O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOSDA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE

2009

Versão Online ISBN 978-85-8015-054-4Cadernos PDE

VOLU

ME I

MECÂNICA NEWTONIANA USADA NA COMPREENSÃO DE COLISÕES

AUTOMOTIVAS

Newton Teruaki Mitugui Nihi1

Profª. Drª. Polônia Altoé Fusinato2

Resumo

Este artigo apresenta uma proposta para o ensino da mecânica newtoniana

desenvolvida a partir de informações e simulações de colisões. Com o

desenvolvimento das atividades de maneira lúdica, procuramos despertar a

curiosidade dos alunos oferecendo oportunidades em fazer crescer naturalmente a

motivação para estudos de textos científicos. Conseqüentemente, com a mudança

comportamental adquirida da turma, possibilitou criarmos situações de

aprendizagem participativa e sem resistência. As propriedades fenomenológicas

observadas em cada situação nos diversos experimentos constituíram em base de

informações para discussões e idéias alternativas para resoluções dos problemas.

Ainda que ocorram dificuldades de compreensão em relação às concepções da

mecânica newtoniana, a aplicação e o envolvimento disciplinado observado dos

educandos nos faz acreditar que o professor é capaz de elaborar métodos

alternativos de ensino e aprendizagem de Física que pode contar com a participação

ativa dos alunos, porque atinge suas necessidades.

Palavras chave: colisão; motivação; métodos alternativos.

_________________________ 1 Professor da Rede Pública do Estado do Paraná, Núcleo Regional de Maringá.

2 Professora Dra.; Orientadora da Universidade Estadual de Maringá.

Abstract

This paper presents a proposal for the teaching of Newtonian mechanics developed

from information and simulations of collisions.

With the development of activities in a playful manner, arouse students' curiosity and

did grow naturally motivation for studying scientific texts. Therefore, with the

behavioral change gained from class, we create learning situations possible without

resistance. The phenomenological properties observed in each situation in the

experiments formed the basis for discussions of information and alternative ideas for

solving the problems. Although problems arise in relation to the understanding of

concepts of Newtonian mechanics, the application and involvement of students

disciplined observed makes us believe that the teacher can devise alternative

methods on the needs of students.

Keywords: collision; motivation; alternative methods

Introdução

Para contextualizar o comportamento dos nossos alunos no interior da

escola pública é muito complicado e complexo, porque envolve inúmeros fatores,

sendo que muitos não são de nossa competência resolver. Mesmo com os esforços

das Instituições governamentais em incentivar ações diferentes que venham

promover mudanças no comportamento do educando, ainda há uma obstinação por

parte de muitos colegas em reconhecer a necessidade de muito empenho,

organização, pesquisas e sacrifícios para obtermos sucesso.

Entendemos que a Física ensinada nas escolas, baseando-se em nossa

experiência docente e em relatos de colegas professores, de um modo geral, o

conteúdo básico é ministrado utilizando-se uma metodologia tradicional, isto é, são

aulas teóricas utilizando giz e quadro negro, passando-se posteriormente listas de

exercícios. Muitas vezes, esses exercícios são repetitivos e o aprendiz tenta resolvê-

los sem ter o conhecimento dos conceitos físicos presentes naquele estudo. A Física

ensinada de maneira tradicional e focada literalmente em cálculos, tornando-se

pouco compreensível e motivo de desinteresse. O aprendizado torna-se deficiente e

o aprendiz deixa de atuar na construção de seu saber.

Existem ainda, professores que passam por uma forte desmotivação, o

que os tornam mais rígidos, com maior resistência às mudanças, propensos a

reclamações constantes. Também é bem conhecido dos professores, a falta de

dedicação e empenho de grande parte dos estudantes que não se conscientizam da

sua responsabilidade em assumir seu papel de aprendiz, preparando-se para a vida

A razão encontrada em todos os questionamentos feitos pelos

educadores nos leva a conclusão de que devemos alterar de certa forma nossos

encaminhamentos metodológicos na orientação de nossos alunos.

A partir de 2007, o surgimento do Programa de Desenvolvimento

Educacional (PDE), projeto do Governo do Paraná – Secretaria de Estado da

Educação veio coroar todas as outras iniciativas presentes, no sentido de

transformar socialmente e educacionalmente a nossa coletividade.

Nele o professor tem a possibilidade de atuar como um profissional

pesquisador, pois volta a freqüentar as Universidades públicas de nosso estado.

Durante um ano é afastado de suas funções de sala de aula, para se dedicar ao seu

próprio projeto sem prejuízo aos seus vencimentos. No ano subseqüente volta para

suas atividades escolares apenas com 75% de sua carga horária, sendo os

restantes 25% dedicados para finalizar seu projeto.

A preocupação existente entre os colegas em verificar meios que

promovam motivação em nossos educandos é o que nos estimula na esperança de

alcançar nosso objetivo.

