Ensino Médio MU e MUV Movimento Uniforme, MU, e Movimento Uniformemente Variado, MUV P L A N O D E A U L A Disciplinas/Áreas do Conhecimento Física, cinemática. Competência(s) / Objetivo(s) de Aprendizagem Compreender o conceito de movimento uniforme; Compreender o conceito de movimento uniformemente variado; Conhecer as representações gráficas do MU e do MUV. Conteúdos: Movimento uniforme (MU); Movimento uniformemente variado (MUV); Gráficos do MU; Gráficos do MUV. Palavras Chave: Movimento uniforme; movimento uniformemente variado, gráficos do MU e do MUV. Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais 1. Vídeo 03 - Bola pra frente - Física - Ens. Médio - Telecurso (15:29), disponível em https://youtu.be/nnmytvarl9w?list=pl3qonjkuao2qiycrrjgchane4eq7hhcc0 2. Vídeo 04 - Acelera, Brasil! - Física - Ens. Médio - Telecurso (15:13), disponível em https://youtu.be/np2tnjgoqwi?list=pl3qonjkuao2qiycrrjgchane4eq7hhcc0 3. Simulador de movimentos uniformes e uniformementes variados, Movimento com Aceleração Constante, disponível em http://www.walter-fendt.de/html5/phpt/acceleration_pt.htm 4. Roteiro de experimentação MU e MUV.docx, disponível em INSERIR O LINK Proposta de Trabalho Antes de iniciar as atividades, consulte os links sugeridos na área Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais 1ª Etapa Início de conversa O estudo dos movimentos uniformes (MU) e uniformemente variados (MUV) costuma ser a base da introdução à cinemática escalar no Ensino Médio. Muitas vezes esse estudo é feito apenas de forma teórica, com lousa e giz, e se apresenta desinteressante para o aluno. Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel Plano de aula Plano de aula Plano de aula: Prof. José Carlos Antonio 1
Nesta atividade vamos estudar o MU e o MUV utilizando também uma atividade experimental e um simulador de movimentos para ajudar-nos a compreender melhor esses movimentos por meio de gráficos. Nessa primeira etapa o professor deve apresentar o tema de estudo, MU e MUV, e estimular um debate rápido sobre o que os alunos pensam sobre o tema. Algumas perguntas podem orientar esse debate e ajudar em uma diagnose dos conhecimentos prévios dos alunos: 1. Por que o estudo dos movimentos é importante? 2. Qual é o movimento mais simples possível? 3. Como podemos prever os lugares por onde um automóvel passará durante uma viagem por uma estrada? 4. Que exemplos de movimento você conhece onde a velocidade não muda com o tempo? 5. Que exemplos de movimento você conhece onde a velocidade muda de forma regular com o tempo? A partir das respostas dos alunos o professor pode ir elencando temas para tratar conjuntamente durante a atividade. Uma boa ideia consiste em anotar na lousa as dúvidas que surgirem e, ao final, fotografar a lousa para registrar essas dúvidas. Parte delas pode também serem dúvidas do próprio professor e poderão transformar-se em objeto para pesquisas na internet ou na biblioteca da escola. É importante que nesse momento os alunos tenham a palavra e que as suas dúvidas sejam anotadas e não respondidas. O objetivo é despertar a curiosidade, o interesse e diagnosticar o que os alunos já sabem e o que precisam saber ou aperfeiçoar. 2ª Etapa: Definindo e caracterizando o MU e o MUV O movimento uniforme (MU) é o tipo mais simples de movimento. Nesse movimento a velocidade do corpo que se desloca é constante e, portanto, o móvel faz deslocamentos iguais em tempos iguais. Uma gota de água descendo em um tubo de vidro cheio de óleo ou um paraquedista descendo com seu paraquedas aberto são exemplos desse tipo de movimento. Representando a posição inicial de um corpo em movimento uniforme por, a posição em um instante futuro t por S e, a velocidade do movimento por v, podemos escrever uma equação - denominada função horária do MU - que descreve esse tipo de movimento: Como a velocidade de um MU é constante, isto é, tem sempre o mesmo valor, podemos calculá-la sempre que for preciso tomando um determinado intervalo de tempo e o deslocamento correspondente: Os gráficos da função horária dos espaços de um MU tem sempre o formato de uma reta inclinada: Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel Plano de aula Plano de aula Plano de aula: Prof. José Carlos Antonio 2
