OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Produções Didático-Pedagógicas

Versão Online ISBN 978-85-8015-079-7Cadernos PDE

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FICHA PARA IDENTIFICAÇÃO PRODUÇÃO DIDÁTICO - PEDAGÓGICA

TURMA PDE/2014

Título: Proposta Metodológica para o Ensino do tema Movimento e Conservação.

Autor: Eliane Damiani

Disciplina/Área: Física.

Escola de Implementação do Projeto e sua localização:

Colégio Estadual Laranjeiras do Sul.

Município da escola: Laranjeiras do Sul.

Núcleo Regional de Educação: Laranjeiras do Sul.

Professor Orientador: Professor Doutor Sandro Aparecido dos Santos.

Instituição de Ensino Superior: Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná.

Relação Interdisciplinar: Matemática, Informática

Resumo:

O presente trabalho visa promover uma aprendizagem significativa buscando suprir as dificuldades encontradas durante o processo de ensino e aprendizagem. Para isto, o estudo aborda: concepções que os estudantes trazem para a sala de aula; o uso de ferramentas midiáticas que favoreçam a fixação dos conceitos físicos abordados, instigando nos alunos a busca pela pesquisa; articulação teoria com a prática usando material alternativo e de baixo custo. Este material objetiva um ensino que prime pelo entendimento do aluno, trazendo procedimentos diferenciados para o aumento das possibilidades compreensivas deles.

Palavras-chave:

(3 a 5 palavras)

Ensino de Física; Movimento e Conservação; Experimentos; Simuladores.

Formato do Material Didático: Unidade Didática.

Público: Alunos do 1º Série do Ensino Médio.

APRESENTAÇÃO

A elaboração desta Unidade Didática, com o tema Movimento e Conservação,

insere-se no conteúdo estruturante Movimento inclusos nas Diretrizes Curriculares

do Estado do Paraná (PARANÁ, 2008). Para iniciar a proposta do material didático

serão abordados os conceitos básicos de movimento, velocidade e aceleração,

preparando os alunos para os assuntos seguintes.

Em seguida a intenção é trabalhar os conceitos mais importantes no estudo do

movimento, a força, permitindo que os estudantes compreendam a maneira como a

Física Clássica descreve e analisa os fenômenos de interação entre os objetos

através de situações que fazem parte do cotidiano dos estudantes.

Na sequência, serão trabalhados os conteúdos básicos Impulso e a Lei

fundamental dos movimentos. Intencionando a discussão quanto as causas dos

movimentos dos objetos, analisando situações corriqueiras aos alunos, tais como o

impulso que um jogador de basquete utiliza ao saltar ou a força que o taco de sinuca

exerce sobre a bola. Assim, problematizando, por exemplo, as variações de

velocidade presente no conceito de força elaborado por Isaac Newton, no século

XVII.

Nesta abordagem caberá ao professor propiciar uma aula com maior

autonomia em suas ações no cotidiano escolar, promovendo abordagens científicas

que instiguem o senso crítico através de aulas experimentais, concedendo

metodologias que respondam às necessidades educacionais e se adequem ao

sistema de ensino.

Nesta abordagem, para a construção de conhecimentos faz-se necessária a

prática da pesquisa, e o uso de ferramentas tecnológicas que permitam ampliar os

saberes e condicionando-os a novas perspectivas de aprendizagem.

Ao ampliar o foco na pesquisa, propondo temas interessantes e simplificando

os caminhos para investigações mais complexas, o professor desenvolve rupturas

sucessivas ao aprendizado e reorganiza a prática pedagógica, que se apresenta em

crescimento favorável e contínuo.

Portanto, se faz necessário o aperfeiçoamento das metodologias utilizadas

nas aulas de Física, estabelecendo um comprometimento com a qualidade de

ensino. Em que, o professor tem como função nortear a educação, promovendo um

resgate nos valores éticos, comprometendo-se com o trabalho permeado pela

organização, disciplina, e criatividade em suas estratégias educacionais.

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................5

2. BASE TEÓRICA................................................................................................7

2.1 Ensino de Física no Nível Médio .....................................................................7

2.2 Ensino de Movimentação e conservação ........................................................9

2.3 Movimento......................................................................................................10

2.3.1 Introdução ao Estudo da Física .................................................................11

2.3.2 Os conceitos presentes no conteúdo movimento......................................12

2.3.3 Força .........................................................................................................17

3. PLANO DE APLICAÇÃO.................................................................................21

3.1 Primeiro encontro...........................................................................................22

3.2 Segundo Encontro..........................................................................................22

3.3 Terceiro Encontro...........................................................................................23

3.4 Quarto Encontro.............................................................................................24

3.5 Quinto Encontro..............................................................................................24

3.6 Sexto Encontro...............................................................................................25

3.7 Sétimo Encontro.............................................................................................25

3.8 Oitavo Encontro..............................................................................................26

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................................27

REFERÊNCIAS................................................................................................................28

APÊNDICE........................................................................................................................30

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1. INTRODUÇÃO

Devido às dificuldades encontradas no primeiro ano de Ensino Médio na

disciplina de Física, o presente trabalho busca meios alternativos para o ensino dos

conteúdos específicos da disciplina, visando capacitar e estimular o interesse nos

alunos, de modo a facilitar a compreensão acerca dos conceitos físicos da

mecânica, abordando os conteúdos básicos de velocidade, aceleração e força,

sendo estes, auxiliares no estudo do Movimento e Conservação, intensificando com

isso o ensino/aprendizagem.

