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PROFESSOR: ADALBERTO MIRANDA
EXPERIMENTO PARA APLICAÇÃO PRÁTICA DA CINEMÁTICA EM FÍSICA 1 DO ENSINO
MÉDIO
Manaus - AM
2009
PROFESSOR: ADALBERTO MIRANDA
EXPERIMENTO PARA APLICAÇÃO PRÁTICA DA CINEMÁTICA EM FÍSICA 1 DO ENSINO
MÉDIO
Mini-projeto / Experimento
apresentado à Escola Estadual Eldah
Bitton Teles da Rocha, para
aplicação em aulas práticas de
Física 1, do Capítulo Cinemática,
como instrumento de avaliação
prática, aos alunos do 1º ano do
Ensino Médio, Turma 1º/__.
Manaus - AM
2009
SUMÁRIO
"1. RESUMO "4 "
"................................................................" "
"...................................... " "
"2. JUSTIFICATIVA "5 "
"................................................................" "
"............................ " "
"3. OBJETIVO GERAL "6 "
"................................................................" "
"....................... " "
"4. OBJETIVO ESPECÍFICO "6 "
"................................................................" "
"............. " "
"5. METODOLOGIA "7 "
"................................................................" "
"........................... " "
"6. RECURSO E MATERIAIS "8 "
"................................................................" "
"............ " "
"7. CONCLUSÃO "12 "
"................................................................" "
"............................... " "
"8. REFERÊNCIAS "13 "
"................................................................" "
"............................ " "
"9. ANEXOS "14 "
"................................................................" "
"...................................... " "
LISTA DE FIGURAS
"Figura 1. "9 "
"................................................................" "
"........................................... " "
"Figura 2. "9 "
"................................................................" "
"........................................... " "
"Figura 3. "14 "
"................................................................" "
"........................................... " "
"Figura 4. "15 "
"................................................................" "
"........................................... " "
" " "
" " "
RESUMO
O Mini-projeto / Experimento terá como principal objetivo o de
familiarizar os alunos que estudam a disciplina de Física 1, dos conceitos
e habilidades práticas, assim como competências específicas no
reconhecimento do que seja Cinemática, um dos capítulos da Física,
utilizando os conhecimentos ministrados durante os períodos letivos, a
visualização e o manuseio do equipamento para identificação do que seja
trajetória; partícula ou ponto material; referencial; cinemática escalar;
Velocidade escalar; Movimento Uniforme; Movimento Uniformemente Variado;
Movimento Vertical Livre; e Cinemática Vetorial, com as respectivas
utilizações das fórmulas pertinentes a cada assunto lecionado.
O Experimento poderá ser recriado para fins didáticos em aulas de
quaisquer níveis, desde que sejam orientados por um professor da disciplina
Física, por ser de baixo custo, onde os materiais podem ser encontrados no
comercio local. E como este experimento é um equipamento que tem a forma
retilínea, somente poderá ter aplicação em ensaios horizontal, vertical e
inclinado.
Segundo as Orientações Curriculares para o Ensino Médio (2008, p.5)
"[...] O objetivo deste material é contribuir para o diálogo entre
professor e escola sobre a prática docente".[5]
JUSTIFICATIVA
O Ensino-aprendizagem, voltado para a disciplina de Física, aos
alunos do Ensino Médio nas Escolas da Rede Pública Estadual, tem sido
constantemente debatidos e criticados por profissionais da área de
educação, no tocante as dificuldades encontradas pelos alunos em assimilar
grandes quantidades de assuntos durante os períodos letivos, prejudicando
grandemente a qualidade educacional, contudo, com o propósito de ajudar a
melhorar esta qualidade do aprendizado dos alunos, foi buscada e pesquisada
formas de ensinar usando meios práticos, com experimento, para resgatar de
seus cotidianos coisas que já tenham visto ou vivido com a intenção de
facilitar por comparação ou analogias, a vida no âmbito externo com a do
âmbito em salas de aula e laboratórios.
Uma das pesquisas importantes foram sobre os Parâmetros
Curriculares Nacionais, que são as diretrizes criadas e elaboradas pelo
Governo Federal para facilitar e servir de orientação para os educadores,
e como foram separadas por disciplina ficou mais interessante aplicar tais
conhecimentos durante as aulas, pois o conteúdo se insere nas áreas do
conhecimento de Ciências da Natureza, o que desperta os alunos para a
investigação crítica, criação e tecnologia, que são algumas das
características comuns dos procedimentos metodológicos, permitindo sua
aproximação com assuntos mais científicos. Na prática, mais especificamente
o de utilização de experimento, fará com que o educando tenha uma visão
mais abrangente do conteúdo lecionado em física, principalmente a aplicação
de equações em Física.
