ISSN 2176-1396

SEQUÊNCIA DIDÁTICA SOBRE O PÊNDULO SIMPLES COMO

ORGANIZADOR PRÉVIO DOS SABERES DA ONDULATÓRIA,

ESTRUTURADA SEGUNDO OS MOMENTOS PEDAGÓGICOS DE

DELIZOICOV

Hideraldo Corbolin Guedes1 - UTFPR

Julio Cesar Muchenski2 - UTFPR

Grupo de Trabalho - Didática: Teorias, Metodologias e Práticas

Agência Financiadora: não contou com financiamento

Resumo

Conceitos de ondulatória, em geral, são ensinados para os estudantes do Ensino Médio

através do uso de desenhos de ondas transversais no quadro de giz, dificultando a visualização

de todo o movimento existente na propagação de uma onda. Além disso, as ondas

longitudinais são quase que abandonadas por completo, devido à dificuldade de representação

delas através de uma figura. Dentro deste quadro, ensinar os conceitos de período, frequência

e comprimento de onda significativamente, não é uma tarefa trivial. Desta forma, o objetivo

deste trabalho é oferecer uma proposta de sequência didática fazendo uso do laboratório

didático, simuladores PHET e editor de áudio, ancorados pela abordagem temática de Freire

(1987), sistematizada através dos três momentos pedagógicos por Delizoicov, Angotti e

Pernambuco (2002), e da aprendizagem significativa de Ausubel, Novak e Hanesian (1980).

A sequência didática parte de atividades com movimentos oscilatórios, utilizando o pêndulo

simples, que serviriam de organizadores prévios para o entendimento de período, frequência e

comprimento de onda, conceitos esses característicos da ondulatória. A partir disso,

pressupondo haver subsunçores relevantes sobre o tema no cognitivo dos estudantes,

passaríamos para a abordagem do material pedagógico relativo às ondas mecânicas em molas

e o som. A sequência didática foi estruturada conforme os momentos pedagógicos, quais

sejam: Problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento.

Na construção fez-se uso de materiais de baixo custo e de simuladores disponíveis de forma

gratuita na internet, podendo ser implementada até nas escolas que não possuem o espaço

físico próprio para o laboratório didático.

1 Mestre em Ensino de Física: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Curitiba. Professor QPM do

Colégio Estadual do Paraná (CEP). E-mail: hideguedes@gmail.com. 2 Mestre em Educação, Ciência e Tecnologia pela UTFPR. Doutorando do programa PPGECT pela UTFPR.

Professor do Colégio Estadual do Paraná. E-mail: juliomuchenski@gmail.com.

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Palavras-chave: Oscilações. Ondulatória. Organizadores prévios. Momentos pedagógicos.

Sequência didática.

Introdução

Nos currículos de física para o Ensino Médio (EM) é inserido o tema “ondulatória”,

que exige dos estudantes para a sua abordagem, terem alguma representação dos saberes da

física período e frequência. Com a intenção de manipular esses saberes associados com a

ondulatória, foi escolhido o laboratório didático de multimodalidade representacional

indicado por Laburú e Silva (2011), organizado com uma sequência didática (SD)

fundamentada nos três momentos pedagógicos organizados por Delizoicov, Angotti e

Pernambuco (2002), destacando a abordagem temática de Freire (1987) e a aprendizagem

significativa de Ausubel, Novak e Hanesian (1980). A SD foi composta de guia instrucional

de laboratório, apresentação em slides dos contextos e problematizações e aparatos

experimentais montados para manipulação dos saberes.

O estudo da ondulatória ressaltado nas Diretrizes Curriculares do Paraná (DCE/PR)

deverá ter início pelas ondas mecânicas, pois são passíveis de serem percebidos com maior

visibilidade no cotidiano. Apesar de concordarmos com a recomendação exposta na DCE/PR,

entendemos que mesmo para ondas mecânicas, como por exemplo, o som ou ondas

unidimensionais em molas ou cordas, pode existir um obstáculo epistemológico oriundo da

não existência de uma correspondência óbvia entre o modelo matemático e o fenômeno de

ondulatória.

