Reconhecer que o ar exerce pressão e oferece resistência;

Relacionar a pressão do ar ao funcionamento dos paraquedas;

Valorizar o conhecimento científico e a produção tecnológica.

4h/a

Saber que o ar existe, ocupa espaço e exerce pressão e ter noções de gravidade.

Introdução: uma abordagem para o professor   

Resistência do ar

O ar e outros gases resistem a movimentos realizados “dentro” deles. É graças a isso que o paraquedas funciona: quando o paraquedista salta, ele é submetido a uma força de resistência exercida pelo ar. Ela se manifesta como um vento forte para cima que vai aumentando à medida que ele cai. A velocidade de queda também aumenta até atingir um valor limite. Sabe-se que um paraquedista em queda livre atinge uma velocidade máxima em torno 200 km/h. Porém, sem a força de resistência do ar eles atingiriam velocidades muito maiores: saltando de uma altura de 1000 metros chegariam ao chão com uma velocidade de 508 km/h.

Quando o paraquedista abre o paraquedas, a força de resistência se torna muito maior devido ao formato e à área do paraquedas. Com isso sua velocidade cai rapidamente atingindo valores menores que 10 km/h, seguros o suficientes para uma aterrissagem tranqüila. (...)

Saltando com paraquedas

http://piter.santos.blog.uol.com.br/images/paraquedas.jpg  - acessado em 09/10/2010. 

O paraquedista prepara-se. Tudo em ordem. Pular...

Ele lança-se ao ar, braços abertos, procurando sempre a posição horizontal. Ele sente a resistência do ar. A resistência do ar é uma forma de atrito, aplicando forças contra o movimento, que é para baixo. O corpo do paraquedista empurra o ar para baixo e esse se opõe, aplicando força para cima.

A força devido à gravidade (peso do corpo) puxa o corpo para baixo e a força de resistência do ar manifesta-se, no corpo, para cima. Essa resistência imposta pelo ar depende das dimensões, da forma e da velocidade do paraquedista (e seu equipamento).

No início a gravidade ganha, a velocidade de queda aumenta (aceleração positiva) e, com isso, aumenta também a resistência imposta pelo ar. Quando as duas forças tiverem valores iguais, elas se equilibram e a velocidade de queda estabiliza --- é a primeira velocidade limite, Vlim1.

Nesse momento ele puxa a cordinha que solta o praquedas. Puff. Abriu.

As dimensões e formas do sistema mudam notavelmente. A área de ataque contra o ar aumenta muito, a resistência do ar aumenta tanto (ganhando da força da gravidade) que o paraquedista leva um tranco. A força de resistência do ar sendo maior que aquela devido à gravidade, o sistema desacelera (aceleração negativa) e vai perdendo velocidade. Mas, como a velocidade diminui, a resistência do ar também vai diminuindo progressivamente, até novamente igualar seu valor com aquele da gravidade. Nessa situação, novamente a velocidade de queda estabiliza --- é a segunda velocidade limite, Vlim2.

Essa velocidade de queda (já estabilizada) é menor que a velocidade de queda quando o paraquedas estava fechado. É uma velocidade que um homem treinado sabe suavizar quando chega ao solo, encolhendo as pernas e rolando no chão, para aumentar o tempo de impacto.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/resistencia-do-ar/resistencia-do-ar.php - resistência do ar. Acessado em 09/10/2010. 

http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:JGPbiWzoN0qlSM:http://www.gdt-server.net/www1/downloads/gdtmod_steerable_parachute.jpg&t=1 – acessado em 09/10/2010. 

Estratégia:   

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de conversa dialogada em que vão expor suas ideias sobre o que  sabem do assunto,  realizando uma atividade investigativa, a construção de modelo, assistindo a  vídeos, entre outros.   

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor vai ativar o processo de ensino-aprendizagem orientando as atividades a serem desenvolvidas, além de incentivar a discussão entre os alunos, valorizando o confronto de ideias em busca de soluções para as situações-problema propostas.

Atividade 1 

Neste primeiro momento converse com a turma sobre os assuntos a serem estudados, estimulando-os a opinarem, a manifestarem sua curiosidade sobre o tema. Registre no quadro-giz as ideias da turma que devem ser retomadas posteriormente.

