* Princípio Bernoulli.

Aproximadamente 150 minutos, três (3) aulas.

Não é necessário nenhum conhecimento prévio.

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Uso do Laboratório de Informática;
• Uso do Laboratório de Informática ou Sala de Vídeo, pois o recurso (que é um vídeo) pode ser salvo em DVD.

 

Motivação

Estando os alunos organizados em duplas ou trios nos computadores, sugerimos que o professor inicie a aula pedindo para que eles acessem o vídeo (Fig. 1) abaixo:

http://www.youtube.com/watch?v=qxntMOeAwAI

Sugestão: O professor poderá gravar o vídeo em DVD e apresentar este para os alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que eles possam assisti-lo ao mesmo tempo.

Figura 1 – Imagem do Vídeo

 

Neste vídeo o jogador Roberto Carlos faz uma cobrança de falta que resulta num gol. O mais incrível é a trajetória que a bola faz.
Pergunte aos alunos onde mais podemos ver este “efeito” (que acontece com a bola de futebol, ou seja, a mudança da trajetória dela) na bola. Alguns alunos poderão falar da cobrança de escanteio e outros lances do futebol. Assim, questione os alunos sobre em quais outros esportes o referido fenômeno pode ser evidenciado. O professor poderá, após ouvir os alunos, dar alguns exemplos que respondam esta questão, tais como: no jogo de Beisebol - no arremesso da bola (fig. 2); no jogo de vôlei, no saque; numa partida de tênis, no top spin (efeito que faz com que a bola de tênis caia mais rapidamente), entre outros esportes.

Figura 2 – Arremesso no Beisebol.
Imagem disponível em: http://www.estadao.com.br/fotos/beckett.jpg. Acesso em: 07 Mai. 2009

 

Atividade 1

Em seguida, o professor deverá pedir para os alunos acessarem o recurso, que se trata de um vídeo (Fig. 3), postado abaixo.

Recurso:

 

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/18431/zip/bernoulliswf/bernoulli.swf

Figura 3 – Imagem do vídeo “Bolas Bernoulli”

 

O vídeo (Fig. 3) demonstra uma experiência muito interessante e curiosa. Nela uma pessoa utilizando um secador de cabelo consegue equilibrar uma bola de isopor somente com a emissão do vento pelo secador. Nesta experiência é possível  movimentar o secador e manter a bola de isopor em equilíbrio e até mesmo é possível colocar mais uma bola menor no sistema.

Após os alunos assistirem o vídeo, sugerimos que o professor pergunte aos alunos: se existe alguma relação entre esse experimento (do vídeo) e os exemplos apresentados anteriormente (na motivação); sobre o movimento do ar em volta dos dois objetos, ou seja, a velocidade que o ar passa na parte superior e inferior dos objetos (a bola de isopor e a de futebol); se é possível tirar alguma conclusão sobre a velocidade do ar na parte superior e inferior da bolinha de isopor e se ela gira com a passagem do ar. Ressalte, que estes efeitos serão melhor compreendidos na próxima atividade.

 

Atividade 2

Neste momento sugerimos que o professor desenvolva com os alunos uma experiência simples, na qual  eles poderão aprender um Princípio Físico,  o de Bernoulli, que também acontece nos exemplos visto acima.
Para isto, o professor deverá pedir que os alunos peguem uma folha de papel fino (de caderno) que segurem um dos lados da folha próxima da boca (Fig. 4) e assopre forte a mesma. Oriente os alunos para observarem e descreverem o que acontecerá neste experimento.

Figura 4 – Demonstração da experiência.
Imagem disponível em: http://futebol.incubadora.fapesp.br/portal/conceitos/sopro. Acesso em: 29 abr. 2009

 

Pergunte aos alunos o que é possível observar quando assopramos o ar na folha. Peça para que eles observem por onde o ar passa mais rápido: na parte de cima ou de baixo?

Ajude os alunos compreenderem que o ar que eles assopram passa mais rápido na parte de cima da folha do que na parte de baixo. Explique aos alunos que fisicamente podemos deduzir que a pressão do ar em cima da folha é menor que em baixo dela, pois quanto mais rápido o ar passa numa superfície, menor é a pressão que este ar consegue aplicar nesta, e que isto faz com que a folha suba. Portanto, a pressão é maior no lado onde o vento passa mais devagar.

Esse efeito da passagem do ar ser mais rápido numa parte do que na outra, ocasionando uma pressão maior sobre a parte onde o ar passa mais devagar, é conhecido como o “Princípio de Bernoulli”.