Sendo assim, propomos uma série de atividades como organizadores prévios no

sentido de visualizar as oscilações em um pêndulo simples, objetivando criar subsunções

necessários para o entendimento do período, frequência. Inclusive, fazendo uso do laboratório

didático (LD) que foi composto de um aparato experimental de baixo custo e de fácil

montagem, gerador de áudio, instrumentos musicais, diapasão com caixas de ressonância e

simuladores do PHET3. Destacando que a proposta foi pautada com uma racionalidade da

utilização do LD estruturado primeiramente com uma problematização, seguido da

manipulação dos saberes período e frequência em diferentes experimentos de representação e

3 PHET - fundado em 2002 pelo Prêmio Nobel Carl Wieman, o projeto PhET Simulações Interativas da

Universidade de Colorado Boulder cria simulações interativas gratuitas de matemática e ciências. Fonte: https://phet.colorado.edu/pt_BR/. Acesso em 24/04/2017.

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colocados para serem investigados e, por fim a aplicação desses saberes em outros contextos

problematizados.

Faz-se uma correspondência entre o vai e vem do movimento de um pêndulo e a

oscilação das partículas de um meio, na tentativa de mostrar similaridade entre o movimento

de uma tábua abaixo do pêndulo e a distância percorrida pela energia durante uma oscilação

do material através do qual se propaga uma onda mecânica, procurando criar um

conhecimento prévio para o entendimento de comprimento de onda no movimento

ondulatório.

Estruturação Temática e a Aprendizagem Significativa

Entendendo que educar pressupõe diálogo entre as partes envolvidas no ato de trocar

conhecimentos para o desenvolvimento das capacidades intelectuais e morais dos indivíduos,

buscamos fazer uma intervenção pedagógica a partir daquilo na qual se possa estabelecer uma

troca de ideias na busca de solução de problematizações. Essas questões devem levar à

reflexão e discussão entre todos os participantes para que no final se encontre uma resposta

razoável para a inquirição inicial. Esta concepção que leva a uma prática libertadora vem de

encontro à dialogicidade preconizado por Freire (1987) com relação à escolha dos conteúdos

programáticos na educação.

Assim, buscamos estabelecer um organizador prévio ao estudo de ondulatória, cuja

finalidade seria apresentar em detalhes e de maneira diferente aquela ideia que compõe o

material a ser discutido, indicando de modo preciso as diferenças entre conceitos similares

que possam levar a conflitos cognitivos (GUEDES, 2015), bem como estabelecer uma ponte

de diálogo sobre o que se quer aprender. Ainda, temos o entendimento de que “os

organizadores são apresentados num nível de abstração mais elevado, maior generalidade e

inclusividade do que o novo material a ser aprendido” (AUSUBEL, NOVAK e

HANNESIAN, 1980, p.143). Dentro desta perspectiva de valor da abstração, da generalidade,

da inclusividade e da dialogicidade, escolhemos como organizador prévio para o ensino de

ondas mecânicas o estudo das oscilações, mais precisamente, o estudo do pêndulo simples.

A reflexão teórica do conjunto de circunstâncias que se estabelece num determinado

momento faz-se necessária como ponto de partida para uma intervenção didático-pedagógica

bem-sucedida. Porém, somente o referencial teórico desprovido de informações

metodológicas do processo de desenvolvimento da proposta didática em sala de aula, tende a

se tornar vazia e ineficiente na visão do docente que tem por objetivo ensinar Física de forma

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a ultrapassar os limites rígidos impostos pelo sistema educacional vigente, como por exemplo,

a inflexibilidade existente no uso contínuo do livro didático. A convicção de que o ensino de

ciências deve ser realizado não importando se haverá continuidade por parte do aluno nos

estudos ou não, impõe a responsabilidade do educador em ensinar de forma tal que o

conhecimento científico modifique ideias de senso comum do passado, tornando-as

cientificamente aceitas no presente e transformadora do futuro.

