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

Ivonete Maria Rosinski1 Adriana Gallego Martins2

Resumo

Este artigo é resultado da implementação da Unidade Didática “Aplicações das Leis de Newton em nosso cotidiano”, desenvolvido com alunos do 9º ano do Ensino Fundamental do Colégio Estadual Bento Munhoz da Rocha Neto- E.F.M.P, município de Paranavaí. Teve como objetivo proporcionar ao aluno o conhecimento do movimento e das forças da Física, bem como seus efeitos, para a construção de mecanismos para aplicações desses fenômenos no cotidiano do aluno.Foi utilizado a experimentação e diversas atividades ao longo de todo o processo de desenvolvimento, privilegiando o fazer, o manusear, o operar, o agir e o refletir em diferentes formas e níveis. E dessa forma, possibilitou a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de 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 daqueles que não eram possíveis de se observar na prática. Tudo isto visando superar os conteúdos fragmentados e buscando a contextualização de conceitos científicos com fatos da vida diária. Foram utilizados questionários diagnósticos e levantamento de hipóteses para conduzir o aluno na elaboração dos modelos teóricos atualmente aceitos pela comunidade científica. Os resultados das análises iniciais e finais desses questionários 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

O presente artigo se constitui como parte integrante das atividades previstas

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

1Professora da Rede Estadual de Ensino do Estado do Paraná, Núcleo Regional de Paranavaí.

Licenciada em Ciências do 10 grau com Habilitação em Matemática, pela Faculdade Estadual de

Educação, Ciências e Letras de Paranavaí. Especialista em Didática e Metodologia do Ensino pela UNOPAR. 2Professora-orientadora do Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE). Doutora em Ciências

Biológicas pela Universidade Estadual de Maringá. Professora lotada no Colegiado de Ciências Biológicas da Universidade Estadual do Paraná – Campus de Paranavaí. e-mail: adrianamartins100@yahoo.com.br.

Estado 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”, aplicada em uma escola da rede pública de Educação Básica no

Estado do Paraná.

A escolha do tema apoiou-se em nossa prática docente e no conhecimento

de que mesmo com toda a importância do movimento e de suas aplicações em

situações tão presentes nas nossas vidas, a maioria dos alunos não sabe quais os

princípios físicos básicos que norteiam tais objetos e fenômenos tão presentes em

nosso cotidiano.

Essa situação se apresenta talvez pelo modelo tradicional, no qual se

predomina a matematização da Física na disciplina de Ciências, transmitida apenas

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, sendo impróprio para um efetivo aprendizado da Física.

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, possibilitando ao

aluno a certeza do papel da Física, como uma das ciências que mais tem contribuído

para a evolução do mundo e para a modificação da realidade cotidiana, por sua vasta

aplicação tecnológica e social em todos os campos do conhecimento.

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 que discute o

ensino da Física por meio de experimentação, foi imprescindível. Entre outros

autores, destacam-se Araújo (2003), Carvalho et al. (2006), GREF (2005), Penteado

e Torres (2005).

Utilizar experimentos como ponto de partida, para desenvolver a

compreensão de conceitos, segundo Carvalho et al. (2006) é uma forma de levar o

aluno a participar de seu processo de aprendizagem, saindo de uma postura

passiva e para perceber e agir sobre o seu objeto de estudo, relacionando-o com

acontecimentos.

Esses experimentos foram acompanhados de situações problemas, com

características questionadoras e de diálogo, onde envolveu a resolução dos

mesmos, levando à introdução de conceitos. 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.

[...], no ensino por investigação, a tônica da resolução de problemas está

na participação dos alunos e, para isso, o aluno deve sair de uma postura

passiva e aprender a pensar, elaborando raciocínios, verbalizando,

escrevendo, trocando ideias, justificando suas ideias (CARVALHO et al.,

2006).

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 os alunos na compreensão dos

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

Tudo isto visando superar os conteúdos fragmentados, e buscando a

contextualização dos 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.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

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 neutralidade da

produção desse conhecimento, mas seu comprometimento e envolvimento com

aspectos sociais, políticos, econômicos e culturais (PARANÁ, 2008).

Para que o aluno compreenda os conceitos físicos é necessário uma

abordagem pedagógica dos conteúdos escolares fundamentados nos conteúdos

estruturantes, que são os conhecimentos e as teorias que hoje compõem os campos

de estudo da Física e servem de referência para a disciplina escolar.