Como nosso meio social é repleto de violência no trânsito, os acidentes

automobilísticos se tornam cada vez mais freqüentes, nos motivando a investigar as

grandezas físicas presentes em um acidente, ou seja, colisões, trombadas, batidas e

outros. Culturalmente, como de hábito a curiosidade faz com que nos tornemos um

pseudo-perito fazendo cálculos de grandezas físicas envolvidas em acidentes,

utilizando nosso senso comum. Entendemos que é um assunto discutível para os

alunos do Ensino Médio, onde muito conhecimento de Física pode ser extraído.

Nesse sentido, Gil Perez diz que:

[...] pesquisa denota condição favorável das pré-concepções dos alunos ou

do interesse pelas propostas construtivistas. “Surpreendeu-me sempre que

os professores de Ciências, mais que os outros, não compreendam que não

se compreende(...). Não refletiram sobre o fato de que o adolescente chega

à aula de Física com conhecimento empíricos já constituídos: trata-se,

assim precisamente de mudar de cultura experimental, de derrubar

obstáculos já acumulados pela vida cotidiana”. ( PEREZ, 1998, p. 27)

Estudos sobre colisões traz uma significativa complexidade, por

envolver conceitos físicos nem sempre de fácil entendimento, por isso propôs-se

buscar subsídios para transpor estas barreiras, contando com a participação ativa

dos nossos alunos. Daniel Gil Perez, educador e professor de Física, mostra que:

[...] o professor deverá saber valorizar as contribuições dos alunos,

reformulando-as adequadamente, ter já pronta a informação pertinente para

que os estudantes possam apreciar a validade de suas construções.

(PEREZ, 1998, p. 50 e 51)

Com isso, Daniel Gil Perez sugere que podemos adaptar às atividades

propostas, sem abolir as opiniões e capacidades criadoras que o educando possui e

instalar informações científicas dando maior sustentação e compreensão as idéias.

Por essa razão, o presente trabalho tem a finalidade de contribuir nas

ações que possam estabelecer uma ponte entre o conhecimento de um fato

observado em nosso cotidiano e o saber científico.

Fundamentação teórica

É ilusório pensar que nossos estudantes ao iniciar o Ensino Médio tenham

condições e consciência interpretativa do significado dos conceitos de Física.

Embora tenham visto conceitos de Física na 8ª série do Ensino Fundamental, como

aceleração, velocidade, massa, peso, distância, tempo, percebe-se que muitas

vezes são deduções naturais e intuitivas.

É utópico pensar que um professor graduado em biologia, química ou outras

graduações atuando na 8ª série direcionaria o enfoque de estudos para

conhecimentos de Física. Isto significa dizer que o estudante chega ao Ensino Médio

sem o mínimo conhecimento básico e essencial para compreender os princípios da

Física newtoniana.

Vive-se hoje em um impasse bastante complexo no ambiente escolar. Os

familiares dos alunos responsabilizam a comunidade escolar pelo fracasso de seus

filhos e os professores alegam ser impossível executar suas funções didático-

pedagógicas devido à falta de interesse, ausência interpretativa e dificuldades em

matemática básica. Nossa experiência aponta para a falta de um envolvimento mais

próximo da família, ou seja, uma co-responsabilidade família e escola na formação

efetiva do cidadão. Deve haver esse empenho conjunto, se pretendemos que o

estudante assuma a parte da responsabilidade que lhe cabe, na sua formação.

Mais do que em qualquer outro momento da história, nossa juventude tem

seu intelecto pronto para adquirir novos conhecimentos, pois possuem um

manancial de informações à sua disposição e sabem lidar com isso muito bem.

Sabe-se também, que existem em nosso meio alguns profissionais

desestimulados e pouco dispostos a dinamizar suas ações pedagógicas.

Disponibilizar inovações metodológicas e tecnológicas não são suficientes

para obtenção de êxito no ensino se os professores por razões particulares não se

envolverem, o que justifica inúmeros fracassos em projetos inovadores. Este é um

fator que contribui para que a ideologia da pedagogia tradicional domine grande

parte das ações dos professores, permanecendo intocável e refratária às inovações.

Recentemente está ocorrendo uma introdução da tecnologia nos ambientes

escolares em todo Estado do Paraná. Há uma urgente necessidade de pesquisa e

ambientação com a ferramenta tecnológica, deslocando o professor a alterar seu

“imobilismo”. Não se pode ignorar a mudança da política educacional.

É evidente que essas inovações exigem melhor preparo do professor frente a

essa nova linguagem de suporte tecnológico.

Exatamente nesta direção é que estão sendo direcionados os investimentos na

educação. Deve ser prioridade, fornecer aos professores suporte altamente eficaz

para a melhoria da qualidade de ensino.

Destacamos um momento na história da educação ocorrida na década de 80,

fato que contribuiu muito para o empobrecimento profissional. Nesse período houve

a permissão que professores de 1ª a 4ª do Ensino Fundamental após uma

avaliação, pudessem atuar de 5ª a 8ª e também no Ensino Médio. Professores de

ciências migraram para o Ensino Médio, promovendo um esvaziamento do ensino

na disciplina das séries iniciais.