Nesta abordagem caberá ao professor propiciar uma aula com maior

autonomia em suas ações no cotidiano escolar, promovendo abordagens científicas

que instiguem o senso crítico através de aulas experimentais, concedendo

metodologias que respondam às necessidades educacionais e adequem-se ao

sistema de ensino. De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais para o

Ensino Médio (PCN).

É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. (BRASIL, 2002, p. 84).

De acordo com Moreira (1997, p. 34) “Um bom ensino deve ser construtivista,

promover a mudança conceitual e facilitar a aprendizagem significativa.” Neste

contexto, temos que pensar num ensino de Física que leve o aluno a melhor

compreender as informações que recebe em sala de aula.

Nesta perspectiva, é fundamental que o professor aja como mediador

educativo, proporcionando ao aluno uma maior gama de possibilidades para o seu

entendimento. É neste momento que além de esclarecedor, o professor deve

fomentar no aluno a busca pelo conhecimento, instigando-o a assumir um papel

pesquisador.

A proposta da pesquisa como princípio educativo pretende ser uma proposta que “tenha inerente um processo de busca, que a tudo questiona, que tenha uma preocupação diante do desafio de conhecer pela construção ou mesma da reconstrução de conhecimento”, tendo como base a pesquisa com princípio científico porque constrói o conhecimento e como princípio educativo porque promove o questionamento crítico e inovador” (GALIAZZI, 2003)

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Na contemporaneidade encontramos uma pluralidade midiática, há uma troca

de informações e notícias constantemente, que devem ser utilizadas como

ferramentas favoráveis a educação. Para que isso seja possível, o profissional de

sala de aula deve nortear esta adequação da educação com a cyber cultura que se

forma, instigando nos alunos a busca pela pesquisa, pois, ao se utilizar destes

recursos tecnológicos a fixação do conteúdo e a formação de um educando com

postura crítica e investigativa são evidenciados.

Deve ainda, proporcionar ao estudante aportes que concretizem sua

compreensão perante os conceitos físicos através da experimentação e do uso das

ferramentas tecnológicas que estão presentes no nosso meio.

Esta Unidade Didática foi elaborada para ser desenvolvida com alunos do 1º

ano do Ensino Médio, associando os experimentos, pesquisa e o uso das

ferramentas tecnológicas com conceitos físicos, priorizando a abordagem conceitual

qualitativa.

É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. (BRASIL, 2002, p. 84).

Portanto, a presente proposta sugere estratégias que conduzirão para o

desenvolvimento de metodologias auxiliadoras que visam uma proposta de ensino

alternativa, encaminhando os alunos a uma formação ampla e adequada acerca das

necessidades que regem o mundo contemporâneo.

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2 BASE TEÓRICA

2.1 Ensino de Física no Nível Médio

A educação acontece de formas diversas, e a escola tem a função de

transmitir os conhecimentos acumulados e criar posturas sociais, havendo um

contrapeso entre os conhecimentos científicos e filosóficos, que lhes é de

responsabilidade, com os religiosos e o empírico, que são aprendidos na cultura

micro do indivíduo. Assim, deve-se buscar por um ensino que prime o contexto

individual e o desenvolvimento processual subjetivo.

O processo de ensino se caracteriza pela combinação de atividades entre o

professor e os alunos, em que gradativamente estes evoluem suas capacidades

intelectivas, sendo a eficiência deste trabalho dependente do direcionamento dado

pelo professor a este, pois, é a relação objetivo-conteúdo que determina o método

para atingir os objetivos, que implicam numa sucessão sistematizada e planejada de

ações.

Em virtude da necessária vinculação dos métodos de ensino com os objetivos gerais e específicos, a decisão de selecioná-los e utilizá-los nas situações didáticas específicas depende de uma concepção metodológica mais ampla do processo educativo. (LIBÂNEO, 1994, s/p)

Neste sentido ao afirmar que o professor “tem método”, é lhe atribuir mais do

que o domínio de procedimentos, pois, o método expressa uma compreensão global

do processo educativo da sociedade, que ao ser dirigido pelo profissional de sala de

aula promove a interação entre ensino e aprendizagem consolidando os

conhecimentos às condições concretas das situações didáticas.

Assim, a didática de ensino necessita de consistência entre a dimensão

conceptual da aprendizagem disciplinar com a dimensão formativa e cultural,

propondo, desta maneira, novas dimensões curriculares organizadas de forma

equilibrada.

As recentes investigações parecem mostrar que deixando como atividades separadas a resolução de problemas, a teoria e as aulas práticas, os alunos acabam com uma visão deformada do que é ciência, já que na realidade do cientista essas formas de trabalho aparecem muito relacionadas umas com as outras, formando um

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todo coerente e interdependente. (CARVALHO, 2006, p. 19)

Buscando exceder as dificuldades encontradas pelos professores em sala de

aula ao delegar metodologias diferenciadas na dinâmica de suas aulas, sugere-se

uma consolidação quanto à experimentação em Física como forma de integração

dos conteúdos. Deve-se explorar os conceitos físicos desprendendo-se da prática

abusiva da matematização, legitimando a teoria por meio da práxis experimental.

