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Propriedades físicas da matéria: fragilidade e dureza

 

11/01/2011

Autor e Coautor(es)
Marina Silva Rocha
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BELO HORIZONTE - MG ESCOLA DE EDUCACAO BASICA E PROFISSIONAL DA UFMG - CENTRO PEDAGOGICO

Lízia Maria Porto Ramos; Maria Antonieta Gonzaga Silva; Priscila Barbosa Peixoto.

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Fundamental Inicial Língua Portuguesa Língua escrita: prática de produção de textos
Ensino Fundamental Inicial Meio Ambiente Sociedade e meio ambiente
Ensino Fundamental Inicial Língua Portuguesa Língua escrita: prática de leitura
Ensino Fundamental Inicial Língua Portuguesa Língua escrita: gêneros discursivos
Ensino Fundamental Inicial Ciências Naturais Ambiente
Ensino Fundamental Inicial Ciências Naturais Recursos tecnológicos
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Reconhecer que alguns objetos são mais resistentes do que outros.

Relacionar a resistência às propriedades dos materiais.

Identificar conceitos de fragilidade e dureza.

Identificar quais objetos do cotidiano são mais frágeis e mais resistentes.

Desenvolver a leitura de textos científicos relacionados com o assunto e sua interpretação.

Duração das atividades
4 horas/aula
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Os alunos deverão ser capazes de reconhecer que diferentes materiais possuem propriedades diferentes, além de compreender que os materiais são constituídos por moléculas e/ou átomos.

Estratégias e recursos da aula

Introdução: uma abordagem para o professor    

MATERIAIS   

Os materiais são constituídos de átomos, e são estes que determinam se o material é um plástico, madeira, metal ou ar... (é a estrutura geral do átomo que diferencia um material do outro).

O domínio e o conhecimento das propriedades dos materiais são importantes para a indústria em geral (química, elétrica, civil... etc.), estas propriedades se referem ao comportamento do material em diversas situações e em níveis de solicitação do normal ao crítico.

Quando escolhemos um material levamos em consideração vários fatores, por exemplo: serem bonitos, baratos, práticos, leves, resistentes, duráveis... etc. Os produtos são feitos de materiais que conseguem atender não só as exigências de mercado, mas também as exigências técnicas de adequação ao uso e ao processo de fabricação.

A especificação de um determinado material só pode ser feita quando se pode prever o que vai acontecer quanto solicitado por fatores do cotidiano de trabalho do material (que podem ser: aquecimento, resfriamento, dobramento, tração, torção, corte... etc.).

O comportamento em relação ao processo de fabricação e do modo como a peça será usada devem ser previstos quando especificamos o material.   

PROPRIEDADES:   

Quando pensamos em utilizar um material, pensamos em: dureza, fragilidade, resistência, impermeabilidade, elasticidade, condução do calor, etc. Ou seja, pensamos se as propriedades do mesmo suportam as solicitações do trabalho a que devem ser aplicadas.   

Propriedades mecânicas:   

Conjunto de propriedades de grande importância na indústria mecânica. Estas propriedades são aquelas que surgem quando o material está sujeito a esforços de natureza mecânica. O que é avaliado é a capacidade que o material tem para transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados (é levado em conta no processo de fabricação e posterior utilização).   

Dureza: é a resistência do material à penetração, deformação plástica permanente, ao desgaste mecânico. Em geral, materiais duros são também frágeis. Quanto maior a dureza maior a resistência ao desgaste.   

Fragilidade: é a baixa resistência aos choques. Podemos dizer que são materiais duros, que tendem a quebrar quando sofrem choques ou batidas. Exemplo: vidro.   

Adaptado de: http://cursos.unisanta.br/mecanica/ciclo1/principios_parte2.pdf (consultado em 09/12/10, às 08h41min).  

Estratégia

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de discussões entre eles, realização de atividades práticas para observação das propriedades dos materiais, além de leitura de texto e vídeos sobre o assunto para sistematização dos conhecimentos.   

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor ativará este processo por meio do incentivo às discussões entre os alunos, realização de atividades práticas para observação das propriedades dos materiais, além de leitura e interpretação de texto e exibição de vídeos sobre o assunto, facilitando o processo de ensino-aprendizagem.

Atividade prática: Fragilidade             

Professor, num primeiro momento da aula, sonde os conhecimentos prévios dos alunos, perguntando o que eles acham de alguns materiais. Cite exemplos e peça para que comparem as características, como por exemplo: vidro, papel, plástico, dentre outros. São todos iguais? O que os diferencia? As características que apresentam são as mesmas? Quais são melhores? E piores? Deixe-os se manifestarem, dando suas opiniões e contando suas experiências. Incentive-os a confrontarem as ideias uns dos outros.             

