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Por que a bolinha afunda e o barco boia?

Experimentos simples levam os alunos a compreender a atuação do empuxo

POR:
Anna Rachel Ferreira
Experimentos simples levam os alunos a compreender a atuação do empuxo. Daniela Toviansky Experimentos simples levam os alunos a compreender a atuação do empuxo A turma testou se uma bolinha de massinha de modelar boiava num recipiente com água. Daniela Toviansky A turma testou se uma bolinha de massinha de modelar boiava num recipiente com água Em seguida, verificou que um barco feito com a mesma quantidade de massinha flutuava. Daniela Toviansky Em seguida, verificou que um barco feito com a mesma quantidade de massinha flutuava Como todos previram, um bonequinho afundou quando jogado no recipiente com água. Daniela Toviansky Como todos previram, um bonequinho afundou quando jogado no recipiente com água Depois, eles verificaram o que acontecia com o boneco conforme iam pondo sal na água. Daniela Toviansky Depois, eles verificaram o que acontecia com o boneco conforme iam pondo sal na água O bonequinho futuou, para surpresa da turma, que atribuiu o resultado à quantidade de sal. Daniela Toviansky O bonequinho futuou, para surpresa da turma, que atribuiu o resultado à quantidade de sal

Para os alunos dos anos iniciais do Ensino Fundamental, entender por que um objeto afunda ou não em um fluido pode parecer complicado à primeira vista. Mas, com a ajuda de experimentos, eles compreendem os conceitos da Física que envolvem esse fenômeno. Foi dessa forma que a professora Graziella Felizari levou os alunos do 3º ano do Sesi Araraquara, em Araraquara, a 278 quilômetros de São Paulo, a investigar o conceito de empuxo (força que um fluido aplica sobre um objeto, calculada de acordo com o volume de fluido deslocado em relação à densidade dele).

Ela já havia ministrado aulas em que as crianças puderam compreender o conceito de densidade, comumente confundido com o de massa. "Uma maneira fácil de fazer isso é comparar um quilo de chumbo com um quilo de algodão. Ambos têm a mesma massa, mas o chumbo é mais denso que o algodão", comenta Leonardo Lago, professor de Física e mestrando em Ensino de Física no Interunidades da Universidade de São Paulo (USP). Com esse tema esclarecido, Graziella disse que todos investigariam juntos o que faz um objeto afundar e flutuar, e pediu que trouxessem pequenas bacias de casa.

No encontro seguinte, a docente solicitou que os estudantes fizessem uma bolinha com massa de modelar e questionou: "O que vocês acreditam que acontecerá se a soltarmos na água?". A maioria afirmou que afundaria, como realmente ocorreu. Os alunos foram desafiados, então, a testar outra forma para a mesma quantidade de massinha. "É importante eles fazerem testes. O professor pode sugerir que encontrem um jeito de a massinha flutuar ou até mesmo flutuar levando carga, como fazem os navios", indica Cristian Annunciato, consultor pedagógico da Abramundo. As crianças acharam que não teriam êxito. Muitas delas afirmaram ser impossível que a massinha não afundasse tendo a mesma quantidade de material da bolinha. Porém, ao chegarem à forma de um barco, viram que flutuou. Isso também ocorre com outros formatos, como o de uma assadeira.

A docente continuou a problematização: "Por que vocês acham que agora a massinha flutuou?". "Porque agora ela é um barco", afirmaram os alunos. Ela emendou: "Então, quer dizer que a forma do objeto faz com que ele flutue ou não?". As crianças responderam positivamente, mas, quando questionadas sobre os motivos, não conseguiram citá-los. Para descobrirem juntos, Graziella exibiu um vídeo que explica as razões de um barco feito de aço flutuar enquanto um prego produzido com o mesmo material afunda. Durante a exibição, ela foi pausando o vídeo para que todos o relacionassem com aquilo que haviam vivenciado.

O conceito de densidade, estudado anteriormente, foi retomado e a ideia de deslocamento apresentada a todos. Com isso, eles compreenderam que o formato de barco consegue deslocar mais água do que a bolinha com a mesma massa. E que, quando o fluido deslocado é equivalente à massa do objeto, ele flutua. A cada etapa do trabalho, é importante pedir que os alunos registrem suas hipóteses, a atividade realizada e as conclusões a que chegaram. Esse material será útil no fim da sequência para sistematização do conceito.

