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Um estudo detalhado das colisões!

 

04/11/2010

Autor e Coautor(es)

Bruno Pagliarani Mattiazzo e Erwin Doescher

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Movimento, variações e conservações
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Terra como espaço para a vida
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula

As colisões (mecânicas), através de colisões entre bolinhas;

Determinar o alcance de lançamento de uma bolinha após uma colisão; e

Os vários tipos de colisões que podem ser evidenciados no cotidiano dos alunos.

Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Energia Cinética;

Energia Potencial Gravitacional;

Energia Mecânica.

Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

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

Motivação:  

Com o intuito de estimular a curiosidade dos alunos acerca do tema estudado (Mecânica), sugerimos que o professor disponibilize as figuras 1 e 2 para que eles visualizem e digam quais conceitos Físicos poderiam ser visualizados nestas imagens.   

Figura 1 – Sinuca.

Imagem disponível em: http://farm3.static.flickr.com/2326/2287646821_9b451d4770.jpg. Acesso em: 02 Out. 2010.             

Figura 2 – Jogo de gude.

Imagem disponível em: http://4.bp.blogspot.com/_ewGdBCzawak/SEdOkWyZxmI/AAAAAAAAAz8/ajoyweDlgy8/s400/bolinha_de_gude.jpg. Acesso em: 11 Out. 2010.        

Sugestão: Para exibição das figuras poderá ser feita uma projeção com retroprojetor ou data-show. Se isto não for possível, sugerimos que seja feitas cópias das figuras em número suficiente para todos os alunos.   

Questione os alunos sobre o que acontece quando duas bolas se chocam, como por exemplo: “Se uma bola estiver com uma determinada velocidade e se chocar com uma em repouso (parada), o que poderá acontecer?”.   

Após os alunos analisarem e dizerem o que está ocorrendo nas imagens, o professor deverá dizer que eles conseguirão responder estas perguntas com mais precisão durante o desenvolvimento destas aulas.      

Atividade 1   

Neste momento, o professor deverá exibir aos alunos o vídeo “Mago da Física – Colisões (Um Exemplo Didático e Lúdico)”, postado abaixo, com duração de 5 minutos e 10 segundos (Fig. 3). O vídeo aborda o conceito de Colisão Mecânica, através da demonstração de colisões entre duas bolas de bilhar.   

Link do Vídeo:  Mago da Física – Colisões (Um Exemplo Didático e Lúdico)

http://www.youtube.com/watch?v=mrtMQ4MaLDQ Acesso em: 02 Out. 2010        

Figura 3 – Imagem do recurso “Mago da Física – Colisões (Um Exemplo Didático e Lúdico)”.       

Após a apresentação do vídeo, promova uma discussão entre os alunos sobre os conteúdos deste e, conforme roteiro postado abaixo.      

Roteiro de discussão:  

  • O que vocês entenderam sobre o que foi apresentado no vídeo?
  • Qual a importância do estudo das colisões mecânicas? Por quê?
  • Quais outros exemplos de colisões mecânicas podemos perceber em nosso cotidiano?
  • O alcance da bolinha preta depende de quais fatores?      

Os alunos deverão, primeiramente, discutir estas questões em grupo e depois entre os demais alunos da sala. Observamos que este momento é importante tanto para socializar informações entre os alunos, como também para corrigir conceitos errôneos, esclarecer dúvidas, além de possibilitar trabalhar a competência oral dos alunos!      

Favoreça com que os alunos compreendam que com o estudo das Colisões Mecânicas podemos concluir como dois objetos irão reagir quando sofrem uma colisão frontal. No nosso cotidiano encontramos diversas Colisões Mecânicas, como, por exemplo, nos esportes (sinuca, jogo de gude, bocha etc.) e até mesmo em acidente de carros. Pelo vídeo, percebemos que o alcance de objetos lançados numa Colisão Mecânica depende exclusivamente de suas alturas de lançamento e de queda.   

Atividade 2 

Neste momento, estando os alunos organizados em duplas, o professor deverá pedir para que eles explorem o recurso – Colisão, conforme postado abaixo. O referido recurso possibilita o estudo das Colisões Mecânicas através de uma analise experimental. Destacamos ainda, 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: Colisão

Link do Recurso no Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27841          

Observação: Mesmo estando em duplas, é importante que todos os alunos possam ter a oportunidade de explorar o recurso e que venham a ter um tempo razoável para isto.