Depois deste momento inicial, proponha para a turma a realização de duas atividades práticas: uma para testar a fragilidade e outra para testar a dureza dos materiais.             

Abaixo seguem os materiais que você deverá providenciar para a realização da primeira atividade:

Materiais necessários: 

- Objetos domésticos para testar (exemplos: garrafa pet, copos descartáveis, latas, tijolos, pedras, chaves, pregos, giz)

- Martelo

- Tábua de madeira ou superfície resistente

- Óculos de proteção     

Modo de preparar:

Coloque cada objeto que será testado sobre a tábua. Proteja os olhos com os óculos ou cubra a substância com um pano. Dê uma martelada curta e firme. Observe o que acontece quando o objeto é acertado: ele, dobra, racha, quebra ou suporta o golpe? Peça que façam uma lista dos objetos que se quebraram com o golpe e outra com aqueles que isso não ocorreu.   

Atividade prática: Dureza             

Depois de realizada a primeira atividade prática, proponha a realização da segunda, desta vez para testar a dureza dos materiais. Para tanto, você deverá providenciar:

Materiais necessários: 

- Vários objetos domésticos como: colher de pau, garrafa plástica, pedras, chave e argila de modelar, giz.

- Tampa plástica de caneta   

Modo de preparar: 

Risque cada objeto com a tampa da caneta e anote qual força foi necessário fazer para riscar cada objeto. Peça que façam uma lista dos objetos que foram mais fáceis de riscar e outra com os mais difíceis ou que não riscaram.   

Discutindo             

Professor, depois de realizadas as duas atividades práticas, disponha a turma em círculo e inicie uma discussão orientada, de forma a permitir que todos falem e exponham suas opiniões, confrontando as ideias uns dos outros. Pergunte os motivos de alguns objetos terem se quebrado com a martelada, e outros não. Pergunte também por que alguns objetos conseguiram ser riscados, mas outros não. Quais as características de cada um que fazem com eles tenham estes comportamentos? Deixe os alunos exporem suas ideias, instigue-os a falar.

Comente que cada material apresenta uma propriedade específica que os diferenciam uns dos outros. Alguns objetos, embora resistentes, quebram com facilidade. É difícil dobrá-los ou amassá-los, mas racham se levarem uma pancada: são objetos quebradiços ou frágeis. Já dureza é a capacidade de objeto resistir ao risco de outro. A argila, madeira são objetos feitos de material facilmente riscáveis, não sendo, portanto, muito duros. O objeto mais resistente conhecido é o diamante, capaz de riscar todos os materiais, e nenhum outro pode lhe riscar.

No nosso corpo também podemos encontrar uma propriedade semelhante: são os nossos ossos. Eles são frágeis, não resistem a pancadas e apresentam um grau de dureza. Essas propriedades são devidas ao cálcio e ao colágeno, constituintes dos nossos ossos.

Retirado de: http://2.bp.blogspot.com/_-lOr_tFIJnA/S_hldJE7BPI/AAAAAAAAAUk/eTSmpBO3k5E/s1600/diamante-11.jpg

(consultado em 09/12/10, às 12h41min).  

Texto para os alunos:             

Professor, depois das discussões em torno das atividades práticas, entregue para os alunos um texto que discorre sobre o assunto, pedindo que façam uma leitura atenciosa, destacando as partes mais interessantes. Faça com eles uma leitura oral, explicando as dúvidas, e peça que eles anotem no caderno os aspectos mais relevantes.   

Propriedades Específicas dos materiais   

A matéria apresenta propriedades que são específicas do material, como cor, brilho e sabor. O sal, por exemplo, apresenta sabor, já a água destilada não. Portanto, as propriedades que são características de cada substância se denominam propriedades específicas da matéria. São classificadas em: físicas, químicas e organolépticas.   

PROPRIEDADES FÍSICAS

São propriedades que caracterizam fisicamente a matéria. As propriedades físicas importantes são: os pontos de fusão, solidificação, ebulição e liquefação da matéria; a condutividade; o magnetismo; a solubilidade; a dureza; a maleabilidade; a ductibilidade; a densidade; o calor específico.   

DUREZA

É a resistência que uma espécie de matéria apresenta ao ser riscada por outra. Quanto maior a resistência ao risco, mais dura é a matéria.   