Portanto, “Os fatos científicos são condicionados e explicados sócio historicamente.

Interdependentes, formam um continuum em que as experiências do presente estão ligadas às

do passado e estes se ligarão às do futuro” (DELIZOICOV, D. et al, 2002, p.57), provocando

um alargamento do senso comum dos estudantes conforme destacado por Paty (2003), em que

os estudantes se utilizem dos saberes da física para compreensão dos problemas que

envolvem ciência, que exercitem a comunicação com especialistas em ciência e como

negociadores em questões que envolvam a ciência e a tecnologia. O propósito desta missão

seria a de contribuir com um ensino de física com significação, mesmo para aqueles

estudantes que não se dedicarão as carreiras com aderência e com a necessidade dos saberes

da física, de tal forma a proporcionar para todos os estudantes as condições para que se

tornem negociadores em assuntos científicos, tornando-os proficientes em termos de

compreensão conceitual e formal consistente, enquanto componente cultural e para uma

possível continuidade acadêmica em nível superior.

Escolheu-se Delizoicov (2009), que com seus três momentos pedagógicos metodizou a

“interação não neutra entre o sujeito e objeto”, (DELIZOICOV, 2009, p. 183). O primeiro

momento, o da problematização, entende-se que é possível que os estudantes tomem para si

problemas da ciência da natureza, pois muitos dos fenômenos abordados podem fazer parte

dos contextos vivenciados pelos estudantes e que procuram explicar segundo o senso comum.

O segundo momento, o da organização do conhecimento com a manipulação dos saberes da

física construindo de forma inteligível, em alto grau de abstração, generalidade e

inclusividade desses saberes, permitindo que os estudantes adquiram alguma especialização

em interpretar os fenômenos com a utilização da linguagem físico matemática e muitas vezes

com uma proposta experimental, tudo para aumentar o realismo científico de tipos da física.

E, por fim, o terceiro momento, da aplicação do conhecimento, em que os estudantes com o

senso comum alargado através do aperfeiçoamento epistemológico das suas representações a

respeito dos fenômenos modelados e das entidades científicas utilizadas para as suas

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explicações, tornam-se capazes de explicar questões relacionadas com questões envolvendo

ciência, tecnologia e sociedade.

Diante do quadro exposto anteriormente, vislumbra-se uma abordagem temática no

sentido Freiriano, onde os temas geradores ou temáticos significativos podem dividir-se em

outras proposições de estudo, que por sua vez, também podem levar a novas ideias de

trabalho a serem debatidas (FREIRE, 1987). Por outro lado, o desenvolvimento em sala de

aula deverá ser caracterizado pela interação entre conhecimentos prévios já existentes no

cognitivo do aluno e conhecimentos novos, produzindo uma modificação ou estabilização no

cognitivo do educando (AUSUBEL, NOVAK e HANESIAN, 1980).

Pressupondo que o conhecimento prévio seja algum saber em que o estudante esteja

familiarizado, o tema gerador deve propiciar discussões que coloquem em evidência esses

conhecimentos prévios para dar início ao desenvolvimento da sequência didática. Portanto,

uma abordagem que contemple a investigação temática de Freire (1987) e a teoria cognitivista

da Aprendizagem Significativa de Ausubel, Novak e Hannesian (1980) para a proposição de

uma intervenção pedagógica no ensino de ondulatória, se faz oportuna. Neste sentido,

entende-se que a dinâmica dos três momentos pedagógicos organizado por Delizoicov,

Angotti e Pernambuco (2002) pode ser o modelo metodológico necessário para realizar o

trâmite entre a investigação temática Freireana e o espaço cognitivista Ausubeliano. Dentro

desse aspecto, objetivamos criar condições para que os alunos ultrapassem, no sentido de

Gehlen, Maldaner e Delizoicov (2012), da consciência real efetiva para a consciência máxima

possível.

