Adaptação de Ajude a turma a compreender as condições para o equilíbrio do corpo

Introdução

A noção de equilíbrio começa muito cedo a fazer parte do repertório cultural de uma criança. Desde os primeiros anos, ela brinca com gangorras em parques ou tenta equilibrar objetos na cabeça ou na ponta do dedo, como livros, lápis ou uma régua. Entretanto, essa noção intuitiva dá conta apenas de uma das condições de equilíbrio: a necessidade de haver igual distribuição de massa em volta de um ponto de apoio. Nesta atividade, vamos ampliar um pouco esse conhecimento apresentando duas outras condições.

A primeira delas diz respeito à posição da maior parte da massa do sistema. Para ficar em equilíbrio, o centro de massa de um sistema precisa estar numa posição abaixo de seu ponto de apoio. A Física chama de centro de massa o ponto imaginário em torno do qual a massa do sistema estaria igualmente distribuída. Se explicarmos com essas palavras, crianças nessa faixa etária pouco vão entender. Por isso, sugiro aqui um certo abandono do rigor científico a favor da compreensão do fenômeno. No lugar de "centro de massa" vamos usar "a parte mais pesada". Sendo assim: "Para que um sistema fique em equilíbrio, a parte mais pesada dele precisa estar abaixo do ponto de seu equilíbrio".

Vejamos um exemplo. É dificílimo atravessar um rio andando sobre uma corda. A tarefa certamente ficará mais fácil se, em vez de andar sobre ela, você se pendurar, apoiando-se pelas mãos. Explica-se: sobre a corda, sua "parte mais pesada" está concentrada acima do ponto de apoio (os pés). Ao se pendurar, o equilíbrio se estabelece porque seu corpo está abaixo do ponto de equilíbrio (as mãos).

A segunda condição diz respeito à distribuição de massa do sistema em relação às distâncias ao ponto de apoio. Como um adulto brinca com uma criança em uma gangorra? A criança, em geral mais leve, se senta na extremidade do brinquedo. O adulto, para não fazê-la voar pelos ares, procura sentar-se mais próximo do ponto de apoio. É como se a maior distância em relação ao ponto de apoio "aumentasse o peso" da criança, compensando o do adulto. Ou seja, o velho e conhecido princípio da alavanca: quanto mais longe do ponto de apoio exerço um esforço, mais se multiplica o resultado deste esforço.

Uma observação importante diz respeito ao que estamos chamando de massa e peso. Mais uma vez sugiro afrouxar o rigor científico para facilitar a compreensão. Se estivéssemos trabalhando em classes do Ensino Médio o correto seria dizer "massa". Para alunos do Fundamental, podemos falar em "peso", noção mais acessível às crianças. Nesse momento, usar essa nomenclatura não acarretará prejuízo na formação da cultura científica dos pequenos.

Esta seqüência didática explora o conceito de equilíbrio por meio da construção de dois brinquedos científicos: um móbile e um modelo de bicicleta equilibrista.

A contextualização desta seqüência didática é uma das etapas mais importantes do processo de ensino e aprendizagem. Em primeiro lugar, faça uma introdução ao tema mostrando para a turma um vídeo ou uma fotografia que retrate uma pessoa andando de bicicleta sobre um cabo de aço ou mesmo malabaristas de circo andando sobre cordas. Convém ressaltar aos alunos que essas são atividades de risco e, por isso, requerem habilidades adquiridas ao longo de anos de treinamento.

Como alternativa, monte para você um móbile tamanho família e apresente-o à turma como modelo de um dos experimentos que será montado posteriormente pelos alunos. Nesse momento, os alunos podem estar sentados no chão, em roda.

É muito importante esse encantamento inicial. Nada como uma apresentação que causa impacto para seduzir, desafiar e estimular o envolvimento e a compreensão da atividade.
Pergunte aos alunos o que acharam do que viram e se gostariam de fazer algo muito parecido. E convide-os para essa atividade na próxima aula.

Como aquecimento, uma atividade rápida e adicional para explorar o conceito de equilíbrio pode ser feita com um triângulo de papel cartão com 10 cm de lado e um palito de churrasco, que você pode preparar antes da aula.
1. Trace uma linha ligando um dos vértices do triângulo ao meio do lado oposto a esse vértice.
2. Faça três furos ao longo da linha traçada: um próximo ao vértice, outro próximo ao lado oposto ao vértice e um entre os dois. Esses furos deverão permitir a passagem do palito de churrasco, com certa folga. O triângulo precisa poder girar livremente quando apoiado pelo palito.
3. Peça aos alunos que tentem equilibrar o triângulo apoiado no palito pelo furo mais próximo ao lado oposto ao vértice. O triângulo irá girar de forma a ficar com a "parte mais pesada" abaixo do ponto de apoio, ou seja, do palito. Em seguida sugira às crianças que tentem buscar o equilíbrio com o triângulo apoiado pelos outros furos.

Conforme as instruções dos vídeos, oriente os grupos na construção do móbile e da bicicleta. Caso você opte por fazer a base do móbile com gesso, não se esqueça de levar jornal velho para forrar o chão da sala de aula. No momento da construção, os alunos devem estar reunidos duplas ou em trios (não mais que isso). E o chão da sala é o melhor lugar para fazer a montagem. Se o material for escasso, você pode fazer uma só experiência para toda a classe, repetindo o que for necessário para que cada grupo realize suas observações, reflexões e registros.

É muito importante que a atividade proposta e realizada esteja carregada de significado para o aluno. Ele deve perceber relações entre o que está fazendo e seu cotidiano. Por isso, você deve traçar paralelos com situações vividas no dia-a-dia da criança.

É interessante fazer referência ao funcionamento da gangorra como uma situação de busca de equilíbrio. Chame a atenção, também, para a postura que nós assumimos sempre que corremos risco de cair. É comum nos agacharmos antes da queda, pois assim nos sentimos mais equilibrados. Isso acontece porque, de forma intuitiva, procuramos deixar nossa "parte mais pesada" perto do ponto de apoio.

Você pode comentar também sobre a tentativa de atravessar um rio sobre uma corda ou, ainda, exemplificar com a idéia da tirolesa. Quando brincamos numa delas, deslizamos sempre pendurados na carretilha. Se tentássemos ficar em pé, sobre a carretilha, a brincadeira se tornaria inviável.

Outra questão que pode ser muito explorada e comentada durante a aula é o princípio da alavanca, tão presente no nosso dia-a-dia. É importante explicar como esse conceito facilita nossa vida e está presente nos abridores de lata, nas catracas, quando abrimos ou fechamos uma porta, no quebra noz e em uma infinidade de situações cotidianas.

Como tarefa de casa, peça aos alunos que observem objetos em suas casas que apliquem o conceito de alavanca.

Com a turma divida nos mesmos grupos, mas dessa vez nas carteiras, proponha um registro coletivo de tudo os que os alunos observaram em suas casas e finalize a seqüência lendo para os alunos a história do matemático, físico e inventor grego Arquimedes, considerado o pai da alavanca, a quem é atribuída a frase: "Dêem-me uma alavanca e um ponto de apoio e eu moverei o mundo". Arquimedes teve papel importantíssimo de sua época, como grande inventor de "traquitanas" para resolver problemas. Com elas, acabou por descobrir uma série de princípios físicos que usamos até hoje. Essa leitura pode estimular ainda mais os alunos em seus registros sobre os experimentos, aguçando sua imaginação e criatividade.