Na investigação durante as aulas lecionadas mesmo com as acrobacias
e métodos lúdicos adotados nos tempos ministrados, e embora os alunos
gostem da aula por ser uma aula extrovertida, dinâmica e menos cansativa,
os objetivos específicos nem todo é alcançado, mas com a adoção de um
experimento tudo fica mais prático e mais interessante para o aluno, por
ser algo novo, diferente, que ele possa mexer e aplicar o que aprendeu.
Entenda-se que é uma questão de despertar seu conhecimento e
intelectualidade, trazendo-se a certeza de que o aluno levará para casa
experiências e conhecimentos para toda vida, por que a assimilação ficará
mais integrada em sua realidade.
OBJETIVO GERAL
Proporcionar ao aluno a utilização de suas habilidades práticas e
competências, para a compreensão da Cinemática, através do manuseio de um
equipamento construído pelos próprios alunos em sala ou laboratório, que
durante o desenvolvimento do experimento, ele realiza medições e cálculos
de Espaço, de marcação de Tempo mais a utilização de objetos colocados para
análise de movimento ou repouso sobre o experimento e determinação de
Velocidade Escalar Média, podendo serem verificadas outras aplicações
cinemáticas do contexto.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Facilitar a compreensão da disciplina de Física 1, especificamente,
a Cinemática, através da construção do equipamento e utilização do mesmo em
medições e cálculos de Espaço, tempo e velocidade de corpos colocados sobre
o experimento.
Despertar a investigação crítica, criatividade, interesse,
participação e pesquisa nos assuntos mais científicos e tecnológicos.
Desenvolver competências e habilidades de cada aluno no aprendizado
de Física, como entender as interpretações dos problemas, em visualizar e
manusear o experimento para entender os conceitos e problemas propostos.
Reconhecer a Física como uma disciplina que demonstra os aspectos
relacionados a vida no dia-a-dia de cada um, conforme a sua cultura ou
vivência, e que a mesma faz parte das Ciências da Natureza como um todo.
Preparar o aluno para utilizar seus conhecimentos em atividades,
após a conclusão das séries do Ensino Médio, para uma nova fase de sua
vida.
METODOLOGIA1
Conforme orientações contidas nos PCN's, destacadamente, Ciências
da Natureza-Física (2008, p.61), "[...] que os jovens adquiram competências
para lidar com as situações que vivenciam ou que venham a vivenciar no
futuro, muitas delas novas e inéditas. Nada mais natural, portanto, que
substituir a preocupação central com os conteúdos por uma identificação das
competências que, se imagina, eles terão necessidade de adquirir em seu
processo de escolaridade média."[4]
Isto implica que para o desenvolvimento das competências de maneira
crítica e outra de práticas serão necessários que haja a interação do
professor em sala de aula, para despertar as discussões às críticas e
realizar demonstrações práticas para gerar habilidades em pesquisa e
criatividade para construção de pequenos experimentos.
O Experimento de Cinemática da Física 1, terá primeiramente como
meios didáticos as aulas expositivas que constarão de conceitos básicos de
Cinemática Escalar; Velocidade Escalar; Movimento Uniforme; Movimento
Uniformemente Variado; Movimento Vertical Livre; Cinemática Vetorial; e
Cinemática Angular, onde o professor terá que usar suas competências e
habilidades, para que o aluno possa receber as orientações, iniciar a
preparação e construção do experimento, que terá um prazo estipulado para
entrega, com uma avaliação dentro de um dos períodos letivos, e assim na
continuidade das aulas poderá manuseá-lo e aplicar seus conhecimentos nos
cálculos das equações ou fórmulas de Física explicitadas pelo professor.
A construção do Experimento terá início, quando os alunos já
estiverem com as suas habilidades desenvolvidas nas aulas de Cinemática,
serão divididos em grupos que podem ser formados entre 5 ou mais
participantes, onde um representante receberá do professor uma folha
contendo as orientações sobre como fazer o trabalho de construção do
equipamento em estudo, que constará a data do início e a data-prazo para
entrega, entre 4 a 5 meses, de preferência que se inicie até a primeira
quinzena do mês de maio e não ultrapasse a primeira quinzena do mês de
outubro.
Os docentes com os grupos formados, começarão a elaborar os seus
trabalhos teóricos e a aquisição dos materiais constantes na folha do
trabalho, relativa ao experimento, fornecida pelo professor que tirará
todas as dúvidas dos alunos e indicará os locais onde obter os referidos
materiais.
Os materiais a serem adquiridos por cada grupo e se for o caso,
pelas turmas, não poderão ser diferentes, sendo necessária a orientação do
professor, do local ou dos locais que tenham os mesmos materiais para haja
uma padronização, procurando investigar e pesquisar com antecedência onde
consegui-los e trazer comprovantes, que facilitem a localização dos
objetos.