Sugestão de questões a serem propostas:

-Você já viu saltos de paraquedas?

-Como eles acontecem?

-O que faz com que o paraquedista não caia rapidamente no chão?

-Você já experimentou fazer um paraquedas de brinquedo?

-Tem ideia de como fazê-lo?

Anote no quadro/giz as ideias da turma.

Atividade 2

Na aula de hoje vamos fazer paraquedas de brinquedo. Depois de prontos, vamos testá-los e discutir sobre como eles como funcionam. Antes porém, vamos fazer uma outra atividade investigativa, usando duas folhas de papel, do mesmo tamanho.

Material: duas folhas de papel  ofício ou A4, já usadas, que tenham o mesmo tamanho.

Como fazer:

1.Amasse uma das folhas de modo que fique com o formato de uma bola. A outra folha deve  ficar sem amassar.

2.Solte juntas, a bola  e a folha de papel, de uma mesma altura. Antes porém, façam a previsão  do que poderá acontecer, respondendo as seguintes questões:

-Ao serem soltas juntas e de uma mesma altura, quem chegará ao chão primeiro? A bolinha ou a folha de papel aberta? Por quê?

Levantamento de hipóteses

Antes de soltar a bolinha  e a folha de papel, promova uma discussão com a turma sobre a queda das mesmas, propondo que levantem hipóteses sobre as suas quedas.

Anote no quadro/giz as hipóteses sugeridas. Após o lançamento da bolinha e da folha de papel retome a discussão com a turma.

Sugestão de perguntas:

-As suas previsões se concretizaram? Por quê?

-Como você explica o que aconteceu?

Após a troca de ideias é desejável que os alunos percebam que a bolinha de papel, por ter menos superfície, sofre menos resistência do ar que a folha aberta e, por esse motivo, cai mais rapidamente ao chão.

Atividade 3: Em grupo - Construindo um paraquedas

Nesta atividade é esperado que as crianças percebam que o ar exerce pressão sobre os objetos e que os objetos oferecem resistência à pressão do ar. Portanto, estimule a troca de ideias de modo que ao final da atividade os alunos tenham avançado em relação aos conceitos de pressão do ar e da resistência dos objetos a essa pressão. Relacione a queda dos paraquedas com o experimento realizado anteriormente. Para confeccionar o paraquedas, selecionamos essa atividade da revista Ciência hoje das crianças, on-line.

Deslizando pelo ar: Aprenda a fazer um paraquedas de brinquedo 

Por: Redação Ciência Hoje das Crianças

Publicado em 04/03/2009 | Atualizado em 29/07/2010

Ilustração: Mario Bag

Você já deve ter observado, na TV ou ao vivo, paraquedistas em ação, pulando de aviões e fazendo malabarismos pelos ares. Que tal copiar a ideia e criar o seu próprio paraquedas? Emocionante, hein? Mas nem pense em saltar de algum lugar. A sugestão é fazer um paraquedas de brinquedo!

Você vai precisar de: 

- um pedaço de plástico fino (como os de saco de lixo ou de supermercado), medindo cerca de 40cm por 40cm;

- quatro pedaços de barbante (cada um com cerca de 30cm de comprimento);

- fita adesiva;

- um brinquedo pequeno (de preferência, um bonequinho de até 10cm, bem leve).

Modo de fazer:

Cole com fita adesiva os pedaços de barbante nos quatro cantos do plástico. Amarre o brinquedo nas outras extremidades dos barbantes. Vá para fora de casa, dobre o plástico e jogue o brinquedo para o alto. Observe que o paraquedas irá se abrir, e o brinquedo cairá bem devagar.

Como isso aconteceu?  

Quando movemos alguma coisa através de um fluido, como o ar ou a água, esse meio oferece uma resistência ao movimento. Mexa o braço em um balde cheio de água e você sentirá essa resistência. Se colocar a mão para fora em um veículo em movimento (muito cuidado ao fazer isso!), também sentirá a resistência do ar. Quanto mais rápido o seu movimento, maior a resistência.