A experimentação, no ensino de Física, é importante metodologia de ensino que contribui para formular e estabelecer relações entre conceitos, proporcionando melhor interação entre professor e estudantes, e isso propicia o desenvolvimento cognitivo e social no ambiente escolar. (PARANÁ, 2008, p. 56)

Neste contexto, com o estímulo do professor o discente consegue concretizar

os conteúdos em Física, onde a prática ilustra a teoria previamente trabalhada,

facilitando o entendimento e agindo como motivador para a empatia disciplinar.

Partindo de um ensino que objetiva aos alunos do Ensino Médio uma

formação geral e específica que os capacite nas habilidades de pesquisa buscando

informações e identificando hipóteses, a resolução de problemas oportuniza ao

professor a problematização de situações do cotidiano do aluno.

A substituição dos dados numéricos por “dados literais” (letras que representam as grandezas envolvidas) em um bom número de situações-problema tradicionalmente propostas ao aluno e nos exemplos discutidos em sala de aula é condição indispensável para que o estudante assimile e ponha em prática uma metodologia mais eficiente e produtiva na abordagem de problemas. (PEDUZZI; PEDUZZI. In: PIETROCOLA, 2005 p. 104 apud PARANÁ, 2008, p. 68).

Para que a haja uma ruptura quanto aos métodos tradicionais de ensino, o

educando deve adaptar a cultura midiática que se insere fortemente na vida do

adolescente em benefício da educação. Proporcionando a estes ferramentas que

auxiliem no seu processo de formação, os auxiliando na forma de pesquisar e onde

pesquisar, fazendo com que estes assumam perfil crítico na hora de utilizar estes

mecanismos de busca.

[...] os professores devem superar a visão do livro didático como ditador do trabalho pedagógico, bem como a redução do ensino de

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Física a memorização de modelos conceitos e definições excessivamente matematizados e tomados como verdades absolutas, como coisas reais. (PARANÁ, 2008, p. 50)

Portanto, se faz necessário o aperfeiçoamento das metodologias utilizadas

nas aulas de Física, estabelecendo um comprometimento com a qualidade de

ensino. Em que, o professor tem como função nortear a educação, promovendo um

resgate nos valores éticos, comprometendo-se com o trabalho permeado pela

organização, disciplina, e criatividade em suas estratégias educacionais.

2.2 Ensino de Movimento e Conservação

No estudo do Movimento, é imprescindível trabalhar conceitos de

conservação, pois eles estão consolidados na própria concepção do

desenvolvimento histórico da Física, sendo de suma importância no processo

pedagógico, a valorização do conhecimento empírico dos estudantes, fator que

possibilita um estímulo espontâneo por meio deles.

De acordo com Bellucco e Carvalho (2013) o processo de um estudo “é

desencadeador por uma problematização e propícia o surgimento de idéias que são

justificadas até chegar a uma explicação e com isso é potencializar a aprendizagem”

dos educandos. Criar situações que a Física apresenta é buscar e intervir num

processo educativo e num desenvolvimento consideravelmente reflexivo.

No intuito de obter uma proposta de ensino que seja condizente com os

objetivos propostos no projeto, e ainda que estimule os estudantes do Ensino Médio

a assumir uma postura investigativa quanto aos conceitos relacionados ao tema

Movimento e Conservação, buscamos através da experimentação da pesquisa e de

outras atividades, facilitar o processo de aprendizagem do aluno.

Segundo, CARVALHO (1989) “a conservação da quantidade de movimento foi

o germe da Física clássica e desempenhou um papel básico na formulação das leis

de Newton”, portanto, o tema consegue estabelecer relações entre conceitos

básicos de massa, velocidade, tempo, força e aceleração, os quais se apresentam

necessários para o entendimento do conteúdo em sua estância mais complexa.

Destaca-se o livro I do Principia (NEWTON, 2008), onde se apresenta o

primeiro conceito de Movimento, o qual ao ser discutido denota noções quanto a

Conservação.

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O movimento do todo é a soma dos movimentos de todas as partes; portanto, em um corpo com o dobro da quantidade, com igual velocidade, o movimento é duplo; com o dobro da velocidade, é quádruplo. (NEWTON, 2008, p.40)

Atualmente, o que conhecemos como quantidade de movimento ou momento

linear, era o que Newton chamava de “movimento”. Nesta perspectiva, as leis de

Newton tornam a compreensão dos movimentos e suas causas mais lógicas, pois,

explicam através das interações entre corpos como uma força provoca variação na

quantidade de movimento.

Trabalhar o movimento e a conservação requer uma sequência de raciocínio,

aliada a atividades diversas que podem levar o aluno a uma prática investigativa. É

válido ressaltar que as aulas devem ser construídas dentro de um tempo estimado,

contemplando as alegações orais e escritas para expor os argumentos e

justificativas dos discentes, diante da problematização apresentada.

Conforme Bellucco e Carvalho (2013) “uma problematização que visa á

construção da noção de quantidade de movimento e sua conservação estimula a

reflexão sobre as três leis Newton, onde introduzidos como atividades, trazem as

potencialidades para produzir situações argumentativas” e desafiadoras. Esse

estudo em Física pode evidenciar para os educandos as relações entre o mundo,

fazendo uma ponte da realidade com os conteúdos discutidos.