Assim, buscando a transição da consciência real efetiva, que é o resultado dos muitos

obstáculos e desvios aos quais os indivíduos estão submetidos devidos a diferentes fatores que

os levam a adquirirem conhecimentos através da prática (GOLDMANN, 1969), para a

consciência máxima possível na qual “o conhecimento se encontra no duplo plano do sujeito

que conhece e o objeto estudado, pois até os comportamentos exteriores são comportamentos

de seres conscientes que julgam e escolhem, com maior ou menor liberdade, sua maneira de

agir”(GOLDMANN, 1969, p.51), coloca-se a proposta da sequência didática destacando

passo a passo a ocorrência dos três momentos pedagógicos.

A Sequência didática foi desenvolvida com o LD, no qual os saberes período e

frequência foram manipulados em diferentes contextos e diferentes aparelhos experimentais,

para que os estudantes fossem provocados a construir diferentes representações dos saberes

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científicos, alinhando-se com a proposta de cunho cognitivo, na concepção de que o LD pode

também ser um espaço de aprendizagem com significação dos saberes da física, além da

aprendizagem dos procedimentos experimentais. Ressaltando que as atividades foram

equilibradas em termos do teórico e do empírico, em uma perspectiva de aperfeiçoamento dos

perfis epistemológicos que os estudantes possuíam a respeito de frequência e do período.

Esse aperfeiçoamento foi cadenciado no LD através da utilização da linguagem físico

matemática com as primeiras geometrizações das relações de proporcionalidade entre

frequência e período, preenchimento de tabelas, avançando para a construção de gráficos,

linearização de curva e a interpretação do coeficiente angular da reta. Um caminho que

permite aos estudantes avançar de um realismo ingênuo e empirismo claro como representam

esses conceitos, para um realismo científico, alicerçado de uma racionalidade que enriquece a

forma como representam os saberes e como os aplicam em outros contextos problematizados.

Problematização Inicial

Na decisão da escolha das questões leva-se em consideração o fato de que elas

devem estar vinculadas aos conteúdos a serem desenvolvidos na unidade de ensino

(MUENCHEN e DELIZOICOV, 2014) e que provoquem discussões e desconforto pelo não

saber. Estes pensamentos ficam ilustrados por Silva (2004) na reflexão de que a dinâmica

problematizadora tanto resgata os conhecimentos prévios, quanto deixa claro quais os

limites que essas concepções influenciam na compreensão e na atuação social de forma

crítica.

Neste sentido, idealizou-se a problematização inicial para o estudo de oscilações,

precursor da ondulatória, em dois momentos. Quais sejam:

1) Queda da ponte de Tacoma, localizada sobre o estreito de Tacoma, Washington, Estados

Unidos.

Adaptando o trabalho de Silva (2004) para a realidade dessa intervenção pedagógica,

foi elaborado o Tabela 1 onde fica explicitado os aspectos que estabelecem os momentos

pedagógicos para a problematização “queda da ponte de Tacoma”. Diferentes modelos

procuram explicar a queda da ponte de Tacoma. Optou-se por analisar o evento de

ressonância entre a frequência de vibração da brisa e a frequência natural de oscilação da

ponte.

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Tabela 1: Programação – Física – 3ºano EM – Queda da ponte de Tacoma

Temas Organização Metodológica

1: Modelo que explica a

queda pelo evento de

ressonância entre frequência

de vibração da brisa com a

frequência de vibração da

ponte.

Professor - Contexto histórico e social

- Mostra de vídeo dos momentos anteriores à

queda

ER Será que o efeito de ressonância poderia

produzir tamanha destruição?

OC - Frequência

- Ressonância

AC - Extrapolando para outros fenômenos de

ressonância.

2: Modelo de explicação do

funcionamento do sistema

auditivo através do processo

de ressonância entre

tímpano e som

Professor - Os elementos constituintes do ouvido

- O processo de captação e decodificação do

som.

ER Os mesmos conceitos poderiam explicar como

funciona o processo de audição?

