Sobre esta aula
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Esta aula abordará assuntos relacionados às máquinas simples compostas de plano inclinado. Será proposto uma atividade interativa investigativa em que os alunos realizarão uma coleta de dados seguido da análise dos resultados.
Para esta aula também será utilizado um questionário que servirá como um guia para orientar os alunos na investigação do problema, disponível aqui: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/ZyHcrmHxuj3XaFJGUwuZCHHURpVpnSpTYhg27Z4erpzfbad7Zg87jwqS6MRd/atividade-para-impressao-questionario-cie7-01me04.pdf>
Materiais necessários para a aula: transferidor, uma placa de madeira leve (MDF), papelão, palitos de sorvete, espuma, lixa grossa, cola de madeira, ou fita dupla face, objetos a serem lançados pelas superfícies com as mais diversas áreas de contato. Link para o questionário guia a ser impresso e entregue aos alunos: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/ZyHcrmHxuj3XaFJGUwuZCHHURpVpnSpTYhg27Z4erpzfbad7Zg87jwqS6MRd/atividade-para-impressao-questionario-cie7-01me04.pdf> .
Material de apoio:
Portal Só Física, Plano Inclinado, Só Física, disponível em <https://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/pi.php>. Acesso em: 9 Set. 2018.
Portal Toda a Matéria, Plano Inclinado, Toda a Matéria, disponível em <https://www.todamateria.com.br/plano-inclinado/>. Acesso em: 9 Set. 2018.
SILVA, D.C.M. Plano Inclinado, Mecânica, Mundo Educação, disponível em <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/plano-inclinado.htm>. Acesso em: 9 Set. 2018.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos
Orientações: Organize os alunos em um semicírculo. Leia o tema da aula e pergunte se eles conhecem exemplos de planos inclinados.
Provavelmente os alunos irão relacionar com rampas, subida e descida de ruas e avenidas. Pergunte se seria possível usar isso de uma maneira prática no nosso dia a dia.
CONTEXTO
Tempo sugerido: 5 minutos
Orientações: Pergunte se eles já brincaram em um escorregador. Peça que eles compartilhem a experiência e discutam as ideias.
Em seguida, comente sobre a atividade que eles irão realizar: “Hoje vocês investigarão como funciona um plano inclinado; para isso, vocês realizarão vários lançamentos com diferentes cenários, efetuando uma coleta de dados seguida de análise dos resultados.”
QUESTÃO DISPARADORA
Tempo sugerido: 3 minutos
Orientações: Para esta tarefa serão construídos três tipos de planos inclinados por grupo. Organize os alunos em grupos de acordo com o número de conjuntos de placas providenciados (o ideal é que formem grupos de 3 a 4 alunos, para que todos possam interagir e se divertir). Lembre-se que serão necessários 3 placas por grupos.
Leia, então, a questão disparadora. Deixe que os alunos compartilhem suas opiniões sobre o tema e levantem hipóteses sobre qual seria a melhor a rota para conduzir este experimento. Não corrija as hipóteses propostas por eles neste momento. A atividade a ser desenvolvida os levará à construção desse conhecimento.
MÃO NA MASSA
Tempo sugerido: 26 minutos.
Orientações: Separe os alunos em grupos proporcionais ao número de conjuntos de planos inclinados preparados, lembrando que serão três planos por grupo.
Este mão na massa terá duas etapas, uma de preparação e outra de lançamentos.
Nesta primeira etapa explique a atividade usando o slide projetado.
Durante a atividade, pergunte para eles: “Os palitos estão bem colados? A lixa e a espuma estão bem presas na placa? O ponto de apoio está firme?”
Acompanhe o trabalho e procure colaborar com os grupos que tiverem dúvidas. Evite interferir muito, deixe que eles superem os desafios.
Dicas:
- Deixe uma área aceitável para o local da queda, isso dependerá do tamanho do maior objeto a ser lançado. A ideia é que os objetos lançados na rampa não estraguem as mesas, lembre-se que se não tiver o papelão o aluno pode acabar danificando a mesa durante os lançamentos;
- Use uma madeira leve e barata tipo MDF ou similares (você pode usar uma prancheta ou até mesmo um caderno de capa dura);
- A fita dupla face cola mais rápido que a cola de madeira, mas ambas apresentam o mesmo resultado, caso deseje levar as placas prontas já coladas, para ganhar tempo, também é uma opção.
Tempo estimado para a primeira etapa: 8 minutos.
Materiais necessários para a aula: transferidor, uma placa de madeira leve (MDF), papelão, palitos de sorvete, espuma, lixa grossa, cola de madeira, ou fita dupla face, objetos a serem lançados pelas superfícies com as mais diversas áreas de contato. Link para o questionário guia a ser impresso e entregue aos alunos: <https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/ZyHcrmHxuj3XaFJGUwuZCHHURpVpnSpTYhg27Z4erpzfbad7Zg87jwqS6MRd/atividade-para-impressao-questionario-cie7-01me04.pdf> .