A velocidade, por sua vez, como é constante, gera um gráfico retilíneo e paralelo ao eixo dos tempos: Já o movimento uniformemente variado não possui velocidade constante e, ao invés disso, possui uma taxa de variação constante da velocidade, isto é, possui uma aceleração a constante. Como a aceleração varia de maneira constante, podemos, nesse caso, calcular a aceleração por meio da aceleração média, comparando a variação da velocidade com o intervalo de tempo onde esta variação ocorre: Decorre daí que podemos calcular o valor da velocidade em qualquer instante usando uma função horária da velocidade com o formato a seguir: Onde v é a velocidade no instante t, a é a aceleração e é a velocidade no instante t 0 = 0. Também podemos demonstrar facilmente que a posição S do corpo em qualquer instante t de tempo obedece a função horária abaixo: Os movimentos uniformementes variados mais comuns no nosso cotidiano tem origem na queda de corpos ou na sua descida sobre rampas, pois nesses casos a força que os origina é a força da gravidade, que é uma força constante e, por isso, causa uma aceleração de movimento constante. Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel Plano de aula Plano de aula Plano de aula: Prof. José Carlos Antonio 3
As figuras abaixo mostram os gráficos correspondentes ao espaço, velocidade e aceleração de um MUV: 3ª Atividades: Atividade prática Nessa etapa o professor deve realizar com os alunos atividades de exploração, mensuração e análise de movimentos uniformes e uniformemente variados. Para isso basta seguir as sugestões de atividades fornecidas no Roteiro de experimentação - MU e MUV (link 4, área Para organizar seu Trabalho e saber mais) Os vídeos 03 - Bola pra frente - Física - Ens. Médio - Telecurso e 04 - Acelera, Brasil! - Física - Ens. Médio - Telecurso (links 1 e 2) podem ser apresentados em substituição à apresentação teórica ou como fundamentação para as atividades práticas desse roteiro. De qualquer forma, sugerimos que sejam apresentados antes da atividade prática ou, se o professor preferir não utilizá-los em aula, que sejam sugeridos como tarefa de revisão para casa. A dinâmica de trabalho para a atividade prática deve contar com grupos entre 5 e 6 alunos. As questões propostas para discussão podem ser estendidas pelo professor, acrescentando outras, e pelos próprios alunos que devem ser instigados a fazerem perguntas. Tudo aquilo que não puder ser respondido/compreendido durante a discussão pode ser transformado em tema de pesquisa para os alunos. Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel Plano de aula Plano de aula Plano de aula: Prof. José Carlos Antonio 4
4ª Atividades: Finalização Para a finalização desse roteiro sugerimos que os alunos sejam levados à sala de informática para explorarem o simulador de movimentos Movimento com Aceleração Constante. Parte importante dessa atividade consiste na própria exploração do simulador, de maneira que o professor não precisa preparar um roteiro de uso do simulador (embora possa fazê-lo, se preferir). Uma dinâmica interessante consiste em propor aos alunos que descubram como simular movimentos uniformes e como simular movimentos de queda livre na Terra e na Lua. O simulador está disponível na seção Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais, link 4 Como o simulador apresenta os gráficos do MU e do MUV ele pode ser também usado pelo professor em aula para ilustrar as propriedades desses gráficos. Plano de aula: Prof. José Carlos Antonio Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel Plano de aula Plano de aula Plano de aula: Prof. José Carlos Antonio 5