DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA DE UMA MOLA: Aplicação Prática Para Aula Sobre a Lei de Hooke

Física

Demonstrar aos alunos a Lei de Hooke e construir um Dinamômetro, Compreender conceitos relacionados à elasticidade dos materiais, verificar experimentalmente a lei de Hooke em molas helicoidais, compreender a importância da aplicação de metodologias para determinação de variáveis aplicadas a um sistema e desenvolver a criatividade dos alunos, estimular o trabalho em equipe e cooperação.

índice

1. ESTUDO DA ELASTICIDADE

Um experimento simples e muito interessante que pode ser realizado nas aulas de Física e a determinação da relação linear entre a força aplicada em um sistema e sua deformação, ou seja, a constante elástica tratada pela a lei de Hooke. Robert Hooke (1635-1703) nascido na Ilha de Wight foi um cientista inglês de grande importância para a física, sendo lembrado até os dias de hoje. Uma de suas criações mais importantes ocorreu em 1660, conhecida como Lei de Hooke ou Lei da Elasticidade.

De alguma forma os corpos sofrem deformações quando são submetidos a algum tipo de força que os comprimam ou o tracionem. Muitos materiais têm elasticidade, que é a capacidade de retornar a forma original após terem sido curvados, torcidos, puxados ou comprimidos por uma força externa. O tipo de deformação, tratada neste trabalho é a deformação elástica. A deformação elástica é uma característica comum em muitos tipos de materiais.

A elasticidade é uma característica física, porque altera a forma, mas não muda a substância. Todo fenômeno físico pode ser estudado a partir de observações e de ensaios e experimentos sistematizados. Quando os ensaios são repetidos dentro de circunstâncias controladas os resultados podem previstos, porque os fenômenos físicos são regidos por leis e essas leis funcionam dentro regras matemáticas.

Levando-se em conta que os resultados de um experimento físico podem ser previsíveis, porque os fenômenos físicos ocorrem de acordo com leis físicas, o estudo da elasticidade, como de outros fenômenos físicos, pode ser feito através de experimentos em sala de aula. Experimentos práticos são eficientes situações de ensino e aprendizagem.

A Física como disciplina é geralmente ensinada a partir de conceitos teóricos desassociados do cotidiano e focada em cálculos. Os alunos, em muitos casos, até acertam os cálculos, mas não compreendem oque estão calculando. Para que seja possível uma clara relação da teoria com a realidade, as aulas práticas, quando criativas e participativas, são eficazes recursos para efetivar uma aprendizagem significativa.

É comum nas escolas de Ensino Médio nos depararmos com professores de física enfrentando grandes dificuldades em construir o conhecimento junto com seus alunos de maneira prazerosa, contextualizada e funcional. Tradicionalmente a física é vista pelos professores como uma disciplina difícil de ser ensinada e com isso os alunos apresentam desinteresse e dificuldades de aprendizagem dos conteúdos. A sociedade hoje se nega a aceitar um procedimento com aulas exclusivamente expositivas e exigem do professor aulas dinâmicas e criativas que despertem o interesse dos educandos. (Alves e Stachak, 2005, p.1)

Paulo Freire defende a aquisição do conhecimento a partir da prática: Para compreender a teoria é preciso experienciá-la, portanto é ferramenta para que o aluno estabeleça a dinâmica e indissociável relação entre teoria e prática a realização de experimentos, em Física (FREIRE,1997).

Os desafios para experimentar ampliam-se quando se solicita aos alunos que construam o experimento. As exigências quanto à atuação do professor, nesse caso, são maiores que nas situações precedentes discute com os alunos a definição do problema, conversa com a classe sobre materiais necessários e como atuar para testar as suposições levantadas, os modos de coletar e relacionar os resultados (BRASIL,1997).

Este trabalho possui foco na aprendizagem do aluno e oferece subsídios para aulas praticas e dinâmicas que podem ser realizadas em laboratórios de Física ou salas de aula. O experimento deve ser realizado pelos alunos enquanto o professor atua como mediador e orientador.