Sendo assim, a problematização visa construir uma noção de quantidade e

movimento e sua conservação, em sequência, com a introdução de exercícios que

estimulem a reflexão. Eles podem agir como facilitadores no ensino/aprendizagem,

pois, consolidam a abstração do conteúdo exposto fazendo com que o educando

adentre o conhecimento, que ao ser considerado em seus diferentes níveis, seja de

raciocínio ou de gerenciamento de classe, evitando apenas a exposição de

conteúdos sem significado. É de suma importância lembrar que a mecânica é uma

ciência bastante antiga e sempre esteve presente no cotidiano do homem, sendo

interessante para entender como o movimento pode ser analisado nos corpos.

2.3 Movimento

Sendo o movimento um conteúdo estruturante, este deve fazer parte do

currículo escolar da disciplina de Física, servindo como referência para fundamentar

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a abordagem pedagógica, de modo que o estudante compreenda o papel da

disciplina no Ensino médio, suas idéias, conceitos e definições.

A enorme quantidade de conteúdos de Ciências Naturais e as oposições que tencionam a atividade docente a partir da bipolaridade “extensão-profundidade” requer, cada vez mais, que estruturemos os conhecimentos de forma a se priorizar as unificações e sínteses, sem negligenciar o papel também fundamental das análises. (AUTH; ANGOTTI. In PARANÁ, 2008, p. 57)

Nesta abordagem, o conteúdo estruturante movimento será trabalhado de

maneira a tornar concreto o conhecimento dos alunos perante os conteúdos básicos

propostos na unidade didática fazendo com que haja ampliação na construção dos

significados no acesso ao conhecimento científico.

2.3.1 Introdução ao Estudo da Física

Diariamente a Física está em contato com as ações humanas, seja ao se

levantar, ao tomar banho ou ao um simples tocar do despertador, sendo assim, o

conhecimento quanto as suas leis e princípios é fundamental.

O estudo da Física permite o conhecimento das leis gerais da Natureza que

regulam o desenvolvimento dos fenômenos verificados no Universo, as quais

embasam esclarecimentos criando processos concretos. O Universo não é um

conjunto de acontecimentos independentes, mas sim, todos constituem

manifestações evidentes que o equiparam como um todo.

As leis que regulam o movimento dos corpos, descobertas por Newton, e o seu caráter universal serviram de base para a idealização deste panorama geral do Universo. As leis de Newton obedecem com exatidão tanto os grandes astros como as pequeníssimas partículas de areia agitadas pelos ventos. O próprio vento obedece às mesmas leis, pois que consta de partículas de ar invisíveis a olho nu. (PRÄS, s/d).

Para que seja possível a concretização dos conceitos físicos além das

definições teóricas, a exemplificação age como facilitador na compreensão por meio

dos discentes.

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2.3.2 Os conceitos presentes no conteúdo movimento

Em Física, o movimento é um fenômeno físico que acarreta na mudança de

posição de um corpo que está absorto num conjunto ou sistema, sendo a mudança

de local, tratando-se dos outros corpos, que servirá como referencial para que o

deslocamento seja notado, fator possível graças a trajetória que o corpo deixa. A

ciência responsável pelo estudo do conteúdo movimento é a mecânica, a qual busca

descrever o movimento.

Os estudos feitos pela Mecânica possuem alguns conceitos imprescindíveis

para seu entendimento. O referencial trata-se do corpo em relação ao qual se

percebe se o móvel em estudo está em movimento ou repouso. Assim sendo, a

noção quanto a um corpo estar em movimento ou em repouso dependerá da relação

com um segundo corpo, ressaltando-se que a trajetória que um corpo percorrerá

depende do referencial adotado. Observe a Figura 1.

Figura 1 - Referencial

No exemplo da Figura 1, considerando o trem partindo, a lâmpada presa ao

teto em relação ao observador está em movimento. Porém, se transferir o

observador ao papel de passageiro, a lâmpada em relação a ele se encontrará em

repouso.

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Um corpo considera-se em movimento quando sua posição varia no decorrer

do tempo. Sendo assim, um ponto material concebe-se em movimento quando

relacionado a um dado referencial, sua posição varia com o passar do tempo.

No caso da Figura 2, sendo o homem sentado na grama o referencial, o rapaz

do ônibus está em movimento, sendo seus movimentos posicionais visíveis ao

observador.

Figura 2 - Corpo em movimento

Ao considerar um ponto material em repouso em relação a um dado

referencial, sua posição não varia com o passar do tempo.

Nesse caso na Figura 3, ao considerar a passageira sentada atrás do rapaz

também passageiro, este está em repouso em relação a ela.

Figura 3 - Corpo em repouso

O espaço em física, se refere a posição que o móvel se encontra em

determinado instante, em relação a um dado referencial. E a variação de espaço é a

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medida da trajetória executada pelo móvel, desde seu ponto inicial (ponto de partida

ou marco zero) até a posição requerida. Pode ser expressa em centímetro, metro ou

quilômetro, sendo a equação dada por:

Δs = s2 – s1

Para compreensão do conceito velocidade, imagine um carro locomovendo-se

a 110km/h, isto significa que em uma hora ele percorrerá 110km, ou seja, a

velocidade demonstra a grandeza que um móvel percorre em determinado espaço

de tempo.

Porém, é difícil manter a mesma velocidade, para isso faz-se uma média da

velocidade que melhor representa todo o trajeto. Para o cálculo da velocidade

média, considere o veículo ilustrado na Figura 4.