MÃO NA MASSA
Orientações: Nesta segunda etapa explique a atividade usando o slide projetado. Entregue o questionário para a coleta de dados e leve os alunos para o local onde serão efetuados os lançamentos. Link para o questionário guia a ser impresso e entregue aos alunos:
<https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/ZyHcrmHxuj3XaFJGUwuZCHHURpVpnSpTYhg27Z4erpzfbad7Zg87jwqS6MRd/atividade-para-impressao-questionario-cie7-01me04.pdf>.
Separe objetos que serão lançados pela rampa, de preferência escolha objetos que vão deslizar sem rolar, mas não impeça os alunos, caso eles escolham lançar um objeto tipo uma bola. Se isto acontecer, chame a atenção deles para o fato de que neste caso o objeto estaria rolando e não deslizando sobre a superfície.
A atividade é bem intuitiva, deixe que os alunos brinquem também com o objeto de estudo, lembre-se que uma aula divertida sempre chama mais atenção.
Durante a atividade, pergunte para eles: “Em qual rampa o objeto desliza melhor? Em qual rampa o objeto fica mais fixo e permite a maior elevação? Qual o efeito do ângulo no deslizamento dos objetos?”
Acompanhe o trabalho e procure colaborar com os grupos que tiverem dúvidas. Mas evite interferir muito, deixe que eles superem os desafios.
Tempo estimado para a primeira etapa: 18 minutos.
SISTEMATIZAÇÃO
Tempo sugerido: 14 minutos.
Orientações: Nesta primeira etapa da sistematização: Proponha uma roda de conversa para que os alunos possam compartilhar o que aprenderam durante a atividade. Discuta as questões do questionário, antes de mostrar esse slide, verificando se houve algum erro conceitual. Só após mostre o slide para o fechamento da aula e sistematização do conteúdo.
As respostas devem ser:
- A rampa que necessita de maior inclinação para o material começar a descer é a que apresenta o maior coeficiente de atrito. Aqui pode ocorrer um fator situacional, devido ao atrito depender do contato entre as superfícies dos materiais, visto que existem diversos tipos de lixas e espumas, o que pode nos levar a duas respostas possíveis:
- Caso a lixa seja muito lisa e a espuma muito rugosa, a espuma vai apresentar o maior atrito.
- Caso a lixa seja muito grossa e a espuma pouco rugosa, a lixa vai apresentar o maior atrito.
- O atrito depende da área em contato e dos tipos das superfícies em contato, mais especificamente da rugosidade de cada superfície. Desta forma, atrito só faz sentido quando relacionado a outro material.
- Quanto maior o ângulo do plano inclinado maior se torna a força peso que puxa o material para baixo, quanto menor for o atrito entre a rampa e o material menor será o ângulo necessário para fazer o objeto se mover. Um fato curioso é que o coeficiente de atrito não depende da massa do material.
- Uma rampa áspera será melhor, assim um cadeirante não teria a roda “deslizando” no lugar e nem um idoso correria o risco de escorregar. Isto se agravaria ainda mais em uma situação de descida, visto que a rampa sem atrito ofereceria sérios riscos aos idosos e deficientes.
Com a coleta de dados e a análise dos mesmo os alunos deverão relacionar a força peso e o atrito com o plano inclinado. Pergunte se “Alguém elaborou alguma hipótese diferente dos demais?”
Esse debate é importante para que os alunos indiquem as hipóteses que foram escolhidas e percebam a importância da observação no ensino de Ciências. E como isso pode gerar novas ideias e propostas de novas teorias para explicar determinados eventos.
É possível que algum aluno escolha algum objeto que tenha uma tendência de rolar, caso isto aconteça explique que isso acontece devido ao torque e ao ponto de apoio parecido com o movimento do pião e polia já tratados nas aulas anteriores.
Tempo estimado: 7 minutos
SISTEMATIZAÇÃO
Tempo sugerido:
Orientações: As forças que atuam sobre um corpo no plano inclinado são:
- Força peso (P) é a força associada a gravidade da terra sobre os corpos que apresentam massa.
- Força Normal (N) é a força de reação contrária a força peso.
- Força de atrito (Fat) é a força de contato entre os materiais sendo esta proporcional a força normal e ao coeficiente de atrito entre os materiais.
Observações: P. sen (?) é a componente da força peso que atua sobre o bloco no plano inclinado, observe que se o objeto estivesse em “queda livre” teríamos ?=90° e, portanto, sen (90°)=1 que equivaleria apenas a força peso atuando sobre o sistema.
Ao término da atividade é importante verificar se os alunos sistematizaram o conhecimento, peça que eles citem exemplos cotidianos que acontecem este tipo de fenômeno. Provavelmente na escola deve haver algum local que tenha alguma rampa de acesso, peça para que os alunos expliquem a dinâmica de funcionamento desta rampa e porque ela apresenta aquela inclinação.
Tempo estimado: 7 minutos.
Curiosidade: o pneu cheio de qualquer veículo evita o excesso de contato do pneu com o asfalto minimizando a força de atrito. Assim um pneu cheio economiza combustível.