Conseqüentemente, para preencher essas vagas foram admitidos professores

com graduação em química, biologia, física e também matemática. Será que os

profissionais da educação, não sabiam que jovens nessa faixa etária são os que

mais necessitam de uma modelagem científica adequada?

Assim, Marilda explica:

[...] Para que o professor possa ser o organizador do meio social, ele deve

saber muito, dominar o objeto que leciona. Não basta que o professor

saiba somente o que devem saber os alunos. Utilizando as palavras de

Munsterberg, Vigotski (2001b,p.451) destaca que “só pode passar

informações de forma interessante aquele que for capaz de dar cem vezes

mais do que efetivamente tem que dar”. (FACCI; 2008, p. 185)

Entendemos que as instituições responsáveis de gerenciar a educação

possuem uma grande parcela de culpa, pois aparentemente a preocupação maior

centra-se no administrativo e menos no pedagógico. Com essa atitude, os maiores

prejudicados são os alunos, que ignorando os fatos tiveram que ser orientados por

profissionais não qualificados para exercer disciplinas específicas, isto é,

profissionais não qualificados para ministrar conteúdos para os quais não estavam

preparados, porque os desconheciam.

Sabemos do empenho da administração escolar em obter recursos

financeiros para a subsistência do sistema escolar, mas os índices publicados na

mídia mostram que “o saber” de nossos estudantes, está muito longe do desejado!

Para Marx e Engels, [...] o primeiro pressuposto de toda existência humana e,

portanto, de toda a história, é que os homens devem estar em condições de viver

para “poder fazer história”. Mas para viver, é preciso antes de tudo comer, beber, ter

habitação, vestir-se e algumas coisas mais. O primeiro ato histórico é, portanto, a

produção dos meios que permitam a satisfação das necessidades, a produção da

própria vida material (FACCI; 2004; pg. 158).

Entendemos que professor, aluno, administração escolar e família, todos são

responsáveis e devem se empenhar para que ocorram os resultados didático-

pedagógicos desejados efetiva formação do cidadão. Se houver falhas em qualquer

uma das partes envolvidas, haverá falhas no sistema e a formação não acontecerá.

O papel do professor é muito importante para fomentar o êxito do sistema. Este

exerce o papel de articulador do meio para que o estudante se insira no sistema e

seja um participante ativo, juntamente com seu colegas e professor, na construção

gradativa de seu conhecimento.

FACCI, em Valorização ou Esvaziamento do Trabalho do professor escreve:

Do ponto de vista psicológico o professor é o organizador do meio social educativo,

é ele quem regula e controla sua interação com o educando.

Vigotski compara o trabalho do professor (pedagogicamente) com o do

jardineiro:

Como um jardineiro seria louco se quisesse influenciar o crescimento das plantas, puxando-as diretamente do solo com as mãos, o pedagogo entraria em contradição com a natureza da educação se forçasse a sua influência direta sobre a criança. Mas o jardineiro influencia o crescimento da flor aumentando a temperatura, regulando a umidade, mudando a posição das plantas vizinhas, selecionando e misturando a terra e o adubo, ou seja, mais uma vez agindo indiretamente, através de mudanças correspondentes do meio. Assim faz o pedagogo, que ao mudar o meio, educa a criança [VIGOTSKI, 2001 b, PP 65-66].

Podemos admitir no presente momento, a existência de uma crise no ensino

em geral e o de Física em particular. Pode-se comprovar esses resultados

diariamente ao analisar os comentários pessimistas realizados pelos professores, no

ambiente escolar em que atuamos, bem como da mídia em geral. Ao consultarmos

nossos colegas em qualquer escola de qualquer região, os pareceres emitidos não

são diferentes. O que é mais grave de tudo isso é que o professor se sente refém de

toda essa situação e muitas vezes é apontado como o culpado do “não aprendizado

do aluno(a).

A opinião é unânime de que a desmotivação e o desinteresse do aluno

ocorrem freqüentemente e o que mais incomoda e assusta é a rebeldia manifestada.

Nossos jovens de hoje, estão iludidos por estratégias mercadológicas do

mundo virtual tecnológico. O imediatismo em tempo reduzido de programas de

divertimentos distorce sua ideologia de conhecimentos e conceitos.

Nossos jovens de hoje, estão iludidos por estratégias mercadológicas do

mundo virtual tecnológico. O imediatismo em tempo reduzido de programas de

divertimentos distorce sua ideologia de conhecimento e conceitos.

Assim, quando são exigidos nas escolas, para uma seqüência de tarefas

repetitivas e formalísticas de cópia e decorebas, há um enorme vazio entre os

conceitos científicos e eles, isso os desmotiva e como característica cultural familiar,

se rebelam.

O objeto dessa rebeldia encontra-se no momento em que as formas de

organização existentes estão desarticuladas e desagregadas do tradicional em

nosso país, alterando valores e procedimentos usuais, não preparando mais os

homens na sua essência.

A conduta dos alunos reflete bem o caráter social atual. Num momento em

que a força produtiva familiar prevalece sobre o conhecimento e o valor do saber,

pergunta-se: o que fazer? Como fazer? Que alternativas temos?