OC - Frequência

- Ressonância

AC - Extrapolando para o funcionamento do

ouvido humano

3: Modelo de explicação de

como o ser humano

distingue um som do outro

Professor - Mostra de aplicativo PHET simulando a

intensidade e altura do som

- Mostra de aplicativo que reproduz

visualmente a forma das ondas sonoras de um

diapasão, violão e uma sanfona didática

ER Os conceitos ajudam a entender as qualidades

fisiológicas do som?

OC - Altura

- Intensidade

- Timbre

AC Aplicação da frequência, amplitude e forma

de onda na análise do som e na música.

4: Modelo de explicação do

Nível sonoro através da

potência do som por área

Professor - Explicação da energia que o som carrega e

os perigos de exposição constante a sons

intensos

ER Quanto tempo é saudável para a audição ficar

exposta a altos níveis sonoros?

OC - Intensidade sonora

- Nível Sonoro

AC Entendimento da poluição sonora como

exposição a níveis sonoros excessivos

Momentos pedagógicos: ER= Estudo da Realidade; OC=Organização do Conhecimento; AC=

Aplicação do Conhecimento

Fonte: Conteúdo organizado pelos autores

2) Desafio “brincando com balanços”

Da mesma forma que o a problematização “queda da ponte de Tacoma”, foi compilado

na Tabela 2, os momentos pedagógicos organizados para a problematização “brincando com

balanços”.

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Tabela 2: Programação – Física – 3º ano EM – Brincando com balanços

Temas Organização metodológica

1: Modelo da

dependência do

movimento

oscilatório do

pêndulo com o seu

comprimento

Professor Orienta os alunos para a leitura do

texto “Desafio: brincando com

balanços” e pede que se discuta em

grupo e responda as questões propostas

de acordo com as suas concepções

prévias.

RE Será que é importante o tamanho das

correntes no movimento de vai e vem

dos balanços?

OC - Período

- Frequência

2: Modelo da

independência do

movimento

oscilatório do

pêndulo com a sua

massa

RE E se vocês sentarem no banco do

balanço e repetissem o experimento,

sem utilizar o artifício de balançar as

pernas, será que o peso de vocês

influenciaria no movimento do balanço

em relação aos tempos de oscilações?

OC - Período

- Frequência

3: Modelo da

dependência do

movimento

oscilatório do

pêndulo com o

campo

gravitacional.

RE Imaginem que colocássemos o

conjunto de balanços dentro de um

foguete e fôssemos para a Lua realizar

a experiência. O que aconteceria? Os

balanços oscilariam mais rápidos, mais

devagar ou não modificariam o tempo

de oscilações?

OC - Período

- Frequência

- Aceleração da gravidade

1, 2 e 3 AC - Determinação da aceleração da

gravidade local

- Relógio de pêndulo

Momentos pedagógicos: ER= Estudo da Realidade; OC=Organização do Conhecimento;

AC= Aplicação do Conhecimento

Fonte: Conteúdo organizado pelos autores

Organização do conhecimento

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Seguindo a instrução indicativa que “do ponto de vista metodológico, para o

desenvolvimento desse momento, o professor é aconselhado a utilizar as mais diversas

atividades” (MUNCHEN e DELIZOICOV, 2014, p.624), elaborou-se no LD experimentos

com o olhar voltado para a compreensão dos conceitos de período e frequência em oscilações

de cinco (05) pêndulos simples e, experimentos buscando entender oscilações no movimento

ondulatório unidimensional em molas e no som.

Movimento oscilatório no pêndulo simples

O aparato experimental indicado na Figura 1, mostra o esquema montado para os

cinco (05) pêndulos onde, cada pêndulo é posto a oscilar primeiramente com uma massa de

10g (suporte vazio) e posteriormente com uma de 110g (suporte com massa aferida),

objetivando verificar também se as grandezas físicas de período e frequência dependem ou

não do comprimento do pêndulo, da massa e da aceleração da gravidade.