1.1. Objetivo

Construir um dinamômetro funcional de materiais simples, se possível reciclados, para determinar a constante elástica de uma mola helicoidal pelo calculo direto do coeficiente entre a força aplicada à mola e seu alongamento. Fazer com que, os alunos observem que, a deformação sofrida pelo corpo é proporcional à força aplicada.

1.2. Objetivos Específicos:

  • Demonstrar aos alunos a Lei de Hooke e construir um Dinamômetro;
  • Compreender conceitos relacionados à elasticidade dos materiais;
  • Verificar experimentalmente a lei de Hooke em molas helicoidais;
  • Compreender a importância da aplicação de metodologias para determinação de variáveis aplicadas a um sistema;
  • Desenvolver a criatividade dos alunos;
  • Estimular o trabalho em equipe e cooperação.

1.3. Conceitos Relacionados

Elasticidade, constante elástica, coeficiente de elasticidade, lei de Hooke.

2. ELASTICIDADE

De alguma forma os corpos sofrem deformações quando são submetidos a algum tipo de força que os curvem, comprimam ou o tracionem. Muitos materiais têm elasticidade, que é a capacidade de retornar à forma original após terem sido curvados ou puxados ou comprimidos por uma força externa. O tipo de deformação, tratada neste trabalho é a deformação elástica. A deformação elástica é uma característica comum muitos tipos de materiais.

Aplicando-se força de tração em um corpo, ele se alonga, ou seja, seu comprimento aumenta. Retirando a força de tração, o objeto tende a voltar ao seu comprimento inicial. Isso indica que não houve nenhuma deformação definitiva no objeto, ou seja, não ocorreu uma deformação plástica ou mesmo uma ruptura no material.

Considera-se que há dois tipos de deformação, são elas:

A deformação elástica se dá quando a tensão é removida e o material retorna às suas dimensões iniciais, característica típica das molas.

A deformação plástica quando uma tensão é aplicada ao material e esta causa deformação permanente, não retornando a sua forma inicial. A menor tensão capaz de produzir deformação plástica é conhecida como o limite elástico do material.

2.1. Mola

Uma mola é uma peça, feita geralmente de metal, que retorna a sua forma original depois de ter submetida a uma força deformadora.

As molas helicoidais são produzidas em forma de espiras cilíndricas. Os materiais mais comuns para construção de molas são o aço e o bronze.

A elasticidade de uma mola helicoidal é uma propriedade que depende da quantidade e diâmetro de suas espiras, do tipo de material e calibre do arame com o qual a mola é feita. Um fio reto de metal também possui elasticidade, ou seja, também tende a voltar a seu comprimento original após ser esticado ou torcido até o seu limite elástico do material. O fio quando é moldado em espiral adquire maior capacidade elástica usando um espaço muito menor.

Mola de tração

Ainda que a elasticidade possa ser exercida de muitas formas, as molas são geralmente utilizadas devido à vantagem da elasticidade de torção. Quando um fio é bobinado, temperado e endurecido nesta posição, qualquer esforço para alongar ou comprimir a bobina provoca uma torção no seu material. A mola resiste prontamente a movimentos de compressão ou estiramento.

Há varias aplicações práticas para as molas helicoidais, elas são usadas em máquinas, sistemas mecânicos dos mais simples aos mais complexos.

2.2. Dinamômetro

O dinamômetro de mola é um bom exemplo de aplicação. Trata-se de um instrumento utilizados para fazer a medição de peso e de forças. O dinamômetro de mola é um instrumento formado por uma mola helicoidal, com sua extremidade superior fixa, em sua extremidade inferior é aplicado uma força capaz de distender a mola e um cursor desliza sobre uma escala graduada indicando o valor da força ou peso a ele aplicado.

Dinamômetros

fonte: https://br.banggood.com/

Para construção de um dinamômetro é necessário que se estabeleça a constante elástica da mola que será usada. Visto que a elasticidade de uma mola depende de características como, o material, o comprimento e diâmetro do fio e da geometria das suas espirais. Não é difícil compreender que a elasticidade das molas varia com o tipo.

2.3. Lei de Hooke

Todo fenômeno físico é regido por leis, e tais leis, quando usadas com metodologias corretas, estabelecem certa previsibilidade dos resultados de uma demonstração, experimento ou aplicação.

