Versão On-line ISBN 978-85-8015-076-6Cadernos PDE

OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Artigos

APLICAÇÕES DAS LEIS DE NEWTON EM NOSSO COTIDIANO

Marcia Regina Pernomian1 PoloniaAltoéFusinato2

Resumo

Este artigo é resultado da implementação da Unidade Didática “Aplicações das Leis de Newton em nosso cotidiano”, enfocando força e movimento, desenvolvido com alunos do 1º ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Silvio Vidal, município de Paranavaí. Teve como objetivo criar condições para que os alunos construíssem recursos didáticos que possibilitasse entender os conceitos físicos de movimento e força e seus efeitos. O que motivou o estudo foi acreditar que a verificação de aplicações práticas de Física no cotidiano do aluno pode despertar seu interesse e compreensão dos fenômenos, e dessa forma motivá-los a aplicá-los para o seu benefício. Para tanto utilizou a experimentação, além de atividades das mais diversas ao longo de todo o processo de desenvolvimento privilegiando o fazer, o manusear, o operar, o agir, e o refletir em diferentes formas ou níveis. E dessa forma, possibilitou a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito e sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como verdade estabelecida e inquestionável. Os resultados obtidos por meio das atividades investigativas auxiliaram na compreensão dos fenômenos estudados, principalmente os que não davam para ser observados na prática. Tudo isto visando superar os conteúdos fragmentados e buscando a contextualização de conceitos científicos com fatos da vida diária. Questionários diagnósticos e levantamento de hipóteses foram utilizados para conduzir o aluno na elaboração dos modelos teóricos atualmente aceitos pela comunidade cientifica. Os resultados das análises iniciais e finais do questionário diagnóstico mostraram que, inicialmente os conceitos de força e movimento não eram relacionados ao cotidiano dos alunos, no entanto, ao utilizar encaminhamentos diversificados houve apropriação dos conceitos trabalhados.

Palavras-chave: Leis de Newton. Estratégias. Experimentação. Ensino de física.

1 INTRODUÇÃO

A disciplina de física tem sido considerada pelos alunos, junto com a

matemática a disciplina mais difícil entre as componentes curriculares do Ensino

Médio. Entre as diversas dificuldades encontradas uma delas pode ser a forma

como o conteúdo é apresentado e trabalhado pelo professor em sala de aula.

Nesse contexto, a escolha do tema “Estratégias para o ensino em física”

apoiou-se em nossa prática docente e no conhecimento de que os alunos não

1Professora da rede pública de educação do Estado do Paraná. 2Doutora em Educação pela Universidade de São Paulo (USP). Professora do Departamento de

Física da Universidade Estadual de Maringá (UEM).

compreendem os conceitos físicos trabalhados na disciplina. Entre as diversas

dificuldades encontradas uma delas pode ser a forma como o conteúdo é

apresentado e trabalhado pelo professor em sala de aula, em geral dissociado da

vivência cotidiana do aluno, abordando os conceitos físicos com um forte enfoque

matemático composto por um conjunto de fórmulas “sem significância” para o aluno,

originando desse fato uma considerável gama de dificuldades em apropriar-se desse

conhecimento.

Esse modelo de ensino tradicional, no qual predomina a matematização da

Física, ministrada na maioria das vezes por meio da informação verbal e escrita,

presente em quase todos os livros didáticos atuais e fortemente enraizada na

formação e na cultura pedagógica da maioria dos profissionais da área, é impróprio

para um efetivo aprendizado da Física. O aluno pode até “aprender” algumas

habilidades na solução de determinados problemas específicos, mas de conceitos

Físicos, verifica se pouca ou quase nenhuma aprendizagem. O que se percebe em

geral é o rápido crescimento da “repulsa” pelo aprendizado da Física. Entendemos

que quando a disciplina esta desvinculada da fenomenologia e do cotidiano do

estudante perde seu maior atrativo e passa a ser “chata” e difícil de ser entendida pela

maioria dos alunos.

[...] hoje, no início do século XXI, mais de cem anos de história se passaram desde a introdução da Física nas escolas no Brasil, mas sua abordagem continua fortemente identificada com aquela praticada há cem anos: ensino voltado para a transmissão de informações através de aulas expositivas utilizando metodologias voltadas para a resolução de exercícios algébricos. Questões voltadas para o processo de formação dos indivíduos dentro de uma perspectiva mais histórica, social, ética, cultural, permanecem afastadas do cotidiano escolar, sendo encontrada apenas nos textos de periódicos relacionados ao ensino de Física, não apresentando um elo com o ambiente escolar (ROSA& ROSA, 2005, p.06 apud DCEs Física, p. 64).

Diante dessa situação, esse estudo buscou possíveis soluções no sentido de

vencer os obstáculos epistemológicos que estão envolvidos na compreensão dos

conceitos físicos, por meio de experimentações e demonstrações e dessa maneira

possibilitar ao aluno a certeza do papel da Física, como uma das ciências que mais

tem contribuído para a evolução da ciência e a modificação da realidade cotidiana, por

sua vasta aplicação tecnológica e social em todos os campos do conhecimento.

Em síntese procurou-se mostrar que o principal desafio da Física é buscar o

interesse do aluno, sem que o professor precise promover um show dentro da sala

de aula. Mostrar o caminho da aprendizagem como uma necessidade e tornar a

física cada vez mais inserida na vida humana.

A Física, instrumento para a compreensão do mundo em que vivemos, possui também uma beleza conceitual ou teórica, que por si só poderia tornar seu aprendizado agradável. Esta beleza, no entanto, é comprometida pelos tropeços num instrumental matemático com o qual a Física é frequentemente confundida, pois os alunos têm sido expostos ao aparato matemático-formal, antes mesmo de terem compreendido os conceitos a que tal aparato deveria corresponder (GREF, 2005, p. 15-16).

Para atingir tal objetivo, a busca de um referencial teórico entre eles: Araújo

(2003), Carvalho (2006), Figueiredo e Pietrocola (2000), GREF (2005), Penteado

(2005) que discutem o ensino da física por meio de experimentação, foi

imprescindível.