Marx já havia analisado no século XIX algo que neste início de século XXI

torna-se cada vez mais visível: apropriação da totalidade das forças produtivas pela

totalidade dos trabalhadores é necessária tanto para o desenvolvimento da auto-

atividade como também para a própria sobrevivência dos trabalhadores

DUARTE( 2001).

Fica evidente a necessidade de ocorrer uma verdadeira transformação em

todo o sistema de ensino: Fundamental, Médio e Superior. Nesta direção, devem-se

fazer grandes investimentos na educação direcionados principalmente aos

professores. Isto, nos induz a pensar que a construção do conhecimento se dá a

partir principalmente, da prática individual do professor e do aluno, em processo de

formação. (FACCI; 2004; pg. 132)

Entendemos que um dos papeis mais importantes do Governo do Paraná

para o ensino no Estado, foi a implantação do Projeto de Desenvolvimento

Educacional (PDE), visando a capacitação do professor do Ensino Básico,

oferecendo ao mesmo a oportunidade de aprimorar seus conhecimentos e garantir

assim um melhor desempenho em suas práticas pedagógicas.

A formação docente é hoje compreendida como um processo permanente de

desenvolvimento profissional: estudos, atualizações, discussões e trocas de

experiências. (BIZZO; 2007, pg.7).

O aumento das dificuldades iniciais do professor e do aluno se dá pela

maneira como certos materiais didáticos trazem os conceitos científicos

erroneamente dando a impressão de que estejam corretos. Por exemplo, durante

décadas muitos livros didáticos afirmaram que o verão ocorria porque a Terra se

aproximava do Sol.

Diante deste ambiente cada vez mais incerto, no presente trabalho foi

proposto a realização de atividades e ações a ser desenvolvidas conjuntamente,

professor e alunos.

Para construir uma rede conceitual necessária neste trabalho, partimos de

coletas de fragmentos possíveis da história da Ciência. As informações foram

direcionadas no sentido de dar uma ênfase aos aspectos históricos da relação entre

a Força e o Movimento, visando o embasamento para o estudo da Mecânica.

Partindo do referencial aristotélico, sobre os movimentos dos corpos, vamos

verificar que Aristóteles conclui que o movimento de corpos só é possível quando

àquele que se move, está necessariamente associado a uma força. Assim devem

existir forças de contato.

Aristóteles não concebia a existência de um vácuo porque, segundo ele, sem

haver uma resistência ao movimento de um objeto este teria velocidade infinita. Para

Aristóteles o Universo é finito.

Para fins didáticos, pode-se expressar a “lei do movimento” de Aristóteles

através da relação:

onde F representa intensidade da força aplicada ao corpo, e R a “resistência” do

meio. A velocidade V de um corpo é diretamente proporcional à força e

inversamente proporcional à resistência do meio no qual ele se movimenta.

Em relação à queda dos corpos, Aristóteles que não concebia a ação à

distância, justificava que uma força inerente ao próprio corpo é responsável por sua

queda, isto é, por seu movimento natural.

Quanto ao movimento de um projétil, como explicar seu deslocamento depois

de cessado o contato projétil-lançador? “Segundo Aristóteles, a continuidade de um

projétil depois da perda de contato com o arremessador quando se movimenta, o

projétil passa a ocupar o lugar que antes era preenchido pelo ar, por sua vez, flui em

torno da pedra para ocupar o espaço vazio” deixado pela mesma. Com esse

movimento o ar impele o objeto para frente.

Pode-se então concluir que segundo Aristóteles há impossibilidade de

movimento no vazio. O vazio não é um meio e como tal não pode transmitir e

conservar o movimento de um corpo.

Embora a teoria Aristotélica seja corretamente bem ordenada e em

concordância com o senso comum, e que foi assimilada pela teologia cristã durante

a Idade Média, há um verdadeiro contraste com o processo evolutivo das idéias e

conceitos.

Passa a imergir a ciência galileana que busca entender o mundo real através

da Experimentação e da Matemática. A ruptura conceitual a cerca dos movimentos é

indiscutível, com relação aos conceitos aristotélicos, sendo substituídos pelos

conceitos galileanos do movimento, cujo principal é o de inércia.

Galileu é considerado o fundador da Física moderna, pois utilizou pela

primeira vez a combinação de raciocínio teórico e observação experimental, mas

não chegou a formular uma teoria completa do movimento.

Isso foi feito pelas gerações seguintes de filósofos e que culminou com o trabalho de

Isaac Newton. O estudo do movimento dos corpos, ou mecânica, desenvolve-se

muito a partir de Newton.

Newton nasceu em 25 de dezembro de 1642, seus admiradores consideram

seu nascimento como um presente de Natal para a Humanidade.

Entre as descobertas, Newton enunciou três leis destacando o movimento dos

corpos e que fundamenta a mecânica clássica.

