Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Nesta aula, serão abordados aspectos que fazem parte do trabalho com uma das habilidades de Ciências relacionados ao tema “Matéria e Energia”. Você observará que a habilidade não será contemplada em sua totalidade e que as propostas podem ter continuidade em aulas subsequentes. Esta pode ser considerada uma aula de continuidade sobre a temática. Trata-se de uma atividade diagnóstica para identificar as concepções dos alunos sobre o assunto. É aconselhado que os estudantes já tenham feito a CIE07_01ME01.
Nesta aula serão abordados assuntos relacionados às máquinas simples, neste caso, as polias móveis e fixas. Será proposta uma atividade interativa investigativa, em que os alunos realizarão uma coleta de dados seguida da análise de resultados.
Para esta aula, é necessário que o professor traga uma armação para fixação. O link para orientações de como preparar o painel de fixação está disponível no material complementar.
Também será utilizado um questionário, que servirá como um guia para orientar os alunos na investigação do problema:
< disponível no material complementar>
Para saber mais e aprofundar sobre a temática a ser desenvolvida nas aulas que tratam dessa habilidade, consulte o livro e os links abaixo:
MENDES, M., ATIVIDADE EXPERIMENTAL SOBRE ACOPLAMENTO DE POLIAS, Brasil Escola, disponível em <https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/atividade-experimental-sobre-acoplamento-polias.htm> Acesso em: 18 ago. 2018.
JÚNIOR, J. S. S. Polias, Mundo Educação, disponível em <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/polias.htm> Acesso em: 18 ago. 2018.
Materiais necessários para a aula: polias pequenas (carretel de linha de pipa, ou de pesca, ou fio), ganchos em S (ou ganchos de varal), haste cilíndrica (lápis, ou canetinha, ou caneta, ou cano de pvc, ou alumínio), armação metálica para a fixação dos ganchos (uma mesa de madeira velha com furos funciona também), fio de nylon ou similares, pesos abaixo de 500 gramas.
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos.
Orientações: Organize os alunos em um semicírculo. Leia o tema da aula e pergunte se eles sabem o que é uma polia, ou se já viram alguém utilizando. Talvez os alunos não acertem de primeira. Para auxiliá-los, cite exemplos de polias presentes em nosso dia a dia, como guindastes ou instrumentos para levantar coisas extremamente pesadas, como um motor de um carro.
Atenção: Para esta aula o professor precisa preparar a armação para fixação previamente, como consta no material de apoio.
Contexto
Tempo sugerido: 4 minutos.
Orientações: Pergunte se eles já tentaram levantar alguma coisa pesada, grande e desajeitada. Ou ainda se eles já pararam para pensar como são levadas as coisas até o lugar mais alto dos edifícios enquanto eles estão em construção. A ideia é estimular a discussão de ideias e experiências. Em seguida, comente sobre a atividade que eles irão realizar: “Hoje vocês investigarão como uma polia funciona e conhecer as funções dela. Por isso, utilizarão uma armação de fixação e diversas polias para realizar testes.”
Questão disparadora
Tempo sugerido: 3 minutos.
Orientações: Ainda no semicírculo, diga para os alunos que eles investigarão o funcionamento de um guindaste. Para tal, eles devem usar esquemas com polias fixas e com polias móveis e verificar como se torna mais fácil ou mais difícil levantar algum objeto.
Leia, então, a questão disparadora. Deixe que os estudantes compartilhem opiniões sobre o tema e que levantem hipóteses sobre quais seriam as melhores rotas para conduzir este projeto. Não corrija as propostas deles neste momento. A atividade os levará à construção desse conhecimento.
Mão na massa
Tempo sugerido: 26 minutos.
Orientações: Separe os alunos em três grupos. Entregue o questionário para a coleta de dados. Caso seja possível, prepare mais de uma armação. Isso permite a divisão da turma em mais grupos.
Link para orientações sobre como preparar o painel de fixação ( disponível no material complementar).
Link para o questionário, guia a ser impresso e entregue aos alunos ( disponível no material complementar).
Explique a atividade usando o slide projetado. Diga que haverá três tipos de montagem e que cada grupo será responsável por montar um tipo de esquema, mas que todos terão que prestar atenção durante a execução do experimento e coletar os dados adequadamente. Para cada teste, os estudantes deverão responder às questões correspondentes do questionário.
Para o primeiro esquema, chame o primeiro grupo, que será responsável pela montagem. Comente que trata-se de um esquema apenas com a polia fixa e peça aos alunos que sigam as instruções do slide.
Esclareça que a haste deve passar por dentro do carretel e que este sistema deve ser suspenso por ambos lados nos ganchos da armação de fixação (parte vermelha). Peça para que os alunos encontrem uma posição em que o sistema não fique pendendo para um lado. Diga que, ao encontrarem tal posição, eles podem enrolar um pouco de fio ou passar uma fita crepe na haste, de forma que ela não permita que a linha “corra” pela haste do fio.