Esses experimentos foram acompanhados de situações problemas,

questionadoras e de diálogo, onde envolveu a resolução dos mesmos, levando à

introdução de conceitos. Assim, a resolução de problemas a partir de experimentos

proporcionou a participação do aluno para que ele começasse a produzir seu

conhecimento por meio da interação entre pensar, sentir e fazer.

Aliado aos experimentos utilizou-se também novas tecnologias educacionais,

como o computador e a internet, vídeos e simulações de atividades encontradas em

sítios específicos para esse fim, que auxiliaram na compreensão dos fenômenos

estudados, principalmente os que não podem ser observados na prática. Tudo isto

visando superar os conteúdos fragmentados e contextualizar os conceitos científicos

com fenômenos do cotidiano.

As práticas experimentais promoveram a motivação, a capacidade de

observação, o domínio de técnicas usadas em laboratórios, a união entre professor

e alunos e, acima de tudo, possibilitou ao aluno o desenvolvimento de atitudes

autônomas e cooperativas, buscando a construção do conhecimento científico.

O presente artigo se constitui como parte integrante das atividades previstas

no Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE), promovido pela Secretaria de

Educação do Paraná (SEED) e também como resultado do aprofundamento teórico,

da reflexão sobre a prática pedagógica e da implementação da Unidade Didática

intitulada “Aplicações das Leis de Newton em nosso cotidiano”, com ênfase na força

e no movimento, aplicada a alunos do 1º ano do ensino médio, do Colégio Estadual

Silvio Vidal, localizado em Paranavaí.

2 BREVE HISTÓRICO DO ENSINO DE FÍSICA NO BRASIL

A física tem como objeto de estudo o Universo, sua evolução, suas

transformações e as interações que nele ocorrem. Espera-se que a abordagem da

mesma tenha a dimensão crítica do conhecimento científico e não a neutralidade da

produção desse conhecimento, mas sim seu comprometimento e envolvimento com

aspectos sociais, políticos, econômicos e culturais (DCE, 2008, p. 50).

O ensino da física ao longo da história foi se fortalecendo e intensificou-se em

meados da década de 70 do século XX, com o advento de uma nova linha de

pesquisa na área de ensino de Física Moderna e Contemporânea.

No entanto, em 1837 o Colégio Pedro II, no Rio de Janeiro já ensinava física.

Nesta época o ensino baseava-se na transmissão de informações por meio de aulas

expositivas, visando à preparação para os exames que proporcionavam a

continuidade dos estudos (VIDAL, 2010).

O primeiro curso de graduação em Física no Brasil ScienciasPhysicas foi

criado em1934, junto a Faculdade de Philosophia, Sciencias e Letras da

Universidade de São Paulo. O curso objetivava formar bacharéis e licenciados em

Física, sendo os últimos destinados a lecionar em escolas desde o ensino

fundamental até o superior. Somente a partir de 1950 que a Física passou a fazer

parte dos currículos desde o ensino fundamental até o médio, tendo sua

obrigatoriedade ocorrida em função da intensificação do processo de

industrialização. Para ministrar as aulas os professores foram treinados em curso

específicos visando à perpetuação do modelo conteudista experimental. Observa-se

que desde aquele período até os dias atuais muitas práticas e metodologias que

ainda resistem ao tempo têm sua origem nesta época, fortemente identificado com a

visão apenas conteudista (VIDAL, 2010).

Em 1961 iniciou um movimento de reforma da educação brasileira com a

instituição da primeira Lei de Diretrizes e bases da Educação Nacional (LDB) Assim

o ensino de Física nesta época recebeu investimentos na aquisição de materiais

para aulas experimentais, sobretudo por meio de convênios com instituições e

governos estrangeiros.

Na década de 90, foram elaborados os Parâmetros Curriculares Nacionais

para o Ensino Médio (PCNEM), com esses parâmetros esperava-se que o ensino de

Física, contribuísse para a formação de uma cultura científica efetiva, que permitisse

ao indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e

dimensionando a interação do ser humano com a natureza como parte da própria

natureza em transformação. Metodologia fundamentada também na

experimentação, mas houve dificuldades no atendimento das propostas contidas no

PCNEM em muitos estados brasileiros.

Diante da necessidade de se repensar o ensino de Física e das demais

disciplinas foi proposto pela Secretaria de Estado da Educação, a reconstrução das

Diretrizes Curriculares do Estado do Paraná- DCE (2008). Essa reflexão, estudo e

reelaboração se deram ao longo de três anos e no início de 2008 as Diretrizes

chegaram à escola em uma versão final para orientar a elaboração do plano de

trabalho docente do professor. Mesmo assim, verifica-se ainda que a maioria dos

alunos não sabe quais os princípios físicos básicos que norteiam os fenômenos

presentes em nosso cotidiano.

Para oportunizar o desenvolvimento do aluno no sentido da construção do

seu conhecimento e de possibilitar a compreensão dos fenômenos naturais

presentes em seu cotidiano é importante que o processo pedagógico se inicie por

meio do conhecimento prévio dos estudantes, suas concepções espontâneas, aquilo

que ele conhece do seu dia-a-dia, da sua interação com os diversos objetos

presentes no seu espaço de convivência e as traz para a escola, iniciando assim, o

seu processo de aprendizagem (DCE, 2008). Nesse contexto, iniciou-se o

desenvolvimento de um material didático focado no conteúdo “Força e Movimento e

as Leis de Newton”.

2.1 AS LEIS DE NEWTON

Segundo as DCE (2008) os conceitos de massa, espaço e tempo se fizeram

presentes desde que os homens iniciaram seu contato com a natureza, mas foi

Newton que elaborou a primeira “concepção científica”.