Figura 4 – trajetória do móvel

Na ilustração da Figura 5, o relógio inicial é acionado em S0, e registra tempo

inicial t0, adiante, quando o móvel atingir o espaço final S, novamente marca-se

o tempo final t. Com estes dados é possível calcular o deslocamento escalar

(espaço final menos espaço inicial) e o intervalo de tempo decorrido (tempo

final menos tempo inicial), como pode-se observar nas equações a seguir:

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Deslocar-se de uma posição a outra, estimar velocidades durante viagens,

encontrar endereços, todas estas ações corriqueiras enquadram-se na cinemática,

especificamente na cinemática vetorial. Tomemos a Figura 5.

Figura 5 - Deslocamento vetorial de um móvel é o valor de r

Quando conceitos físicos são abordados, inúmeras vezes deve-se

caracterizá-los com uma unidade de medida, porém, grandezas como posição,

deslocamento, velocidade e aceleração, não basta apenas inserir uma unidade, é

necessário conhecer a intensidade e a orientação no espaço, e é a isto que a

cinemática vetorial se encarrega.

O que denominamos velocidade média de um objeto é definido como a razão entre o deslocamento efetuado e o intervalo de tempo necessário para realizá-lo.

Esta forma de definir velocidade incorpora a necessidade de considerar a direção e o sentido em que ocorre este deslocamento. Quando discutimos o conceito de quantidade de movimento, chamamos a atenção para o fato de que este conceito levava em conta a direção e o sentido da velocidade com que se deslocavam os objetos analisados. (GREF, 2002, p. 197)

Observando a Figura 6, ao definir o vetor velocidade instantânea, v, no ponto

A, o limitando a velocidade média quando o ponto B é tido gradativamente mais

próximo de A. Com a aproximação do ponto B ao ponto A, a direção do vetor de

deslocamento, tende a direcionar-se da tangente à trajetória de A, sendo o vetor

velocidade instantânea, v, tangente a trajetória em qualquer ponto.

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Figura 6 – vetor de velocidade

Ainda, ao se estudar movimento encontramos o conceito de queda livre, que

vem sendo estudado desde 300 a.C pelo filósofo Aristóteles, que afirmava que se

duas pedras com pesos distintos fossem jogadas de altura igual, a de maior peso

atingiria o solo antes. Durante séculos esta teoria foi tida como verdadeira, somente

no século XVII foi contestada por Galileu Galileu.

Galileu realizou a experimentação, abandonando duas pedras de pesos

diferentes na mesma altura, e comprovou que ambas atingiam o solo no mesmo

momento. Posteriormente, ao realizar práticas de queda de corpos, o estudioso

percebeu que estes atingiam o solo em tempos diferentes, o que o levou a lançar a

hipótese de que o ar tinha ação retardatária do movimento. Anos após houve

confirmação da hipótese, pois, ao abandonar, de altura igual, dois corpos de massas

diferentes e livres da resistência do ar, o tempo de queda é igual a ambos.

Sendo ag o módulo de aceleração da gravidade local, de valor

aproximadamente igual a 9,8 m/s², a razão entre a variação da velocidade e o

intervalo de tempo, definida pela equação:

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2.3.3 Força

Anterior a mecânica newtoniana acreditava-se que fosse necessária alguma

influência, uma força, para manter um corpo em constante movimento, crendo que o

movimento natural de um corpo fosse quando este estivesse em repouso, sendo

necessária uma propulsão para este mover-se. Porém, Newton traz, em sua primeira

Lei, uma nova teoria, vejamos:

Primeira Lei de Newton: Se não há força resultante agindo sobre um corpo, então a velocidade do corpo não pode se alterar, ou seja, o corpo não pode estar acelerado. (HALLYDAY, 2002, p. 72)

Ou seja, se o corpo estiver em repouso ou se movendo, em ambas as

situações ele manterá a constante.

A unidade de força pode causar a aceleração de um corpo, sendo medida

pela produção desta aceleração, que por sua vez, sendo uma grandeza vetorial,

possui módulo, direção e sentido. Entretanto, a força também é uma grandeza

vetorial.

[...] podemos achar a sua força resultante por meio da soma vetorial das forças individuais. Uma única força com o módulo, direção e sentido da força resultante possui o mesmo efeito sobre o corpo que todas as forças individuais juntas. Este fato é chamado de princípio da superposição de forças. (HALLYDAY, 2002, p. 71)

A segunda Lei de Newton aborda que “A força resultante sobre o corpo é

igual ao produto da massa do corpo pela aceleração” (HALLYDAY, 2002), e é

expressa por:

Apesar de simples, o uso da equação requer cuidado. Primeiramente

devemos certificar-se do corpo ao qual ela está sendo aplicada, e a força resultante

deve ser a soma vetorial perante todas as forças atuantes sobre o referido corpo.

Por exemplo, em um jogo de handebol, a força resultante em um referencial jogador

é a soma de todos os empurrões e puxões sobre o corpo deste, não considerando

os puxões e empurrões em outros jogadores.

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A aceleração que se impõe a um corpo não depende apenas da força de

atrito e da força aplicada, mas também da inércia do mesmo. A massa representa a

medida inercial de um objeto.

Massa: a quantidade de matéria num objeto. É também a medida da inércia ou lerdeza que um objeto apresenta em resposta a qualquer esforço feito para movê-lo, pará-lo ou alterar de algum modo o seu estado de movimento. (HEWITT, 2002, p. 75)

A massa equivale-se a noção que temos de peso, porém, há distinções entre

os termos, sendo, segundo Hewitt (2002, p. 75) o “Peso: a força sobre um objeto

devido à gravidade.”

