06/07/2011
Daniel Rodrigues Ventura, José Higino Dias Filho, Edson Luís Nunes.
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
---|---|---|
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo | Ciências Naturais | Visões de mundo |
Ensino Médio | Física | Movimento, variações e conservações |
Conceito de força, ação e reação, peso de um objeto, medidas e unidades de comprimento e massa.
Sugerimos que o professor inicie a aula apresentando para a turma a seguinte animação que se encontra disponível na internet, no Portal do Professor, com título e endereço abaixo:
Atividade I
O professor deverá previamente organizar o material para realização do experimento. Na sala de aula, após apresentação da simulação, divida a turma em grupos de 4 alunos e distribua para cada grupo: um suporte que pode ser de madeira, uma mola flexível, uma tirinha de papel branca para colar no suporte, cola escolar, um copo de plástico, cerca de 30 cm de barbante ou linha e 5 bolinhas de mesmo tamanho e mesmo material, por exemplo, bolinhas de vidro. O procedimento do experimento está ilustrado na Figura 01,ele é equivalente ao apresentado na simulação acima.
Montagem:
Pendure a mola fixando sua extremidade superior no suporte. Prepare o copinho amarrando um pedaço de barbante em dois pontos de sua beirada para pendurá-lo, no gancho da mola, como na figura.
Procedimento:
Os passos descritos no procedimento acima estão ilustrados na seqüência dos esquemas da Figura 01.
Se o professor tiver dificuldades em conseguir molas, esta poderá ser substituída por um pedaço de elástico, cerca de 50 cm de comprimento, como na Figura 02.
Mesmo para escolas com laboratórios bem equipados, o professor poderá substituir a mola pelo elástico em alguns grupos para comparar os resultados, inclusive tanto as molas quanto os elástico poderão de preferência possuir constantes elásticas diferentes a fim de provocar discussão entre os grupos ao final dos resultados.
Atividade II
O professor deverá lembrar aos alunos que pelo princípio de ação e reação a mola ao suportar o peso das bolinhas exerce sobre o peso delas uma força de reação, F de módulo igual ao peso das bolinhas.
Para que o princípio de ação e reação na mola se torne marcante para os alunos, o professor poderá apresentar a seguinte simulação para a turma, sobre a lei de Hooke, disponível em:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=25563
Depois peça que cada grupo, após ter marcado todos os pontos na tirinha de papel, meça a distância a partir da marca inicial, traço 0 e o traço referente a cada força, peso das bolinhas, valores de x, (x1, x2, x3, x4 e x5 na figura), anotem os valores e preencham a tabela abaixo.
Peça também às equipes que com os valores preenchidos na tabela tracem o gráfico da força F, exercida pela mola em função da deformação x por ela sofrida.
A representação gráfica correspondente aos valores experimentados deverá ser uma reta, mesmo se alguns pontos ficarem ligeiramente fora dela, desde que o esforço exercido na mola ou no elástico esteja dentro de seu limite de elasticidade, o que provavelmente ocorreu, já que o peso suportado foi pequeno. “Se em algum grupo isso não aconteceu, cabe ao professor descobrir, junto ao grupo, se ocorreu alguma falha, como por exemplo, erro numa medição ou erro ao plotar os pontos do gráfico”. Usando o gráfico encontre uma relação entre F e x, sendo uma reta o valor do coeficiente angular da reta é a constante elástica da mola, ou do elástico, normalmente representada pela letra k.
Como exemplo suponha que tenham preenchido a tabela com os dados da tabela abaixo.
No gráfico da Tabela X, quadro à direita superior na figura,está indicado a relação entre F e x.
Atividade III
Após comentários dos valores obtidos na tabela e da representação do gráfico, o professor poderá fornecer um objeto qualquer a cada grupo, uma pedrinha, por exemplo, cuja massa esteja dentro dos valores usados nos experimentos realizados, e pedir que determinem o valor do peso do objeto usando a mola ou elástico do experimento. Deverão medir a deformação da mola ou do elástico causada pelo peso do objeto e multiplicar pela constante elástica, de acordo com a relação F e x que encontraram.
Por exemplo, se o objeto provocou na mola uma deformação de 7,5 cm, como na Figura 03, abaixo, usando a relação do gráfico da Tabela x, obtém-se: F = 2,5 (gf/cm).7,5cm; F = 18,75 gf, ou aproximadamente 19 gf.
O professor poderá terminar a aula apresentando para a turma uma simulação, com a finalidade de exemplificar uma situação em que se aplica a elasticidade de uma corda; tal simulação está disponível na internet, no Portal do professor, com título e endereço a seguir:
Nome | Tipo |
---|---|
A física e o cotidiano - Sala de Jogos: Bungee Jump | Animação/simulação |
Medindo forças | Experimento prático |
Sugerimos ao professor acessar os seguintes endereços na internet:
http://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/09/introducao-aos-elementos-elasticos.pdf
Sugerimos ao professor para dividir a turma em grupos de 3 ou 4 alunos e pedir que faça uma pesquisa sobre o uso de molas e elásticos na prática para serem apresentados e discutidos em aula.
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