Demonstrar como são estudados os lançamentos verticais;

Conceituar as variáveis que agem em objetos lançados verticalmente para cima;

e Evidenciar os lançamentos verticais.

Movimento Uniformemente Variado (MUV).

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

Motivação: 

Sugerimos que o professor, após pedir para que os alunos formem grupos de quatro a cinco integrantes, estimule a curiosidade deles sobre o tema a ser estudado, perguntando:    

“Se alguém lançar um objeto verticalmente para cima a uma grande altura (Fig. 1), com que velocidade este pode atingir o ponto de partida?”     

Figura 1 – Objeto lançado.

Imagem disponível em: http://www.tosabendomais.com.br/userfiles/image/MVV%281%29.jpg. Acesso em: 11 Nov. 2010    

Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer a eles que conseguirão responder a pergunta em questão, baseados em conceitos físicos, após o desenvolvimento da experiência que será realizada nestas aulas.   

Atividade 1 

Neste momento, o professor deverá propor que os alunos realizem um experimento simples, mas que propiciará compreensão do lançamento vertical.   

No experimento (Fig. 2) – teste de lançamento vertical, será verificado através do lançamento de objetos (borracha ou giz), alguns aspectos do lançamento vertical, como velocidade final, tempos de subida e descida.   

Figura 2 – Demonstração da Experiência.

Imagem disponível em: Sampaio, José Luiz e Calçada, Caio Sérgio. Universo da Física 1.  2ª. Edição. São Paulo: Editora Atual, 2005, p. 145.   

Antes de iniciar o experimento, o professor deverá instruir os grupos a escolherem dois alunos para registrarem o tempo de subida e descida do objeto a ser lançado verticalmente para cima.   

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

• Peguem um objeto (giz ou borracha) e procurem atirá-lo verticalmente para cima de modo que ele atinja uma altura máxima sem bater no teto (Fig. 2).
• Peguem-no de volta, sem deixá-lo cair no chão.
• Com os cronômetros, um dos integrantes do grupo deverá marcar o tempo de subida e o outro integrante marcar o tempo de descida do objeto.
• Repitam essa experiência mais quatro vezes e anotem os resultados de cada execução.   

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

• Descrevam a trajetória do objeto.
• Há diferença entre o tempo gasto na subida e o da descida?
• Quando o objeto sobe, ele recebe uma aceleração positiva ou negativa? E na descida?
• Quem proporciona essa aceleração, tanto na subida quanto na subida?   

Favoreça com que os alunos compreendam que no lançamento vertical observamos uma trajetória reta, de subida e descida. Analisando o tempo de um lançamento vertical, verificamos que o tempo de subida é igual ao de descida; concluindo, assim, que o tempo total de um lançamento vertical é a soma dos tempos de subida e descida.   

Quando um objeto é lançado verticalmente ele sobe desacelerando e desce acelerando, pois a única aceleração presente neste movimento é a da gravidade, e como ela somente acelera os objetos para baixo, na subida de um objeto ela exerce uma aceleração negativa no movimento e na descida exerce uma aceleração positiva.   

Atividade 2

Dando prosseguimento à aula, neste momento o professor deverá exibir aos alunos um vídeo, conforme postado abaixo, o qual demonstra o conceito inicial de lançamento vertical. O vídeo, “Fisica - Lançamento Vertical” (Fig. 3), tem duração de 4 minutos e 06 segundos e aborda o estudo dos lançamentos verticais.   

Link do Vídeo:  “Fisica - Lançamento Vertical” http://www.youtube.com/watch?v=VnKQKhAUucU Acesso em: 04 Nov. 2010        

Figura 3 – Imagem do vídeo “Fisica - Lançamento Vertical”.   

Sugestões:  O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.      

Após a apresentação do vídeo, o professor deverá promover uma discussão com os alunos acerca do conteúdo deste, de forma que eles percebam as relações entre o que foi mostrado no vídeo e o que foi trabalhado no experimento realizado na atividade anterior.   

Roteiro de Discussão:

• Quais conceitos físicos foram visualizados no vídeo?
• No nosso cotidiano, onde observamos lançamentos verticais?
• Quando lançamos um objeto verticalmente, qual é sua velocidade na sua altura máxima?
• A velocidade com que o objeto é lançado (com que sobe) é igual à velocidade com ele retorna (desce) a mão do lançador?   

Os alunos deverão primeiramente discutir estas questões em grupo -  escrevendo as suas respostas numa folha de papel e, então, compartilhar com a sala de aula estas informações.      

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!         

Neste momento, retome a questão inicial (do lançamento) e favoreça com que os alunos compreendam que, se o objeto sai e volta verticalmente ao ponto de partida, y = y₀, logo, pela equação de Torricelli podemos escrever: v² = v₀² -  2g (y - y₀) => v² = v₀² - 2g.0 => v = v₀ (velocidade final é igual a velocidade inicial). Portanto, o objeto atinge o ponto de partida com a mesma velocidade em módulo com que foi lançada. Na prática, isso não é verdade por causa da resistência do ar, mas, mesmo assim, pode-se imaginar o perigo que essa prática, costumeira em alguns lugares, sobretudo na passagem de ano, pode representar ⁽¹⁾.   

Atividade 3

Dando continuidade ao estudo dos lançamentos verticais, sugerimos que o professor faça o seguinte questionamento aos alunos:   

“É possível um corpo – lançado verticalmente, ter aceleração constante, não nula, ter velocidade nula?”.   

Figura 4 – Lançamento vertical.

Imagem disponível em: http://kleberandrade.files.wordpress.com/2010/05/2velocidade.jpg. Acesso em: 04 Nov. 2010    

Para estimular a discussão da pergunta feita acima, sugerimos que o professor dê algumas pistas aos alunos, conforme roteiro abaixo.   

Roteiro de Discussão:

• Existe algum momento no lançamento vertical onde a velocidade fica nula? Qual?
• No lançamento vertical existe um momento em que a velocidade é invertida? Para a velocidade ser invertida a velocidade tem que se anular? E a aceleração é alterada?
• A aceleração influência na velocidade de um objeto. Entretanto, a aceleração está relacionada diretamente com a velocidade instantânea (velocidade num momento exato) de um objeto?   

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, é possível um corpo ter aceleração constante e velocidade nula, pois é o que ocorre no instante em que o corpo lançado verticalmente para cima atinge a altura máxima. A aceleração é causa da variação de velocidade de um ponto material, mas não tem relação direta com a sua velocidade instantânea ⁽²⁾.   

Referências Bibliográficas

1. Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. P. 75, 2008.
2. Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. P. 75, 2008.

Teoria e experimentos:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Cinematica/mvert.php       

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na exploração do recurso e peça para que cada aluno pesquise na internet e em livros, a história da experiência que Galileu realizou sobe a Torre de Pisa, onde demonstrou que objetos de massas diferentes caem em tempos iguais e chegam ao solo com velocidades iguais.