Figura 1: Esquema de montagem de vários pêndulos simples

Fonte: Os autores

O professor contribui explicando o que seria uma oscilação e a dificuldade

encontrada em medir o tempo utilizado para realizar esta oscilação, fazendo uso do

cronômetro de um aparelho celular. Então, sugere-se a medida do tempo de dez (10)

oscilações em vez de uma (01) e, em seguida, calcula-se através de proporcionalidade direta

o tempo para uma (01) oscilação. Também, contribui discutindo o problema de erros de

medida devido, como por exemplo, ao instrumento utilizado, ao julgamento do observador,

às variações no comprimento do pêndulo, etc., bem como as possíveis formas de minimizar

a influência ou os próprios erros.

Após a definição das grandezas período (T) como sendo o tempo para o pêndulo

realizar uma oscilação e, frequência (f) como sendo o número de oscilações realizadas na

unidade do tempo, a experimentação passa a ser realizada e os dados coletados são

utilizados para completar um quadro contido no relatório dos alunos, onde fica explicitado

as medidas do comprimento do pêndulo e as tomadas de tempo.

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Em seguida, faz-se a análise dos resultados obtidos e volta-se às questões da

problematização inicial (desafio: brincando com balanços), respondendo-as de acordo com o

que foi apreendido na experimentação, já fazendo a aplicação do conhecimento como

recomenda Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2002). Contudo, não há possibilidade da

visualização da dependência das oscilações com a aceleração da gravidade através de uma

experimentação. Então, a solução encontrada para a abordar essa discussão, foi a construção

do gráfico a partir dos dados obtidos e compilados em um quadro explicitado no guia

instrucional de laboratório, encontrando uma reta. Pressupondo que os alunos possuem

subsunçores adquiridos nas aulas de física no LD do 1º ano e nas aulas de matemática sobre

gráficos, faz-se uso do cálculo do coeficiente angular dessa reta. Ainda, fazendo uma análise

dimensional da razão – comprimento do pêndulo por quadrado do período – fica claro que o

coeficiente angular dessa reta tem a dimensão de aceleração. Consegue-se assim, determinar

uma fração da aceleração da gravidade.

Observando o movimento oscilatório em função do tempo

Monta-se o aparato experimental mostrado na Figura 2, que é composto de um

recipiente contendo um líquido colorido dentro (na verdade detergente). Abaixo do

recipiente que é colocado para oscilar, move-se um anteparo (uma tábua) com velocidade

constante. À medida que o anteparo se move e o pêndulo oscila, o líquido colorido é solto

através de um orifício, deixando marcado na tábua as posições ocupadas pelo pêndulo

durante suas oscilações ao longo do tempo (Figura 2).

Figura 2: Aparato experimental e posições ocupadas pelo pêndulo em oscilação

Fonte: Os autores Através dessas marcações pode-se determinar a velocidade média da tábua, anotando

a distância entre duas “cristas” e o tempo que a tábua leva para ir de uma “crista” a outra.

Observa-se que esse tempo coincide com o período de oscilação do pêndulo. Este

experimento tem por objetivo estabelecer o que Ausubel, Novak e Hanesian (1980)

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chamaram de pontes cognitivas a fim de criar subsunçores no sentido de facilitar o

entendimento do comprimento de onda e a velocidade de propagação de uma onda. Além

disso, pode-se visualizar que ao se plotar um gráfico Amplitude versus tempo, obtém-se uma

senóide ou uma cossenóide, dependendo da posição de onde se começa a contar o tempo.

Neste momento, é aconselhável, durante alguns minutos fazer uma retomada da

trigonometria estudada em matemática na segunda série, a fim de ilustrar a necessidade do

entendimento do modelo matemático para descrever os modelos imaginados na ciência,

mais especificamente aqui, a Física.

Aplicando o conhecimento

Após a aplicação do organizador prévio, onde foi enfatizado os pontos de período e

frequência, omitindo outras questões (como por exemplo, força restauradora e energia) que,

a nosso ver, nesse momento, não se faz necessária para o entendimento do material de

aprendizagem, iniciou-se o estudo de ondas mecânicas.

