Experimento de Cinemática sobre montagem de uma trajetória de 80cm acoplada sobre uma base de madeira envernizada

Experimento de Cinemática sobre montagem de uma trajetória de 80cm acoplada...

SECRETARIA DE EDUCAÇÃO DO ESTADO DO AMAZONAS

ESCOLA ESTADUAL ELDAH BITTON TELES DA ROCHA

ENSINO DE FÍSICA 1

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 ......................................................................................................

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2. JUSTIFICATIVA ............................................................................................

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3. OBJETIVO GERAL .......................................................................................

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4. OBJETIVO ESPECÍFICO .............................................................................

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5. METODOLOGIA ...........................................................................................

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6. RECURSO E MATERIAIS ............................................................................

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7. CONCLUSÃO ...............................................................................................

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8. REFERÊNCIAS ............................................................................................

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9. ANEXOS ......................................................................................................

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. ...........................................................................................................

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Figura 2. ...........................................................................................................

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Figura 3. ...........................................................................................................

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Figura 4. ...........................................................................................................

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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 159haste 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.scribd.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):

    1. 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.

    1. 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.

    1. 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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