Esta confusão entre os termos ocorre devido à proporção que ambos mantêm

entre si, se o peso de um objeto dobra, o mesmo ocorre com a massa, e se diminui

a massa, o peso também diminui.

Ao tratarmos de algumas forças especiais, encontramos na força

gravitacional, também denominada força peso, FG atuando sobre um corpo sendo

um puxão na direção de um segundo corpo. Um exemplo simplificado desta força

são objetos que caem em direção a superfície terrestre devido a força gravitacional,

ou o movimento de translação da Terra, que mantêm-se em órbita elíptica em torno

do sol, outro fator resultante da força gravitacional que o sol exerce sobre ela.

Newton propôs a lei que rege o comportamento da interação gravitacional que

ocorre devido ás massas dos objetos. Quando dois objetos de massas distintas, m1

e m2, se encontrarem a uma distância d, surge entre elas uma força de atração, a

força gravitacional, representada por:

Simplificando, a força gravitacional é proporcional às massas e inversamente

proporcional ao quadrado da distância. A constante G tem valor universal de

.

Ainda pertencente às forças especiais temos a força normal. Por exemplo, ao

ficar em pé sobre um colchão, mesmo ele exercendo empurrão para cima, se

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consegue ficar imóvel, pois a Terra puxa para baixo. Ao ficar em pé num piso de

concreto, ele se comprime e também empurra para cima. Este empurrão, de ambos,

é a força normal (N), ou seja, a força que age sobre um corpo é perpendicular ao

causador do efeito desta força.

Quando um corpo comprime uma superfície, a superfície (mesmo uma superfície aparentemente rígida) se deforma e empurra o corpo com uma força normal N que é perpendicular à superfície. (HALLYDAY, 2002, p. 78)

Ao deslizar um corpo, ou tentar deslizá-lo, sobre uma superfície, ocorre uma

resistência entre o corpo e a superfície. Esta resistência é a força de atrito (f) que

encontra-se em sentido contrário ao movimento pretendido. Há casos em que o

atrito é desconsiderado para simplificar a situação.

Ao prender um fio ou semelhante bem esticado a um corpo, este exerce uma

força T na direção do fio no sentido que se distancia do corpo. Esta é a força de

tração, o que significa que está sendo puxado bem esticado. Que segundo Hallyday

(2002) “a tração no fio é o módulo T da força que atua sobre o corpo. Por exemplo,

se a força sobre o corpo tiver um módulo T = 50 N, então a tração no fio será de 50

N.

Se houver uma variação na massa ou na velocidade de um objeto, pode

ocorrer variações no momentum. Se o momentum da velocidade variar enquanto a

massa continua a mesma, há uma força atuando como causa da variação, tendo

que ser levado em conta o tempo em se esta força atua sobre o objeto.

Sempre que você exercer uma força resultante sobre algo, estará também exercendo um impulso. A aceleração decorrente depende da força resultante: a variação decorrente no momentum depende tanto da força resultante como do tempo durante o qual esta força atua. (HEWITT, 2002, p. 100)

O impulso também modifica o momentum, da mesma maneira como a força

altera a velocidade. Esta relação vem da segunda Lei de Newton (a = F / m), o

intervalo de tempo está inserido no termo da aceleração, sendo o impulso

equivalente a variação do momentum: força X intervalo de tempo = variação em

(massa x velocidade).

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Tanto a velocidade, quanto o momentum são medidos por um valor, direção e

sentido, ou seja, podemos medir o “quanto” e em “direção e sentido”. Sendo o

momentum uma quantidade vetorial, quando os momenta atuam-se no mesmo

sentido, eles adicionam-se, e se em sentidos opostos, subtraem-se. A ideia de

conservação traz que quando uma quantidade física se mantém inalterada durante

um processo, esta quantidade é conservada.

A terceira Lei de Newton afirma que:

Terceira Lei de Newton: Quando dois corpos interagem, a força provocada por um dos corpos sobre o outro é sempre igual em módulo, possui a mesma direção e sentido contrário à força que o outro corpo exerce sobre ele. (HALLYDAY, 2002, p. 80)

Em toda a interação há sempre um par de forças de ação e reação, nenhuma

força existe sem outra. Em cada caso, uma estabelece ação e outra reação, sendo

necessário à estas forças o atrito, pois, sem ele pode ser impossível exercer a força

de ação necessária para a força de reação.

21

3 PLANO DE APLICAÇÃO

O uso de metodologias diferenciadas no ensino colaboram de maneira

significativa no processo ensino aprendizagem de Física. A busca por ferramentas

que ilustrem a teoria e permitam o contato com a práxis permite uma apropriação

elevada dos saberes científicos.

Desta maneira, os conteúdos dispostos anteriormente serão abordados aos

alunos de maneira flexível, somando na compreensão individual. Estas metodologias

irão proporcionar a eles, além da leitura, a visualização de vídeos, a prática

experimental, o manuseio de simuladores, o uso de ferramentas midiáticas os quais

facilitarão na elaboração de conclusões e na correlação com a vida cotidiana.

Sugere-se para esta abordagem a seguinte sequência de atividades:

- Textos conceituais que tratem qualitativamente o conteúdo exposto;

- Vídeos relacionando o Movimento com atividades corriqueiras, capazes de

tornar palpável o conteúdo;

- Experiências que ilustrem os conceitos teorizados, a fim da apropriação da

teoria;

- O uso de simuladores, para a compreensão das variações ocorridas em um

corpo;

- O estímulo à pesquisa por meio de ferramentas midiáticas, instigando os

alunos à investigação dos saberes;

- A realização de cálculos, que facilitados pela ampla possibilidade das

metodologias anteriores, permitirão aos discentes o estudo quantitativo dos

conteúdos abordados.

