
Um pedaço de madeira.	De dimensões de 17cm x 8cm x 1,6cm.
Uma garrafa pet.	De dois litros.
Serrote.	Para cortar a madeira.
Furadeira.	Para produzir furos na madeira.
Serra-copo.	32 mm de diâmetro. Tipo de serra para produzir buracos redondos. Adquirido em qualquer cada de materiais.
Água.	Aproximadamente um litro.
Materiais necessários.	Régua e Lápis.

Figura 1 – Lista de materiais.

Imagem disponível em: http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=258&O+EQUILIBRADOR+E+AS+GARRAFAS. Acesso em: 04 Set. 2010            

Motivação: 

O professor deverá estimular a curiosidade dos alunos sobre o tema a ser estudado (Óptica), perguntando:      

"No nosso dia-a-dia, executamos tarefas sem pensar por que as fazemos, geralmente, da mesma forma. Uma dessas tarefas é a de soltar uma porca de roda. Qual seria a razão de a chave de roda (Fig. 2) ter um “braço” tão longo?"        

Figura 2 – Chave de roda.

Imagem disponível em: http://profiautos.com.br/Admin/galeria/1225733985490f376116a74.jpg.Acesso em 16 Set. 2010    

Após ouvir as opiniões dos alunos, questione-os se é mais fácil soltar uma porca com um “braço” maior ou menor da chave de roda? Em seguida, informe os alunos que no decorrer destas aulas eles poderão responder estas questões.      

Atividade 1

Dando prosseguimento à aula, o professor deverá reunir os alunos na sala de vídeo e exibir o recurso, que se trata de um vídeo - “O.Mundo.de.Beakman.[S01E10].Alavancas.Beakmania.&.Televisão Parte 1/3”, com duração de 9 minutos e 30 segundos, conforme postado abaixo.     

Recurso: O.Mundo.de.Beakman.[S01E10].Alavancas,.Beakmania.&.Televisão Parte 1/3 (Fig. 3)

Link do Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=TZ9HE-qa4vs Acesso em: 04 Set. 2010             

Figura 3 – Imagem do vídeo “O.Mundo.de.Beakman.[S01E10].Alavancas,.Beakmania.&.Televisão Parte 1/3”.   

Sugestão: o professor poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo 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 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 a utilidade de uma alavanca? Dê outros exemplos de tipos de alavancas.   
• Qual a relação do Torque com as alavancas?  
• Explique a alavanca de primeiro tipo e dê um exemplo.
• Explique a alavanca de segundo tipo e dê um exemplo.
• Explique a alavanca de terceiro tipo e dê um exemplo.
• Quais tipos de alavancas encontramos no nosso cotidiano?   

Favoreça com que os alunos compreendam que no vídeo é explicado o que é uma alavanca, os tipos e como elas são utilizadas. Além disso, no vídeo onde se diz o ponto de Potência, pode ser compreendido como ponto de Torque.   

Atividade 2  

Neste momento, o professor deverá desenvolver com os alunos uma atividade experimental – “O equilibrador de Garrafas”, conforme postada abaixo, que aborda o Torque, ponto de equilíbrio e centro de gravidade do objeto. Sugerimos que o professor oriente os alunos a se dividirem em grupos de quatro (4) integrantes para a realização desta atividade.      

Recurso: O equilibrador e as garrafas

Link do Recurso no site do Ponto Ciência: http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=258&O+EQUILIBRADOR+E+AS+GARRAFAS    

Este experimento visa demonstrar um suporte de garrafa pet usando conceitos de equilíbrio, torque e centro de gravidade.   

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

• Façam uma seção a 45° na madeira. Para isso, marquem um quadrado na lateral do pedaço de madeira que usará. Primeiramente, meçam sua espessura. Em seguida, marquem, a partir de uma das extremidades do pedaço de madeira, o valor medido da espessura, formando um quadrado na lateral da madeira (Fig. 4). Finalmente, marquem a diagonal do quadrado.   

Figura 4 – Marcação do corte.

Imagem disponível em: http://www.pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/dc47d0fe0aa6b9651d215b2081fd4f71.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010            

• Serrem a madeira sobre a diagonal do quadrado que foi marcado (Fig. 5).        

Figura 5 – Corte da madeira.

Imagem disponível em: http://www.pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/ce4e45a7bb0ea24cc2bd914991860e56.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010             

• Com a furadeira adaptada com a serra-copo, façam um furo na madeira para que a garrafa se adapte a ele. A posição desse furo irá influenciar na quantidade de água necessária para que a garrafa se equilibre. Quanto mais afastado da base cortada, mais água será necessária (Fig. 6).        

Figura 6 – Usando a serra-copo.