Na obra Philosophiae Naturales Principia Mathematica, formulava sua

revolucionária mecânica. Define bem o conceito de massa, que na época era

conhecida erroneamente como peso. Ele prossegue com a definição de Quantidade

de Movimento de um corpo. Segundo o cientista, ela é o produto de sua massa por

sua velocidade. Se a massa é menor, a quantidade de movimento também é. Após

define Inércia que surge de acordo com qualquer mudança em Quantidade de

Movimento.

Definidos os conceitos de massa, Quantidade de Movimento e Inércia,

Newton passa para a idéia de Força, que é a ação exercida sobre um corpo de

modo a mudar sua quantidade de movimento.

ENERGIA MECÂNICA

Transformações de energia estão presentes em nosso cotidiano,

principalmente associados à física automotiva. Basta observar uma bateria, que com

a reação química de elementos, produz a energia química que, posteriormente é

transformada em energia elétrica; a explosão da gasolina em energia mecânica dos

pistões e associando a energia cinética do movimento do carro.

Na presente pesquisa, construiu-se uma pista para experimentos de colisões,

exemplifica um sistema conservativo de energia mecânica (EM). Quando o carrinho

está no topo da rampa, pronto para iniciar o percurso, encontra-se a determinada

altura em relação ao solo e tem, portanto, certa quantidade de energia potencial

gravitacional (Ep), em outras palavras, sua energia potencial gravitacional diminui à

medida que a energia cinética (Ec), aumenta. No ponto mais baixo da rampa onde

ocorre a colisão, a velocidade do carrinho é máxima sendo, portanto, máxima a

energia cinética e mínima a sua energia potencial gravitacional. É por isso que

podemos calcular a velocidade de impacto da colisão através da energia mecânica.

Em um sistema de conservativo a EM = constante.

CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO

Sabemos que nas colisões há conservação da quantidade de movimento

(Q=mV) do sistema. Isto é: no choque entre duas partículas A e B, as quantidades

de movimento de cada partícula variam, mas a quantidade de movimento do sistema

se conserva. Para um choque frontal, podemos escrever a equação de conservação

de quantidade de movimento do sistema usando velocidades escalares, ou seja,

atribuindo um sinal algébrico às velocidades das partículas de acordo com a

orientação (positiva) definida para a trajetória.

Qsist. (antes) = Qsist (depois)

mA.VA + mB.VB = mA.V’A + mB.V’B

Embora sempre ocorra a conservação da quantidade de movimento do

sistema, numa colisão pode ou não haver conservação de energia mecânica do

sistema.

Os choques são classificados em função da conservação ou não da energia

cinética do sistema. Quando a energia cinética do sistema imediatamente após o

choque é igual à energia cinética do sistema imediatamente antes do choque, ele

recebe o nome de choque perfeitamente elástico. Se as energias cinéticas do

sistema antes e após o choque forem diferentes, ele recebe o nome de choque não-

elástico.

Vamos supor que um carrinho se aproxima frontalmente de uma parede a

10m/s e, após o choque, se afaste desta com velocidade de módulo 6 m/s.

Após o choque, o carrinho tem restituído apenas 60% da velocidade, em

módulo, que possuía antes do choque. Conclusão: houve perda de energia cinética

nessa colisão.

A partir disso, criou-se um coeficiente de restituição (e) para as colisões

frontais, definido pela razão entre o módulo da velocidade de afastamento (após o

choque) e o módulo da velocidade de aproximação (antes do choque).

Caso ocorresse 100% de restituição do módulo da velocidade (Vafast = Vaprox),

o coeficiente de restituição atingiria seu valor máximo (e = 1) e não haveria perda de

energia mecânica. Esse choque é denominado perfeitamente elástico.

Entre os choques não-elásticos, destaca-se o choque perfeitamente

inelástico, no qual se produz a maior perda de energia mecânica. Este choque

ocorre quando o coeficiente de restituição é mínimo, ou seja, igual a zero (e = 0).

Num choque desse tipo, o carrinho lançado contra a parede não retornaria (grudar-

se-ia nesta) e, por conseguinte, perderia toda sua energia mecânica inicial e também

a quantidade de movimento.

Análise e Resultados

Os resultados obtidos na aplicação do projeto proposto, foram observados e

vivenciados durante o desenvolvimento das atividades de Física em sala de aula,

conforme o proposto.

Como o tema está inserido na mecânica clássica newtoniana, contempla as

séries iniciais do Ensino Médio, motivo pelo qual, a escolha recaiu na turma da

primeira série do período noturno, que apresentava as dificuldades comuns de todo

educando ao iniciar a aprendizagem de Física.

O primeiro contato com a turma sobre o projeto aconteceu no dia 16 de

agosto de 2010, procedendo-se a uma explanação detalhada sobre a realização do

mesmo. Os alunos mostraram inicialmente bastante interesse, porém surpresos,

pelo fato de não esperar ser a turma escolhida para o desenvolvimento do projeto.

Notou-se então, a baixa estima presente no grupo e que ficou bem caracterizada

quando uma aluna perguntou: têm certeza professor? Pretende fazer isso com essa

turma mesmo?

Diante da expectativa lembrei-os de que todos podem conseguir realizá-lo,

só dependendo do espírito e consciência de cada um em participar com interesse,

dividindo e contribuindo na realização das tarefas, juntamente com os colegas.

