GUIA DO PROFESSOR FÓRMULA N2. Introdução

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1 GUIA DO PROFESSOR FÓRMULA N2 Introdução O objeto Fórmula N2 constitui uma ferramenta auxiliar no processo de ensino aprendizagem em Física, trabalha o conteúdo de forma a buscar o desenvolvimento cognitivo do aluno. Fazer com que o aluno enxergue a descrição de um movimento e sua aplicação é um desafio transponível com o auxílio da tecnologia. Assuntos abstratos normalmente são mais bem assimilados quando o giz, o quadro negro e o formalismo tradicional recebem um auxílio adicional de um Objeto de Aprendizagem. Em uma situação virtual de deslocamento de um carro em uma pista de automobilismo, o aluno poderá trabalhar com os conceitos de trajetória, deslocamento e distância percorrida pelo carro, que independem da velocidade desse carro. Mas, a velocidade de um carro depende desses valores e do tempo gasto para percorrer essa distância. A simulação de uma corrida é um forte atrativo, pois permite a manipulação e interação com o software, a visualização de conceitos que são também elementos base de estruturação para o aprendizado da Cinemática e da Dinâmica, na seqüência. Neste objeto será de grande auxilio o uso das ferramentas que o computador proporciona, pois em uma das atividades, enquanto movimenta o seu carrinho o aluno poderá visualizar a diferença entre a distância percorrida e o deslocamento. Terá também gráficos à sua disposição na tela, a partir dos quais poderá calcular velocidades médias e visualizar velocidades instantâneas em diferentes momentos da trajetória. 1

2 Para o aluno será interessante poder brincar de correr numa pista de automobilismo e aprender interagindo e observando. Objetivos O Objeto busca sanar algumas dúvidas corriqueiras, mas muito freqüentes, relacionadas com deslocamento e distância percorrida, velocidade média e velocidade instantânea, de modo lúdico e interativo. Proporcionar ao aluno a oportunidade para lidar com objetos que descrevam movimentos (Cinemática) mostrando-lhe visualmente, através de vetores e gráficos em uma pista de corrida, a diferença entre deslocamento e distância percorrida. Incentivar o aluno a interagir com o computador, sendo a interação com o Objeto propícia à inclusão digital; Criar elementos cognitivos base (Cinemática, descrição dos movimentos) para dar seqüência aos estágios evolutivos no processo do aprendizado da Mecânica (Estática, Dinâmica..); Observar e compreender a natureza dos fenômenos envolvidos de situações-problema e identificar as grandezas relevantes; Analisar, elaborar hipóteses, interpretar resultados (via gráfico, tabela ou número) e propor modelos explicativos e as relações matemáticas envolvidas. Pré-Requisitos Tratando se de uma atividade auxiliar, espera-se que os alunos possuam conhecimentos prévios em relação aos conceitos abordados para realizar operações matemáticas simples exigidas nas atividades do objeto. Preliminarmente, porém, espera-se que os alunos sejam incentivados para a busca do conhecimento, à experimentação e à inclusão tecnológica. 2

3 Por meio das aulas anteriores o professor poderá proporcionar aos alunos debates e esclarecimentos quanto à utilização dos computadores, interpretação de gráficos, o objetivo do módulo e sobre a contextualização dos temas abordados. Tempo previsto para as atividades Desconsiderando as aulas prévias onde serão abordados os conceitos básicos para a realização das atividades, a aplicação do módulo requer um intervalo de tempo comum de aula (médio 50 min). Quando trabalhado de maneira multidisciplinar, isto é, relacionando o conceito da física com outras disciplinas, o tempo dispensado poderá superar o previsto. Em uma aula de História pode-se relacionar os conceitos abordados propondo um outro significado para aceleração/velocidade/tempo. Discutir a evolução tecnológica, dos transportes (já que estamos trabalhando com corrida no Fórmula N2) e sua repercussão na sociedade. Focando a matemática básica, exigida nos cálculos das atividades e a interpretação da Língua Portuguesa, por exemplo, na diferenciação de deslocamento e distância percorrida, é possível solucionar duas das principais dificuldades encontradas, que são as operações básicas algébricas e a interpretação do que lê e até do que é visto não só no ensino quanto no cotidiano de muitos cidadãos. Na Sala de Aula Além de aulas prévias que contemplem os conceitos, sugere-se que haja um diálogo inicial para que os alunos busquem na memória o que sabem sobre o assunto e relacionem o que já viram com os elementos do objeto: Descrição geral dos movimentos, instrumentos necessários para realizar a medição: pontos de referência, cronômetro ou relógio, régua ou trena. Levantar questões para discussões como: 3