Inicialmente será visualizado pelos alunos uma tela contendo dois objetos: um objeto fixo na cor verde e outro que pode ter sua massa alterada (Fig. 4).      

Figura 4 – Imagem do recurso “Colisão”

Para iniciar a exploração do recurso, peça para que os alunos cliquem no botão verde, encontrado na parte inferior à direita da tela  (Fig. 5).      

Figura 5 – Imagem do recurso “Colisão”

Após a execução da colisão, os alunos visualizarão alguns dados sobre a velocidade dos objetos após a colisão e, se esta foi elástica ou inelástica (Fig. 6).   

Figura 6 – Imagem do recurso “Colisão”

Neste momento, peça para que os alunos realizem novas colisões, alterando a massa do objeto da esquerda e o tipo de colisão (Fig. 7).      

Figura 7 – Imagem do recurso “Colisão”

Peça para que os alunos anotem os resultados das colisões quando se variam as massas e o tipo de colisão.   

Permita com que os alunos interajam com o recurso durante um determinado tempo - sugerimos, no máximo, quinze (15) minutos para isto.      

Para conclusão desta atividade e aperfeiçoamento do conceito estudado (Colisão Mecânica), sugerimos a promoção de uma discussão com os alunos sobre o recurso explorado. Abaixo sugerimos algumas questões para nortear este momento.      

Questões sugeridas:

  • O que foi observado na execução do objeto de aprendizagem?
  • Qual a diferença de uma colisão elástica de uma inelástica?
  • A variação da massa do objeto à direita, influencia na Colisão Mecânica?
  • O que é Física Forense?
  • O estudo das Colisões Mecânicas seria útil para o estudo da Física Forense? Por quê?   

Favoreça com que os alunos compreendam que numa colisão inelástica os objetos que se colidem se mantêm em contato, já numa colisão elástica os objetos trocam energia entre si, não se mantendo grudados. Como a troca de Energia entre dos dois objetos é a mesma para qualquer animação, quanto maior a massa do segundo objeto menor será sua velocidade final.   

Ressalte que a Física Forense é um ramo da Física que auxilia os peritos criminais a desvendar crimes e compreenderem, por exemplo, os acidentes de trânsitos que acontecem em nossa sociedade. O estudo das Colisões Mecânicas é fundamental para um físico forense, pois com este conhecimento é possível compreender, por exemplo, as velocidades de dois carros que se envolveram em um acidente de trânsito.   

Atividade 3 

Dando continuidade ao estudo de colisões, será feita uma pergunta aos alunos sobre a conservação da quantidade de movimento.   

“Um astronauta no espaço está separado de sua nave (Fig. 8). Como ele pode aproximar-se dela?”   

Figura 8 – Astronauta.

Imagem Disponível em: http://1.bp.blogspot.com/_vydy5EoQIk0/S8RZyNXylvI/AAAAAAAAAdQ/fJqIJ2ajeZ0/s1600/Astronauta.JPG. Acesso em: 02 Out. 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, pelo princípio da Conservação da Quantidade de Movimento, a única forma é o astronauta lançar algo que se afaste dele e da nave para que ele se mova no sentido oposto e se aproxime da nave. Quanto maior a massa do corpo e a velocidade com que é lançado, maior a quantidade de movimento que o astronauta adquire no sentido de aproximar-se da nave (1).   

Assim, do mesmo modo como dois objetos quando se chocam se conservam suas quantidades de movimento, neste exemplo do astronauta esta também é mantida.   

Atividade 4 

Para finalizar as ideias adquiridas nestas aulas sobre Colisões Mecânicas, sugerimos uma atividade de produção de cartazes sobre este conceito em nosso cotidiano. Peça para que os alunos se dividam em grupos de no máximo cinco (5) integrantes e que cada um produza um cartaz abordando a relação das Colisões Mecânicas em cada um dos temas sugeridos abaixo:

  • Jogos de salão;
  • Trânsito;
  • Jogos olímpicos;
  • Jogos de rua.     

Referências Bibliográficas  

  1. Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. p. 172, 2008. 
Recursos Complementares

Teoria e experimentos:

http://www.infoescola.com/mecanica/colisoes/       

Avaliação

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos realizem uma entrevista com algum perito criminal da sua cidade, questionando-o sobre o uso da Física na sua profissão, dando exemplos de situações reais e quais conceitos físicos são mais utilizados em seu cotidiano profissional. Na próxima aula os grupos apresentarão os dados obtidos e discutirão os pontos mais importantes.

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