O trabalho desta Unidade Didática pode ser desenvolvido em trinta e duas

aulas, distribuídas em oito encontros. Onde os alunos realizarão atividades

relacionadas ao conteúdo estruturante Movimento, com leituras, interpretações,

experiências, ferramentas midiáticas, simuladores, produções de relatórios e

resolução de problemas.

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3.1 Primeiro Encontro

Explanação oral sobre as atividades desenvolvidas durante a execução da

unidade temática;

Leitura, interpretação e discussão acerca do texto do Livro Didático

“Introdução ao estudo da Física” (BONJORNO, 2013, p. 12)

Ver também texto “Uma Ciência em Transformação” (TOSCANO, 2012)

Aplicação de uma avaliação diagnóstica (apêndice A), individual a fim de

verificar o nível de conhecimento dos discentes perante a temática abordada.

Tempo estimado – 4horas/aulas

3.2 Segundo Encontro

Problematização utilizando uma pista com looping de carrinhos, Figura 7.

Figura 7 – Ilustração pista de Looping

Exposição do vídeo “Mecânica a Ciência dos Movimentos” (disponível em:

http://www.youtube.com/watch?v=V2IgV6iE8PI), solicitando aos educandos

que anotem possíveis dúvidas e questionamentos perante o conteúdo

abordado;

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Contextualização dos conceitos relativos de movimento e repouso, tendo

como suporte o texto “As estrelas fixas estão em movimento” (TOSCANO,

2012, p. 200)

Atividades qualitativas acerca do conteúdo.

Tempo estimado – 4horas/aulas

3.3 Terceiro Encontro

Discussão do texto “Vetores Velocidade Média e Instantânea” (TOSCANO,

2012, p. 196);

Atividade prática: na quadra poliesportiva divididos em grupos, calcular a

velocidade média individual de uma caminhada, corrida e pedalada;

Prática com simulador de velocidade, o Homem em Movimento exposto na

Figura 8 e disponível em http://phet.colorado.edu/en/simulation/projectile-

motion, no Laboratório de Informática, a fim de fixar o conteúdo teorizado

previamente;

Figura 8 – Simulador Homem em movimento

Atividades complementares de caráter quantitativo.

Tempo estimado – 4horas/aulas

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3.4 Quarto Encontro

Documentário “Galileu, o mensageiro das estrelas” (disponível em

http://tvescola.mec.gov.br/index.php?option=com_zoo&view=item&item_id=12

19)

Discussão compartilhada do texto “Galileu e o estudo dos movimentos”

(TOSCANO, 2012, p. 207)

Atividade de caráter quantitativo.

Atividades avaliativas:

- relatório do vídeo;

- prova com questões objetivas, dissertativas e de cálculo.

Tempo estimado – 4horas/aulas

3.5 Quinto Encontro

Problematização com o vídeo “Ciência em Quadro - EP 02 Força Resultante”

(disponível em http://www.youtube.com/watch?v=9dU_Zkav-fI)

Leitura e discussão do texto “Forças e Interações”

Demonstrações experimentais de alguns casos de força

Interpretação dialogada do texto “Força Gravitacional (para corpos próximos

do nosso planeta)” em complemento com o vídeo “Ciência em Quadro EP 01

Energia Potencial Gravitacional” (disponível em

http://www.youtube.com/watch?v=_mq8J2XaBHQ)

Atividade prática com o simulador “Forças e Movimentos: noções básicas”

(Figura 9 - disponível em http://phet.colorado.edu/en/simulation/projectile-

motion) no laboratório de informática, a fim de fixar o conteúdo exposto

anteriormente.

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Figura 9 – Simulador de forças e movimentos

Preposição de atividades

Tempo estimado – 4horas/aulas

3.6 Sexto Encontro

As variáveis de força – Discussão sobre o texto “Força normal, força de atrito

e resistência do ar”, enfatizando aspectos qualitativos

Vídeo: “Força de Atrito” do professor Flávio Cunha (disponível em

http://www.youtube.com/watch?v=PDRPKxf0bYk&feature=related)

Atividades

- qualitativas: conceitos

- quantitativas: cálculo

Atividade avaliativa:

- Interpretação e resolução de problemas perante o texto “Você é capaz de

imaginar como seria viver sem peso?”

Prova com questões objetivas, dissertativas e de cálculo

Tempo estimado – 4horas/aulas

3.7 Sétimo Encontro

Apresentação do texto “Impulso de uma força”

Atividades discutidas em sala de aula após resolução

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Leitura e interpretação do texto “Quantidade de movimento de um objeto e

sua variação”

Vídeo “Ciência em Quadro EP 03 Quantidade de Movimento (disponível em

http://www.youtube.com/watch?v=FzXwtSm6q64)

Atividade qualitativa, aspectos do conteúdo.

Tempo estimado - 4horas/aulas

3.8 Oitavo Encontro

Apresentação do texto “Lei fundamental dos movimentos ou segunda Lei

de Newton”

Atividades

Texto “Outra formulação da segunda Lei de Newton”

Atividades referentes ao texto

Atividade avaliativa:

- leitura, interpretação e resolução de atividades do texto “Carro enguiçado

e a Lei fundamental dos movimentos”

Discussão das três Leis de Newton.