4 Relatividade dos movimentos e a necessidade de estabelecer um referencial, alguns alunos podem se lembrar de terem tido dúvidas quanto qual dos carros ou ônibus estaria em movimento, estando dentro de um deles. Neste caso precisaria olhar para um referencial tal como um poste ou um edifício próximo. Compreensão individual de deslocamento, distância percorrida e intervalo de tempo; Diferenciação entre: velocidade escalar, velocidade média e velocidade instantânea; Deslocamento: O deslocamento x de um corpo móvel é uma reta que liga o ponto origem a um outro ponto da trajetória do móvel. Portanto, a cada mudança de posição de um ponto P 1 (x 1, y 1 ) para outro ponto P 2 (x 2,y 2 ) o vetor deslocamento vai variar. O deslocamento é uma grandeza vetorial, ou seja, para defini-lo são necessárias três informações: direção, módulo ou tamanho e o sentido. Trajetória: é o caminho percorrido pelo carrinho, pode ser retilínea, curva ou ondulada, ou ainda em ziguezague. Distância percorrida: É a medida de quanto o carrinho ou o móvel percorreu de fato pelo móvel durante toda a trajetória. Podemos também dizer que é a soma de toda a seqüência de deslocamentos da trajetória entre o ponto inicial e o ponto final. Velocidade média: é a razão entre a distância percorrida e o intervalo de tempo gasto para percorrer essa distância. Portanto, considerando que o carrinho se deslocou de um ponto P i (x i, y i ) para outro ponto P f (x f,y f ) durante um intervalo de tempo t = t f t i,sua velocidade média durante esse intervalo é: Vméd = d/ t = d / t f t i onde d é a distância entre os pontos P 1 e P 2. Destacamos fornecer ao aluno também um exemplo real de velocidade instantânea: Todos os carros, ônibus ou qualquer veículo tem um 4

5 instrumento que indica a velocidade em um determinado instante chamado de velocímetro. Dentro de um carro em movimento se o velocímetro estiver marcando, por exemplo, 45 km/h você observará que essa é a sua velocidade naquele instante ou, velocidade instantânea, ou seja, a velocidade que o veículo tem no momento em que você olha para o velocímetro. Preparação Em todas as atividades, tanto em sala de aula quanto nas salas ambientes de informática das escolas, sugere-se que os alunos sejam estimulados a trabalhar em grupo de 3 a 4 alunos. O professor deverá incentivar as discussões, a observação, a interpretação, o questionamento e principalmente o pensar de todos para que a aula seja uma experiência enriquecedora. É pertinente a utilização de lápis e papel assim como recursos tecnológicos, se disponíveis, para anotações e eventual formulação de textos e glossários, e também se recomenda o uso da Internet, quando disponível, para pesquisas. Requerimentos Técnicos Para utilização do objeto é necessário navegador Web com plug-in do Adobe Flash Player 8 ou superior. Disponível em Durante a Atividade É indispensável a presença do professor no acompanhamento das atividades para o esclarecimento de eventuais dúvidas. 5