Para o estudo das características das molas é necessário a o uso sistemático de regras que foram estabelecidas por Robert Hooke no século XVII.

Robert Hooke estabeleceu uma lei da física para à elasticidade de um corpo qualquer. Aplicando-se esta lei é possível calcular as deformações provocadas pelas forças aplicadas sobre um corpo. A lei estabelece que: A distensão de um objeto elástico é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele. A força é igual ao deslocamento da massa a partir do seu ponto de equilíbrio multiplicado pela constante com que o corpo se deforma.

Considera-se que a mola está em seu estado natural, quando não esta sendo comprimida ou esticada. Quando comprimida ou esticada, a mola exerce uma força contrária ao movimento, essa força é calculada usando-se a lei de Hooke.

F = k . X

A formula da lei de Hooke pode ser modificada das seguintes formas:

X= (F/k)

k= (F/X)

donde,

F: força aplicada sobre o corpo elástico.

k: constante elástica.

X: deformação sofrida, uma variável independente.

Segundo o Sistema Internacional (SI), a força (F) é medida em Newton (N), a constante elástica (K) em Newton por metro (N/m) e a variável (X) em metros (m).

3. EXPERIMENTO PARA DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO DE UMA MOLA

3.1. Método Utilizado

Distender uma mola helicoidal com a aplicação de uma força deformadora, utilizando massas de valores conhecidos.

3.2. Experimento 1

Para realização do Experimento 1 formam usados os seguintes materiais:

  • 1 mola com as seguintes características, comprimento 0,053 m, diâmetro 0,013 m e 37 espiras;
  • 1 régua;
  • 21 bolas de gude massas iguais, total de 0,175 kg;
  • 1 pote para colocar as bolas de gude;
  • 0,3 m arame fino;
  • 1 suporte tipo cantoneira para trilhos de cortina (tipo L 0,1 x 0,1 m);
  • 1 painel.

3.2.1. Montagem Experimento 1:

  • Fixe o suporte no painel;
  • Fixe uma extremidade da mola no suporte;
  • Use o arame para pendurar o pote na mola;
  • Fixe a régua que será usada como escala.

A régua serviu de escala, o pote foi usado como compartimento para acomodar as bolas de gude. O uso do pote apresentou dificuldades, pois a forma como as bolas de gude se posicionavam no seu interior provocavam inclinações irregulares para os lados, fazendo com que o sistema não se move-se horizontalmente seguindo um plumo regular. Tais inclinações faziam com que o ponteiro se inclinasse, diminuindo a exatidão da medição, e aumentado a ocorrência dos erros de paralaxe.

Diagrama da Montagem Experimental 1

3.2.2. Metodologia Experimento 1

Para o Experimento 1 foi usado uma massa de 0,175 kg, esta massa é composta por 21 bolas de gude, a massa de cada bola de gude (em situação ideal) é de 0,008333333 kg. O conjunto das 21 bolas de gude resulta em forças de 1,716 N e de uma bola de gude em 0,08172 N .

Na tabela 1 foi registrada a deformação da mola para cada bola de gude adicionada.

Tabela 1

Massa (Kg)

Força (N)

Posição (m)

Constante Elástica
(N/m)

