Compreender os princípios da ação da força da gravidade.

Identificar diferentes possibilidades de utilização da força da gravidade em benefício do homem.

Vislumbrar alguns efeitos da força da gravidade no cotidiano.

Conhecimentos básicos sobre Física.

Antes de iniciar a aula, cabe ao/a professor/a orientar os/as alunos/as sobre a importância da participação coletiva durante as atividades propostas, explicando que, dessa forma, poderá ocorrer uma maior integração e um diálogo mais amplo sobre o tema abordado.

Será necessário, para o desenvolvimento dessa aula, um netbook para cada aluno/a. 

1ª atividade: explorando a força da gravidade

Nessa primeira atividade da aula, os/as alunos/as serão convidados a assistir em seus netbooks cinco vídeos sobre a gravidade. Para tanto, cabe ao/a professor/a orientar os/as alunos/as a, empregando o software  Mozilla Firefox, acessar os sites abaixo, nos quais os vídeos em questão se encontram disponíveis.

Vídeo 1

Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=KTHOCdmrP9o&feature=related  acesso feito dia 16/08/2011

Vídeo 2

Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=xKEZzQ46xDA&feature=related  acesso feito dia 16/08/2011

Vídeo 3

Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=J1SROosFZZE&feature=related  acesso feito dia 16/08/2011

Vídeo 4

Fonte:  http://www.youtube.com/watch?v=ce8V0ysAaj0&feature=related acesso feito dia 16/08/2011

Vídeo 5

Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=KsvvEzGIF0E&feature=related   acesso feito dia 16/08/2011

OBSERVAÇÃO:O/a professor/a pode executar previamente o download dos vídeos nos sites mencionados para, empregando seu netbook, exibi-los durante a aula utilizando um kit multimídia e um data show. Essa estratégia seria uma alternativa caso o acesso à internet, no momento da aula, esteja impossibilitado por qualquer razão.

Concluindo a exibição dos vídeos, cada um dos alunos/as deverá ser orientado pelo/a professor/a a, utilizando osoftware Kword, responder o Exercício 1. Vale destacar que o Exercício 1 deverá ter sido previamente enviado pelo/a professor/a aos/as alunos/as, obviamente sem as respostas, via e-mail. Finalizada a execução do Exercício 1 pelos/as alunos/as, a correção deverá ser executada em seguida durante aula pelo/a professor/a.

Exercício 1

1 – O vídeo 1 mostra que os surfistas e os esquiadores utilizam a força gravitacional para praticar os respectivos esportes. De que forma isso acontece?

2 – Em que sentido os seres humanos e as estrelas são parecidos quando se trata de gravidade?

3 – Por que a força de gravidade foi citada como a “cola do Universo”?

4 - Por que a Terra está em queda livre sobre o Sol?

5 – O que é o expresso da gravidade?

6 – O que os cientistas deverão criar para que o ser humano possa chegar além de Marte?

7 – Por que as montanhas russas se movimentam?

8 – O que aconteceu com a nave espacial que chegou a Júpiter em 1979?

9 – Como nosso sistema cardiovascular reage em relação à gravidade?

10 – Como pode ocorrer uma onda gravitacional?

11 – Qual acontecimento citado no vídeo 5 poderá mudar a Ciência?

2ª atividade:aprendendo sobre a força gravitacional

Nessa segunda atividade da aula, cabe ao/a professor/a dividir a turma em duplas e orientá-las/as a, usando o software  Kword, acessar os textos 1 e 2, denominados, respectivamente, “Força gravitacional: relação entre força e massa segundo Newton e Einstein” e “A força da gravidade”. Os textos deverão ter sido previamente enviados pelo/a professor/a aos/as alunos/as via e-mail.

Texto 1: Força gravitacional: relação entre força e massa segundo Newton e Einstein – UOL Educação
Fonte: http://educacao.uol.com.br/fisica/forca-gravitacional.jhtm    acesso feito dia 16/08/2011

Texto 2: A força da gravidade
Fonte: http://www.silvestre.eng.br/astronomia/criancas/gravidade/ acesso feito dia 16/08/2011

Concluída a leitura dos textos, cada uma das duplas deverá ser orientada pelo/a professor/a a, utilizando o software Kword, responder o Exercício 2. Vale destacar que o Exercício 2 deverá ter sido previamente enviado pelo/a professor/a aos/as alunos/as, obviamente sem as respostas, via e-mail. Finalizada a execução do Exercício 2 pelos/as alunos/as, a correção deverá ser executada em seguida durante aula pelo/a professor/a.

