1 1) PROBLEMATIZAÇÃO 2, 3 Todos nós elaboramos, desde a infância, uma noção primitiva sobre forças, quase sempre associada ao esforço muscular. Mas não só nós, seres vivos, exercemos forças; elas também são exercidas por corpos inanimados, tais como, um livro apoiado por uma mesa e um barbante ao sustentar uma pedra. O instrumento mais primitivo que utilizamos para medir forças é o nosso próprio corpo, através das sensações que nossos músculos nos transmitem. Assim, podemos distinguir quando estamos exercendo pouca ou muita força; quando o objeto que sustentamos é pouco ou muito pesado. Quando empurramos ou puxamos uma cadeira, exercemos uma força sobre ela. Há uma força quando jogamos ou chutamos uma bola. Mas nem sempre as forças provocam o movimento de um corpo. Por exemplo, quando você está sentado, a força da gravidade atua sobre o seu corpo, mas você permanece parado. É possível que você empurre um bloco de pedra, mas não consiga movê-lo. Figura 1 4, 5, 6 : Situações cotidianas em que ilustram forças de sustentação. Figura 2 7,8 : Situações cotidianas em que ilustram forças que provocam movimento.
2) PERGUNTAS-CHAVE 2.1) O super herói He-man em cenas de seus filmes aparece gritando: Eu tenho a força. Em sua opinião o uso da palavra força pelo He-man expressa corretamente seu significado físico? 2.2) Você está perdido a procura de um endereço e pede informações a uma pessoa e a mesma lhe diz que o local procurado fica a três quadras de onde você se encontra. Apenas com essa informação você conseguiria chegar ao local procurado. Se não, que outra(s) informação(ões) estaria(m) faltando? 2.3) Dê dois exemplos de forças exercidas por corpos inanimados. 2.4) Na tirinha acima temos a seguinte situação: O Cebolinha está caminhando segurando um balão de borracha suspenso no ar sobre sua cabeça, já Anjinho está voando e segurando um balão de borracha abaixo de seus pés, quase o encostando ao chão. É correto afirmar que ambos estão fazendo em seus balões forças de mesma direção e sentido? Explique. 2.5) A figura acima 9 ilustra um garoto andando de skate, no momento em que ele está com um pé no chão impulsionando o skate para frente e o outro em cima do skate. Descreva as forças que estão atuando no skate quando ele o impulsiona.
3) CONCEITOS CHAVE 10 3.1) Classificação macroscópica: 3.1.1) Força de contato há necessidade de contato entre o corpo que exerce a força e aquele na qual a mesma atua. Por exemplo, o ato de empurrar ou puxar um objeto. Figura 3 11 : Exemplo de força de contato. 3.1.2) Força de ação à distância não há necessidade de contato entre os corpos, como por exemplo, a força de atração da Terra sobre um corpo. 3.2) Tipo de grandeza física: Figura 4 12 : Exemplo de força de atração. Para especificar uma força, não basta apenas identificar seu valor numérico, acompanhado de uma unidade. Suponha, por exemplo, que uma pessoa solicite a outra que arraste o caixote, ilustrado na Figura 5 a seguir. Figura 5 13 : Caixote em repouso. Seria natural que ela perguntasse: para qual lado ou direção?
Figura 6: Exemplo de direções A força é uma grandeza vetorial. Para termos uma idéia completa da força, precisamos saber como ela deve atuar no corpo. Assim, precisamos de outras informações para caracterizá-la. 3.2.1) Módulo ou Intensidade parte numérica da grandeza vetorial, acompanhada de uma unidade de medida, ou seja, o quanto ela vale. 3.2.2) Direção a reta ao longo da qual a força atua. 3.2.3) Sentido corresponde a uma das orientações possíveis em determinada direção. 3.3) Representação gráfica: Segmento de reta orientado, denominado vetor. (a) vetor de mesma direção e sentido (b) vetor de mesma direção e sentidos opostos Quando queremos nos referir a certa força, caracterizando-a como grandeza vetorial, escrevemos: Nesse tipo de nomenclatura, se lê: vetor F. 3.4) Unidades de força quilograma-força (Kgf) e Newton (N), dentre outras, são unidades usuais de força, sendo que o Newton (N) é a unidade de força do Sistema Internacional (SI).
4. ATIVIDADES EM GRUPO Sugere-se que na realização das atividades os alunos sejam divididos em grupos de ± 5 alunos, incluindo os não-videntes nos grupos de alunos videntes, de maneira que eles participem ativamente das atividades. Propõe-se que os textos relativos à problematização, às perguntas-chave e à avaliação da aprendizagem sejam impressos em Braille. Inicia-se a atividade, distribuindo o texto da problematização aos alunos para que realizem a leitura do mesmo. Solicita-se aos alunos que discutam entre si as questões apresentadas nas perguntas-chaves e propõe-se um pequeno debate entre os grupos. Em seguida, sugere-se a exploração do kit. O professor pode utilizar as conclusões dos alunos a cerca do kit para a construção das explicações científicas. Para finalizar sugere-se que seja feita a avaliação de aprendizagem com intuito de verificar a evolução conceitual dos alunos. Considera-se relevante que para melhor compreensão (visualização) dos enunciados das questões para a avaliação da aprendizagem, o professor disponibilize para os alunos, videntes e não-videntes, materiais concretos, tais como: peteca, bloco de madeira, corda de nylon. 5. CONSTRUÇÃO E MONTAGEM DO KIT 5.1) Material necessário: - 1 placa de compensado com dimensões, aproximadas, de (23 cm x 16 cm x 1.5 cm); - 2 antenas para TV (ou rádio) que gire 360º, nos planos vertical e horizontal; - adesivo instantâneo universal líquido; - broca de 8 mm; - massa epóxi; - esmalte azul ou outra cor; - transferidor de 360º; - furadeira elétrica. 5.2) Construção: Faça dois furos equidistantes e paralelos no centro da placa de compensado (use uma broca relativa à espessura da antena). Fixe as antenas nesses furos e após a montagem, passe o adesivo instantâneo entre as antenas e a placa de compensado para melhor fixação. Use a massa epóxi para modelar as setas nas extremidades das antenas e após secarem, pinte-as com o esmalte. Cole, com o adesivo instantâneo, o transferidor no centro da placa e entre as antenas, conforme ilustrações a seguir.