Consideram-se como conteúdos estruturantes as três grandes sínteses que

compunham o quadro conceitual de referência da Física no final do século XIX e

início do século XX: Movimento, Termodinâmica e Eletromagnetismo.

Embora tenham evoluído separadamente, elas são teorias unificadoras: A

Mecânica de Newton, no século XVII, unificou a estática, a dinâmica e a

astronomia; a Termodinâmica, no século XIX, unificou conhecimentos sobre

gases, pressão, temperatura e calor e a teoria Eletromagnética de Maxwell,

unificou o magnetismo, a eletricidade e a ótica (PARANÁ, 2008, p. 57).

Esse projeto abordou o primeiro conteúdo estruturante, o “Movimento”.

Seguindo a orientação das Diretrizes Curriculares da Educação Básica (DCEs

(2008) o enfoque conceitual foi para além de uma equação matemática, sob o

pressuposto teórico de que o conhecimento científico é uma construção humana

com significado histórico e social. Pois, mesmo com toda a importância do

movimento e de suas aplicações em situações tão presentes nas nossas vidas,

verifica-se ainda que a maioria dos alunos não sabe quais os princípios físicos

básicos que norteiam tais objetos e fenômenos tão presentes em nosso cotidiano

No estudo dos movimentos, é indispensável trabalhar as ideias de

conservação de momentum e energia, pois elas pressupõem o estudo de simetrias,

leis de conservação, em particular da Lei da Conservação da Energia, desenvolvida

nos estudos da termodinâmica, no século XIX, e considerada uma das mais

importantes leis da Física. A conservação de momentum está inserida no

entendimento de homogeneidade e simetria de translação no espaço, como também

um instrumento da Física Moderna, ligada à cosmologia e à física quântica

(PARANÁ, 2008).

Os conceitos momentum e impulso carregam as ideias fundamentais de

espaço, tempo e matéria (massa). Um sistema físico que evolui conduz aos

conceitos de momentum e impulso e é formado por essas entidades – espaço,

tempo e massa. Outro importante conceito a ser trabalhado é o de força, definido a

partir da variação temporal da quantidade de movimento, que constitui a segunda lei

de Newton. A variação da quantidade e movimento conduz à ideia de impulso, um

importante conceito da teoria newtoniana. Para abordar o conceito de força, as

ideias de matéria e espaço devem estar bem fundamentadas, evitando-se, assim, o

risco de reduzi-lo à mera discussão matemática (PARANÁ, 2008, p.59).

Ainda no contexto do estudo do Movimento, é importante a abordagem da

gravitação universal. A Teoria da Gravitação Universal de Newton partiu das Leis de

Kepler, mas ao invés de considerar as órbitas planetárias como elípticas,

assumiu-as como circulares. Isso levou à elaboração da lei dos Quadrados –

aceleração inversamente proporcional ao quadrado da distância. Essa lei tem

validade para o cálculo e a compreensão das órbitas de qualquer planeta.

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

presentes desde que os homens iniciaram o 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 entidades no 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 (PARANÁ, 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).

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.

Utilizar experimentos como ponto de partida, para desenvolver a

compreensão de conceitos, é uma forma de levar o aluno a participar de

seu processo de aprendizagem, sair de uma postura passiva e começar a

perceber e a agir sobre o seu objeto de estudo, relacionando o objeto com

acontecimentos e buscando as causas dessa relação, procurando, portanto,

uma explicação causal para o resultado de suas ações e/ou interações

(CARVALHO et al., 2006).

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.

Não pretendemos, porém, que a experimentação, baseada na resolução de

problemas, seja suficiente para a descoberta de uma lei física e nem,

tampouco, que o aluno passe por todas as etapas do processo de

resolução de maneira autônoma, mas, sim que, a partir dos conhecimentos

que os alunos já possuem do seu contato cotidiano com o mundo, o

problema colocado e a atividade de ensino criada a partir dele venham:

Despertar o interesse do aluno; estimular sua participação; apresentar uma

questão que possa ser o ponto de partida para a construção do

conhecimento; gerar discussões e levar o aluno a participar das etapas do

processo de resolução do problema (CARVALHO et al., 2006).

Assim, a resolução de problemas a partir de experimentos proporciona a

participação do aluno e a oportunidade para que ele comece a produzir seu

conhecimento por meio da interação entre pensar, sentir e fazer. No ensino da

Física, quando se utiliza a investigação científica, a aprendizagem dos conteúdos é

acompanhada de uma aprendizagem de procedimentos sobre os processos de

apreensão e construção de conhecimentos.