Exercício 2

1 – Por que os equilibristas usam, como se vê na ilustração abaixo, uma vara encurvada para caminhar sobre a corda bamba? Explique com suas palavras.

Fonte:   http://gartic.uol.com.br/desenhos/o-equilibrista    acesso feito dia 16/08/2011

O que determina o equilíbrio de um corpo é o centro de gravidade. O centro de gravidade é um ponto em que qualquer objeto se comporta como se todo o peso do corpo estivesse concentrado nele. O equilibrista procura incessantemente o equilíbrio, fazendo com que, à medida que ele se desloca, o centro de gravidade se mantenha num plano que contém a corda bamba esticada. O uso da vara é fundamental para fazer com que, através dela (puxando-a para a esquerda ou para a direita), seja mantido o centro de massa acima da corda.

2 – O boneco que se vê na imagem abaixo, popularmente conhecido como João Teimoso, é, em essência, uma bola cheia de ar com grãos de chumbo em sua base. Explique por que o boneco sempre retorna à posição vertical quando o derrubamos.

Fonte: http://www.mocidadeviva.com/prxisto/index.php/loucura-da-pregacao/108-o-crente-joao-bobo.html acesso feito dia 16/08/2011

O João Teimoso fica sempre em pé porque seu centro de gravidade é baixo, perto da base arredondada do objeto. Assim, o formato arredondado e a distribuição da massa fazem o objeto manter-se de pé mesmo se inclinado.

3 – Os barcos à vela têm um mastro muito alto e uma parte submersa muito funda, como se vê na ilustração abaixo. Explique de que modo isso contribui para o barco não virar.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/barco-a-vela/barco-a-vela-2.php acesso feito dia 16/08/2011

No centro de gravidade está aplicado o peso da embarcação, que é uma força vertical para baixo. No centro de flutuação está aplicado o empuxo, que é uma força vertical para cima. Mas, mesmo com o centro de gravidade acima do centro de flutuação, um barco à vela opera com segurança e não emborcará se inclinado até a um determinado ângulo. Isto acontece graças à "movimentação" do centro de flutuação, que muda de posição conforme o veleiro se inclina. Este veleiro terá estabilidade até o ponto em que o centro gravitacional ficar alinhado ao centro de flutuação.

3ª atividade: pesquisando e aprendendo

Nessa terceira atividade da aula, cabe ao/a professor/a apresentar aos/as alunos/as a tirinha “Quem é o verdadeiro inventor da gravidade?”, o trecho de reportagem “Como Newton descobriu a gravidade” e o trecho de música “Tendo a Lua” que se encontram abaixo, utilizando, para tanto, um kit multimídia e um data show.

O/a professor/a poderá pedir para que, em voz alta, um/a aluno/a faça a leitura da tirinha, um/a outro/a aluno/a do trecho de reportagem e um/a outro/a do trecho de música.

Quem é o verdadeiro inventor da gravidade?

Fonte: http://www.desaforo.com/2009_09_01_archive.html acesso feito dia 16/08/2011

Como Newton descobriu a gravidade

A história mais popular é a da maçã de Newton. Se por um lado essa história seja mito, o fato é que dela surgiu uma grande oportunidade para se investigar mais sobre a Gravitação Universal. Essa história envolve muito humor e reflexão. Muitas charges sugerem que a maçã bateu realmente na cabeça de Newton, quando este se encontrava num jardim, sentado por baixo de uma macieira, e que seu impacto fez com que, de algum modo, ele ficasse ciente da força da gravidade. A pergunta não era se a gravidade existia, mas se ela se estenderia tão longe da Terra que poderia também ser a força que prende a Lua à sua órbita. Newton mostrou que, se a força diminuísse com o quadrado inverso da distância, poderia então calcular corretamente o período orbital da Lua. Ele supôs ainda que a mesma força seria responsável pelo movimento orbital de outros corpos, criando assim o conceito de "gravitação universal".