O tempo absoluto, verdadeiro e matemático, por si mesmo e da sua própria natureza, flui uniformemente sem relação com qualquer coisa externa e é também chamado de duração; o tempo relativo, aparente e comum é alguma medida de duração perceptível e externa (seja ela exata ou não uniforme) que é obtida através do movimento e que é normalmente usada no lugar do tempo verdadeiro, tal como uma hora, um dia, um mês, um ano. [...] O espaço absoluto, em sua

própria natureza, sem relação com qualquer coisa externa [...] (NEWTON, 1990, p. 07).

Os conceitos explicitados por Newton são considerados entidadesno estudo

dos movimentos porque eles são fundamentais para a sustentação da teoria. A

Física newtoniana ampara-se em ideias mecanicistas e deterministas de mundo e

sustenta-se na ideia de que se conhecêssemos a posição inicial, o momentum da

partícula e sua massa, todo o seu futuro poderia ser determinado (DCE, 2008 p. 59).

As leis de Newton são geniais exatamente porque sintetizam, em poucas

linhas, milênios de saber acumulado por diversas civilizações, no entanto, passa-se

nas salas de aula uma errônea ideia de sua simplicidade. Pode-se

equivocadamente, pensar que os conceitos de massa, inércia e de força são

simples, naturais e intuitivos, quando isso não é verdadeiro, sendo, pelo contrário,

extremamente complexos e objeto de discussões até os presentes dias (PONCZEK,

2002, p. 22).

Ainda em relação às leis de Newton, é comum ensinar nas faculdades que a primeira lei é um caso particular da segunda, quando a força impressa é nula. Trata-se de um simplismo que apaga da vida de Newton vinte anos de penoso trabalho. O sábio inglês, possuidor de uma das mais poderosas mentes da história da humanidade, não teriam mantido se fosse um mero “caso particular” (PONCZEK, 2002, p. 107).

A primeira lei é a mais sutil das três, sofrendo durante mais de vinte anos

uma lenta e gradual metamorfose até adquirir sua forma final, formulada vinte anos

depois das duas últimas. A sutileza reside no fato de que Newton eliminou vinte de

vez todo resquício da Física Aristotélica ao entender que um corpo persevera em

seu movimento por uma propriedade inerente à matéria (a massa inerte) e não por

causas que lhe são comunicadas como forças inatas ou intrínsecas, como ele

próprio pensava antes (PONCZEK, 2002, p. 107).

2.1.1 Primeira Lei de Newton ou Princípio da Inércia

A 1ª Lei de Newton afirma que “na ausência de forças exercidas sobre ele,

todo corpo fica como está: parado se estiver parado, em movimento se estiver em

movimento (retilíneo uniforme), por isso essa lei é chamada Princípio da Inércia”

(GASPAR, 2010, p. 119). Nesse mesmo sentido, Pietrocola (2010, p. 264) a define

como:

“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele" (1ª Lei de Newton, PIETROCOLA, 2010, p. 264).

A primeira lei de Newton pode parecer perda de tempo, uma vez que esse

enunciado pode ser deduzido da Segunda Lei: ΣF= m.a. Se F=0, existem duas

opções: ou a massa do corpo é zero ou a sua aceleração. Obviamente como o corpo

existe, ele tem massa, logo sua aceleração é que é zero, e consequentemente, sua

velocidade é constante. No entanto, o verdadeiro potencial da primeira lei aparece

no quando se envolve o problema dos referenciais.

Se um corpo está em equilíbrio, isto é, a resultante das forças que agem

sobre ele é nula, é possível encontrar ao menos um referencial, denominado inercial,

para o qual esse corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme.

Para exemplificar deve-se pensar em um carro que quando faz uma curva

parece que os passageiros estão sendo jogados para fora do carro. É a força

centrífuga.

Se um corpo se deslocar em linha reta com certa velocidade, continuará

indefinidamente em movimento na mesma direção e com a mesma velocidade se

nenhuma força agir sobre ele.

Como exemplo, no movimento de um carro, o carro apenas acelera e

desacelera, pois há forças atuando nessas mudanças de velocidade, no caso,

relacionadas a queima de combustível, ao motor e a outros mecanismos do

automóvel . Caso isso não ocorresse, e combinado a isso a gravidade não existisse,

provavelmente o carro continuaria seu trajeto em movimento retilíneo uniforme.

2.1.2 Segunda Lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica

A segunda Lei de Newton ou Princípio Fundamental da Dinâmica estabelece

que a mudança de um movimento de um corpo é proporcional à resultante das

forças atuando nele.

Sua versão original diz “A variação do movimento de um corpo é proporcional à

ação efetiva das forças aplicadas e se dá na mesma direção da força resultante”

(PIETROCOLA, 2010, p. 266).

Ou seja, o segundo princípio consiste em que todo corpo em repouso

precisa de uma força para se movimentar e todo corpo em movimento precisa de

uma força para parar. O corpo adquire a velocidade e sentido de acordo com a força

aplicada. Portanto, quanto mais intensa for à força resultante, maior será a

aceleração adquirida pelo corpo.

A força resultante aplicada a um corpo é diretamente proporcional ao

produto entre a sua massa inercial e a aceleração adquirida pelo mesmo. Se a força

resultante for nula (F = 0) o corpo estará em repouso (equilíbrio estático) ou em

movimento retilíneo uniforme (equilíbrio dinâmico). A força poderá ser medida em

Newton se a massa for medida em kg e a aceleração em m/s² pelo Sistema

Internacional de Unidades de medidas (S.I).

2.1.3 Terceira Lei de Newton ou Princípio da Ação e Reação

.

As duas primeiras leis de Newton relacionam força e movimento, a terceira

lei procura descrever força como o resultado da interação entre dois corpos. “As

forças são exercidas sempre aos pares, não existe ação sem reação. Essa é a ideia

fundamental da terceira Lei de Newton” (GASPAR, 2010, p. 122).

Essa lei pode ser enunciada da seguinte forma: “A toda ação existe uma

reação de mesma intensidade e direção, mas de sentido oposto” (PIETROCOLA,

2010, p. 271).Nesse sentido Gaspar (2010) complementa a idéia dizendo:

Se um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B exerce sobre o corpo A uma força de mesmo módulo e direção, mas de sentido contrário (GASPAR, 2010, p. 122).