M1=

0,008333333

F1=

0,08166667

X1=

0,001

K1=

81,66666667

M2=

0,016666667

F2=

0,16333333

X2=

0,002

K2=

81,66666667

M3=

0,025

F3=

0,24500000

X3=

0,002

K3=

122,5

M4=

0,033333333

F4=

0,32666667

X4=

0,004

K4=

81,66666667

M5=

0,041666667

F5=

0,40833333

X5=

0,005

K5=

81,66666667

M6=

0,05

F6=

0,49000000

X6=

0,005

K6=

98

M7=

0,058333333

F7=

0,57166667

X7=

0,007

K7=

81,66666667

M8=

0,066666667

F8=

0,65333333

X8=

0,007

K8=

93,33333333

M9=

0,075

F9=

0,73500000

X9=

0,009

K9=

81,66666667

M10=

0,083333333

F10=

0,81666667

X10=

0,01

K10=

81,66666667

M11=

0,091666667

F11=

0,89833333

X11=

0,011

K11=

81,66666667

M12=

0,1

F12=

0,98000000

X12=

0,011

K12=

89,09090909

M13=

0,108333333

F13=

1,06166667

X13=

0,013

K13=

81,66666667

M14=

0,116666667

F14=

1,14333333

X14=

0,013

K14=

87,94871795

M15=

0,125

F15=

1,22500000

X15=

0,015

K15=

81,66666667

M16=

0,133333333

F16=

1,30666667

X16=

0,016

K16=

81,66666667

M17=

0,141666667

F17=

1,38833333

X17=

0,018

K17=

77,12962963

M18=

0,15

F18=

1,47000000

X18=

0,019

K18=

77,36842105

M19=

0,158333333

F19=

1,55166667

X19=

0,02

K19=

77,58333333

M20=

0,166666667

F20=

1,63333333

X20=

0,021

K20=

77,77777778

M21=

0,175

F21=

1,71500000

X21=

0,021

K21=

81,66666667

 

 

 

 

 

 

K médio = 84,79676772

                   

Para cada quantidade de bolas de gude (de 1 a 21) foi determinada o quanto a mola foi alongada (posição), para cada posição(x) aplicando-se esta variação da formula de Hooke, K=(F/X), foi obtido um valor de coeficiente de dilatação (K). A partir dos valores de k obtidos foi determinado um valor médio de coeficiente de dilatação, k = 84,79676772 N/m.

Na tabela 1, é possível notar que deformação da mola não variou regularmente. Tal inconsistência deve-se ao fato de haver variações da massa das bolas de gude, movimento irregular provocado pela inclinação do pote, erro de paralaxe e da pouca resolução da escala da régua.

Imagem Experimento 1

3.3. Experimento 2

Para realização do Experimento 2 foram usados os seguintes materiais:

  • 1 mola com as seguintes características, comprimento 0,053 m, diâmetro 0,013 m e 37 espiras (a mesma do experimento 1);
  • 1 folha de papel milimetrado;
  • 21 bolas de gude massas iguais, total de 0,175 kg (as mesmas do experimento 1);
  • 1 tubo PVC, 25 mm de diâmetro, 450 mm de comprimento com uma das extremidades fechadas;
  • 0,3 m arame fino;
  • 1 suporte tipo cantoneira para trilhos de cortina (tipo L 0,1x 0,1 m);
  • 1 painel.

3.3.1. Montagem Experimento 2:

  • Fixe o suporte no painel;
  • Fixe uma extremidade da mola no suporte;
  • Use o arame para pendurar o tubo na mola;
  • Fixe o papel milimetrado que será usada como escala.

3.3.2. Metodologia Experimento 2

O papel milimetrado serviu de escala, o tubo foi usado como compartimento para acomodar as bolas de gude. Para evitar os erros ocorridos no Experimento 1, no Experimento 2 o pote foi substituído por um tubo. No tubo as bolas de gude são posicionadas alinhadas verticalmente, em um plumo regular, provocando um movimento sempre vertical, quase não há declinação para os lados. No corpo do tubo foi fixado um ponteiro para facilitar a indicação de variação, este ponteiro foi posicionado próximo da escala para reduzir o erro de paralaxe.

Diagrama da Montagem Experimental 2

Para este experimento, assim como no Experimento 1, foi usado uma massa de 0,175 kg, esta massa é composta por 21 bolas de gude, a massa de cada bola de gude (em situação ideal) é de 0,008333333 kg. O conjunto das 21 bolas de gude resulta em forças de 1,716 N e de uma bola de gude em 0,08172 N.

Na tabela 2 foi registrada a deformação da mola para cada bola de gude adicionada.

A medição foi repetida cinco vezes, para cada vez a quantidade de bolas de gude e as deformações da mola (x) foram anotados e estão expostos na tabela 2.

