Aprendizagem em Física 13 de maio de 2008 Oscilações (e ) Tópicos de física: - movimentos oscilatórios: movimento harmônico simples, movimento harmônico amortecido, movimento harmônico forçado - coerência e ressonância Tópicos de ensino-aprendizagem - a montagem de uma aula explorando a construção de conceitos fundamentais do tema, utilizando recursos: experimentos, aplicativos computacionais e vídeos Referências básicas Arnold B. Arons Teaching Introductory Physics Parte I - Capítulo 3 Waves and light (parte inicial) H.M. Nussenzveig Física Básica vol. 2 Ed. Edgard Blücher 1
O problema o desejo de Os pressupostos existem PRÉ-REQUISITOS em todo processo de aprendizagem (âncoras, zonas de desenvolvimento proximal,...) é necessário apoiar o processo de aprendizagem na apreensão dos CONCEITOS fundamentais e a partir deles, construir LOGICAMENTE o processo de ensino do conteúdo, do tema Identificação do conceito prévio fundamental: a idéia de ONDA formulada de maneira concreta mas precisando ser abstraída para não mecânicas O novo problema como ensinar? (mecânicas em cordas, sonoras, eletromagnéticas) Arons O ensino de fenômenos ondulatória na física introdutória concentra-se, corretamente, em aspectos cinemáticos e deixa para mais tarde, para consideração mais avançada, a maior parte da dinâmica. Um dos melhores e mais adequados tratamentos pedagógicos é o livro texto de Física do PSSC, em suas seis edições. Por sorte, muitos outros textos basearam-se pesadamente no tratamento do PSSC, especialmente com as excelentes fotografias que se tornaram amplamente disponíveis. Quando combinados com demonstrações, experiências de laboratório com tanques de onda, e a coleção de excelentes loops e fitas de vídeo mostrando reflexão, refração e interferência de, esses textos são bem eficientes em gerar compreensão do comportamento ondulatório e da distinção entre movimentos ondulatório e corpuscular. 2
O novo problema como ensinar? Arons (Parte 1 seção 9.1) O ensino de fenômenos ondulatória na física introdutória (...) livro texto de Física do PSSC (...) combinados com demonstrações, experiências de laboratório (...) loops e fitas de vídeo (...) eficientes em gerar compreensão do comportamento ondulatório e da distinção entre movimentos ondulatório e corpuscular. A cobertura excessivamente rápida deste material, porém, freqüentemente nega a efetividade potencial, especialmente quando experiências de laboratório diretas com molas,..., não estão disponíveis, e quando o questionamento socrático não é fornecido. O ensino de à la PSSC baseia-se na exploração inicialmente de mecânicas em cordas e molas Nelas podemos observar reflexão refração interferência (e até polarização e difração) e a analogia pode ser estendida para de luz, tanques de onda, etc. 3
O ensino de à la PSSC segundo Arons (seção 9.2) As aulas demonstrativas desses assuntos [velocidade de propagação versus velocidade dos movimentos da matéria] tendem a ser muito rápidas para estudantes mais lentos, e tais estudantes deveriam ser ajudados para confrontar esses aspectos com observações próprias, preferencialmente como parte de experimentos caseiros com cordas ou molas. Tais trabalhos de casa, porém, precisam ser ESTRUTURADOS de forma a guiar os estudantes para observações genuínas em vez de brincadeiras vazias.... TEMPO INDIVIDUAL... DE APRENDIZAGEM... CONCEITOS... NÃO ÓBVIOS... A tarefa é do professor. O ensino de à la PSSC o modo PSSC baseia-se na exploração de fenômenos experimentais (filmados, trabalhados,...) Mas... numa onda se propagando num meio material, a MATÉRIA descreve MOVIMENTOS OSCILATÓRIOS. E utilizamos, ao falar das características dessas, um conjunto de termos como freqüência período amplitude fase termos que não são óbvios. 4
O ensino de exige a compreensão de fenômenos ondulatórios A proposta: OSCILAÇÕES construir uma aula que identifique os conceitos físicos fundamentais associados a oscilações, com o estudo das características físicas dessas oscilações (harmônicas), e as conseqüências físicas que podem ser observadas, utilizando experimentos, vídeos e aplicativos computacionais (experimentos virtuais) Oscilações roteiro de perguntas roteiro de discussão vídeo (LADIF) experimentos aplicativos computacionais 5
Aprendizagem em Física 06/05/2008 Tarefas 1) Resolver o problema do pêndulo acoplado isto é, fazer um modelo para o experimento apresentado, escrever as equações de movimento de cada uma das massas e encontrar os modos normais de vibração deste sistema. 2) Exercícios 1 a 14 do Capítulo 9, Parte 2 Cada um deve fazer um para entregar no dia 27/5. Em ordem alfabética, 1 - ALEXSANDER CORREA PAIXAO 2 - ANDERSON RIBEIRO DE SOUZA 3 - DIEGO DIAS UZÊDA 4 - GERALDO FELIPE DE SOUZA FILHO 5 - JORGE LUIZ GOMES DIAS 6 - JOSE BERNARDO MENESCAL CONDE 7 - JOSE LAGES DA SILVA NETO 8 - LEANDRO NASCIMENTO RUBINO 9- MARCELO FRANCO DE SAO TIAGO 10- MARCO ADRIANO DIAS 11- MARTA MAXIMO PEREIRA 12- OCTAVIO FERREIRA FILHO 13- SERGIO TOBIAS DA SILVA 14- WALTER DA SILVA SANTOS 6