Fonte:  http://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton  acesso feito dia 16/08/2011

Tendo a Lua. Composição: Herbert Vianna

[...] “Tendo a Lua aquela gravidade aonde o homem flutua
Merecia a visita não de militares...” [...]

Finalizadas as leituras, cabe ao/a professor/a ser o mediador de um debate sobre o conteúdo da tirinha, do trecho de reportagem e do trecho de música. As questões abaixo podem ser usadas pelo professor para estimular esse debate:

1. O que mais chamou sua atenção ao ler a tirinha, o trecho de reportagem ou o trecho de música?
2. No trecho de música consta que o homem flutua na Lua em função da gravidade. Isso é verdadeiro? Justifique sua resposta. 

4ª atividade: trabalhando no Laboratório

Nessa quarta atividade da aula, os/as alunos/as devem ser divididos em grupos de cinco integrantes para a realização de um experimento no Laboratório de Ciências. Em primeiro lugar, os materiais necessários, previamente providenciados pelo/a professor/a, devem ser apresentados aos alunos/as. Em segundo lugar, os procedimentos pertinentes ao experimento devem ser apresentados pelo/a professor/a. Em terceiro lugar, o/a professor/a deve conduzir uma discussão sobre os fenômenos observados durante o experimento.

O sapo equilibrista

Material:

• Papel cartão ou cartolina
• Cola branca
• Moedas
• Massa de modelar
• Palito para churrasco
• Linha de costura
• Tinta guache
• Figura 1 (modelo)

OBSERVAÇÃO: A quantidade de material para esse experimento dependerá da quantidade de alunos/as da turma.

Procedimento:

1 - Imprima a figura 1 (modelo) e cole-a sobre a cartolina. Se você quiser, poderá desenhar e pintar, diretamente, a figura do sapo sobre o cartão ou cartolina.

2 - Faça um fio de prumo, utilizando massa de modelar, um palito de churrasco e linha de costura como se vê na figura abaixo.

3 - Espete o palito num pedaço de massa de modelar, prenda uma bolinha de massa de modelar num pedaço de linha e prenda esse conjunto na ponta do palito com o auxílio de um alfinete.

4 - Não amarre firmemente o fio de linha no alfinete. Faça apenas uma espécie de laço.

5 - Com esse suporte, podemos identificar onde está o centro de gravidade do sapo. Faça um furo numa das patas dianteiras do sapo e pendure o como mostra a figura abaixo.

Verifique que o centro de gravidade estará na direção da linha. Repita o processo para a outra pata dianteira. O centro de gravidade estará no cruzamento das direções das duas linhas, ou seja, perto “do meio” do sapo.

6 - Dobre um pouco o sapo e apóie-o sobre o palito de churrasco. Ele ficará apoiado pelo centro de gravidade que se situa, neste momento, perto da “barriga” do sapo.

7 – Mude um pouco a posição do centro de gravidade, colando duas moedas nas patas dianteiras do sapo e repetindo a determinação do centro de gravidade da mesma maneira que foi feito anteriormente. Será possível notar que a direção das linhas vai passar perto “do nariz” do sapo. É lá que vai estar o novo centro de gravidade. Assim, se o sapo for apoiado, agora, no palito de churrasco, ele ficará se equilibrando “pelo nariz”.

A foto abaixo mostra um sapo construído como foi descrito.

OSERVAÇÃO: Algumas vezes, quando as moedas são muito pesadas ou as patas dianteiras são muito compridas, o centro de gravidade pode ficar “além do nariz” do sapo e sair do mesmo. Nesse caso, o sapo vai ficar apoiado pelo nariz, na ponta do palito de churrasco.

FIGURA 1 (Modelo)

Fonte: http://www.ludoteca.if.usp.br/experimentos/mnm/sapo_palhacinho.pdf  acesso feito dia 16/08/2011

Fonte: http://www.canalkids.com.br/tecnologia/transporte/gravidade.htm acesso feito dia 16/08/2011

A avaliação dos/as alunos/as pode ser feita em todos os momentos da aula, a partir das contribuições individuais ou das contribuições do grupo como um todo, assim como a partir do envolvimento dos/as alunos/as nas atividades solicitadas.