Tempo estimado – 4horas/aula.

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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Encontramos vários desafios educacionais, e como educadores, é nosso

dever primar por um ensino de qualidade que vise o pleno desenvolvimento do

indivíduo, capacitando-o a conhecer os saberes científicos acumulados e permitindo-

o flexibilizá-los com seu cotidiano.

Partindo deste pressuposto, propomos com este material melhorar a

qualidade de ensino da escola pública, pluralizando as possibilidades do

entendimento por meio dos discentes, consolidando, de fato, a aprendizagem ao

diversificar as aulas com propostas metodológicas diferenciadas.

Cabe a escola, preparar o aluno para a vida, o capacitando a manter postura

ética e crítica, o excluindo da ignorância e da opressão, atuando com seus deveres

morais e cívicos de cidadão. Assim, esta Unidade Didática buscou formas variadas

de ensino, com o intuito de expandir os conteúdos no ideário do aluno, efetivando o

verdadeiro saber ao proporcionar a ligação das teorias com o cotidiano.

Nesta perspectiva, procura-se que os conteúdos explanados sejam

vivenciados além da vida escolar, onde haja uma apropriação por meio do aluno, em

que este seja capaz de unificar a teoria a prática, atingindo progressivamente o

desenvolvimento de suas capacidades mentais.

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REFERÊNCIAS

BELLUCCO, Alex; CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. Caderno Brasileiro de Ensino de Física: Uma proposta de sequência de ensino investigativa sobre quantidade de movimento, sua conservação e as leis de Newton, v. 31, n. 1, p. 30-59, 2013. Disponível em:<https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2014v31n1p30/26466>. Acessado em 26 de maio de 2014. BONJORNO, José Roberto; PRADO, Eduardo de Pinho; CASEMIRO, Renato. Componente Curricular: física. São Paulo: FTD, 2013. BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais + Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Brasília: Ministério da educação, 2002. CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. Ensino de Ciências. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006. CARVALHO, Anna Maria Pessoa. Física: uma proposta construtivista. São Paulo: EPU Ltda, 1989. p. 65. GALIAZZI, M. C. Educar pela pesquisa: ambiente de formação de professores de ciências. Ijuí: Ed. UNIJUÍ, 2003. GREF, Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física 1: Mecânica. 7ª Ed. Editora da Universidade de São Paulo: São Paulo, 2002. HALLYDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. Tradutor: José Paulo Soares de Azevedo. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. V 4. 355 p. HEWITT, Paulo G. Física Conceitual. Tradução: Trieste Freire Ricci. São Paulo: Artmed Editora S.A, 2002. LIBÂNEO, José Carlos. Didática. São Paulo: Cortez, 1994.

MOREIRA, M.A., Caballero, M.C. e Rodríguez, M.L. (orgs.). Aprendizagem significativa: Um conceito subjacente. Actas del Encuentro. Internacional sobre el Aprendizaje Significativo. pp. 19-44, Burgos, España. 1997. Disponível em <

29

http://www.if.ufrgs.br/~moreira/apsigsubport.pdf>. Acessado em 20 de maio de 2014. NEWTON, I.: Principia, Philosophiae naturalis – principia mathematica. São Paulo: Edusp, 1990.

PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Diretrizes Curriculares Educação Básica. Curitiba: SEED/ DEB-PR, 2008. Disponível em <www.fisica.seed.pr.gov.br/arquivos/File/fisica.pdf>. Acessado em 12 de abril de 2014.

PRÄSS, Alberto Ricardo. A importância da Física para o esclarecimento do Universo e para o Desenvolvimento das Forças Produtivas da Sociedade. Adaptação da obra de G. Miakichev & B. Bukhovtsev. Disponível em <www.fisica.net/fisico/importancia_da_fisica.php>. Acessado em 09 de setembro de 2014. TOSCANO, Carlos; GONÇALVES, Aurélio Filho. Física e Realidade: Ensino Médio Física, 1. São Paulo: Sipione, 2010.

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APÊNDICE

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APÊNDICE A

Avaliação diagnóstica

1. Olhe ao seu redor e cite as coisas relacionadas com a ciência (aparelhos,

máquinas, dispositivos, objetos, etc, que estão na sala de aula.

2. Que significa S.I? Para que serve?

3. Pedro e Marta andam de mãos dadas. Podemos dizer que o botão da camisa

de Pedro está em repouso em relação à Marta? Justifique.

4. Um ônibus percorre 36 km em meia hora. Qual a sua velocidade média?

5. Um carro realiza movimento com velocidade de 108 km/h, enquanto um

ônibus realiza deslocamento de 500 m em 25 segundos. Qual dos veículos

tem maior velocidade?

6. Por que os caminhões longos carregam na traseira uma placa indicando a

sua extensão?

7. O que você imagina que aconteceria com o tempo de viagem entre

Laranjeiras do Sul e Curitiba se a velocidade do movimento uniforme fosse

três vezes maior que a do ônibus, como um carro de Fórmula l?

8. A média das velocidades de um automóvel em uma estrada corresponde

àsua velocidade média?

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9. Observe a fotografia.

a. O ônibus espacial, preso sobre o avião, está em movimento ou em repouso?

b. O ônibus espacial pode ser considerado ponto material?

10. Quando um corpo está em movimento uniforme?

11. Quais as diferenças entre MU e MUV?