Estrutura Curricular
| Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
|---|---|---|
| Ensino Médio | Física | Movimento, variações e conservações |
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
• Identificar as forças que atuam num corpo; • Adotar a representação vetorial para as forças que atuam num corpo; • Relacionar conceitos como força resultante, velocidade, aceleração, atrito e força gravitacional; • Reconhecer que a força resultante é proporcional à aceleração produzida no corpo; • Analisar como a mudança do coeficiente de atrito influencia o movimento de um corpo; • Analisar o gráfico vxt e sxt de um corpo em movimento uniformemente variado.
Duração das atividades
Uma hora-aula de 50 minutos.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
Grandezas vetoriais como: • Velocidade; • Aceleração; • Força; • 1ª, 2ª e 3ª Leis de Newton.
Estratégias e recursos da aula
Questões para motivação:
• A todo o momento estamos aplicando força assim como recebendo forças contrárias de reação. Isso acontece ao andar, pegar um objeto, chutar uma bolar, empurrar algo, etc. Quais outros exemplos que você conhece onde existem forças em ação?
• Para aplicar uma força é necessário interagir com outro objeto, por exemplo, interagimos com o chão aplicando-lhe uma força e este por sua vez aplica uma força em nós. Então como podemos explicar a força que a Terra exerce num corpo que não está em contato com ela ou a força que um imã faz num prego para atraí-lo? Nestes casos existe interação?
• Ao arrastarmos um objeto sobre a mesa sentimos que há uma força de atrito sobre entre as superfícies que estão em contato. De quê depende essa força? Será que a aspereza das superfícies em contato influencia? Seria possível reduzir a força de atrito? E anulá-la?
• Para aplicar uma força é necessário interagir com outro objeto, por exemplo, interagimos com o chão aplicando-lhe uma força e este por sua vez aplica uma força em nós. Então como podemos explicar a força que a Terra exerce num corpo que não está em contato com ela ou a força que um imã faz num prego para atraí-lo? Nestes casos existe interação?
• Ao arrastarmos um objeto sobre a mesa sentimos que há uma força de atrito sobre entre as superfícies que estão em contato. De quê depende essa força? Será que a aspereza das superfícies em contato influencia? Seria possível reduzir a força de atrito? E anulá-la?
A aula deve ser iniciada com os alunos acessando a atividade “Forças em ação” disponível em http://200.252.137.150:8180/roe/handle/cespe/821.
( Clique aqui para acessar a atividade "Forças em ação"Em seguida, devem clicar em “forças e o cotidiano” e acessar o texto “o conceito de força no cotidiano”. Recomende aos alunos que leiam e respondam as questões abaixo:
1) Diferencie força de contato e força de “longo alcance”. Dê exemplos;
2) Comente a afirmação “para haver força deve haver interação entre corpos”.
3) Diferencie força de atrito estático e força de atrito cinético;
4) Faça uma representação das forças que atuam num corpo nos seguintes casos:
2) Comente a afirmação “para haver força deve haver interação entre corpos”.
3) Diferencie força de atrito estático e força de atrito cinético;
4) Faça uma representação das forças que atuam num corpo nos seguintes casos:
a) Corpo parado sobre uma mesa;
b) Corpo parado na mesa sob a ação de uma força horizontal;
c) Um corpo em movimento sobre uma mesa.
b) Corpo parado na mesa sob a ação de uma força horizontal;
c) Um corpo em movimento sobre uma mesa.
5) Qual o papel dos lubrificantes na diminuição do atrito?
6) Represente algebricamente a força resultante na horizontal e na vertical que atuam nos casos da questão 4.
6) Represente algebricamente a força resultante na horizontal e na vertical que atuam nos casos da questão 4.
Após a leitura, debata as respostas que eles deram as questões acima e inclua as questões motivacionais que abrem à atividade.
Utilizando a mesma atividade, solicite que os alunos acessem “Animação interativa sobre forças atuante em um corpo”. A figura abaixo representa uma simulação que esta atividade possibilita.
Para execução desta atividade é importante relembrar que a inclinaç ão do gráfico vxt fornece a aceleração do corpo. Sugira que simulem as situações abaixo e que anotem os resultados no caderno:
1) Determine a aceleração de um corpo de aproximadamente 4kg sobre a ação de uma força horizontal de aproximadamente 24N. Considere o coeficiente de atrito igual a zero. Analise o gráfico vxt para essa situação e compare a inclinação com a obtida na questão seguinte.
2) Triplique o valor da força aplicada e mantenha os outros parâmetros. Calcule a aceleração e compare o gráfico vxt obtido com o da questão anterior. O que se conclui a respeito?
3) Ainda com uma massa de 4kg, aplique uma força de aproximadamente 24N e um coeficiente de atrito de aproximadamente 0,7. O que se observa? Porque o corpo não se move? Faça uma representação vetorial das forças que estão atuando e justifique algebricamente o fato ocorrido.
4) Mantendo a mesma massa e a força aplicada, reduza o coeficiente para algo em torno de 0,5. O que ocorre com o objeto? Determine a força resultante e a aceleração do corpo. Analise se há coerência do valor encontrado com o disponível no gráfico vxt.
5) Mantendo os valores da massa e da força aplicada, determine o valor máximo do coeficiente de atrito para que o móvel permaneça em repouso. Determine a força de atrito estático máxima.
1) Determine a aceleração de um corpo de aproximadamente 4kg sobre a ação de uma força horizontal de aproximadamente 24N. Considere o coeficiente de atrito igual a zero. Analise o gráfico vxt para essa situação e compare a inclinação com a obtida na questão seguinte.
2) Triplique o valor da força aplicada e mantenha os outros parâmetros. Calcule a aceleração e compare o gráfico vxt obtido com o da questão anterior. O que se conclui a respeito?
3) Ainda com uma massa de 4kg, aplique uma força de aproximadamente 24N e um coeficiente de atrito de aproximadamente 0,7. O que se observa? Porque o corpo não se move? Faça uma representação vetorial das forças que estão atuando e justifique algebricamente o fato ocorrido.
4) Mantendo a mesma massa e a força aplicada, reduza o coeficiente para algo em torno de 0,5. O que ocorre com o objeto? Determine a força resultante e a aceleração do corpo. Analise se há coerência do valor encontrado com o disponível no gráfico vxt.
5) Mantendo os valores da massa e da força aplicada, determine o valor máximo do coeficiente de atrito para que o móvel permaneça em repouso. Determine a força de atrito estático máxima.
Atividades complementares:
Solicite que os alunos acessem “Questões e desafios” no mesmo endereço da atividade e respondam as questões lá propostas.
Recursos Complementares
http://www.feiradeciencias.com.br/sala05/05_03.asp (neste endereço tem uma discussão sobre a necessidade de interações entre os objetos para que haja força e conseqüentemente movimento); http://200.252.137.150:8180/roe/handle/cespe/821. (neste endereço o aluno encontrará uma atividade que possibilita simular várias situações envolvendo forças aplicadas num objeto).
Avaliação
Avalie as respostas dadas pelos alunos ao executarem as simulações acima. Leve em consideração se nas respostas eles perceberam que a aceleração aumenta com o aumento da força resultante sobre o objeto, se reconhecem que a força de atrito atua sempre contrário a tendência de movimento, se souberam representar vetorialmente as forças que atuam num objeto em situações variadas e se descreveram algebricamente de forma correta as várias situações simuladas (quando solicitadas).
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