Na busca de informações sobre conteúdos que eventualmente

necessitaríamos de um redirecionamento e retroalimentação para dar maior

sustentação ao projeto, foi promovido um questionário de forma que o aluno

respondesse a partir de situações concretas, frutos de sua experiência do dia-a-dia.

Segundo Paulo Freire:

[...] a curiosidade ingênua, de que resulta indiscutivelmente um certo saber, não importa que metodicamente desrigoroso, é a que caracteriza o senso comum. ( FREIRE, 2001, pg. 32).

Observando os resultados dos questionamentos realizados e inseridos no

questionário, ficou claro a necessidade de retomar conteúdos básicos da mecânica,

principalmente conservação da quantidade de momentum, conservação de energia.

Assim, intercalando paralelamente ao projeto, foi estabelecido um desenvolvimento

teórico, contemplando as necessidades percebidas.

No primeiro momento, (oito de setembro), mostramos o vídeo do acidente do

Felipe Massa, quando um objeto se desprende do carro de Rubinho Barrichello, que

na ocasião se encontrava à frente e atinge o capacete de Massa, ocasionando o

trágico acidente.

A apresentação da imagem produziu uma expectativa bem interessante.

Através do site (http://olhar45.blogspot.com/2009/07/acidente-felipe-massa-impacto-

no.html) sugerido pela professora Silmara Alessi Guebur Roehig, cursista do GTR –

PDE 2009 encontramos informações importantes a respeito do acidente de Felipe

Massa.

A mola que atingiu o capacete de Felipe Massa durante os treinos do GP da

Hungria, tinha 12 cm de diâmetro e 500 g de massa. A velocidade média calcula-se

que Felipe Massa estava a 280 km/h.

Segundo Júlio César Bastos de Figueiredo, físico e professor da ESPM o

impacto da mola foi de 152 kg, o equivalente ao impacto da mesma mola solta de

uma altura de 300m. Sintetizando a grande quantidade de informações neste

acidente ficou mais fácil trabalhar de maneira mais atrativa os conceitos de Física.

No segundo momento, (três de novembro), apresentei a maquete feita com

base na experiência do Mago da Física extraído do site:

http://www.youtube.com/watch?v=MsGGKrmG8-c&feature=related

Para construir o aparato experimental, contraiu-se primeiramente um modelo

de isopor, para posteriormente apresentar na marcenaria para construção do modelo

definitivo, como mostram as figuras 1 e 2 apresentadas abaixo.

A idéia de usar o aparato experimental (Mago da Física) mostra que através

de um exemplo prático é mais fácil a compreensão dos conceitos físicos presente

em uma colisão. O instrumento pretende diagnosticar a existência de correlações

entre as diversas varáveis que interagem as colisões.

A forma como foram utilizadas, apesar de várias tentativas efetuadas com as

colisões das bolas, constataram que quanto maior o ângulo obtido na primeira bola o

impacto foi maior e conseqüentemente o alcance da segunda bola aumentou.

Entenderam que para aumentar a velocidade de impacto a energia potencial

da mesma deveria ser maior. Tomando por base que as colisões automotivas

Fig. 1 Moldes de papel sendo retirado

no isopor Fig. 2 Modelo em isopor

abordam conceitos de energia mecânica, como contribuição fora sugerido este

experimento.

As colisões promovidas pelas bolas de sinuca despertaram muita

curiosidade. Após a explicação do objetivo de fazer a bola cair na caçapa após a

colisão, foi disponibilizado a todos para que experimentassem.

Todos participaram, uns indiferentes, outros meio inibidos e muitos após

várias tentativas forneceram suas próprias conclusões.

Após várias tentativas realizadas os participantes promoviam suas próprias

conclusões intuitivas. Como a bola (sinuca) não caia justamente dentro da caçapa,

promovia em todos, risos, até que encontraram o defeito na caçapa que dificilmente

parava na maquete.

Buscando entender a relação do alcance com a queda da bola, responderam

que deveria existir uma relação do diâmetro da caçapa com o peso da bola.

Para conseguir êxito de colocar a bola dentro da caçapa, conseguiram

determinar a altura que a bola deveria ficar e a distância que a caçapa deveria

permanecer, por tentativas repetitivas.

Em seguida, depois de usarem bem o experimento, foi apontado a

determinação do alcance x por cálculos matemáticos sugerido pelo professor

Amadeu do Mago da Física, e os fenômenos físicos envolvidos, tais como a relação

do ângulo e o Princípio de Conservação de Energia (energia potencial, energia

cinética, lançamento horizontal) e Princípio da Conservação de Movimento Linear e

Colisão perfeitamente Elástica.

Explicação do desenvolvimento: As massas da bolas são iguais m1 = m2

Onde:

L: comprimento do pêndulo.

ha: altura da bola 2 para ser largada, nessa posição a energia potencial é máxima e

a energia cinética é nula.

H: altura em que a bola 1 está em relação a base. Quando ocorre o impacto das

duas bolas, a velocidade de ambas são iguais V1 = V2 .