Para exemplificar, quando uma pessoa caminha sobre uma superfície, ela é

direcionada para frente graças à força que ela aplicou sobre o chão e ao atrito com a

superfície.

2.2 CONCEITOS UTILIZADOS NAS TRÊS LEIS DE NEWTON

Os principais conceitos utilizados nas três leis de Newton são: dinâmica,

força, peso, movimento e aceleração. O termo dinâmica é provindo do grego

dynamike, significa forte. É a parte da Física que estuda a relação entre força e

movimento. A essência é estudar os movimentos dos corpos e suas causas, sem

deixar de lado os conceitos cinemáticos previamente estudados. A cinemática

também estuda os movimentos, mas não se preocupa com as suas causas.

Quanto a palavra força está relacionada com o ato de empurrar, puxar,

apertar e pressionar os objetos que estão à nossa volta. Esses objetos se modificam

pela ação das forças (PIETROCOLA, 2010, 194).

É um conceito comum na linguagem cotidiana, que está frequentemente

associado à noção de força mecânica, como por exemplo, no caso de um esforço

muscular, a força que fazemos para empurrar um caixote ou para levantá-lo, atirá-lo,

puxá-lo, ou da força que fazemos para nos segurarmos quando estamos num

comboio, que tem as habituais oscilações, travagens, entre outras.

O conceito de força está relacionado com as alterações da quantidade de

movimento. Geralmente, quando se empurra ou puxa-se um objeto, ele não entra

em movimento. Isso ocorre porque também passa a atuar sobre ele outra força. Esta

força, que aparece toda vez que um corpo tende a entrar em movimento, é chamada

força de atrito.

Quanto ao peso é a força gravitacional sofrida por um corpo nos arredores

de um planeta ou outro grande corpo. Também pode ser definido como a medida da

aceleração que um corpo exerce sobre outro, por meio da força gravitacional.

Segundo Gaspar (2010) a força peso é responsável por manter todos os

objetos presos na superfície terrestre, apesar da grande velocidade de rotação,

aproximadamente1650 Km/hr no equador, com que o planeta gira em torno de seu

eixo. “A intensidade da força peso que age em um corpo na superfície da Terra

depende basicamente de sua massa” (PIETROCOLA, 2010, p. 197).

Em referência ao movimento e a aceleração, segundo Hazen e Trefil (2005),

os cientistas admitem apenas dois tipos de movimento: uniforme e acelerado.

Todo objeto que esteja parado ou que se mova em linha reta e em

velocidade constante está em movimento uniforme. Um livro colocado sobre uma

escrivaninha, um carro que roda na estrada com uma velocidade controlada de 100

quilômetros por hora, uma nave espacial que se desloca em espaço aberto a 1. 600

quilômetros por segundo, todos estão em movimento uniforme.

Esta definição parece um tanto estranha, pois quando se dirige um carro,

acelerar significa sempre aumentar a velocidade e não diminuí-la. Quando se

aplicam os freios, estamos aplicando uma aceleração negativa isto é, em sentido

contrário ao movimento. Os físicos utilizam o termo aceleração em sentido mais

amplo.

Aceleração é sempre algo que se sente no corpo, o motorista sempre

executa um movimento no assento, quer seja pisando no acelerador, freando diante

de um semáforo ou girando o volante numa curva. A aceleração modifica a

velocidade de um objeto em movimento ou em repouso.

Para desenvolver tais conteúdos optou-se em utilizar as atividades

experimentais, tendo em vista que na construção do conhecimento é, sem dúvida,

uma importante estratégia no ensino de Física.

Vale ressaltar que para uma atividade experimental ser considerada de

investigação, a ação do aluno não pode ser limitada apenas ao trabalho de

manipulação ou observação, deve conter também, características de um trabalho

científico onde envolva reflexões, relatos, discussões, ponderações e explicações.

3 IMPLEMENTAÇÃO PEDAGÓGICA NA ESCOLA

O presente projeto foi desenvolvido com o objetivo de proporcionar aosalunos

do primeiro anodo ensino médio do Colégio Estadual Silvio Vidal de Paranavaí,

atividades diversificadas e experimentos que abordassem o conteúdo Força e

Movimento, com ênfase nas três Leis de Newton, a fim de garantir a estes

conhecimentos necessários uma relação dos conteúdos da Física, presentes em

situações do dia a dia.

Conforme já mencionado anteriormente, a implementação teve a finalidade

de utilizar a experimentação como uma metodologia alternativa para despertar o

interesse dos alunos em conteúdos físicos, como exemplo: conceito de massa nas

translações ligada à concepção de força; compreensão do conceito de inércia;

associação de força com quantidade de movimento, velocidade, aceleração e

desaceleração; apropriação da noção de condições de equilíbrio estático,

identificando a 1ª lei de Newton e as noções de equilíbrio estável e instável;

reconhecimento e representação das forças de ação e reação nas mais

diferentes situações e ainda entendimento do conceito e aplicação da gravitação.

Primeiro encontro: Introdução teórica ao tema “Força e Movimento”.

Duração: 4 aulas.

Apresentamos aos alunos os objetivos e uma síntese do projeto, as atividades

que seriam realizadas e explicamos sobre a importância da participação dos

mesmos para o sucesso da implementação pedagógica.

Considerou-se em seguida, a importância de um levantamento prévio dos

conhecimentos dos mesmos relacionados à temática Força e Movimento, solicitando

que respondessem um questionário (anexo 1) que continha onze questões,

abordando os conceitos de força, atrito, movimento, repouso, velocidade variável e

não variável, massa e volume.

O questionário foi respondido em duplas, incentivando assim, a troca e

experiências entre os alunos. Não foram apresentados os resultados neste

momento, só souberam se acertaram ou erraram no final da intervenção, onde

novamente responderam o mesmo questionário, confrontando o conhecimento

anterior e posterior ao desenvolvimento desta unidade didática.