5.3) Como Funciona o Kit: Figura 8: Ilustrações do kit experimental Use as antenas como vetores, variando sua intensidade (tamanho das antenas), direção e sentido. Utilize o transferidor para variar o ângulo entre elas. 6) SUGESTÕES PARA A AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM 6.1) Na tirinha de humor a seguir, após uma jogada de mestre da Mônica a peteca sobe e leva muito tempo para descer até o Cebolinha. 14 Represente nas duas situações (subida e descida) a(s) força(s) que atua(m) na peteca. Apresente uma justificativa para a sua resposta.
6.2) A seguir temos duas tirinhas da Turma da Mônica. Na tirinha 1, a Mônica e o Cascão brincam de cabo de guerra, exercendo na corda, uma força de mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos. Na tirinha 2, a Mônica puxa uma corda que está presa a uma parede. 15 Tirinha 1: Tirinha 2: a) Sobre a tirinha 1, descreva e indique a(s) força(s) que atua(m) na corda; b) Na tirinha 2, descreva e indique a(s) força(s) que atua(m) na corda e diga se existe diferença entre a(s) da tirinha 1, sabendo que a Mônica exerce a mesma força nos dois casos. 6.3) Verifique se a seguinte afirmação está correta e justifique: Quando um jogador chuta uma bola, ela sai do pé com a força que o pé aplicou nela. 16 6.4) Um gato cai, em queda livre, da varanda de um quarto. Descreva a(s) força(s) que atua(m) no gato durante a queda, caracterizando-a(s) com o uso de vetor(es) que indique(m) a intensidade, a direção e o sentido da(s) mesma(s). 17
6.5) Um bloco apoiado em uma superfície horizontal é submetido à ação de duas forças horizontais e sentidos opostos, conforme mostra a figura. A força exercida no bloco para a esquerda tem intensidade maior do que a que está exercida para a direita. É correto afirmar que o bloco: F 2 F 1 a) se movimenta para a esquerda. b) se movimenta para a direita. c) pode permanecer em repouso. 1 Projeto-aula elaborado, no 1º semestre letivo de 2010, pela licenciada/bacharelanda em Física, Karla Silene Oliveira Marinho. 2 Adaptado de GUIMARÃES, Luiz Alberto; BOA, Marcelo Fonte. Física: Mecânica. Niterói, RJ: Editora Futura, 2004 3 Adaptado de SERWAY, Raymond A. Física I para Cientistas e Engenheiros, 3ª Edição. Rio de Janeiro, RJ: LTC Editora, 1996. 4 Disponível em: <http://www.blogdicas.com.br/fotos/2009/09/como-aumentar-sua-forca-fisica.jpg>. Acesso em 05 de maio de 2010. 5 Disponível em: <http://www.zaroio.com.br/i/o/2008072803561314.jpg>. Acesso em 05 de maio de 2010. 6 Disponível em: <http://www.musculação.com/images/forca-muscular.jpg>. Acesso em 05 de maio de 2010. 7 Disponível em: <http://2.bp.blogspot.com/_bddyvwwcuak/st5tedxfi3i/aaaaaaaaaca/1xceqfaalfk/s320/ca sc%25c3%25a3o%2bchutando%2bbola.jpg>. Acesso em 07 de junho de 2010. 8 Disponível em: < http://www.negociosdobairro.com.br/wp-content/uploads/2007/08/puxando.jpg>. Aceso em 07 de junho de 2010. 9 Disponível em: < http://www.google.com.br/images?q=impulso+skate&um=1&hl=pt- BR&tbs=isch:1&sa=N&start=140&ndsp=20>. Acesso em 23 de maio de 2010. 10 LUZ, Antônio Máximo Ribeiro; ÁLVARES, Beatriz Alvarenga. Física. Volume Único. Editora Scipione. 1ª edição. São Paulo, 2004. GUIMARÃES, Luiz Alberto; BOA, Marcelo Fonte. Física: Mecânica, Editora Futura. Niterói, 2004. 11 Disponível em: <http://4.bp.blogspot.com/_ijqybdqr5o4/rjmlibwlri/aaaaaaaaadq/ia1rly6cr_8/s400/pushing_smart_car2.jpg>. Acesso em 23 de maio de 2010. 12 Disponível em: <http://chargesdobenett.zip.net/images/pibemqueda.jpg>. Acesso em 25 de maio de 2010. 13 Disponível em: <http://www.shopferreo.com.br/ecommerce_site/arquivos3416/arquivos/1242177098.jpg>. Acesso em 11 de maio de 2010.
14 Adaptado de <http://www.ensinodefisica.net/1_ths/sit.problemas/mec_10.pdf>. Acesso em 31 de maio de 2010. 15 Adaptado de: < http://www.ensinodefisica.net/1_ths/sit.problemas/mec_17.pdf>. Acesso em 31 de maio de 2010. 16 Disponível em: < http://www.scribd.com/doc/3561070/apostila-curso-de-fisica-1ano-modulo-02- Vetor-e-Forca>. Acesso em 07 de junho de 2010. 17 Adaptado de: < http://www.explicatorium.com/documents/cfq9_exercicios3.pdf>. Acesso em 07 de junho de 2010.