Observando ondas em molas

O Professor coma ajuda de um estudante mostra para a turma, fazendo o uso de uma

mola do tipo “slink” (Figura 3), explica o que seria pulso e, após uma sequência de pulsos

emitidos de forma constante, o que seria onda. Fazendo uso de uma marca feita na mola,

mostra-se que as partículas do meio oscilam de forma semelhante à oscilação do pêndulo

simples num movimento de vai e vem. Portanto, o período e a frequência de uma onda nada

mais são do que o período e frequência de oscilação das partículas do meio onde ela se

propaga.

Figura 3: Onda em uma mola e Professor utilizando a mola “slink” com alunos

Fonte: Os autores

Também, faz-se uso do aparato experimental pêndulo simples e anteparo em

movimento para verificar que algo se movimenta através do meio, a qual identificamos

como sendo energia. Fazendo uma comparação entre as duas situações, verifica-se a

existência de uma similaridade entre o movimento da tábua e o movimento da energia

através do meio. Deve-se chamar a atenção de que na situação do pêndulo, a figura

registrada no anteparo, não é uma onda. Mas, durante um período de oscilação pode-se

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verificar a formação de duas “cristas”. De forma similar, no espaço de tempo de um período

executado pelas partículas do meio, a energia percorre a distância de uma “crista” a outra

adjacente. Essa distância recebe o nome de comprimento de onda. Aproveita-se o momento

de formação de ondas na mola, para explicitar outras propriedades das ondas, como por

exemplo, a reflexão com extremidade fixa e livre, a refração e a interferência construtiva e

destrutiva.

Complementam-se as explicações sobre ondas unidimensionais, fazendo uso do

simulador PHET (ondas em cordas) para mostrarmos novamente os elementos de uma onda,

inclusive, fazendo distinção entre uma onda periódica e estacionária (Figura 4).

Figura 4: Simulador PHET para o caso de ondas periódicas e ondas estacionárias

Fonte: PHET- Interactive simulations. https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/category/physics

Analisando o som

Ao se mostrar ondas mecânicas nas molas “slink”, classificou-se as ondas quanto a direção

de propagação como ondas transversais ou longitudinais. As molas permitem visualizar

regiões de compressão e de expansão que caracterizam as ondas longitudinais e, nesse

momento, explica-se que o grande exemplo desse tipo de onda mecânica é o som. Com isso,

dá-se prosseguimento ao estudo do som, fazendo uso de um outro simulador PHET (Som) -

Figura 5 - no qual é variado a frequência objetivando diferenciar sons altos de sons baixos,

identificando a qualidade fisiológica denominada de Altura do som. Em seguida, mantém-se

a frequência constante, variando a amplitude, passando caracterizar a qualidade fisiológica

denominada de Intensidade do som.

Figura 5: Simulador PHET para o som

Fonte: PHET- Interactive simulations. https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/category/physics

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A qualidade fisiológica Timbre, passa a ser analisada através de um editor de áudio

onde é obtido uma representação da forma de onda a partir de fontes sonoras, mostrada na

Figura 6. Utilizamos para análise, um diapasão cuja frequência de vibração é 294Hz (nota

ré), um violão (o qual tocamos a quarta corda para obtermos a mesma frequência de

vibração do diapasão) e uma gaita de oito baixos (também tocando a nota ré).

Figura 6: Editor de áudio utilizado para mostra a forma de onda de uma fonte sonora

Fonte: Free áudio editor 2017. http://downloads.tomsguide.com/Free-Audio-Editor,0301-31032.html

A Figura 7 mostra as ondas obtidas no simulador e, por comparação fica claro que a

frequência é a mesma, mas a forma das ondas são características do instrumento tocado, isto

é, do timbre da fonte sonora.

