CALCULADORA TERMOMÉTRICA: A INTERDISCIPLINARIDADE ENTRE MATEMÁTICA E FÍSICA POR MEIO DA EXPRESSÃO GRÁFICA

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1 CALCULADORA TERMOMÉTRICA: A INTERDISCIPLINARIDADE ENTRE MATEMÁTICA E FÍSICA POR MEIO DA EXPRESSÃO GRÁFICA Instituição de Ensino Bolsistas ID Colégio Estadual Padre Cláudio Morelli Gessiel Nardini Sperotto Denis Gomes Missão Eduarda de Almeida Gomes Supervisor Coordenador Thadeu Angelo Miqueletto Prof. Dr. Anderson Roges Teixeira Góes 1. INTRODUÇÃO O presente trabalho foi desenvolvido a partir de pesquisas do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação a Docência (PIBID) da Universidade Federal do Paraná (UFPR) aplicado em uma turma do 2º ano do Ensino Médio no Colégio Estadual Padre Cláudio Morelli. Essa atividade envolve um projeto de interdisciplinaridade entre a disciplina de Física e de Matemática, a qual consiste na construção de um material manipulável que indique comparações entre as diferentes escalas termométricas (Celsius, Farenheit e Kelvin). Como Góes (2012, p. 53) define A Expressão Gráfica é um campo de estudo que utiliza elementos de desenho, imagens, modelos, materiais manipuláveis e recursos computacionais aplicados às diversas áreas do conhecimento, com a finalidade de apresentar, representar, exemplificar, aplicar, analisar, formalizar e visualizar conceitos. Dessa forma, a Expressão Gráfica pode auxiliar na solução de problemas, na transmissão de ideias, de concepções e de pontos de vista relacionados a tais conceitos. 1

2 Com a proposta de representar o conteúdo estudado em física, utilizando de cálculos matemáticos para a devida construção, a atividade vem para servir de análise e formalização do conteúdo referente as escalas termométricas. 2. OBJETIVOS Durante a construção pode ser trabalhado vários conceitos relacionados ao conteúdo de Matemática, por exemplo, cálculo de área de várias figuras planas, cálculo de volume de cilindros e transformações de unidades de medida. Enquanto também se trabalha os conteúdos de física relacionados a dinâmica de fluídos, pressão, além do conteúdo ao qual a atividade pretende alcançar: escalas termométricas. Com a manipulação do material já construído pode-se verificar instantaneamente a comparação entres as três escalas termométricas Celsius, Farenheit e Kelvin, ou seja, se fornecemos um valor em uma determinada escala logo temos o valor para as outras duas escalas. 3. RECURSOS Madeira reaproveitada (estrutura principal e suportes); Mangueira de nível (indicador de valores); Cano PVC reutilizado (bomba de água); Sola de sapato (êmbolo). 4. PROPOSTA E APLICAÇÃO DAS ATIVIDADES A proposta desta atividade é baseada inteiramente na construção do material, feita pelos próprios alunos com o auxílio e orientação do professor supervisor e dos bolsistas do PIBID. Durante a construção do material surgem diversos problemas matemáticos, os quais precisam ser resolvidos para que a 2

3 estrutura do material seja perfeitamente construída, apresentando uma boa estética e grande precisão na conversão das escalas termométricas Confecção do material A estrutura do material é montada de forma que as mangueiras de nível são posicionadas verticalmente nessa estrutura, estas que irão apontar as respectivas temperaturas em cada escala (Celsius, Farenheit e Kelvin) conforme varia o nível da água em seu interior. A água responsável por apresentar as temperaturas comparadas nessa escala, é bombeada por uma bomba confeccionada com o cano de PVC. Essa bomba fica na parte de trás da estrutura, e funciona como uma seringa, conforme ela é pressionada para baixo, o nível da água sobe e quando retornamos o nível abaixa. Para saber o quanto de água seria necessário para suprir as três mangueiras com 1,80m de altura, foi feito o seguinte cálculo: Imaginando essa mangueira como um cilindro, para encontrar seu volume basta aplicar os valores na fórmula V = π r² h, onde V = volume, r=raio da mangueira, h=altura. Assim temos: V = π (0,5cm) ². 180cm V = 141,3 cm³ de água. Sabendo que 1dm³ = 1L, então 141,3cm³ = 0,14L. Multiplicando esse valor por 3, temos que ter uma bomba capaz de suportar e bombear 0,42L. Para esse cano, é feito o mesmo cálculo anterior, para se obter as dimensões da bomba. 3

4 Figura 1: Alunos terminando a estrutura principal da calculadora 4

5 Figura 2: Aluno colando a mangueira na bomba responsável por bombear a água que indicará a temperatura na calculadora 5. RESULTADOS 5

6 A calculadora construída trabalhou como o esperado. Ao ser aplicada determinada força sobre a bomba, o nível da água subiu pelas mangueiras de nível e apresentou a comparação de temperaturas em diferentes escalas termométricas. Construindo o material desde o início com os alunos, coletando ideias e sugestões, foi possível observar diferentes habilidades e facilidades com determinados conteúdos e atividades pelos alunos. A prontidão e dedicação resultaram no que era almejado. Foi visto que os alunos compreenderam os conteúdos físicos ali envolvidos, que, durante a aula teórica não tinha sido absorvido. 6. REFERÊNCIAS GÓES, Heliza Colaço. Expressão Gráfica: esboço de conceituação p. Dissertação (Mestrado Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e em Matemática) Setor de Ciências Exatas, Universidade Federal do Paraná, Curitiba,