Essa atividade foi de grande valia, pois a partir dela foi possível esclarecer

algumas dúvidas referentes ao tema em estudo e detectar quais conteúdos deveria

ser mais bem trabalhado. Pois se verificou que mesmo com toda a importância do

conteúdo “Movimento” e de suas aplicações em situações tão presentes nas nossas

vidas, a maioria dos alunos não conseguiu relacionar ou associar os princípios

físicos e vocabulários básicos presentes no cotidiano, como: o sentido de horizontal

e vertical; arco de parábola; anteparo; deslocamento; força; força inicial; força final e

resistência do ar. Inclusive, todos os alunos erraram as questões três, quatro e sete.

Com o intuito de promover a introdução ao conteúdo “Força e Movimento”

apresentamos slides mostrando os conceitos de movimento, força e equilíbrio,

relembrando dessa forma, o conteúdo já trabalhado no 9º ano.

Na sequência pedimos que relacionassem os conceitos já citados, numa

bicicleta, onde após ampla discussão conseguiram relacionar concluir que o freio e o

guidão controlam o movimento; o ciclista mantém o equilíbrio e produz o movimento

e o pedal e o freio amplia as forças e assim por diante.

Durante essa discussão sentimos a necessidade de apresentar os conceitos

de Posição, Deslocamento, Intervalo de tempo, Velocidade Média e Velocidade

instantânea e ainda a explicar a diferença entre velocidade média e velocidade

instantânea. Conceitos buscados pelos alunos no laboratório de informática e

socializados em sala de aula.

Durante a socialização dos conceitos, a todo o momento respondemos

questionamentos relacionados ao conteúdo, de forma a sanar as dúvidas que foram

surgindo.

Segundo encontro: Comprovando a relação entre força, movimento,

velocidade e atrito.

Duração: 3 aulas.

Com o objetivo de que os alunos comprovassem a relação entre força,

movimento, velocidade e atrito pedimos que friccionassem um carrinho de fricção

primeiro no piso da sala de aula, depois, no piso da quadra de esportes, na mesa do

refeitório e na calçada da escola. Em cada local que friccionaram o carrinho,

anotaram o percurso, a distância percorrida e o tempo. Assim, inserimos

questionamentos como: O que é preciso para que o carrinho percorra maior

distância num tempo menor? Em qual local o carrinho percorreu a maior distância

em menor tempo?Como determinar a velocidade do carrinho?

Com essa atividade conseguimos mostrar que o atrito interfere na velocidade,

assim como a força e o movimento. E ao friccionar o carrinho três vezes na mesma

superfície, anotando o tempo e a distância, inserimos os conceitos de velocidade

média e velocidade constante. Para cada tipo de superfície, pode existir o

predomínio de um fenômeno sobre os outros.

Com o objetivo de aprofundar os conceitos acima, os alunos foram para o

laboratório de informática e assistiu uma animação denominada “O Skatista”

disponível em: http://www.fisica.seed.pr.gov.br/modules/. Essa animação mostra a

massa do skatista e conforme ele se movimenta na pista modifica a distribuição de

energia cinética e gravitacional.

Esse momento foi intermediado pela professora, que foi sanando as dúvidas

dos alunos quanto aos conceitos físicos utilizados. Já nessas primeiras ações, foi

possível verificar a satisfação dos alunos, pela empolgação demonstrada ao realizar

a atividade e tentar responder os questionamentos apresentados.

Terceiro encontro: Demonstrações

Duração: 5 aulas.

Ao finalizar a etapa teórica, ou seja, a retomada de conceitos, fenômenos e

processos relacionados a força e ao movimento, foi possível verificar que os alunos

se apropriaram de vários conhecimentos sobre o tema em questão e assim iniciou-

se a realização das demonstrações. As atividades foram desenvolvidas em grupos

que apresentaram. Onde a turma foi dividida em cinco grupos e cada grupo ficou

responsável por uma demonstração: G1– Disco flutuante- A Influência do Atrito no

Movimento; G2– Arrastão- A influência da área de contato no atrito; G3- Segredo da

caixa - A influência do peso no atrito; G4 – Lixa - A influência do tipo de superfície no

atrito; G5 - Rolamento - A influência do rolamento no atrito. Para se orientarem de

como fazer as demonstrações os alunos visitaram o endereço eletrônico:

http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/mec_list.htm. Cada equipe, além de

fazer as demonstrações ainda passou o conceito e os resultados para as demais

equipes.

O experimento Disco Flutuante apresentado pelo G1, consistiu de um disco

de papelão preparado de tal modo que pudesse ser acoplado um balão de borracha

(bexiga) cheio de ar. Quando liberado, o ar contido na bexiga saiu pela parte de

baixo do disco (aquela que fica em contato com a superfície de um piso ou mesa).

Primeiramente usou o disco sem o balão acoplado. Através de petelecos, tentou pôr

o disco em movimento. Observando a distância percorrida, que vai depender da

rugosidade das duas superfícies em contato: a do disco e a da mesa ou piso. Ao se

acoplar o balão e permitir a saída do ar, o mesmo peteleco aplicado ao disco

aumentou sensivelmente a distância percorrida.

O objetivo do experimento foi mostrar a influência que o atrito exerce sobre o

movimento de um objeto. As forças de atrito são na maioria dos casos responsáveis

pelo fato de que não se observa comumente um objeto se deslocando

continuamente sem a ação de outra força propulsora.

Esse experimento serviu para mostrar aos alunos que quando um objeto é

posto em movimento desloca-se por distâncias maiores se são removidas as fontes

de atrito. Quanto mais fontes se remover, maior será à distância percorrida.

O G2 fez uma demonstração intitulada de “Arrastão” e teve como objetivo

mostrar que não há relação entre a força de atrito que age em um objeto e sua área

a influência da área de contato no atrito. Para tanto, os alunos colocaram três caixas

de CDs sobre uma carteira e as prenderam com um elástico. Puxaram o elástico até

ficar esticado, porém não distendido, fizeram uma marca de caneta nele. A marca foi

o indicador. Ainda na mesma posição, riscaram uma reta na carteira na direção do

elástico e marcaram na reta qual a posição do indicador no elástico. Continuaram

puxando o elástico e registrando quanto o mesmo esticou. Na sequência

modificaram a posição das caixas e refizeram as anotações, comparando os valores

das duas medidas.

