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Um estudo detalhado do Plano Inclinado.

 

11/01/2011

Autor e Coautor(es)

Andréa Marques Leão 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

O que é um Plano Inclinado;

Identificar o ângulo referente a esta inclinação;

Definir as Forças que agem num plano inclinado;

Aprender a decomposição da Força Peso.

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

* Segunda lei de Newton.

Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• Uso do Laboratório de Informática ou Sala de Vídeo, pois os recursos propostos poderão ser salvos em CD.          

Motivação:   

O professor deverá iniciar a aula organizando os alunos em grupos de 4 a 5 integrantes. Neste momento, os grupos deverão analisar as figuras 1 e 2, e responder a seguinte questão:   

“Qual a importância de uma rampa ou plano inclinado para as pessoas hoje em dia?”    

Figura 1 – Plano inclinado para pessoas.

Imagem disponível em: http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendrive/arquivos/Image/conteudos/imagens/2ingles/5neces.jpg. Acesso em: 07 Dez. 2010                 

Figura 2 – Rampa num caminhão.

Imagem disponível em: http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/basico/cap28/caminhao_de_muda.jpg. Acesso em: 07 Dez. 2010                 

Sugestão: Sugerimos que sejam feitas cópias das imagens em número suficiente para todos os grupos.   

Peça para os grupos escreverem as respostas numa folha e que a entregue ao professor, o qual deverá dizer que ao término da aula eles analisarão as respostas dadas com base no que foi aprendido durante a aula.     

Atividade 1   

Neste momento, o professor deverá pedir para que os alunos explorem o recurso – “Forças no plano inclinado”, conforme postado abaixo. O referido recurso possibilita uma interação dinâmica dos alunos com as Forças que atuam num plano inclinado e relacionar o ângulo entre o plano inclinado e seu deslocamento. 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: Forças no plano inclinado  

Link do Recurso no Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368        

Observação: Cada dois integrantes do grupo deverão utilizar um computador e, 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 - sugerimos um tempo de quinze minutos.              

Inicialmente será exibida a seguinte tela do OA (Fig. 3):         

Figura 3 – Imagem do recurso “Forças no plano inclinado”.        

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368. Acesso em: 07 Dez. 2010        

Os alunos deverão iniciar o OA pressionando o ícone “Animação interativa sobre Forças no plano inclinado” (Fig. 4).         

Figura 4 – Imagem do ícone “Forças no plano inclinado”.        

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368. Acesso em: 07 Dez. 2010     

Após selecionarem este item, os alunos visualizarão a seguinte tela (Fig. 5):   

Figura 5 – Imagem da tela do recurso “Forças no plano inclinado”.      

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368. Acesso em: 07 Dez. 2010     

Neste momento, os alunos deverão realizar variações nas três variáveis relacionadas com o plano inclinado, as quais são:

  • Ângulo (Fig. 6) – com relação a esta variável, os alunos deverão aumentar o ângulo entre a pista e o chão.    

Figura 6 – Imagem do ícone “Forças no plano inclinado”.     

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368. Acesso em: 07 Dez. 2010     

  • Coeficiente de Atrito (Fig. 7) – neste item do recurso, os alunos irão aumentar ou diminuir o atrito entre o barquinho e a pista.    

Figura 7 – Imagem do ícone “Forças no plano inclinado”.      

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368. Acesso em: 07 Dez. 2010     

  • Massa (Fig. 8) – já para variar a  massa, os alunos deverão escolher quantas pessoas irão estar no barco.    

Figura 8 – Imagem do ícone “Forças no plano inclinado”     

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1368. Acesso em: 07 Dez. 2010     

Após escolherem os valores de todas as variáveis, os alunos deverão selecionar o item “Trava”, que irá liberar o barco e, assim, eles poderão verificar se o barco entra em movimento ou não. Observamos que, para o barco entrar em movimento ele dependerá das três variáveis - ângulo, coeficiente de Atrito e massa - trabalhadas.   

Permita com que os alunos interajam com o recurso, modificando as variáveis do sistema - sugerimos, no máximo, dez (10) minutos para isto. Peça para que os alunos anotem o que foi observado quando se variou cada uma das variáveis.   