Isto poderá ser concretizado em atividades de ensino que nascem de uma

necessidade de aprender desencadeada por situações-problema que possibilitem os

sujeitos a agirem como solucionadores de problemas.

[...], no ensino por investigação, a tônica da resolução de problemas está na

participação dos alunos e, para isso, o aluno deve sair de uma postura

passiva e aprender a pensar, elaborando raciocínios, verbalizando,

escrevendo, trocando ideias, justificando suas ideias (CARVALHO et al.,

2006).

O professor além do conhecimento da matéria que está ensinando deverá

também ser um questionador, que saiba argumentar, conduzir as discussões,

motivar o processo, desafiar, de forma que se comporte como um orientador do

processo de ensino. Para Carvalho et al., (2006):

[...], o professor deve conhecer bem o assunto para poder propor questões

que levem o aluno a pensar, deve ter uma atitude ativa e aberta, estar

sempre atento às respostas dos alunos, valorizando as respostas certas,

questionando as erradas, sem excluir do processo o aluno que errou, e sem

achar que a sua resposta é a melhor, nem a única (CARVALHO et al.,

2006).

A relação professor e aluno não deve ser uma relação de imposição, mas

sim, uma relação de cooperação, de respeito e de crescimento. O aluno deve ser

considerado como um sujeito interativo e ativo no seu processo de construção de

conhecimento. Assumindo o professor um papel fundamental nesse processo, como

um indivíduo mais experiente. Por essa razão cabe ao professor considerar

também, a bagagem cultural e intelectual do aluno e a partir dela, elaborar a

construção da aprendizagem.

3 METODOLOGIA

O desenvolvimento do material didático foi realizado com alunos do 9º ano do

Ensino Fundamental, do Colégio Estadual Bento Munhoz da Rocha Neto - E.F.M.P,

na cidade de Paranavaí, Paraná. Inicialmente o trabalho apoiou-se no resultado da

aplicação de um questionário diagnóstico cujo teor investigava o conhecimento

prévio dos alunos a respeito de Força e Movimento. Segundo as Diretrizes

Curriculares da Educação Básica (2008), para oportunizar o desenvolvimento do

aluno no sentido da construção do seu conhecimento, e de possibilitara

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.

Com base nos resultados obtidos iniciou-se o desenvolvimento dos

conteúdos propostos para o material, tais como: conhecimento do conceito de

massa nas translações ligado 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

O questionário para diagnosticar as concepções espontâneas em relação ao

conteúdo estruturante “Movimento” e a importância dele em nossa vida apresentou

vário questionamentos, envolvendo situações do cotidiano relacionado ao conteúdo

discutido (Anexo 1).

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.

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

Após aplicação do questionário diagnóstico, acima citado, uma discussão foi

estabelecida, obtendo-se diferentes reflexões e respostas. A discussão permitiu

fazer um diagnóstico dos conhecimentos prévios dos alunos, que possibilitou a

apresentação de uma variedade de estratégias visando o aprendizado dos conceitos

Físicos do Movimento.

O trabalho foi realizado em dezesseis encontros, com duração de 2

horas/aula, em um período de 16 semanas, nos meses de março a julho.

Segue resumidamente a descrição das atividades realizadas em cada

encontro.

Primeiro Encontro – 02 horas/aula

Apresentação do projeto aos alunos, explicando os objetivos, a metodologia,

o desenvolvimento, a avaliação e a importância da participação deles nesse estudo.

Segundo Encontro – 02horas/aula

Início da implementação: momento de interação. Questionário inicial (Anexo

1), para diagnosticar as concepções espontâneas em relação ao conteúdo

estruturante “Movimento”.

Terceiro Encontro – 02 horas/aula

Com a ajuda de um projetor foi apresentado os conceitos de Força:

estabelecendo o que produz o movimento, o que controla o movimento e o que

amplia a força. Conceito de movimento, apresentando os movimentos de translação

e os movimentos de rotação; equilíbrio; conceitos de força, movimento e equilíbrio

em uma bicicleta; e movimentos na terra, na água e no mar.

Quarto Encontro – 02 horas/aula

Comprovando a relação entre força, movimento, velocidade e atrito, por meio

de experimentações. Os alunos foram divididos em cinco grupos e utilizando

carrinhos de fricção, cronômetro e trena, responderam várias questões, tais 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? Para concluir essa atividade foi observado: o

movimento do carrinho, o que se pode dizer a respeito de sua velocidade; o que se

pode dizer sobre as medidas realizadas no experimento com relação à precisão; O

que entenderam por velocidade média? E constante? Como descreveriam uma

velocidade variável?