Com essa demonstração foi possível mostrar que a força de atrito não

depende da área de contato entre as superfícies. Em nossa experiência a força de

atrito aumentou quando a área de contato diminuiu (mas não na mesma proporção),

fato que vai contra a ideia que a maioria das pessoas têm a respeito. Percebe-se

neste caso, que ao empilhar as caixas e ocasionar um aumento de pressão de

contato, aumentamos o número de soldas microscópicas, apesar de a área ter

diminuído.

O G3 fez o experimento “Segredo da caixa”, utilizando uma caixa de sapato,

fita adesiva, régua e elástico montou-se um medidor de força de atrito. O objetivo foi

descobrir se a força de atrito entre a caixa e a carteira aumenta na medida em que

aumenta o peso que a caixa aplica sobre a mesa. Ou seja, pode-se medir a

intensidade da força de atrito pela dilatação do elástico.

Nesse momento a professora explicou que o objetivo do experimento foi

mostrar que há relação entre a força de atrito que age em um objeto e o peso desse

objeto. Fato comprovado quando se colocou dois livros iguais dentro da caixa, o

elástico alongou o dobro do que alongou quando se puxou a caixa com um livro só.

O G4 realizou o experimento intitulado de “Lixa” com o objetivo de mostrar a

influência do tipo de superfície no atrito, para tanto pegaram uma caixa de giz,

amarraram um elástico e a puxaram sobre duas superfícies diferentes, uma lixa e

uma folha de papel.

Nesse momento foi possível observar que quanto mais lisa e uniforme forem

as superfícies em contato, menos força de atrito surgirá entre elas. Com o G5 foi possível observar a influência do rolamento no atrito, a idéia foi

parecida com a do G4, no entanto a caixa de giz dessa vez foi colocada em cima de

dois tapetes de lápis, um tapete com os lápis presos e um tapete com os lápis

soltos.

Com essas demonstrações inserimos a princípio da Inércia, ou primeira Lei

de Newton, que diz que um objeto tende sempre a manter seu estado de movimento

ou repouso, se não houver a ação de forças externas. Dessa forma, conseguimos

apresentar Isaac Newton aos alunos.

Quarto encontro: Conhecendo Isaac Newton

Duração: 2 aulas.

Essa atividade teve o objetivo de mostrar um pouco de Isaac Newton aos

alunos, para tanto apresentamos um vídeoexibido na TV multimídia disponível em:

http://www.youtube.com/watch?v=4ZIYMmJ2ewE. O vídeo mostrou um pouco da

biografia do físico e suas teorias. Para aprofundar o assunto, realizou-se uma

pesquisa no laboratório de informática do enunciado das três Leis de Newton e das

várias interações apresentadas no vídeo.

Pedimos que escrevessem cartazes com os enunciados da forma que Newton

os redigiu em seu livro Princípios Matemáticos da Filosofia Natural. O objetivo foi

fazer com que se familiarizassem com os enunciados tendo em vista que as que as

ações seguintes seriam demonstrar essas leis. Aproveitamos também para mostrar

que as leis de Newton são geniais exatamente porque sintetizam, em poucas linhas,

milênios de saber acumulado por diversas civilizações, no entanto, passa-se nas

salas de aula uma errônea ideia de sua simplicidade. Para isso, foi utilizado como

referência o texto apresentado na fundamentação teórica da unidade didática.

Quinto, sexto e sétimoencontros: Demonstrando as Leis de Newton

Duração: 10 aulas.

Essas demonstrações foram realizadas utilizando o mesmo procedimento das

anteriores, ou seja, cada grupo apresentou um experimento. A Equipe 1 demonstrou

que objetos em movimento, quando não há ação de forças externas, tendem a

continuar em movimento, utilizando um carrinho, uma rampa de madeira, duas

bonecas (uma com cinto de segurança outra sem).

O primeiro passo foi colocar as duas bonecas sentadas dentro do carrinho,

uma boneca utilizando o cinto de segurança e a não. Depois empurraram o carrinho

sobre uma rampa de madeira até que ele batesse sobre uma tábua. A boneca que

estava com o cinto de segurança não aconteceu nada, enquanto a outra que estava

sem o cinto foi lançada para frente.

Durante a demonstração, fomos mediando uma discussão por meio de

questionamentos que fizessem os alunos chegarem ao princípio da inércia, ou

Primeira Lei de Newton, diz que "um objeto tende sempre a manter o seu estado de

movimento, este podendo também ser o de repouso, se não houver a ação de

forças externas.

A equipe 2 também abordou a primeira Lei de Newton, utilizando um ovo cru

e um ovo cozido. Equilibraram os dois ovos em cima de uma carteira e os fizeram

rodar. Colocaram a mão rapidamente sobre os dois ovos com o objetivo de os

fazerem parar de rodar. Ao fazerem isso, observaram que o ovo cru demorou mais

para parar, mas girou devagar e o ovo cozido gira mais rápido, mas ao tocá-lo ela

para rapidamente. Diante desse resultado questionamos:

Porque o ovo cru continuou a rodar? Enquanto o ovo cozido parou?

Fomos mediando as discussões na intenção de fazê-los entender que o

movimento do ovo cru se deve à parte líquida que continua em movimento depois

de parar o ovo, pois a força aplicada para parar o ovo atuou apenas sobre a casca.

A parte interna continuou a rodar, e quando retiramos a mão provocou o reinício do

movimento do ovo.

Como os alunos estavam com dificuldade de entender o processo do

experimento, exibimos um vídeo disponível em:

http://www.youtube.com/watch?v=nF9YXDpVdenominado “Ovo cozido x ovo

cru”,que mostrou a demonstração com explicações lógicas de inércia. Assim foi

possível mostrar com imagens o que acontece com a clara do ovo cru, que continua

em movimento, mesmo depois de para o ovo. O que não acontece com o ovo

cozido, já que o mesmo não está mais no estado líquido.

