·         O conceito de inércia.

·         O que é Movimento retilíneo e uniforme.

·         Identificar fenômenos no cotidiano relacionados ao conceito de inércia e Movimento retilíneo uniforme.

• Estado de repouso de um corpo.
• Atrito
• Força
• Movimento.

Com essa aula, deverá ficar claro para os estudantes que, se nenhuma força resultante agir sobre um corpo, ele permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme.

Atividade 1.

Objetiva mostrar aos alunos que um corpo colocado em repouso sobre uma superfície qualquer, permanece em repouso se nenhuma força resultante atuar nele.

Material  

06 Kits composto por: 02 ou mais cubos de gelo; 01 espelho retangular de aproximadamente 60 cm de comprimento e com as duas faces graduadas em milímetros; uma bancada sobre a qual será colocado o espelho e um nível de pedreiro.

Procedimento

O professor, após dividir a turma em equipes de cinco alunos, deve solicitar que os alunos respondam às questões propostas, tendo por base os experimentos a serem realizados.

Como plano de trabalho, os alunos devem seguir as instruções abaixo:

- Cada equipe, composta por cinco alunos, deve  receber um Kit como o descrito no item material.

- O experimento deve ser realizado com o espelho colocado na horizontal, sobre a bancada, com a face não polida voltada para cima, depois de se nivelar a bancada.

- Coloca-se o cubo de gelo numa das extremidades do espelho.

- Observa-se e anota-se o que ocorre ao cubo se nenhuma força for aplicada a ele e o espelho estiver colocado, na horizontal, totalmente nivelado.

- Na seqüência, dá-se um leve empurrão ao cubo, imprimindo-se a ele uma pequena velocidade inicial. Deve-se observar e anotar o que ocorre com o cubo.

- Repete-se a experiência, mas dessa vez o cubo de gelo deve ser colocado sobre a face polida do espelho, que estará virada para cima. Deve-se anotar o resultado das observações.

                    Figura 1: primeiro experimento. Um cubo de gelo é colocado em movimento sobre a face não polida e sobre a face polida de um espelho (figura produzida pelo próprio autor).

Questões

a) No primeiro momento da experiência, quando nenhuma força é aplicada sobre o cubo de gelo, ele se movimenta?

b) Quando aplicamos uma força momentânea sobre o cubo colocado sobre a face não polida do espelho, no sentido do comprimento desse espelho, o que ocorre com o movimento do cubo?

c) Usando a face polida do espelho, aplique uma força momentânea ao cubo, semelhante ao que foi feito na experiência realizada sobre a face não polida. O que ocorre com o cubo? Desloca-se mais ou menos e por quê?

Tendo por base o conhecimento prévio exigido do aluno, depois de respondidas as questões acima o professor deverá esperar as seguintes respostas:

a) Não.

b) Depois de cessada a aplicação da força o cubo desloca-se por uma pequena distância e cessa o movimento devido ao atrito com a face não polida do espelho.

c) Desloca-se por uma distância maior, pois o atrito com a face polida do espelho é bem menor do que o atrito com a face não polida.

Percebe-se que um corpo em repouso permanece em repouso até que uma força aplicada sobre ele o faça adquirir movimento e que, uma vez cessada a força aplicada, esse movimento perdura até o momento em que o atrito com o meio onde ocorre o movimento, força contrária ao movimento, o faça parar e voltar ao estado de repouso.

Atividade 2.

Essa atividade objetiva levar os alunos a perceber que a força aplicada sobre um corpo, colocado em um meio que não gere nenhum atrito, cria um movimento nesse corpo e esse tende a se manter em movimento constante, retilíneo e uniforme mesmo após cessar a aplicação dessa força.

Material

05 Kits compostos por 01 CD, coberto com um bojo plástico (copo descartável),  parcialmente preenchido com gelo seco (CO2 sólido); 01 Espelho (bem polido) de aproximadamente 1 metro de comprimento e 25 cm de largura; uma bancada para se colocar o espelho e um nível de pedreiro.