Ao término desta atividade pergunte aos alunos se o efeito visualizado na atividade anterior (a bolinha de isopor ficar flutuando sob a ação do secador) pode ser explicada pelo mesmo princípio - Princípio de Bernoulli. Favoreça que os alunos possam concluir que o efeito da bolinha de isopor flutuar pode e é explicado pelo Princípio de Bernoulli; nesta (na bolinha de isopor) o ar passa mais rápido na parte de baixo dela (mais próxima do secador) e mais devagar na parte de cima, ocasionando assim que a bolinha “flutue”.

Sugestão: Visando favorecer a compreensão e aprendizado dos alunos com relação ao princípio de Bernoulli (abordado aqui), sugerimos que o professor desenvolva com os alunos mais um exemplo.
Peça aos alunos visualizarem a animação (Fig. 5) postada abaixo:

http://futebol.incubadora.fapesp.br/portal/conceitos/spind

Figura 5 – Imagem da animação

 

Na animação acima é observado o que acontece com uma bola de tênis (vale o mesmo para uma bola de futebol) quando ela está indo da direita para a esquerda (observe as setas em azul indicando o movimento do ar na direção contrária) e a bola está girando para frente. Devido à rotação da bola (spin), surge uma força para baixo que faz com que a bola caia mais rápido do que se não estivesse girando. O fenômeno inverso aconteceria se a bola estivesse girando para trás, neste caso surge uma força para cima que faz com que a bola caia mais lenta.

Pergunte agora aos alunos se eles conseguem compreender como uma bola de futebol consegue mudar sua trajetória ou ganhar efeito no ar. Se eles tiverem dificuldade para compreender este fato peça para eles imaginarem uma bola rodando no sentido anti-horário numa velocidade relativamente alta. Esse fato é facilmente comparado com a da bola de tênis, como ela roda no sentido anti-horário o ar passa mais devagar no lado direito, obtendo assim uma pressão maior neste lado, ou seja, mudando sua trajetória para a esquerda ⁽¹⁾.

SUGESTÕES

Considerando que a história da Física é muito importante, pois nos mostra como grandes pensadores descobriram suas fórmulas, princípios e leis, e que ela (a história da Física) ainda é pouco conhecida por alunos, sugerimos alguns sites, que versam sobre Bernoulli e a História de Física, para que os alunos façam pesquisas. Após a pesquisa, sugerimos que os alunos apresentem o que aprenderam sobre Bernoulli e a História da Física através de seminários.

http://fisicomaluco.com/experimentos/daniel-bernoulli/
http://br.geocities.com/saladefisica6/hidrostatica/bernoulli.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli
http://www.brasilescola.com/biografia/daniel-bernoulli.htm
http://www.colegioweb.com.br/biografias/daniel-bernoulli

É importante observarmos que Daniel Bernoulli (Fig. 6) foi um dos grandes físicos e matemáticos do mundo. Bernoulli é tido na história da hidráulica como o responsável pela dedução do famoso princípio de Bernoulli para fluidos em movimento, fundamental para o desenvolvimento da hidrodinâmica e escreveu um livro muito famoso “Hydrodynamica” (1738). Uma pessoa como essa é fundamental para que os alunos vejam o quão grande ele é e foi para a história da física ⁽²⁾.

Figura 6 – Daniel Bernoulli
Imagem disponível em: 140.128.17.1/mkuo/%E6%95%B8%E5%AD%B8%E5%AE%B6%E7%9A%84%E5%B0%8F%E6%95%85%E4%BA%8B/IV/18/18hollandface/DanielBernoulli/Bernoulli_Daniel_4.jpg. Acesso em: 29 abr. 2009

 

Sugerimos ainda, que o professor estimule os alunos a pesquisarem outros grandes cientistas, principalmente aqueles que emprestaram seus nomes para algum princípio, lei etc.

 

 

Referências Bibliográficas

(1) – Física da Futebol. Efeito da bola de futebol. Disponível em: < http://futebol.incubadora.fapesp.br/portal/conceitos/EfeitoDaBolaDeFutebol >. Acesso em 29 abr. 2009

(2) – Colégio Web. Daniel Bernoulli. Disponível em: < http://www.colegioweb.com.br/biografias/daniel-bernoulli >. Acesso em: 29 abr. 2009
 

Nome	Tipo
Bolas Bernoulli	Vídeo

Teoria: http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/hidrodin.html

Avalie a participação dos alunos nas atividades, nas discussões e peça para que os grupos formados no início da aula desenvolvam a ideia do porque a bola de isopor (atividade 1) não cair com a ação do vento sobre ela. Recomende aos alunos que eles revejam o vídeo apresentado na atividade 1 – assistirem o vídeo mais de uma vez e observarem a rotação da bola de isopor. Diga a eles que está atividade é para ser realizada em sala de aula para que não haja cópia de atividades.