Para conclusão da atividade e aperfeiçoamento do conceito estudado (Plano Inclinado), sugerimos a promoção de uma discussão – primeiramente em grupo e depois em aula aberta com todos 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?
  • Quais são as principais variáveis relacionadas com o Plano Inclinado?
  • Com o aumento do ângulo formado entre a pista e o chão, o barco entra em movimento mais facilmente?  
  • Com o aumento da massa, o barco entra em movimento mais facilmente?  
  • Com o aumento do coeficiente de Atrito, o barco entra em movimento mais facilmente?    

Favoreça com que os alunos compreendam que num Plano Inclinado podemos variar três variáveis fundamentais para o deslocamento de um objeto posicionado num plano inclinado, sendo estas variáveis: a massa do objeto, coeficiente de Atrito da superfície e o ângulo formado entre a pista e a superfície.       

Atividade 2    

Dando prosseguimento à aula, neste momento, o professor deverá exibir aos alunos o vídeo “Videoaulas IESDE - Dicas de Física: Plano Inclinado”, conforme postado abaixo. O vídeo (Fig. 9), que tem duração de 3 minutos e 25 segundos, demonstra através de deduções o conceito de Plano Inclinado.         

Link do Vídeo:  “Videoaulas IESDE - Dicas de Física: Plano Inclinado” http://www.youtube.com/watch?v=WVe_OIfXmbw&feature=related Acesso em: 26 Nov. 2010          

Figura 9 – Imagem do vídeo “Videoaulas IESDE - Dicas de Física: Plano Inclinado”.         

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, 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 compreenderam do conteúdo do vídeo?  
  • Qual a importância de um Plano Inclinado?  
  • De quais formas podemos levantar um objeto a uma determinada altura?  
  • Num sistema isolado (bloco abandonado num Plano Inclinado) qual Força faz o bloco descer? Com base no na atividade 1, como podemos aumentar essa Força?
  • Que Força produz uma resistência? E que grandeza está relacionada com essa Força que foi visualizada no Objeto de Aprendizagem da atividade 1?    

Os alunos deverão primeiramente discutir estas questões em grupo e  posteriormente com todos da turma, em aula aberta. Em seguida,  o professor deverá retomar as respostas dadas no início da aula. Leia para todos da sala as respostas dadas sobre o bloco no Plano Inclinado e debata com os alunos os erros conceituais e os acertos destas.      

Favoreça com que todos os grupos participem e deem suas opiniões acerca de cada resposta. Ressaltamos que esta atividade visa propiciar a avaliação do aprendizado dos alunos durante as atividades realizadas anteriormente.    

Atividade 3   

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

“Num Plano Inclinado, a Força Peso é a responsável pelo deslocamento do objeto (Fig. 10). Mas, a Força Peso tem sentido de cima para baixo e não na horizontal. Então, por que ela é responsável pelo deslocamento do objeto sobre o plano inclinado?”.      

Figura 9 – Plano inclinado.

Imagem disponível em: http://nuestrodiariodeclase.wikispaces.com/file/view/plano_inclinado_gif.gif/55785124/plano_inclinado_gif.gif. Acesso em: 03 Dez. 2010        

Na discussão da pergunta feita acima, sugerimos que o professor dê algumas pistas, de forma a estimulá-los a discuti-la, conforme roteiro abaixo.

  • Para fazer o bloco descer o Plano Inclinado, precisamos de uma Força paralela à superfície?
  • O que é a decomposição de vetores? A Força Peso pode ser decomposta?     

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, a Força que faz o bloco descer o Plano Inclinado é a componente da Força Peso na horizontal, ou seja, para descobrirmos o valor da Força que faz com que o bloco desça, precisamos inicialmente decompor a Força Peso.       

Recursos Complementares
Avaliação

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos pesquisem, na internet e em livros, outras formas de se utilizar um Plano Inclinado no cotidiano. Oriente-os a observarem nas suas próprias casas e aos arredores destas planos inclinados utilizados para facilitar a locomoção e carregamento de caminhões.

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