Para cada quantidade de bolas de gude (de 1 a 21) foi determinada uma média do quanto o a mola foi alongada (posição média), para cada posição média (x) aplicando-se esta variação da formula de Hooke, K=(F/X), foi obtido um valor de coeficiente de dilatação (K). A partir dos valores de k obtidos foi determinado um valor médio de coeficiente de dilatação, k = 81,27489 N/m.

Na tabela 1, é possível notar que há discrepâncias nos valores de x e de k, para cada quantidade de bolas de gude em cada repetição de medição, ou seja, a deformação da mola não variou regularmente. Tal inconsistência deve-se ao fato de haver variações da massa das bolas de gude, possivelmente erro de paralaxe e da qualidade e resolução do papel milimetrado.

Imagem Experimento 2

3.4. Experimento 3

Para realização do Experimento 2 foram usados os seguintes materiais:

  • 1 mola com as seguintes características, comprimento 0,035 m, diâmetro 0,015 m e 15 espiras (a mesma do experimento 1);
  • 1 folha de papel milimetrado;
  • 21 bolas de gude massas iguais, total de 0,175 kg (as mesmas dos experimentos 1 e 2);
  • 1 tubo PVC, 25 mm de diâmetro, 450 mm de comprimento com uma das extremidades fechadas;
  • 0,3 m arame fino;
  • 1 suporte tipo cantoneira para trilhos de cortina (tipo L 0,1x 0,1 m);
  • 1 painel.

3.4.1. Montagem Experimento 3:

  • Fixe o suporte no painel;
  • Fixe uma extremidade da mola no suporte;
  • Use o arame para pendurar o tubo na mola;
  • Fixe o papel milimetrado que será usada como escala.

3.4.2. Metodologia Experimento 3

O papel milimetrado serviu de escala, o tubo foi usado como compartimento para acomodar as bolas de gude. Para evitar os erros ocorridos no Experimento 1, neste experimento assim como no Experimento 2, o pote foi substituído por um tubo. No tubo as bolas de gude são posicionadas alinhadas verticalmente, em um plumo regular, provocando um movimento sempre vertical, quase não há declinação para os lados. No corpo do tubo foi fixado um ponteiro para facilitar a indicação de variação, este ponteiro foi posicionado próximo da escala para reduzir o erro de paralaxe.

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Diagrama da Montagem Experimental 3

Para este experimento, assim como nos Experimentos 1 e 3, foi usado uma massa de 0,175 kg, esta massa é composta por 21 bolas de gude, a massa de cada bola de gude (em situação ideal) é de 0,008333333 kg. O conjunto das 21 bolas de gude resulta em forças de 1,716 N e de uma bola de gude em 0,08172 N.

Na tabela 3 foi registrada a deformação da mola para cada bola de gude adicionada.

A medição foi repetida cinco vezes, para cada vez a quantidade de bolas de gude e as deformações da mola (x) foram anotados e estão expostos na tabela 3.

Para cada quantidade de bolas de gude (de 1 a 21) foi determinada uma média do quanto o a mola foi alongada (posição média), para cada posição média (x) aplicando-se esta variação da formula de Hooke, K=(F/X), foi obtido um valor de coeficiente de dilatação (K). A partir dos valores de k obtidos foi determinado um valor médio de coeficiente de dilatação, k = 81,27489 N/m.

Na tabela 1, é possível notar que há discrepâncias nos valores de x e de k, para cada quantidade de bolas de gude em cada repetição de medição, ou seja, a deformação da mola não variou regularmente. Tal inconsistência deve-se ao fato de haver variações da massa das bolas de gude, possivelmente erro de paralaxe e da qualidade e resolução do papel milimetrado.

Imagem Experimento 3

4. AULA PRÁTICA: DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA DE UMA MOLA

4.1. Fundamentação Pedagógica

Segundo (HIGA; OLIVEIRA, 2012) A realização de experimentos é uma estratégia de ensino-aprendizagem que tem sido defendida no ensino de Física a partir das décadas de 1960 e 1970. A incorporação dos projetos de ensino, brasileiros e internacionais, nas nossas escolas tornou mais comum tal estratégia, tornando-a uma prática constante. Esta incorporação tem sido feita sob diferentes concepções pedagógicas de ensino e de aprendizagem, e tem sido objeto de pesquisas na área de ciências, sob diferentes referenciais teóricos.