Escala de dureza de Mohs   

Friedrich Mohs, um mineralogista alemão, criou uma tabela de dez minerais, com dureza relativa. Quanto mais alto o número, mais duro o mineral. Os minerais de valores numéricos altos (6, 7, 8) riscam os de valores relativos mais baixos (1, 2, 3, 4).

1 -Talco (pode ser arranhado facilmente com a unha)

2 - Gipsita (ou Gesso) (pode ser arranhado com unha com um pouco mais de dificuldade)

3 - Calcita (pode ser arranhado com uma moeda de cobre)

4- Fluorita (pode ser arranhada com uma faca de cozinha)

5 - Apatita (pode ser arranhada dificilmente com uma faca de cozinha)

6- Feldspato / Ortoclásio (pode ser arranhado com uma liga de aço)

7 - Quartzo (capaz de arranhar o vidro. Ex.: Ametista)

8 - Topázio (Capaz de arranhar o quartzo)

9 - Corindon (Capaz de arranhar o Topázio)

10 - Diamante (Mineral mais duro que existe, pode arranhar qualquer outro e é arranhado apenas por outro diamante).

Retirado de: http://3.bp.blogspot.com/_s-Rg6mUUyg4/Sc5GElvMVmI/AAAAAAAAAu8/xFetxYj-Dm0/s400/sl_23.jpg  (consultado em 09/12/10, às 12h50min). 

Retirado de: http://3.bp.blogspot.com/_nIXFI27By-g/Sig3OH4EazI/AAAAAAAAABs/qDjT7d2hGMA/s400/minerais_dureza_portoeditora.png (consultado em 09/12/10, às 12h55min).  

O diamante é a matéria mais dura que se conhece, é utilizado em brocas que cortam o mármore e em estiletes de cortar vidro. Existem vários tipos de diamantes, uns mais valiosos que outros. Só os mais caros são empregados na fabricação de jóias. Depois de lapidado, o diamante recebe o nome de brilhante. O maior diamante já encontrado no mundo foi o Cullinan, procedente da África do Sul. Sua massa era de 3106 quilates (cerca de 620 gramas). O maior diamante encontrado no Brasil foi de 726 quilates (aproximadamente 150 gramas). O peso de um diamante é expresso em quilates. Um quilate, que é dividido em 100 pontos, equivale a 200 mg.   

Obs.: você não deve confundir dureza (resistência ao risco) com a tenacidade (resistência ao impacto). Por exemplo: se você der uma martelada sobre um diamante, ele se despedaçará. Mas, se a martelada for sobre um pedaço de ferro, o máximo que poderá acontecer é ficar a marca do martelo sobre o ferro. Agora, se você passar o diamante sobre uma chapa de ferro ficará um risco.   

Conclusão   

O diamante é mais duro que o ferro. O ferro é mais tenaz que o diamante.

Fragilidade: Capacidade de o corpo quebrar sem se deformar.   

Adaptado de: http://www.profpc.com.br/Mat%C3%A9ria_propriedades.htm#PROPRIEDADES_ESPEC%C3%8DFICAS (consultado em 09/12/10, às 09h02min).    

Ferramentas tecnológicas – Atividades Visuais:             

Professor, após as discussões em torno do texto, apresente para a turma alguns vídeos sobre o assunto da aula, para que sistematizem os conhecimentos construídos. Deixe-os assistir, peça que anotem no caderno as informações mais importantes. Depois, deixe que eles contem para a turma o que mais os chamou a atenção.   

La ciencia a tu alcance "loyola" - http://www.youtube.com/watch?v=sLYejYVl5s4 (consultado em 09/12/10, às 09h03min).    

La ciencia a tu alcance "loyola"4 - http://www.youtube.com/watch?v=H4knJguHmWg&feature=related (consultado em 09/12/10, às 09h04min). 

Recursos Complementares

Professor, abaixo seguem alguns recursos complementares, que poderão ser usados na aula ou apenas servir para embasar seus conhecimentos.  

http://ccmc.ifsc.usp.br/ccmc/docs/artigos_divulg/201008032241.pdf (consultado em 09/12/10, às 09h05min).    

http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Oitava_quimica/materia5.php (consultado em 09/12/10, às 09h06min). 

Avaliação

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.             

Peça a cada aluno que faça uma lista de objetos que possuem em casa que são frágeis e duros. Peça que recortem figuras de revistas e jornais de objetos que apresentam essas características, confeccionando cartazes informativos. Depois, eles deverão apresentar para a turma seus cartazes, explicando as propriedades dos materiais dos objetos que encontraram. Cole os cartazes pela escola, de modo a divulgar os conhecimentos dos alunos e avaliar o processo de ensino-aprendizagem.

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