Além disso, a resistência depende da forma e da área do objeto. Quanto maior a área que se opõe ao movimento, maior a resistência. Compare a resistência da água com a palma da mão estendida (e os dedos unidos) com o que acontece com o punho fechado, por exemplo. A resistência é sempre na direção oposta ao movimento.

Assim, quando um objeto cai, a resistência do ar acontece de baixo para cima, na direção contrária à queda. Quando se abre, o paraquedas aumenta essa resistência porque possui uma área bem grande e só deixa o ar sair pelos lados, diminuindo a velocidade da queda do objeto. Agora que você já tem a explicação, aproveite o seu novo paraquedas e divirta-se com seus amigos.

A Redação  

Ciência Hoje das Crianças http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2009/198/deslizando-pelo-ar - acesso em 09/10/2010. 

Combine com a turma um lugar apropriado para testar os paraquedas construídos. Deve-se escolher um lugar alto, de onde possa soltar o paraquedas e observar a sua descida.

http://www.elo7.com.br/pp/paraquedas-com-palhaco-97617.jpg - acessado em 09/10/2010.      

Levantamento de hipóteses 

Ao montar o paraquedas foi discutido sobre os materiais que poderiam ser usados, a proporção entre o bonequinho e o tamanho do paraquedas, como e onde deveria soltá-los. Retome com a turma a atividade realizada anteriormente e proponha que  formulem hipóteses sobre o lançamento do paraquedas que eles construíram.

-Para que o paraquedas desça suavemente o que deve acontecer? Por quê?

Anote no quadro/giz as hipóteses dos alunos. A seguir, saia com a turma para soltar os paraquedas. Sugestão: soltem os paraquedas de diferentes maneiras: suavemente, arremessando mais força, dificultando que se abram, entre outras. Se possível registre o tempo gasto nas decidas, usando um relógio digital. Combine com os alunos de levarem para a sala um relógio que marque segundos e minutos. Aproveite para trabalhar de forma interdisciplinar. Peça, com antecedência, ao professor de matemática para trabalhar com os alunos como ler medida de tempo envolvendo minutos e segundos em relógios digitais.

Lembre às crianças que essa brincadeira é uma atividade investigativa e que portanto eles devem estar atentos a tudo que acontece no seu desenrolar. Após o lançamento dos paraquedas, de volta a sala de aula, discuta com a turma o que foi observado.

Sugestão de questões:

1. Todos os paraquedas se abriram? Por quê?
2. Houve diferença de tempo entre a queda dos paraquedas? Justifique.
3. De qual altura, aproximada, eles foram lançados?
4. Por que os paraquedas descem? Por que eles precisam abrir?
5.  O que acontece quando não abrem? Por que isso acontece?
6. Qual a importância da invenção do paraquedas?
7. O que existe de semelhante nos resultados dos dois experimentos realizados? Justifique.

É importante que os alunos relacionem as quedas dos paraquedas e a folha de papel abertos. Eles descem suavemente porque oferecem maior resistência à pressão do ar. O paraquedas que não se abre tem a queda semelhante a da bolinha de papel, porque oferece menor resistência à pressão do ar. É importante também que percebam a importância desse invento como forma de salvar vidas e sua prática esportiva.

Algumas reportagens interessantes sobre o assunto:

http://ciencia.hsw.uol.com.br/questao729.htm-  acesso em 09/10/2010. 

http://super.abril.com.br/tecnologia/para-quedas-protegem-pequenos-avioes-436662.shtml  - acesso em 09/10/2010. 

http://www.administradores.com.br/informe-se/artigos/para-que-serve-o-para-quedas/32067/ - acesso em 09/10/2010. 

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.

Apresente o seguinte texto:

O ar que existe à nossa volta,exerce pressão sobre nós e sobre todos os objetos. O paraquedas e as folhas de papel quando caem atraídos pela gravidade, sofrem a ação da pressão do ar, que oferece resistência aos objetos que se movem através dele.

Faça desenhos que ilustrem o texto, de acordo com as atividades realizadas e os resultados obtidos, justificando-os.   

Professor(a) analise os trabalhos apresentados pelos alunos, confrontando-os com os objetivos propostos para essa aula.