Figura 7: Comparação entre ondas de fontes diferentes obtidas pelo editor de áudio

Fonte: Os autores

Para terminar, mostra-se a ressonância através de dois diapasões de mesma

frequência e, como um passa a vibrar sem tocá-lo, a partir do tinir do outro. Com isso, volta-

se à problematização inicial da “ponte de Tacoma” para fazer uso do modelo da ressonância

na explicação do colapso da ponte.

Inferimos com a proposta trabalhada que houve a contribuição na formação dos

estudantes na Alfabetização Científica e Tecnológica (ACT) no sentido em que Fourez

(1994) traz como um dos objetivos gerais do que ele chama de negociação: “isto significa

que a ACT deve possibilitar a incorporação de saberes que forneçam ao indivíduo a

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capacidade de negociar suas decisões diante de situações naturais e/ou sociais”.

(PINHEIRO, 2002, p. 2). Característica de um perfil negociador do estudante incorporado

com o tempo com certa cultura de investigador, adquirindo autonomia na compreensão e

representação de determinados conhecimentos não necessitando de especialistas. Outra

característica é a de comunicação: compreendendo e fazendo-se entender com interlocutores

especialistas ou não, utilizando de um discurso com teor técnico e científico, e por fim

dominando os contextos de sua vivência que envolvam questões da ondulatória. “Pois

conhecer implica tanto em poder, quanto em responsabilidade diante das situações”.

(PINHEIRO, 2002, p. 2).

Considerações finais

As atividades teóricas e experimentais fazendo uso dos momentos pedagógicos,

planejadas para serem aplicadas num período de cinco aulas com turmas de terceiros, podem

ser um caminho para introduzir a ondulatória de forma a despertar sentimentos de

curiosidade e de desconforto, o que pode dar início a uma motivação ao aprendizado. O Uso

dos pêndulos para abordar o assunto de oscilações, articulando a problematização inicial e as

atividades experimentais podem despertar interesses difíceis de produzir em aulas de

tradição expositivas.

Isto ficou claro ao verificarmos que o organizador prévio “pêndulo simples” obteve

resultados significativos no entendimento dos conceitos de período e frequência, conceitos

esses amplamente utilizados na ondulatória. Além disso, os estudantes confirmaram suas

falas iniciais com relação à dependência do período de oscilação com o comprimento do

pêndulo e, ainda, em menor grau, com a aceleração da gravidade. Também, houve surpresa

ao se verificar que a massa não interfere no período, contrapondo os argumentos de senso

comum iniciais.

A ideia de deixar marcada a trajetória do pêndulo em uma tábua em movimento

surtiu o efeito desejado, pois ao conceituarmos o comprimento de onda posteriormente,

houve referências dos alunos à figura obtida, indicando uma consulta a subsunçor adquirido

durante essa prática.

Em nossa avaliação da SD, percebemos que é possível, em um trabalho futuro,

melhorar a visualização da dependência das oscilações de um pêndulo com o campo

gravitacional, quem sabe, acrescentando algum tipo de simulador, já que experimentalmente

não se pode variar o campo gravitacional. Portanto, as atividades desenvolvidas como

7858

organizador prévio, em geral, fez com que a compreensão da ondulatória fosse facilitada,

pois os estudantes passaram a ter concepções prévias de cunho científico para o

entendimento das oscilações em uma onda na medida em que aperfeiçoarem as

representações dos saberes período e frequência.

Ainda, as atividades com molas, os simuladores e a atividade do som, permitiram

outras discussões diferentes daquelas objetivadas inicialmente para a SD, como por

exemplo, a luz como onda transversal, a ressonância como modelo para explicar as cores, o

nível sonoro, etc.

Finalmente, deve-se ressaltar o papel importante que as teorias de aprendizagem,

articuladas através dos momentos pedagógicos, tiveram na confecção dessa unidade de

aprendizagem. Também, o valor inestimável que o trabalho inter-relacionado com outras

áreas do conhecimento possui, pois isto retira o olhar fragmentado que existe no ensino da

disciplina de física.

REFERÊNCIAS

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