Neste caso, a transmissão-recepção de conhecimentos já elaborados é o modelo de aprendizagem usado, com aulas teóricas separadas das aulas práticas. Dessa forma os estudantes são vistos como receptores passivos, dos conhecimentos que o professor transmite e demostra nas aulas práticas. Procuram-se verificar leis e teorias, sem reflexões e questionamentos. A teoria, o livro didático e o docente são autoridades e tomados como critério de verdade (HIGA;OLIVEIRA, 2012).

É possível apresentar concepções diferentes sobre de atividades experimentais, que envolvem diversas visões de aprendizagem. Em tais atividades o estudante e o professor podem exercer diferentes papéis, ambos adquirindo conhecimento enquanto realizam as atividades experimentais. A atividade experimental dá sentido à teoria, também pode ser estratégia individual de descobrimento e para introduzir os alunos na prática científica (FERREIRA, 1978).

Os experimentos praticados como estratégia de descoberta, são apoiados pelo modelo de aprendizagem que considera o estudante como um indivíduo, buscando capacita-lo para elaboração do seu próprio conhecimento científico de forma autônoma, levando-o a interagir com o ambiente. O conhecimento é fruto da elaboração individual baseada no senso comum, fruto de um processo indutivo (HIGA; OLIVEIRA, 2012).

A experimentação pode ser o argumento ou incentivo para introduzir o estudante nas práticas a científicas, a aula prática visa fomentar no aluno a vontade e a habilidade do "fazer ciência". Enquanto as aulas teóricas tem o proposito de transmitir os conteúdos, as atividades práticas apresentam aos alunos os "métodos da ciência". Considera-se necessário seguir os métodos científicos, fundamentados em regras, procedimentos, com etapas definidas.

A atuação do professor deve ser orientar, mediar e assessorar os estudantes nas atividades experimentais, propondo ou fazendo emergir da classe questões-problema; deve motivar e observar as reações dos estudantes, fornecendo, quando necessário, orientações; é importante que evidencie detalhes que o grupo não observou, mas que sejam importantes para o experimento; juntamente com os estudantes, o professor, deve elaborar um texto que seja fruto das observações discutidas na de sala de aula a respeito dos conceitos estudados.

O que mais importa, pedagogicamente, é aquele contato ativo com uma grande quantidade de materiais que oferece o modo de atingir todos os recursos da ciência e, antes disso, chegar à compreensão da sociedade (MANACORDA, 2001).

Considerando como aspecto essencial da vida escolar o contato com objetos, situações materiais, relações diretas com a natureza e com produtos tecnológicos, outras formas de mediação entram na composição do currículo escolar. Entendida dessa forma, a atividade experimental visa aplicar a teoria na resolução de problemas e dar significado à aprendizagem da Ciência, constituindo-se como uma verdadeira atividade teórico-experimental (ZANON; FREITAS, 2007).

Diante disso é preciso ter clareza do significado e do papel da experimentação, tanto no processo científico quanto no processo pedagógico, para que se possa definir o que priorizar numa situação de ensino, se é a experimentação em si, o fenômeno que ela envolve ou o conhecimento formal. Não há dúvida de que tal priorização tem íntima relação com o modelo de educação científica que se pretende (AMARAL, 1997).

4.2. Aplicação e Metodologia Ativa

Depois de apresentar aos alunos os conceitos teóricos da Lei de Hooke, o professor deve lançar a seguinte proposta desafiadora: Construir um dinamômetro, semelhante ao apresentado neste trabalho, com o qual seja possível realizar experimentos práticos a respeito da Lei de Hooke.

O professor deve orientar os alunos a respeito dos métodos e cuidados necessários para a construção e a realização das medições, no entanto deve promover o protagonismo do aluno neste processo de aprendizagem. É fundamental que qualquer experimento seja encarado como uma oportunidade de fazer com que os alunos descubram, aprendam e compreendam os conceitos físicos e suas aplicações. Não cabe ao professor entregar respostas prontas, reduzindo os alunos apenas a espectadores passivos.