RECURSOS E MATERIAIS
Com a utilização de uma folha no tamanho A4 descrever
especificamente as informações que o aluno necessita saber para a
elaboração do trabalho e a construção do pequeno experimento. (ANEXO 1)
Materiais necessários para montagem do experimento (novos):
Uma tábua de madeira nova com 100 x 20 x 1,5cm;
Uma lixa para madeira;
Uma lata de verniz – 100ml;
Uma régua centimetrada de madeira – 80 cm;
Uma calha metálica de 80 x 5cm;
Duas cantoneiras em "L" de 5cm para fixação na base e eixo da calha;
Dois suportes (cantoneiras) em "L" com base 6cm e altura 60cm;
Um parafuso para a 15haste com cabeça boleada e extremidade rosqueada
com porca - borboleta medindo 8cm x 5mm;
Quatro parafusos para fixação na tábua das cantoneiras;
Dois parafusos 2cm x 3mm com duas arruelas de pressão e duas lisas
mais quatro porcas, para o eixo e fixação das cantoneiras menores;
Três parafusos com seis porcas e três arruelas para fixação da régua;
Placa de papel cartão branca plastificada com o nome da equipe do mini-
projeto (escola/professor/alunos/turma/ano); e
Materiais de ensaio: um carrinho metálico 5cm; uma bola de vidro ou
aço; e um cubo.
A aquisição dos materiais poderão ser através de doações ou
comprados nos comércios locais. As peças que tiverem medidas muito
elevadas, poderão ser adquiridas por toda a turma que após tirada as
medidas indicadas no mini-projeto, serão dividas ou serradas em partes para
os grupos.
Modelo do Experimento:
Montagem do Experimento de acordo com os desenhos a seguir:
1º Passo: Lixar a tábua e utilizando um lápis nº 2, medir e marcar
5cm a direita do comprimento da tábua e traçar linha paralela a largura;
2º Passo: Fixar a régua de 80cm (1 a 80cm da esquerda para a
direita), com os três parafusos eqüidistantes e afastados do eixo em 3cm,
que ficará paralela e externamente à calha, com os centímetros à amostra do
outro lado da calha;
3º Passo: Da linha marcada no 1º Passo, medir e traçar duas linhas
de 80cmx5cm centralizados na tábua para a posição da calha com a régua;
4º Passo: Colocar a calha sobre a tábua nas linhas marcadas, com
altura de 1cm da tábua, e fixar as duas cantoneiras menores, para serem os
eixos, com os dois parafusos menores de 2cm x 3cm, de dentro para fora mais
as arruelas e porcas, em seguida aparafusar na tábua as duas cantoneiras,
conforme o alinhamento traçado, com os quatro parafusos para madeira;
5º Passo: Fixar na tábua as duas hastes em forma de "L", com a
parte maior para cima, medindo pelo centro da calha mais as linhas
paralelas e aparafusar na base com os quatro parafusos para madeira, e
colocar o parafuso de 7cm para regulagem da altura.
CONCLUSÃO
Com a utilização dos PCN's foi entendido que pode-se melhorar a
qualidade do ensino-aprendizagem adotando metodologias definidas por
competências e habilidades, que os alunos adquirirão no decorrer das aulas
e da relação professor-aluno, onde foi inserido como um dos meios didáticos
a prática através da elaboração de trabalho de pesquisa em forma de mini-
projeto, onde o aluno constrói o experimento de Cinemática e aplica seus
conhecimentos adquiridos para resolução de problemas propostos.
O experimento só passa a ser utilizado quando o docente já tenha
adquirido os conhecimentos em aulas de cinemática, mas durante os períodos
letivos constrói o experimento e elabora o trabalho, com a orientação do
professor.
Ao desenvolver as habilidades e as competências o aluno, tende a
compreender, visualizar e realizar o manuseio do experimento, tem mais
familiaridade com a Física, demonstra aspectos que são vivenciados no dia-a-
dia, tornando-o preparado para aplicação de seus conhecimentos em sua vida
futura após a conclusão do Ensino Médio.
REFERÊNCIAS
[1] BONJORNO & CLINTON. Física Fundamental-Novo: Volume Único, 2º grau.
São Paulo: FTD, 1999.
[2] PASSOS, E.M. et al. Prática Ensino Física 1: Experimento de
Cinemática. Manaus: UFAM, 2009.
[3] SAMPAIO, J.L. & CALÇADA, C.S. UNIVERSO DA FÍSICA 1: Mecânica. São
Paulo: 2ª edição, Atual Editora, 2005.
[4] MEC. PCN - Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros
Curriculares Nacionais – Ciências da Natureza. Brasília-DF, 2008.
[5] MEC, Secretaria de Educação Básica. Orientações Curriculares para o
Ensino Médio – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Volume
2, Brasília, 2008.