A equipe 3 colocar o copo em cima da mesa, em seguida colocou uma

cartolina em cima do copo. Equilibraram uma bolinha de pingpong em cima da

cartolina, bateram rapidamente sobre a cartolina fazendo com que a bolinha

de pingpong caísse dentro do copo. Após várias tentativas conseguiram realizar a

demonstração, com o resultado obtido realizamos questionamentos até concluírem

que a inércia é uma propriedade física da matéria.

A demonstração da equipe 4 seguiu a mesma ideia, só que estes colocaram

uma toalha sobre a carteira e uma garrafa Pet vazia em cima da toalha, puxaram

bruscamente a toalha, de forma que a garrafa não caísse da carteira. Como já

estávamos debatendo a primeira Lei de Newton, foi fácil fazê-los chegar ao conceito

de que "todo corpo em repouso, tende a permanecer em repouso", Qualquer

tentativa de retirar do estado atual (repouso ou movimento) encontrará séria

imposição.

A equipe 5 ficou com a segunda lei de Newton. Para demonstrá-la

empurraram com o máximo de força um tijolo. Primeiro utilizando o dedo mindinho,

depois dois dedos, depois uma mão e duas mãos. Sempre questionando: Qual a

relação entre a força resultante aplicada e aceleração? Na sequência repetiram a

demonstração, só que desta vez empurraram primeiro um tijolo, depois dois, depois

três, com os questionamentos: Qual a relação entre força resultante e massa?Qual

a relação entre massa e aceleração dos corpos?

Oitavo encontro: Construindo um Dinamômetro:

Duração: 02 aulas

Para medir a intensidade das forças montou-se um dinamômetro com uma

régua de trinta centímetros; um barbante; um clipe; pedaços de fita adesiva

(pode ser fita crepe); um elástico igual àquele utilizado para prender dinheiro;

algumas caixinhas de fósforo com diferentes quantidades de areia, ou seja, com

diferentes pesos. A atividade consistia em pegar uma das caixas com areia, fixar

no clipe e anotar quantos centímetros o elástico deformou, a seguir, repetir este

mesmo procedimento com todas as outras caixas, uma de cada vez. Dessa forma

conseguiram chegar a definição de peso de um corpo e dizer que a aceleração

gravitacional é constante nas proximidades das superfícies e fazê-los observar que

quanto maior a massa, maior o peso de um corpo. Sendo a massa e o peso

conhecidos, calcular por meio de F = massa x aceleração, a aceleração da

gravidade ou seja FR = m.g.

Nono encontro:Vídeo Ação e Reação

Duração: 02 aulas

Exibimos o vídeo denominado “O Mundo de Beakman” - Ação e Reação,

disponível em: <http:// http://www.youtube.com/watch?v=QpwS-Dsolxo, explicando

a terceira Lei de Newton. Após a exibição e discussão, os alunos buscaram formas

de demonstrá-la. Cada equipe apresentou uma forma de demonstrar essa lei.

Décimo encontro:Análise de tirinhas

Duração: 02 aulas

Para completar as atividades foi exibido no Data Show, 6 tirinhas, onde nas

três primeiras os interlocutores conversam inserindo as leis de Newton no

diálogo. E as três últimas são imagens de ações que podem ser relacionadas com

as referidas leis. Em cada tirinha houve questões que se complementam com outras

informações que foi trabalhado durante toda a implementação. As tirinhas foram

retiradas dos endereços abaixo e para preservar os direitos autorais não serão

exibidas.

http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/galeria/uploads/1/940garfieldin.jpg

http://www.fisicanacuca.xpg.com.br/3_lei_de_newton.htm

http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/galeria/imagem

http://www.crv.educacao.mg.gov.br

Décimo primeiro encontro:Construindo um mural explicativo e

reaplicação do questionário inicial.

Duração: 02 aulas

Para apresentar os resultados desse estudo, foi construído um mural

explicativo no pátio do colégio para expor todo o recurso de ensino coletado durante

a implementação do material didático, bem como os resultados obtidos. Com esta

atividade, concluiu-se a implementação do material didático, e conforme já relatado

o questionário inicialmente trabalhado foi novamente aplicado, para verificar se

houve uma melhora na aprendizagem dos alunos.

4. ANÁLISES DOS RESULTADOS

Analisando os resultados da implementação do projeto na escola,

percebemos que, ao usar experimentos e vídeos em sala de aula sobre os

conteúdos de Física, como objetivo de desenvolver um trabalho mais dinâmico e

prazeroso para os alunos, estes, demonstraram um comportamento diferente

daquele comum nas aulas tradicionais (aulas expositivas).

Os alunos passaram a ser mais participativos e interessados tanto nas

atividades quanto nos conteúdos trabalhados no projeto, mesmo entre aqueles que

demonstram desinteresse nas aulas de Física. Tão importante quanto uma maior

participação, interesse e desempenho dos alunos no projeto, é o estudo e a

aprendizagem dos conteúdos, força; movimento; Inércia; massa; Intensidade de

força; as três leis de Newton, de uma forma diferenciada e melhor organizada e

contando com a participação de toda a classe em cada atividade. Dessa forma os

alunos se conscientizam que são capazes de fazer ciência!

No início da implementação por meio do questionário diagnóstico pode-se

observar uma enorme dificuldade dos alunos em conceituar adequadamente os

Fundamentos da Força e Movimento: como exemplo, o conhecimento do conceito

de massa nas translações ligadas à concepção de força; compreensão do conceito

de inércia; associação de força com quantidade de movimento, velocidade,

aceleração e desaceleração; apropriação da noção de condições de equilíbrio

estático, identificando a 1ª lei de Newton e as noções de equilíbrio estável e instável;

reconhecimento e representação das forças de ação e reação nas mais diferentes

situações e ainda entendimento do conceito e aplicação da gravitação, entre outros.