Quinto e Sexto Encontros – 04horas/aula

Divididos em cinco grupos foi realizado algumas demonstrações:

Grupo 1– DISCO FLUTUANTE - A Influência do Atrito no Movimento;

Grupo 2– ARRASTÃO - A influência da área de contato no atrito;

Grupo 3- SEGREDO DA CAIXA - A influência do peso no atrito;

Grupo 4 – LIXA - A influência do tipo de superfície no atrito;

Grupo 5 - 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 outras equipes.

Sétimo Encontro – 02 horas/aula

Conhecendo um pouco de Isaac Newton por meio de um vídeo exibido na TV

multimídia disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=4ZIYMmJ2ewE. Na

sequência do vídeo foi realizado uma pesquisa orientada no laboratório de

informática respondendo as seguintes questões: Como era Isaac Newton? Sua

personalidade? Ele teve vida fácil? O vídeo apresentou ainda a teoria criada e

provada matematicamente por Newton. Para aprofundamento do estudo das Leis de

Newton, os alunos ampliaram a pesquisa buscando o enunciado das três Leis de

Newton e das várias interações apresentadas no vídeo. Confeccionaram cartazes

com os enunciados da forma que Newton os redigiu em seu livro “Princípios

Matemáticos da Filosofia Natural”.

Oitavo, Nono, Décimo e Décimo Primeiro Encontros: 08horas/aula

Mantendo a divisão dos alunos em cinco grupos as Leis de Newton foram

trabalhadas da seguinte forma:

Grupo 1– Demonstraram através de uma experiência utilizando um

carrinho; uma rampa de madeira; duas bonecas (uma com e outra sem o cinto de

segurança), confirmando que a inércia é a tendência dos corpos em prosseguir em

movimento em linha reta e velocidade constante ou em repouso.

Grupo 2–Para comprovar a 1ª Lei de Newton foi utilizado um ovo cru,

um ovo cozido e uma mesa. Equilibraram o ovo cozido em cima da mesa e o

rodaram. Fizeram o mesmo com o ovo cru e observaram que o cru continua a rodar

quando se retira a mão, e o cozido não. Para melhor entendimento do experimento,

foi exibido exibiram um vídeo disponível em

http://www.youtube.com/watch?v=nF9YXDpVrXs, que explica por meio de

demonstrações a lógica de inércia.

Grupo 3-Fizeram a demonstração da bolinha que cai no copo,

utilizando uma bolinha de ping pong, uma cartolina e um copo. Colocaram o copo

em cima da mesa, em seguida colocaram a cartolina em cima do copo. Equilibraram

a bolinha de ping pong em cima da cartolina, bateram rapidamente sobre a cartolina

fazendo com que a bolinha caísse dentro do copo. Tal demonstração teve o objetivo

de apresentar o primeiro princípio da “Dinâmica ou Princípio da Inércia” (1ª lei de

Newton).

Grupo 4– Também para mostrar o Princípio da Inércia, esse grupo

utilizou uma garrafa, uma toalha e uma mesa. Colocaram sobre a mesa uma toalha,

em cima da toalha a garrafa, deram um puxão brusco na toalha sob a garrafa sem

que a mesma se deslocasse.

Grupo 5- Apresentaram a relação de proporcionalidade entre força

resultante, aceleração e massa, utilizando apenas uma mesa e tijolos. Empurraram

com o máximo de força um tijolo: com o 50 dedo da mão; com dois dedos quaisquer;

com uma das mãos; com as duas mãos. Na sequência o número de tijolos foi

aumentado; primeiro um tijolo, depois dois tijolos empilhados, três tijolos empilhados

e quatro tijolos empilhados. Essas demonstrações e alguns questionamentos foram

realizados com o objetivo de se chegar ao entendimento da 2ª Lei de Newton. Para

complementar esse entendimento, os participantes assistiram diversas

demonstrações semelhantes, no site <http://www.youtube.com>.

Décimo Segundo Encontro – 02 horas/aula

Construção de um equipamento similar ao Dinamômetro, utilizando materiais

simples do cotidiano como: régua de trinta centímetros, barbante, clipe, pedaços de

fita adesiva (tipo crepe), elástico (utilizado para prender dinheiro), caixas de fósforo

contendo diferentes quantidades de areia, ou seja, com diferentes pesos. Dessa

forma puderam comparar forças por meio da deformação do elástico.