A avaliação dos/as alunos/as pode ser feita também a partir do emprego da leitura do Texto 3 e do Exercício 3. Se o/a professor/a optar por essa alternativa, deverá enviar previamente o Texto 3 e o Exercício 3 aos/as alunos/as, obviamente sem as respostas, via e-mail.

Os/as alunos/as deverão utilizar o software KWord do netbook para responder, em casa, o Exercício 3. Posteriormente, a correção seria realizada em sala de aula pelo/a professor/a.

TEXTO 3 – GRAVIDADE

Os astronautas americanos andaram pela lua, cobrindo grandes distâncias com pequenos saltos. Podemos observar que o astronauta é capaz de saltar bem alto. Não podemos dizer que os astronautas emagrecem em sua viagem para a Lua e sabemos ainda que carregavam equipamentos e se vestiam com um traje espacial de massas consideráveis. Como podemos explicar, então aqueles saltos impossíveis de repetir aqui na Terra?

Isso é explicado pela gravidade. A gravidade é uma força resultante da atração estabelecida por quaisquer dois corpos no Universo. Esse conceito de atração não deve ser confundido com algo emocional, como as agradáveis situações que vivemos no cotidiano, em que duas pessoas se sentem atraídas e desejam ficar próximas. A atração exercida pela gravidade independe de nossa vontade ou desejo: somos involuntariamente atraídos à superfície terrestre.

A intensidade da força da gravidade depende da massa dos corpos envolvidos. Corpos relativamente pequenos, como ser humano e os objetos que nos rodeiam, possuem entre si uma atração gravitacional desprezível. Caso contrário, começaríamos a atrair tudo à nossa volta, coisas ou pessoas desejáveis ou não.

A massa da Terra é grande o suficiente para nos atrair (e as demais coisas) para sua superfície. Se sairmos da Terra em um foguete tripulado, à medida que nos afastarmos da superfície, o efeito da gravidade entre nós e a Terra diminuirá. A gravidade depende ainda da distância entre dois corpos, portanto, quanto mais distante, menor será a gravidade.

Desse modo, o efeito da gravidade será tão maior quanto:

1 – menor for a distância entre os corpos;

2 – maior for a massa dos corpos.

A Lua é um corpo celeste bem menor que a terra.

Por ser menor, a massa total da Lua também será menor do que a da Terra assim, a gravidade da Lua tem menor intensidade sobre os corpos em sua superfície do que a gravidade terrestre sobre os corpos que aqui estão.

Verifica-se que na Lua os corpos têm um peso cerca de seis vezes menos, em relação ao peso apresentado aqui na Terra. Perceba que passamos a falar em peso, que é uma fora, em vez de massa. Isso ocorre porque estamos considerando a força gravitacional.

O conceito de peso está, portanto, relacionado ao efeito da gravidade. Onde a gravidade é menor, o peso de um mesmo corpo também será menor e vice versa.

Agora podemos entender os extraordinários saltos dos astronautas na Lua. Como lá a gravidade é menor do que a gravidade terrestre, o peso dos astronautas também é menor.

Fonte: BIZZO; N. JORDÃO; M. Ciências. 1ª edição, São Paulo, 2006. Editora do Brasil.

Exercício 3

1 – Explique de que maneira a gravidade pode alterar o peso de um corpo.
O peso do corpo aumenta com a gravidade, e vice versa.

2 – Por que a gravidade da Lua é menor que a da Terra?
Porque a massa total da Lua é menor do que a da Terra.

3 – Para chutar uma bola ao gol, na Lua, você daria um chute mais fraco do que se estivesse aqui na Terra?
Para que o chute com a trajetória praticamente horizontal, a força aplicada à bola não dependeria da gravidade, apenas da sua massa. O chute seria dado da mesma forma na Lua ou na Terra.

4 – O que poderia acontecer com a altura saltada pelos jogadores em um hipotético jogo de vôlei na Lua?
Talvez os jogadores pudessem ultrapassar bastante a altura da rede com os braços, em um simples salto.