Após a aplicação da proposta didática e o desenvolvimento das atividades,

aplicou-se novamente o questionário inicial como objetivo de observar se houve

significativa apropriação dos conceitos.

De acordo com os resultados apresentados na Tabela 01, pode-se observar

que houve uma significativa melhora, quanto aos acertos das questões, embora já

se esperasse esse resultado tendo em vista que os conteúdos referente às questões

foram trabalhados no decorrer da implementação, com a participação e interação

dos estudantes.

Tabela 01- Apresentação das respostas obtidas com a aplicação dos

questionários (fase inicial e final da implementação).

Questões Nº de acertos (%) Antes

Nº de acertos (%) Depois

1 25 100

2 15 90

3 0 80

4 0 80

5 45 100

6 40 100

7 0 80

8 30 100

9 35 90

10 45 100

11 30 100

Ao utilizar diferentes metodologias para produzir o conhecimento científico,

estimulou-se a participação dos alunos nas aulas, e ainda, melhorou o

relacionamento entre professor e aluno. O conteúdo passou ater significado para

avida dos mesmos, pois conseguiram fazer a relação entre a teoria e a prática, ou

seja, o que eles vivenciam no cotidiano com o que aprendem na escola.

A análise dos encontros apresentou um resultado positivo para

aprendizagem dos alunos. As primeiras ações desenvolvidas apresentaram alguns

conceitos básicos de mecânica e sugere compreender algo importante e

indispensável á vida: o movimento, a força e o equilíbrio. Compreendendo alguns

conceitos oi possível entender melhor alguns fatos que acontecem no dia a dia e

ainda ter explicações de cunho científico a fenômenos conhecidos.

As pesquisas orientadas levaram a reflexão sobre os limites de velocidade

permitidos em alguns trechos da zona urbana de Paranavaí. Relacionando dessa

forma os conceitos físicos com o cotidiano dos alunos. Muitos dos fenômenos

relacionados ao movimento que presenciamos em nosso dia a dia acabam sendo

explicados somente na linguagem popular, sem que haja uma explicação científica

para mesmo. Entretanto, esses fenômenos puderam ser explicados e entendidos

por meio de demonstrações.

Todas as ações realizadas tiveram o objetivo de mostrar que a física tem um

significado real e os fenômenos apresentados fazem parte da vida cotidiana de

todos nós. Com a análise de tirinhas, possibilitou a superação do senso comum e

fortaleceu os conceitos científicos, construindo dessa forma um ensino centrado em

conteúdos e metodologias capazes de levar estudantes a refletir sobre o mundo das

ciências sob as perspectivas de que esta ciência não é um fruto apenas da pura

racionalidade científica.

Desta forma, os alunos puderam relacionar a teoria com a prática no decorrer

da aplicação da implementação da unidade didática, e ao mesmo tempo expressar

suas dúvidas ao professor. Esse tipo de estratégia desenvolve nos estudantes a

criatividade, o espírito de cooperação, investigação, promove a troca de idéias e

proporciona a construção do conhecimento e o que é mais importante, a interação

efetiva entre o aprendiz e o orientador na figura do professor.

As atividades práticas experimentais acompanhadas pelas discussões, as

apresentações de vídeos, o uso de pesquisa na internet, a leitura e produção

de textos e todas as atividades desenvolvidas durante a implementação do

material didático na escola, contribuiu para uma efetiva participação dos alunos e

de fato, promoveu o interesse pela aprendizagem.

Quanto à participação dos mesmos nas atividades, pode-se dizer que foi

surpreendente, tendo em vista, os questionamentos e a disposição em realizarem

as atividades propostas.

Para tentar responder essas questões e amenizar essas dificuldades, foram

utilizadas algumas estratégias metodológicas que pudessem despertar o interesse

pela disciplina e que tornasse o conteúdo significativo para a sua vida do estudante.

Estratégias tais como: atividades experimentais que relacionam a teoria com a

prática dentro do cotidiano do aluno; utilização das mídias tecnológicas, como o

computador e a internet, vídeos e simulações de atividades práticas.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Buscou-se trabalhar com metodologias diferenciadas para atender todos os

alunos, pois, se eles têm dificuldade em aprender somente com a explicação oral,

podem aprender através da realização da atividade experimental, fazendo,

discutindo e construindo o conceito, ou através de leitura de texto, pesquisa, pelo

uso de vídeos, até mesmo uso do livro didático.

Percebeu-se que alguns alunos têm maior facilidade em aprender por meio

da oralidade, outros se apropriam do conhecimento por meio de imagens e alguns

por meio de demonstrações. Dessa forma, pode-se dizer que ao ser desenvolvido

um conteúdo deve-se utilizar várias estratégias de ensino e recursos metodológicos,

para que os alunos apreendam os conceitos e possam torná-los significativos para

a sua vida.

Logo, pode-se dizer que as conclusões se deram de maneira satisfatória, os

objetivos propostos foram alcançados com êxito, tanto em relação à

fundamentação teórica quanto ao desenvolvimento e análise durante a parte

experimental. Entendeu-se que os alunos compreenderam a importância de se

estudar leis de Newton e como elas fazem parte do nosso dia a dia. Fato

comprovado nas reflexões e debates sobre o tema desenvolvido em sala de aula.

Diante do exposto, concluiu-se que, por trabalhar com vários alunos, com

diferentes níveis de aprendizagem, onde cada um aprende no seu tempo, não é

concebível que o professor desenvolva um conteúdo utilizando apenas uma única

metodologia. Os resultados aqui obtidos mostraram que o ensino de Física pode se

tornar mais acessível com uma mudança de atitude do professor. Os alunos podem

gostar e participar da aula e assim formarem seus conceitos se o professor permitir

este espaço dentro da sua prática pedagógica.

Sinto-me na obrigação de dizer que o PDE é um programa de formação

continuada que oportuniza ao professor do ensino médio retomar os estudos e

refletir sobre a necessidade de reativar a busca e renovação constante do

conhecimento para poder auxiliar com mais eficiência o aprendiz que está sobre

seus cuidados.

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