Imagem disponível em: http://www.pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/73762c7478ebd61d6e04b1d8b5a01c8c.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010            

• Coloquem uma quantidade de água na garrafa e tentem equilibrá-la. (Fig. 7).

Observação: O professor, neste momento, poderá perguntar: "Quando o conjunto tomba para “frente” (região A na foto abaixo), você precisa retirar ou acrescentar água? E quando tomba para trás (região B)?"  

Figura 7 – Garrafa em equilíbrio.

Imagem disponível em: http://www.pontociencia.org.br/imgdb/experimentos/26d070bcfb29125bdbacba32e828c3c1.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010            

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

• Este experimento está relacionado com qual dos três tipos de alavancas aprendidos na atividade anterior?
• Todos os experimentos usaram o mesmo tanto de água?
• Quanto mais água, maior o Torque? Por quê?   

Favoreça com que os alunos compreendam que, este experimento demonstra uma alavanca do segundo tipo, onde o ponto de apoio está na ponta, ou seja, a resistência está próxima ao ponto de apoio e o Torque na ponta do experimento. Dependendo da posição do furo e do tamanho da madeira, a quantidade de água muda, pois o Torque muda também.   

Retome a questão inicial da aula (chave de roda) e favoreça com que os alunos compreendam que quanto maior for o "braço" da chave de roda, menor será a força necessária para se soltar a porca da roda, pois o Torque é uma grandeza diretamente proporcional à força aplicada e a distância de onde esta é exercida.

Atividade 3 

Neste momento, de forma a avaliar o aprendizado do conteúdo trabalhado nesta aula, sugerimos que o professor organize os alunos em dois grupos. Em seguida, peça aos grupos que se sentem em lados opostos da sala - grupo 1 de um lado e o grupo 2 do outro. O professor deverá, por sua vez, fazer uma marca (com cartolina, por exemplo)  e colocá-la ao centro da sala. Informe-os que será feita uma gincana de perguntas sobre o que foi visto nas atividades anteriores.   

Com os grupos organizados e posicionados, comece a questioná-los com as seguintes perguntas:

• O que é Torque?
• Numa troca de pneu, temos quantos exemplos do uso do Torque?
• Qual a unidade de Torque?
• O que representa o Torque de um motor?
• Explique a razão do posicionamento da maçaneta nas portas.
• Identifique os tipos de alavancas apresentadas nas figuras abaixo:   

Observação: Legenda das figuras: A – Ponto de apoio; R – Resistência; P – Força aplicada.   

Figura 8 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image005.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 9 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image006.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 10 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image007.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 11 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image008.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 12 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image009.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 13 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image010.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 14 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image011.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 15 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image012.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 16 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image013.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 17 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image015.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 18 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image016.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Figura 19 – Tipo de alavanca.

Imagem disponível em: http://www.fisica.net/mecanicaclassica/alavancas_arquivos/image017.jpg. Acesso em: 04 Set. 2010    

Observação: Para exibição das imagens, poderá ser feita uma projeção com retroprojetor ou data-show. Se não for possível ser feita uma projeção, sugerimos que sejam feitas cópias em número suficiente para os grupos.   

O professor fará uma questão por vez, sendo que o representante do grupo que chegar numa marca (no centro da sala, ao lado de onde ficará o professor) primeiro, terá o direito de respondê-la. Caso o grupo erre, então o outro grupo poderá responder a questão. Se ambos os grupos errarem a explicação das questões, sugerimos que o professor dê uma dica sobre as questões, como, por exemplo, para cada questão sugerida no começo da atividade, o professor poderia dar as seguintes dicas:   

Questão 1 – Força aplicada para girar ou abrir um objeto;

Questão 2 – Temos que levantar o carro e soltar a roda;

Questão 3 – Força vezes distância resulta em..?

Questão 4 – O Torque faz com que os objetos girem, e no carro os pneus fazem..?

Questão 5 – Pelo conceito de Torque, uma força aplicada próxima do ponto de apoio facilita ou dificulta a rotação?

Questão 6 – Primeiro, segundo ou terceiro tipo de alavanca?   

Para cada pergunta acertada, o grupo receberá um ponto. Fica a critério do professor a premiação do grupo vencedor. Sugerimos um bombom para cada resposta certa. O professor deverá ficar atento às respostas e esclarecer as dúvidas que surgirem neste momento.     

Teoria e experimentos:

http://ciencia.hsw.uol.com.br/forca-potencia-torque-energia4.htm       

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na exploração do recurso e peça para que os alunos pesquisem na internet e em livros didáticos, como poderíamos facilitar a extração de um parafuso de roda que esteja muito preso, utilizando somente um cano e uma chave de roda.

Sugestão de link: http://www.youtube.com/watch?v=zfG1Dx4d2Rw