6 Sugere-se que o aluno disponha de um rascunho para efetuar cálculos, anotar conclusões e dados que possam ser utilizados na formulação de textos, trabalhos ou qualquer outra avaliação formativa. Espera-se que o objeto colabore para uma aprendizagem significativa, isto é, que o aluno consiga dominar a teoria conceitual; representar através da ferramenta algébrica os símbolos, fórmulas e leis; relacionar o conteúdo deste objeto com o cotidiano e transmitir aos demais ao seu redor; adquirir uma estrutura cognitiva que permita a assimilação de conceitos posteriores, conseqüentemente, realize um desenvolvimento intelectual. Principalmente esperamos que o aluno faça interpretações dos gráficos, dos resultados de seus cálculos e possa aplicar os conhecimentos em benefício seu e de outros. Depois da Atividade Questões para discussão Com criatividade o professor pode utilizar o software para trabalhar diferentes conceitos, por exemplo, no caso da aceleração, a partir da velocidade e do tempo gasto ele pode calcular a aceleração média. Os alunos poderão imaginar o ambiente da Fórmula 1 e discutir a questão dos pneus utilizados em dias de sol ou de chuva, do desgaste dos pneus, todas relacionadas com o atrito e escorregamento, as batidas de carros e a razão de se colocarem paredes de pneus em algumas posições das pistas (amortecimento dos impactos), a questão da aerodinâmica dos carros e a força de resistência do ar. O professor pode até mesmo aproveitar para discutir segurança nas estradas e nas cidades relacionadas com limites de velocidade. Poderá discutir também: O valor marcado no velocímetro do automóvel Fórmula N2; Dependência entre a natureza do corpo que se movimenta e o movimento; A trajetória e o deslocamento após o término do circuito. A velocidade média e escalar do automóvel; 6

7 Por que em certas estradas há alerta aos motoristas em relação às dimensões muito grandes de certos veículos como treminhões? O significado da transformação de medidas. Dica O professor pode improvisar um laboratório onde possam realizar inúmeras experiências relacionadas à cinemática. Com qualquer objeto que realize um movimento, um cronômetro ou outro instrumento similar que meça o tempo e um padrão de medidas de comprimento (régua ou trena), papel e lápis para as anotações e para traçar gráficos. O aluno é convidado mais uma vez a observar sob outra ótica o significado de grandezas físicas como metros, segundos, velocidade média, grandeza vetorial (aceleração) e desenvolver a linha de raciocínio do estudo dos movimentos. Avaliação Pode-se inovar também quanto aos métodos avaliativos. No intuito de valorizarmos a aprendizagem significativa, poderia haver uma aula inusitada onde fosse avaliado o raciocínio. Por exemplo, ao levar os alunos para assistirem a uma partida de futebol, o professor convida os alunos a analisarem os diferentes movimentos da bola: trajetórias curvas e retilíneas, velocidades médias e instantâneas, relação entre potência de um chute com a velocidade e alcance da bola. O professor poderia também pedir para eles descreverem o movimento, prever a distância que a bola percorre em um curto intervalo de tempo e, conseqüentemente associar ao valor da velocidade média. Seria desejável e possível até mesmo descrever esse movimento da bola decompondo-o em porção horizontal e porção vertical. 7

8 Atividades Complementares Sugerimos a leitura complementar descrita na bibliografia e a resolução de exercícios e problemas relacionados ao estudo dos movimentos. A prática em laboratórios (experiência) ou fazer da experiência própria diária o seu laboratório, é importante para contextualização propiciando um aprendizado útil à vida e posteriormente ao trabalho, onde as informações, o conhecimento, as competências, habilidades e os valores desenvolvidos sejam instrumentos reais de percepção, julgamento, atuação, desenvolvimento pessoal ou de aprendizado permanente. Bibliografia 1. BRASIL, Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio: Física/ Secretaria da Educação Fundamental. Brasília: MEC/ SEF, GASPAR, A.; Física 1. Mecânica São Paulo, Ática, GREF, Física 1. Mecânica Ed. Edusp 5ª ed HALLIDAY, D.; RESNICK, R. & WALKER, J. Fundamentos de Física 1. Ed. LTC 6ª ed