[6] http://www.azdoctips.com/doc/13039221/PCN-Fisica, 2009.
ANEXO 1
MODELO DE INSTRUMENTO PARA AVALIAÇÃO DOS ALUNOS
Escola Estadual Eldah Bitton Teles da Rocha
Profº Adalberto Miranda e Mario Jorge FÍSICA Turma do 1º
ano
Data: 11/05/2009 Prazo final de entrega: 30/10/2009 Valor:
15 pontos.
Trabalho para o Laboratório de Física – "Cinemática Escalar"
1) Experiência/montagem de uma trajetória para movimento de corpos regidos
(orientação do professor):
a. Material: Uma tábua nova de 100 x 20 cm lixada e envernizada;
1 régua de madeira de 80 cm;
1 calha metálica de 80 x 5cm;
2 cantoneiras de 5 cm para fixar a extremidade da calha;
2 suportes em forma de "L" com base de 6cm e altura de 60cm
para apoio e regulagem da altura da calha;
1 haste em forma de parafuso de 7cm com porca-borboleta na
extremidade.
1 placa com a equipe do projeto
(escola/nome/turma/ano/professor);
1 carrinho metálico;
1 uma bola de plástico ou de metal;
1 cubo.
b. Montagem: Sobre a tábua, medir de 5cm a direita, fixar com parafusos
as cantoneiras e os parafusos-eixos com arruelas e porcas na
extremidade da calha.
Colocar os suportes abaixo da cantoneira para regulagem da
altura.
c. Imagem do Experimento.
uma base de madeira;
uma placa (direita) com os nomes: Escola, trabalho, profº,
alunos, turma e data;
uma régua centimetrada (80 cm) e uma calha de 80cm x 5 cm;
duas cantoneiras para fazer o eixo da calha;
dois suportes metálicos do tipo cantoneira para regulagem da
altura da calha.
d. Para entender o funcionamento utiliza as equações/fórmulas fornecidas
pelo professor:
1º Ensaio: Sobre a trajetória, na posição horizontal, coloque uma
esfera 3cm no ponto (zero) inicial, desprezando o atrito, na iminência
de movimento, em seguida inclina-se a trajetória, lentamente, até iniciar o
movimento e assim marca-se o tempo de deslocamento, atingindo duas marcas
em 35cm e na final em 70cm, com o respectivo travamento final do
cronômetro, registrando-se os tempos t0=0,0; t1=3,0s; e t3=6,9s. Desta
forma será possível determinar o resultado do primeiro ensaio da velocidade
média escalar e aceleração, conforme equações:
Velocidade Média escalar:
Para t=6,9s, a aceleração fica:
2º Ensaio: Sabendo-se que a trajetória tem d1=80cm, com a esfera de 3cm
no ponto (zero) inicial, na iminência de movimento, desprezando o atrito,
inclina-se a trajetória, até a altura h=3cm, e determina-se o ângulo ,
através de componentes vetoriais, que corresponde a posição da trajetória
inclinada para fazer movimentar a esfera.
Para saber o valor do vetor V, calculamos a resultante R:
3º Ensaio: Sobre a trajetória, na posição horizontal, foi coloca-se um
carro metálico de 5cm de comprimento, desprezando o atrito e sua massa, na
iminência de movimento, onde seja inclinada a trajetória até a altura de
h=7cm e cronometrados a partir do ponto zero em to=0,0 e os pontos seguidos
de 35cm e 70cm (onde, aproximadamente, obter-se-á tempos respectivos de
t1=1,16s e t2=2,0s). Utilizando os mesmos procedimentos do 1º Ensaio,
determina-se as Velocidades médias e a aceleração.
2) O trabalho deve ser elaborado dentro das normas vigentes, atentando para
os resultados obtidos, conclusões e as referências, conforme orientação e
ajuda do professor.
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SECRETARIA DE EDUCAÇÃO DO ESTADO DO AMAZONAS
ESCOLA ESTADUAL ELDAH BITTON TELES DA ROCHA
ENSINO DE FÍSICA 1
Figura 1. Experimento de Cinemática inclinado e apoiado sobre a haste de
35cm de altura a 45º.
a = V
t
a = 3,19 cm/s2
Vm = S
t
V1 = 11,67 cm/s
V2 = 10,14 cm/s
Vm=V1+V2
Vm=22,01 cm/s
Cos = d1
V
=2,56º
Vm = S
t
V1 = 30,17cm/s
V2 = 35,00 cm/s
Vm=V1+V2
Vm=65,17 cm/s
a = V
t
a = 32,59 cm/s2
y m V=R
h P
d1
x
Figura 4. Componentes vetoriais para determinação de resultante R e do
ângulo Ө.
V=80,06 cm
V2=d2+h2
V= d2+h2
V=
Figura 3 Experimento de Cinemática na visão lateral.
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