Décimo Terceiro Encontro – 04 horas/aula

Exibição de um vídeo denominado “O Mundo de Beakman”. Abordando “Ação

e Reação”, disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=QpwS-Dsolxo>, onde

se explica a terceira Lei. Após a exibição foi realizado uma reflexão, sobre as formas

de demonstrá-la. Cada equipe se reuniu e discutiu uma forma de demonstrar essa

lei.

Décimo Quarto Encontro – 02 horas/aula

Para completar as atividades foi trabalhado utilizando o Data Show, seis

tirinhas, sendo que 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. Após a exibição de cada tirinha houve reflexão e

discussão de questões que complementaram as outras informações trabalhadas

durante toda a implementação. As tirinhas foram retiradas dos seguintes endereços

eletrônicos:

<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 Quinto Encontro – 02 horas/aula

Para apresentar os resultados desse estudo, foi construído um mural

explicativo no pátio do colégio para expor todo material coletado durante a

implementação do material didático.

Com esta atividade, a implementação do material didático foi concluída, e

conforme já relatado o questionário inicialmente trabalhado (Anexo 1) foi novamente

aplicado, para verificar se houve uma melhora na aprendizagem dos alunos.

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS

Analisando os resultados da implementação do projeto na escola, pode-se

perceber que ao usar experimentos e vídeos em sala de aula sobre os conteúdos de

Física, na disciplina de Ciências, com o 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 tornaram-se mais participativos e interessados, tanto nas

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

demonstravam interesse nas aulas de Ciências. Tão importante quanto uma maior

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

aprendizagem dos conteúdos, tais como, força, movimento, inércia, massa,

Intensidade de força e as três leis de Newton, que foram trabalhados de uma forma

diferenciada, melhor organizada e estimulando a participação de toda a classe em

cada atividade.

No início da implementação, com a utilização do questionário diagnóstico

pode-se observar nos alunos uma enorme dificuldade em conceituar

adequadamente os Fundamentos da Força e do Movimento: como exemplo, o

conhecimento do 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 um

entendimento do conceito e aplicação da gravitação, entre outros.

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

questionário inicial foi novamente aplicado com o objetivo de observar se houve

apropriação significativa dos conceitos. De acordo com os resultados apresentados

na Tabela 01, pode-se constatar que isso ocorreu, considerando um grande aumento

no número de acertos em todas as questões, tendo em vista as diferentes

abordagens dos conteúdos trabalhados no decorrer da implementação, com a

participação e interação efetiva dos participantes.

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

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 estabelecer 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, para a compreensão de algo importante e

indispensável à vida: o movimento, a força e o equilíbrio. Esclarecendo alguns

conceitos foi possível melhorar o entendimento de 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 trabalhados e entendidos

por meio de demonstrações.

Os alunos conseguiram fazer relação entre força, movimento, velocidade e

atrito, ao fazer experimentação com um carrinho de fricção em pisos de diferentes

texturas, e cronometrando tempo e distância. Com indagações a respeito da

velocidade dos carrinhos de fricção conseguiram definir velocidade média e

velocidade constante.

Em uma das atividades de demonstração denominada “Disco Flutuante”, o

Grupo 1 teve o objetivo de mostrar a influência que o atrito exerce sobre o

movimento de um objeto. Foi evidenciado que quando o objeto posto em movimento

desloca-se por distâncias maiores, se as fontes de atritos forem removidas. Com

alguns questionamentos os alunos concluíram 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”, princípio da inércia ou primeira lei de

Newton.

O grupo2 com a demonstração “Arrastão” mostrou que não há relação entre

a força de atrito que age em um objeto e sua área de contato com a superfície que

desliza. Pelo princípio da inércia, um objeto em movimento tende a permanecer em

movimento a menos que uma força o pare. Vale observar que quando se fala em

movimento de carro, a força que o faz parar vem do atrito do carro com o ar e com o

chão.

Outra demonstração realizada pelo Grupo 3, denominada “O Segredo da

Caixa”, mostrou que há relação entre a força de atrito que age em um objeto e o

peso desse objeto. Já o Grupo 4, ainda relacionado a inércia demonstrou que a

força de atrito depende da superfície dos objetos de contato. E para concluir essas

primeiras demonstrações, o Grupo5 mostrou que a força de atrito que aparece

numa situação de rolamento é muito maior que numa situação de deslizamento.