Procedimento

Como no experimento 01, o professor, após dividir a turma em equipes de cinco alunos, deve solicitar que os alunos respondam às questões propostas, tendo por base os experimentos a serem realizados.

Após a divisão das equipes, cada equipe deve estar de posse de um kit contendo o material necessário para a realização da atividade.

- O primeiro passo consiste em nivelar a bancada, utilizando-se o nível.

- Coloca-se o espelho deitado sobre a bancada, com a superfície polida para cima.

- Em uma das extremidades do espelho, coloca-se o CD conforme a figura 2.

- Aplica-se uma leve força sobre o CD, no sentido do comprimento do espelho e verifica-se o que ocorre com o CD.

- Anota-se o resultado.

Figura 2: Disco flutuante (figura produzida pelo próprio autor).

Questões

a) No primeiro momento da experiência, quando nenhuma força é aplicada sobre o CD, ocorre algum movimento dele?

b) O que ocorre ao CD após a aplicação da força sobre ele? Permanece em repouso ou entra em movimento?

c) Qual a direção e sentido do movimento obtido?

d) Se nenhuma outra força extra agir sobre o CD, como fica o seu movimento?

e) Nesse experimento, o que faz cessar o movimento do CD?

Respostas esperadas

a) Não, ele fica em repouso.

b) Entra em movimento.

c) O movimento ocorre na direção e sentido do impulso inicial aplicado.

d) Retilíneo e uniforme, ou seja: ocorre em linha reta e não sofre alteração na sua velocidade.

e) A força resultante do seu encontro a moldura oposta do espelho.

Observa-se que o gelo seco, ao se tornar gás, escapa pelo furo central do CD e cria uma camada de gasosa entre o CD e a superfície do espelho, o que praticamente elimina o atrito entre os dois.

Sem a força resultante do atrito entre o CD e o espelho, o CD, quando em movimento, tende a manter o seu movimento até que uma força, aplicada em sentido oposto ao que ele se move, o faça parar.

Atividade 3 

Usando um carrinho de brinquedo e um pequeno boneco, objetivamos mostrar aos alunos um efeito prático da inércia sobre o boneco.

Material

01 Carrinho de brinquedo de médio tamanho (15 cm), um pequeno boneco (05 cm) e uma bancada, com um obstáculo em uma das extremidades, que sirva de pista para o deslocamento do carro, 01 computador com acesso a internet.

Procedimento

O professor deve dividir a turma em equipes de cinco alunos e entregar um carrinho e um boneco a cada equipe.

Os alunos devem colocar o boneco sobre o carro e colocar o carro em movimento sobre a pista, que estará assentada sobre uma bancada.

O carro deve ir de encontro e se chocar com o obstáculo.

Os alunos observam o experimento e anotam o resultado e depois devem responder as seguintes questões:

a)        O que ocorre com o movimento do carro ao se chocar contra o obstáculo?

b)       O que ocorre com o boneco? Fica parado ou tende a manter o movimento? Por quê?

Respostas esperadas:

a)         O carro cessa seu movimento.

b)        Tende a continuar em movimento em direção ao obstáculo. Ele obedece a lei da inércia.

O professor deve pedir aos alunos que acessem o endereço http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/mecanica/universitario/cap10/primeiralei40.gif  e façam uma comparação com o experimento.

Conforme podemos observar, temos diversas manifestações da inércia em nossas atividades corriqueiras e a compreensão delas nos ajuda a criar mecanismos de segurança contra choques mecânicos.

Recursos Complementares:

Os vídeos a seguir mostram o efeito da inércia sobre os corpos:

http://www.youtube.com/watch?v=vcYPH2wy-hA&feature=related

http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num2/a06.pdf

http://www.youtube.com/watch?v=hkN4WtsNMhs&feature=related : O efeito da inércia sobre o corpo de uma criança, que está sem cinto de segurança, dentro de um carro durante uma colisão frontal.

Após estudar essa aula o aluno deverá ter uma compreensão formada sobre:

• A propriedade de inércia dos corpos.
• O movimento dos corpos, resultante da propriedade da inércia.
• O efeito da inércia no cotidiano.