Deve-se ressaltar que atividades experimentais quantitativas permitem fornecer conhecimentos inerentes a alguns procedimentos típicos da investigação científica, como utilização adequada de equipamentos e instrumentos de medida, análise e tratamento estatístico de dados, cuidados com erros sistemáticos, entre outros.

Por outro lado, é importante salientar que apesar de permitirem uma participação mais ativa dos alunos, a maioria das atividades experimentais quantitativas tende a ser utilizadas por meio de procedimentos e roteiros fechados que permitem classificar este tipo de atividade experimental como verificacionista, de modo que em geral não são enfatizados importantes elementos, como a existência de conceitos espontâneos nos alunos e o incentivo a momentos de reflexão e aprofundamento de discussões acerca dos conteúdos, o que poderia ocasionar uma maior eficiência no processo de aprendizagem. Neste sentido, é comum em atividades desta natureza observar-se uma certa limitação na manifestação da criatividade dos alunos, uma vez que o propósito de verificar a validade de determinadas previsões teóricas ocorre em geral por meio de roteiros previamente estabelecidos.(Araujo e Abid, 2003, p.19)

Melhor do que falar de conceitos em aulas expositivas e cansativas, que impõem aos estudantes em um papel passivo, é conduzir os alunos ao protagonismo e autonomia.

A turma deve ser dividida em equipes, cada equipe seve construir o seu dinamômetro, é interessante que usem materiais simples e reciclados, mas que os instrumentos construídos sejam funcionais, os estudantes devem fazer as medições e propor melhorias nos dinamômetros conforme as suas criatividades.

O uso de molas e massas diferentes possibilita comparações de resultados. É fundamental que ao final os resultados sejam comparados e discutidos.

A comparação de resultados estimula duvidas e questionamentos que fomentam discussões e reflexões, desta forma o experimento conduz o aluno ao protagonismo no seu processo de aquisição de conhecimento.

4.3. Questão a serem trabalhadas:

  • Se as leis da física são exatas e imutáveis, os resultados da atividade prática deveriam ser exatamente iguais aos obtidos através dos cálculos?
  • Por quais motivos as medições, apesar de seguirem os mesmos métodos e com os mesmos materiais podem apresentar resultados diferentes?
  • Qual a importância da matemática nos processos de experimentação e investigação científica?

O Aprendizado por meio da ação esclarece aos estudantes os papéis da teoria e da prática, justificando a aprendizagem. A explicação da teoria a partir de atividades práticas descomplica o aprendizado. Uma aula desafiadora prepara melhor os jovens para os desafios cotidianos.

As atividades práticas podem alcançar resultados no íntimo dos indivíduos. Professores e estudantes podem experimentar uma melhoria na autoestima e da confiança, desta forma trazendo autonomia. Melhora as capacidades de analisar, argumentar e criticar, de gerir recursos e da criatividade.

4.4. Jogo de Perguntas Sobre Hooke

Depois da construção e analises dos dinamômetros produzidos, o professor pode propor a seguinte atividade lúdica.

Objetivos:

  • Usar ludicidade, para motivar pesquisas a respeito de Robert Hooke e as seus trabalhos sobre a elasticidade dos corpos.
  • Desenvolver a capacidade de observar, compreender e comparar sistemas.
  • Fomentar o trabalho e o sentimento de equipe.

Regras:

1. A turma deve ser dividida em dois times, cada time deve escolher dois dinamômetros construídos por eles, e depois os times recebem 30 bolas de gude.

2. O professor sorteia um time.

3. O primeiro time, este deve escolher uma quantidade de bolas de gude e um dos dinamômetros e então, tentar acertar quantos milímetros esta quantidade fara o dinamômetro variar.

4. Caso a acertem ganham 5 pontos e poderão escolher um cartão com uma pergunta para o outro time. Se errarem a vez passa para o outro time.

5. Se o outro time errar, a pergunta do cartão, ganham mais dois pontos e podem responder a pergunta do catão, podendo ganhar mais 5 pontos.