Na conservação de energia:

A velocidade da bola 2 ao colidir com a bola 1 é dada por:

Aplicando o Princípio da Conservação do Momento Linear e considerando uma

Colisão Totalmente Elástica, a velocidade da bola 1 após sofrer a colisão com a

bola 2 serão iguais.

O tempo de queda tq é obtido por:

O alcance X:

Quando solicitado o porquê do alcance, um aluno respondeu que deveria

No terceiro momento (10 de novembro), levamos uma pista construída para

fins de desenvolver batidas de carros. Ela possuía em uma das extremidades uma

elevação, com a intenção de que o carrinho que ali fosse solto adquirisse uma

velocidade até atingir a base. Os carrinhos tinham aspectos iguais e diferentes, com

massas aproximadamente iguais ou totalmente diferentes.

Após promover repetidamente as colisões utilizando a pista, passou-se a

analisar o comportamento de cada carrinho envolvido no evento. Descrever o que

aconteceu era muito fácil, o problema era compreender, analisar, sintetizar e avaliar

o mecanismo do ato da batida dos carrinhos.

Com os dados extraídos nos experimentos formulamos alguns exemplos

teóricos semelhantes às observações obtidas e procuramos determinar alguns

parâmetros físicos tais como a velocidade no momento do impacto, tipo de colisão

(elástica, parcialmente elástica ou inelástica).

Fig. 3 Maquete: colisões entre bolas de sinuca

Fig. 4 Maquete: colisões entre bolas de sinuca

Fig. 5 Maquete com elevação Fig. 6 Maquete com elevação

A dinâmica do trabalho foi a mesma do experimento anterior, porém foi

introduzida uma novidade, a exigência de preenchimento de um relatório

previamente elaborado. Nesse relatório encontram-se os encaminhamentos

(exemplos) de orientações de como realizar os experimentos. Como foi dividido em

grupos, cada um destacavam suas observações e sugestões envolvidas no trabalho.

No final, a entrega do relatório era obrigatória, para serem devidamente

conceituados.

A execução em grupo, entrega do relatório e a promessa de incluir um

conceito de participação fez com que esta, se tornasse mais efetiva. Entretanto, o

tipo de evento escolhido, colisões de carrinhos, motivou expressivamente os

participantes, tanto que o grupo de meninas tivera maior participação e

acendimento.

Visando maior clareza e compreensão da aprendizagem dos conceitos

físicos, confrontamos as idéias subtraídas na experimentação e realizamos uma

investigação através de exemplos contidos em Anexo.

No quarto momento (17 de novembro), a atividade desenvolvida, buscava

complementar as atividades anteriores, tornando importante o conceito de tempo de

reação que cada indivíduo possui num processo de relevante necessidade como

evitar uma colisão na utilização do freio numa emergência.

É importante saber o tempo de reação do indivíduo que está dirigindo? Para elaboramos esse experimento lúdico, que além de mostrar a importância

de como devemos estar atento ao dirigirmos, mostra também o envolvimento físico

da mecânica newtoniana, como velocidade, espaço, massa, força gravitacional,

referencial, energia potencial, energia cinética e conservação de energia.

Os alunos observaram também o envolvimento dos conceitos adquiridos na

cinemática, tais como: as funções da velocidade e da posição e principalmente

conceitos de queda livre.

Como os instrumentos fora construído pelos próprios alunos, a participação

tornou-se mais envolvente.

O comportamento na montagem e modelagem evidenciou enorme

participação coletiva, todos confeccionando seus experimentos em harmonia.

Na utilização do bastão de madeira devidamente pronto, figuras 9 e 10,

utilizando a escala de cm a cm, passaram a realizarem o teste. Diante das

informações encontradas, determinaram o tempo de reação obtida pela equação:

, e de posse com o tempo de reação poderá detectaram a velocidade

V = gt.

No quinto momento (vinte e quatro de novembro) foi realizada a última

atividade proposta. Apresentamos diversos vídeos e dentre eles, a colisão no filme

Titanic, a Técnica de Socorro, acidente de Ayrton Senna, Missão Marte. Em todos os

vídeos mostrados, evidenciavam-se os conceitos físicos comuns, que apontados e

relacionados durantes as observações, ficavam mais evidentes e claros na

compreensão dos mesmos.

Fig. 7 Elaboração do material Fig. 8 Elaboração do material

Fig. 9 Experimento tempo de reação Fig. 10 Experimento tempo de reação

O princípio da Conservação de Movimento Linear e o Princípio da Inércia

foram os princípios Físicos que proporcionaram o estabelecimento de debates e

reflexões muito produtivas e interessantes sobre acidentes automobilísticos,

permitindo e a participação ativa de todos os participantes da pesquisa.

Considerações finais

Ao iniciar a primeira etapa do projeto, o processo foi lento, os alunos se

apresentavam desmotivados e alheios às explicações.

Para solucionar esse problema e conseguir a atenção, foi proposto o

preenchimento de um relatório, o qual deveria ser entregue pelo grupo até o final da

aula, obtendo com isso, um avanço significativo.

