Disciplina  FL701  -­‐  Projetos  Integrados  do  Ensino  de  Física  

Prof.  Responsável:  Mauricio  Urban  Kleinke  Aluno:  Juliano  Carvalho  Bento,  024203  

Atividade:  Proposição  de  um  problema  com  resolução  utilizando  os  12  passos  descritos  por  Luiz  Peduzzi  em  seu  artigo  SOBRE  A  RESOLUÇÃO  DE  PROBLEMAS  NO  ENSINO  DE  FÍSICA.  

PROBLEMA  PROPOSTO:  

O  gráfico  a  seguir  mostra  a  energia  cinética  de  um  pequeno  bloco  em  função  da  altura.  Na  altura  h  =  0  a  energia  potencial  gravitacional  do  bloco  é  nula.  O  bloco  se  move  sobre  uma  superfície  com  atrito  desprezível.  Calcule  a  massa  do  bloco,  no  SI.  Considere  g=10m/s2.  

RESOLUÇÃO  

1º  Passo:  Ler  o  enunciado  do  problema  com  atenção,  buscando  à  sua  compreensão  

Subjetivo.  

2º  Passo:  Representar  a  situação-­‐problema  por  desenhos,  gráficos  ou  diagramas  para  melhor  visualizá-­‐la:  

3º  Passo:  Listar  os  dados  (expressando  as  grandezas  envolvidas  em  notação  simbólica)  

Realizado  junto  do  passo  4.  

4º  Passo:  Listar  a(s)  grandeza(s)  incógnita(s)  (expressando-­‐a(s)  em  notação  simbólica)  

g=10m/s2  

No  Inicio  do  Movimento:  

hO  =  0  m  ECO  =  10  J  

No  Fim  do  Movimento  

h  =  10  m  EC  =  4  J  

5º  Passo:  Verificar  se  as  unidades  das  grandezas  envolvidas  fazem  parte  de  um  mesmo  sistema  de  unidades;  em  caso  negativo,  estar  atento  para  as  transformações  necessárias  

Todas  as  unidades  estão  no  Sistema  Internacional,  não  necessitando  transformações.  

6º  Passo:  Analisar  qualitativamente  a  situação  problema,  elaborando  as  hipóteses  necessárias  

O  problema  exige  a  massa,  contudo  não  forneceu  informações  relativas  a  aceleração  do  bloco  ou  força.  Contudo,  foi  especificado  a Energia  Cinética  e a  altura,  que  podem  estar  relacionadas  a  Energia  Potencial  Gravitacional.  Não  havendo  atrito,  pode-se  desenvolver  o  exercício  com  base  na  teoria  de  sistemas  conservativos.  

7º  Passo:  Quantificar  a  situação-­‐problema,  escrevendo  uma  equação  de  definição,  lei  ou  princípio  em  que  esteja  envolvida  a  grandeza  incógnita  e  que  seja  adequada  ao  problema  

EMo=EM

EM  =  EC  +  EPG  +  EPE

8º  Passo:    Situar  e  orientar  o  sistema  de  referência  de  forma  a  facilitar  a  resolução  do  problema  

O  exercício  trabalha  Energia,  portanto  seu  trato  é  escalar  e  não  vetorial.  

9º  Passo: Desenvolver  o  problema  literalmente,  fazendo  as  substituições  numéricas  apenas  ao  seu  final  ou  ao  final  de  cada  etapa  

No  Inicio  do  Movimento:  

EMo  =  ECo  +  EPGo    EMo  =  10  +  mghOEMo  =  10  +  m.g.0  EMo  =  10  J  

No  Fim  do  Movimento:  

EM  =  EC  +  EPGEM  =  4  +  mgh  EM  =  4  +  m.10.10  EM  =  4  +  100.m  

Utilizando  a  conservação  da  Energia  Mecânica  e  considerando  o  sistema  fechado:  

EM=  EMo  4  +  100.m  =  10  100.m  =  10  –  4  m  =  6/100  m  =  0,06  kg  

10º  Passo:  Analisar  criticamente  o  resultado  encontrado  

O   resultado   aparenta   estar   compatível   com a   realidade   do   problema,   onde   o   bloco de massa 60 gramas aparenta ter tais especificações energéticas.  

11º   Passo:   Registrar,   por   escrito,   as   partes   ou   pontos   chave   no   processo   de   resolução  do  problema  

O   problema   é   um   típico   exemplo   de   como   se   aplicar   a   teoria   de   sistemas   conservativos.   Se   tentarmos   analisar   por   outros   processos,   o   problema   se   torna  mais complexo.  Portanto,   saber   que   a   Energia   Mecânica   se   conserva   no   processo   (e   foi   dito  que  o    deslizamento  era  sem  atrito)  é  fundamental  para a  sua  resolução,  tornando-a  mais  simples.  

12º Passo: Considerar  o  problema  como  ponto  de  partida  para  o  estudo  de  novas  situações-­‐problema  

Poderia  nesse  exercício  se  propor  o  valor  da  Energia  Potencial  Gravitacional  máxima,  ou   colocar   numa   segunda   alternativa,   uma   força   de   atrito   para   termos   uma   componente   dissipativa,   mostrando   como   se   processa   a   perda   energética.   Outra  opção  seria  o  cálculo  do  Trabalho,  e,  fornecendo  alguma variação temporal na realização do trabalha, teríamos o  cálculo  da  Potência  Mecânica.