Para verificar a quantidade de fluido deslocado, existe uma experiência de fácil execução. Você pode utilizar uma balança simples, dois baldes pequenos iguais, um balde maior, água e massinha. Encha um balde pequeno até a borda e o coloque dentro do balde maior. Empurre levemente o barco de massinha na água até que fique submerso. Transfira a água que caiu no balde maior para o pequeno que está vazio. Jogue fora o restante da água do primeiro balde e deixe dentro dele somente a massinha. Coloque ambos na balança e anote a massa de cada um. Note que as duas coisas a serem pesadas precisam estar em recipientes idênticos. "Os alunos conseguirão visualizar que as medidas são idênticas ou que o balde com água é mais pesado que o que contém a massinha", explica Annunciato.

Quando se muda a densidade do fluido

Para a próxima etapa da investigação, a professora propôs a observação do fenômeno mantendo o volume do objeto e alterando a densidade do fluido. "E se em vez de mudar a forma da matéria a água fosse modificada?", perguntou. O objeto utilizado nesse momento foi um boneco de plástico de 3 centímetros. Ele pode ser substituído por um ovo, que possui densidade muito próxima à da água. Cada aluno trouxe de casa um potinho plástico com sal. Quando perguntada sobre o que aconteceria ao soltar o boneco no pote com água comum, a maioria respondeu que afundaria, com base em seu conhecimento empírico. A hipótese foi confirmada na realização do experimento. Então, o ambiente foi alterado, com o acréscimo de sal à água, aos poucos. "A gente teve de colocar muito sal para o bonequinho flutuar", conta Lucas Domingos Marcatto, 8 anos. Assim, a sala percebeu que não é a simples presença de sal, e sim o seu excesso que torna mais fácil a flutuação dos materiais.

Mar Morto aprofunda a reflexão

Na sequência, Graziella contou para a classe sobre o Mar Morto, situado entre dois países orientais, Israel e Jordânia, e em cujas águas ocorre a saturação de sal. Ela orientou todos a pesquisar o tema em casa e trazer para a sala, na aula seguinte, as informações que chamassem mais a atenção, além de uma breve análise sobre se a lógica do que haviam estudado em sala de aula tinha algo a ver com esse mar. A docente indicou sites como Ambiente Brasil e Canal Kids para que a turma iniciasse a pesquisa.

Com o material coletado em mãos, as crianças sentaram em roda para compartilhá-lo. "Eu sabia que a gente podia boiar nele, mas não sabia que era porque tem muito sal", conta Marco Antônio Andrade Moreira, 8 anos. Elas também destacaram que o Mar Morto é um lago que pode desaparecer até 2050, por causa da evaporação de suas águas, e que não há vida nele. Em seguida, a turma observou imagens do local para que pudesse complementar as informações levantadas nos textos lidos.

Para finalizar, a docente relembrou com os estudantes as etapas pelas quais passaram - desde as primeiras experiências com mudanças na densidade do objeto (massinha) até a densidade do fluido (água) - e as elencou no quadro. Cada uma das etapas foi comentada. Os alunos retomaram as anotações em que constavam descrições, representações em desenho e conclusões, além das justificativas de como chegaram a cada uma delas. Com base na socialização desse material, a professora orientou a construção de um texto coletivo em que atuou como escriba. Durante a sistematização, ela ficou satisfeita ao constatar que os estudantes haviam compreendido o conteúdo. "A massinha em forma de bolinha desloca pouca água. Em forma de barquinho ela consegue deslocar a mesma quantidade de água ou até mais do que o peso dela. Aí, flutua", explica o aluno Lucas.

1 A forma do objeto Instrua os alunos a testar formatos para uma massinha de modelar com o objetivo de fazê-la futuar. Peça que eles expliquem como isso ocorre. Leve-os a entender que em algumas formas ela desloca mais água que em outras, alterando a atuação da força que a mantém boiando.

2 A densidade do fluido Peça que as crianças coloquem sal, aos poucos, em um potinho com água até que um objeto boie. Explique que como a água ficou mais densa o objeto futua com mais facilidade. Fale sobre locais em que esse fenômeno ocorre.

3 O fenômeno na vida real Peça que a turma pesquise curiosidades sobre o Mar Morto, onde as pessoas boiam devido à saturação de sal. Socialize as descobertas e sistematize o conteúdo.

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