6. Depois o outro time deve proceder da mesma forma.

7. Os times não poderão escolher a mesma quantidade de bolas de gude para um mesmo dinamômetro.

Perguntas:

  1. Sobre o que a Lei de Hooke trata?
    1. Elasticidade dos corpos;
    2. Força da gravidade;
    3. Ação deformadora do peso.
  2. Qual a nacionalidade de Robert Hooke?
    1. Sueco;
    2. Alemão;
    3. Inglês.
  3. De quem Hooke foi assistente enquanto estudou em Oxford?
    1. Isaac Newton;
    2. Robert Boyle;
    3. Albert Einstein.
  4. Qual dessas invenções é atribuída a Hooke?
    1. Termômetro;
    2. Relógio de corda;
    3. Balança de torção.
  5. Qual tipo de deformação persiste mesmo depois de retirada a força deformadora?
    1. Deformação parcial;
    2. Deformação elástica;
    3. Deformação plástica.
  6. Qual tipo de deformação se desfaz depois de retirada a força deformadora?
    1. Deformação elástica;
    2. Deformação parcial;
    3. Deformação plástica.
  7. Complete a lacuna: Segundo a Lei de Hooke “As forças ______________ são proporcionais às ______________ elásticas produzidas”.
    1. Gravitacionais , distensões;
    2. Normais, variações;
    3. Deformantes, deformações.
  8.  Na equação matemática para a Lei de Hooke a letra K representa o valor do que?
    1. Constante Elástica;
    2. Força peso;
    3. Massa.
  9. A Constante Elástica da mola traduz a que característica de uma mola?
    1. O número de espiras;
    2. O diâmetro;
    3. A rigidez.
  10.  O dinamômetro não é um instrumento ideal para medir:
    1. Peso;
    2. Massa;
    3. Força.

5. CONCLUSÃO

A física como disciplina ensinada na educação básica parece ser um conjunto de conceitos que são traduzidos por meio de fórmulas matemáticas. Ao final da aula o aluno se depara com a pergunta “isso serve para que?”. Para muitos alunos a física parece uma disciplina que se refere a assuntos complexos, distantes do cotidiano e que só interessam e podem ser compreendidos por cientistas que dominam os segredos da matemática. Desta forma o interesse pela física se perde.

A educação pode ser entendida como trabalho de formar ou capacitar pessoas segundo as expectativas culturais de um povo. O mínimo que se espera de uma escola é que, de alguma forma, ela melhore a vida de seus alunos, e como consequência, da sociedade na qual ela está inserida. Se não houver uma conexão entre o que a escola ensina e as necessidades cotidianas, então é improvável manter o interesse do estudante pela matéria. É fato que a falta de estímulos torna mais difícil o aprendizado.

Os conceitos da física podem ser muito abstratos quando ensinados em uma aula expositiva convencional, geralmente monótona, na qual o objetivo para o estudante parece ser apenas, acertar os resultados dos cálculos. Quando há dificuldades na aprendizagem, consequentemente o animo e o interesse do estudante é prejudicado e suprimido. É imperativo que o professor exerça sua função de mediador e crie ou procure recursos didáticos que tornem suas aulas mais interessantes pondo o estudante como protagonista no seu próprio processo aprendizagem.

Um trabalho de ensino e aprendizagem efetivos deve ser além de interessante, dinâmico e criativo. Qualquer aula que trate de assuntos relacionados com fatos, fenômenos e necessidades diárias tem possibilidade de despertar mais interesse nos alunos.

É consenso, entre educadores e educandos que, as aulas nas quais há atividades práticas e desafiadoras, há mais dinamismo, interesse e produtividade. Atividades como a que foi apresentada neste trabalho oferecem interessantes situações de ensino e aprendizagem.

No exercício da docência as experiências que os professores proporcionam aos alunos geram notáveis benefícios para a aprendizagem com a experimentação, o que proporciona aos alunos métodos para a busca de outras fontes de conhecimento. A prática de atividades experimentais, tanto em laboratórios quanto em sala de aula, permite ao professor usar modelos tradicionais de ensino e conduzir aos estudantes, métodos alternativos de aquisição de conhecimento.

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Publicado por: Leonardo André Suéte

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