A familiarização com o desenvolvimento do projeto proporcionou um

ambiente de tranqüilidade e bem estar a todos. A cada semana, estavam curiosos

para saber qual seria a novidade do dia, ou seja, o trabalho que eles deveriam

desempenhar. O desafio maior era conseguir que todos permanecessem até o final

do período, pois as aulas de Física além de serem taxadas de chatas eram

geminadas e aconteciam nas duas últimas aulas de sexta feira à noite.

O comparecimento cem por cento dos alunos até o final do ano letivo proporcionou

surpresa e uma enorme satisfação, fato inédito em nossa vida profissional

ministrando aula de Física no Ensino Médio noturno. Essa turma iniciou com 15

alunos e terminou com a mesma quantidade. Nossa experiência tem mostrado que

nas turmas do período noturno, há um alto índice de desistência.

Com relação à aprendizagem dos conteúdos, mesmo com certo grau de

dificuldades, os alunos promoveram uma evolução de seu conhecimento, sucesso

comprovado pelas avaliações e debates realizados no término dos experimentos.

Perceberam e identificaram muitos conceitos da física newtoniana, mas

principalmente os conceitos dos Princípios de Conservação de Energia e Princípios

de Conservação de Momentum, relacionando-os com sua vivência cotidiana.

Esperamos que o presente projeto seja um modelo de possibilidades ao

alcance do professor de Física e que possa colaborar com a imaginação e

criatividade próprias do profissional desta área e que contribua efetivamente para

desenvolver alguns encaminhamentos da Mecânica.

Mesmo com o alto índice de fatores negativos presentes no noturno, a

estratégia do projeto colaborou efetivamente como função motivadora do aprendiz e

favoreceu significativamente a aprendizagem dos conhecimentos científicos, de uma

forma prazerosa e contributiva.

Sugestões de links

http://www.aulasparticulares.org/material-de-apoio/fisica/mecanica/impulso-e-

quantidade-de-movimento

http://www.youtube.com/watch?v=HrBZhNnqRCA&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=C9SDpXMbVsw&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=FWkM0iqcoKY&feature=PlayList&p=2F5070D133

8D3F67&playnext_from=PL&playnext=2&index=50

http://www.youtube.com/watch?v=sI-cbt1u1uc&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=ppPJyR5z1kk&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=MsGGKrmG8-c

Referências Bibliográficas

AMALDI, U., Imagens da Física., ed. Scipione, 1995.

BIZZO, N; Ciências: fácil ou difícil? Ed. Ática, 2007.

CARVALHO, Anna M. Pessoa; PEREZ, Daniel Gil; Formação de professores de

Ciências. ed. Cortez, 3ª e, São Paulo.

DESCARTES, R.; Discurso do Método – Meditações. ed. Martin Claret, 2008.

ECO, Umberto. Como se faz uma tese. ed. Perspectiva, 20ª e 2005.

FACCI, M. G. D. Valorização ou esvaziamento do trabalho do professor? ed.

Autores Associados, 2004.

FREIRE, Paulo.; Pedagogia do Oprimido, ed. Paz e Terra, 2001

GREF, Física 1 Mecânica, Edusp, 2002.

GREF- Instituto de Física da USP., Leituras de Física, Edusp, junho de 1998.

JUNIOR, F.R.; FERRARO, N.G.; SOARES, P.A.T,; Os Fundamentos da Física 1

mecânica, ed. Moderna, 2007.

KLEER, A. A.; THIELO, M. R.; SANTOS, A. C. K.; Caderno Catarinense de Física –

UFSC, Vol. 14, Nº 2, Agosto 1997

NETO, O. N., RODRIGO, K., Dinâmica dos Acidentes de Trânsito, ed. Milennium

2009.

.PEDUZZI, Luiz O. Q. As concepções espontâneas, a resolução de problemas e

a história da filosofia da ciência em um curso de mecânica. Florianópolis – SC,

1998.

SANT’ANNA, B. Conexões com a FÍSICA, ed. Moderna, 2010.

TAKIMOTO, E., História da Física na Sala de Aula., ed. Livraria da Física, 2009.

ANEXO

Exemplo 1

Uma esquiadora de massa 60 kg desliza de uma encosta, partindo do repouso, de

uma altura de 50 m. Sabendo que sua velocidade ao chegar ao fim da encosta é

de 20 m/s, calcule a perda de energia devida ao atrito. Adote g = 10 m/s2.

Exemplo 2

No escorregador, uma criança com 30 kg de massa, partindo do repouso em A,

desliza até B. Desprezando as perdas de energia e admitindo g = 10 m/s2, calcule

a velocidade da criança ao chegar a B.

EMA = EMB + Edissipada ⟾ECA + EPA = ECB + EPB + Edissipada

0 + mghA =

60.10.50 =

Edissipada = 18 000 J

EMA = EMB ⟾ ECA + EPA = ECB + EPB

0 + 30.10.3,2 =

960 = 15. ⟾ = 64 ⟾ VB = 8 m/s