Se tudo estiver certo, com apenas uma polia fixa, os alunos devem passar o fio pela polia: em uma ponta eles terão que fixar no peso a ser levantado e na outra eles devem puxar e tentar levantar o peso (parte azul). Após o esquema ficar pronto, deixe que todos os alunos façam uma verificação e levante brevemente o pesinho, para ter noção da força necessária para erguê-lo apenas com uma polia fixa.
Durante a atividade, pergunte para eles: O que a polia fez com a direção da força aplicada? O peso mudou?
Acompanhe o trabalho e procure colaborar com os grupos que tiverem dúvidas. Mas não procure interferir muito, deixe que eles superem os desafios.
Dica: se preferir, o professor pode levar mais de kit para a atividade para melhorar a dinâmica de interação.
Tempo estimado: oito minutos para cada etapa (totalizando 24 minutos).
Transição entre os grupos: dois minutos.
OBS: É importante que o professor saiba que os dois primeiros esquemas já são suficientes para explicar o funcionamento das polias fixas e móveis. No entanto, o terceiro slide enriquece a discussão, pois traz o seguinte questionamento: “E se colocássemos mais polias?”
Dica: Ganchos em “S” facilitam a montagem, mas ganchos de varal também funcionam.
Materiais necessários para aula: polias pequenas (carretel de linha de pipa, ou de pesca, ou de fio), ganchos em S (ou ganchos de varal), haste cilíndrica (lápis, ou canetinha, ou caneta, ou cano de pvc, ou alumínio), armação metálica para a fixação dos ganchos (uma mesa de madeira velha com furos funciona também), fio de nylon ou similares, pesos abaixo de 500 gramas.
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Peça para o segundo grupo se apresentar e iniciar a montagem do segundo o esquema.
Dê as seguintes orientações:
- O pesinho ficará fixo no gancho S verde, que deve ser fixado na haste da segunda polia;
- A polia fixa fica parecida com a posição anterior, presa pelas linhas vermelhas na armação;
- As duas linhas que antes iam direto para o peso devem passar agora por dentro do carretel (polia). Em seguida, devem ser fixadas nos outros ganchos da armação, conforme a linha azul.
Nesta etapa os alunos devem reportar que ficou mais fácil levantar o pesinho (a força necessária para erguer o peso deveria, em teoria ser, reduzida em duas vezes. Na prática, outros fatores, como o atrito, não permitem isso)
Mão na massa
Tempo sugerido:
Orientações: Peça para o terceiro grupo se apresentar e iniciar a montagem do terceiro o esquema. Este slide enriquece a discussão. Para isso, faça o questionamento: “E se colocássemos mais polias no sistema? O que aconteceria?”
Dê as seguintes instruções:
- O pesinho ficará fixo na terceira polia (conjunto verde);
- A primeira polia fixa fica do mesmo jeito que a montagem anterior (conjunto vermelho);
- A segunda polia fica do mesmo modo que o conjunto anterior (azul), entretanto, são adicionados os dois ganchos S (conjunto rosa) em suas hastes;
- As linhas que saem da haste do segunda polia devem passar por dentro do carretel da terceira polia e, depois, ir para o gancho de fixação (conjunto rosa).
Nesta etapa os alunos devem reportar que ficou muito mais fácil levantar o pesinho (a força necessária para erguer o peso deveria em teoria ser reduzida quatro vezes, na prática, outros fatores, como o atrito, não permitem isso)
Sistematização
Tempo sugerido: 15 minutos.
Orientações: 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 este slide, verificando se houve algum erro conceitual. Em seguida, apresente o slide para o fechamento da aula e a sistematização do conteúdo.
A polia tem basicamente duas funções:
- Mudar a direção das forças. Comente que na polia fixa a força muda de direção logo após o sistema passar pela polia. Com isso, quem aplica a força também deve puxar para baixo para levantar o peso que está do outro lado. Isso se deve à ação e à reação da tração da corda ao passar pela polia.
- Diminuir a força necessária para se levantar uma carga por meio da inserção das polias móveis. Para cada polia móvel a força a ser aplicada para levantar a carga deveria ser reduzida pela metade, entretanto, devido a efeitos reais, como o atrito, e ao momento de inércia da polia, a força necessária não será exatamente dividida pela metade;
- Na imagem temos uma polia móvel, portanto, a força para levantar a carga do peso deverá ser dividida por dois (2=21), sendo muito mais fácil levantá-lo.
Com a coleta de dados e a análise dos mesmo os alunos deverão constatar o mecanismo de funcionamento da polia por meio da investigação.
Alguém elaborou alguma hipótese diferente das dos demais?
O debate é importante para que os alunos indiquem as hipóteses que foram escolhidas e percebam a importância da observação na aprendizagem de conteúdos de Ciências. E como isso pode gerar novas ideias e propostas de teorias para explicar determinados eventos.