Antes de iniciar os experimentos referentes às Leis de Newton, os alunos

pesquisaram a biografia do cientista e descobriram que no ano de1687, Newton

publicou o Philosophia e Naturalis Principia Mathematica (Princípios

Matemáticos da Filosofia Natural) ou, simplesmente, “Principia” reconhecido

como um dos mais importantes livros científicos já escritos. Nele, Newton apresenta

as famosas três leis do movimento e as utiliza para resolver todos os problemas

importantes, na época, sobre o movimento na Terra e nos céus.

Newton analisou o movimento dos corpos que sofrem a ação da força

centrípeta e aplicou os resultados a corpos em órbita, projéteis, pêndulos e corpos

em queda livre próximo a Terra. A partir das leis de Kepler e de suas leis de

movimento, demonstrou que os planetas sofrem a ação de uma força de atração do

Sol que varia com o inverso do quadrado da distância. A generalização dessa ideia

o levou à Lei da Gravitação Universal. Newton explicou com extrema clareza as

órbitas.

Os alunos também em cinco grupos realizaram experimentos comprovando

as Leis de Newton. O Grupo 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 dentro do carrinho, uma com cinto

de seguranças e a outra sem. O carrinho ao descer a rampa de tábua, bateu num

anteparo colocado no final da rampa, a boneca sem o cinto foi lançada para fora do

carro e a boneca com cinto sofreu somente um pequeno solavanco.

O Grupo 2 com a experimentação do ovo cozido e o ovo cru equilibrados em

uma mesa, concluíram que o ovo cru continuou a rodar, ao contrário do ovo cozido,

devido a parte líquida que continua em movimento depois de parar o ovo, tendo em

vista que a força aplicada para parar o ovo atuou apenas sobre a casca. A parte

interna continuou a rodar, e quando retiraram a mão provocaram o reinício do

movimento do ovo.

Já o Grupo 3 com uma bolinha de ping pong, uma cartolina e um copo,

demonstraram que a inércia é uma propriedade física da matéria, e segundo a

Relatividade, é também uma propriedade física da energia. Considerando que um

corpo não submetido à ação de forças ou submetido a um conjunto de forças de

resultante nula, nessa condição esse corpo não sofre variação de velocidade. Isso

significa que, se está parado, permanece parado, e se está em movimento,

permanece em movimento e a sua velocidade se mantém constante. Tal princípio,

formulado pela primeira vez por Galileu e, posteriormente, confirmada por Newton,

é conhecido como primeiro princípio da Dinâmica (1ª lei de Newton) ou Princípio da

Inércia. Podemos interpretar seu enunciado da seguinte maneira: todos os corpos

são "preguiçosos" e não desejam modificar seu estado de movimento: se estão em

movimento, querem continuar em movimento; se estão parados, não desejam

mover-se. Essa "preguiça" é chamada pelos físicos de Inércia e é característica de

todos os corpos dotados de massa.

Para fixar melhor esse conceito o Grupo 4 colocou sobre a mesa uma toalha,

em cima da toalha uma garrafa, deram um puxão brusco na toalha e a garrafa não

se deslocou. Mostrando dessa forma que todo corpo em repouso, tende a

permanecer em repouso e qualquer tentativa de retirar do estado atual (repouso ou

movimento) encontrará séria imposição.

O Grupo 5 ficou com a incumbência de demonstrar a 2ª Lei de Newton, “A

mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é

produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida”. Para tanto a

atividade desenvolvida foi empurrar um tijolo, primeiro com um dedo, depois dois,

com uma mão e depois comas duas, estabelecendo dessa forma, uma relação

entre a força resultante aplicada e a aceleração. Na sequência refizeram utilizando

primeiro um tijolo, depois dois, três e quatro tijolos, e assim, apresentaram a relação

entre força resultante, massa e aceleração.

Para medir a intensidade das forças foi construído um equipamento parecido

com um dinamômetro utilizando régua, barbante, clipe, fita adesiva, elástico e

caixas de fósforo com diferentes quantidades de areia. A atividade consistia em

pegar uma das caixas com areia, fixar no clipe e anotar quantos centímetros o

elástico deformou. Na sequência esse procedimento foi repetido com todas as

outras caixas, uma de cada vez, pois cada uma delas representava um peso

diferente. 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, é possível calculara aceleração da gravidade, por meio

de F = massa x aceleração.

Outra atividade que se destacou foram os jogos de simulação realizados no

laboratório de informática. As simulações relacionaram a massa do objeto, a

intensidade da força aplicada para o objeto se deslocar e o tempo de interação da

pessoa com o objeto (2ª Lei de Newton). A interferência do atrito no movimento de

uma bola de boliche em diferentes superfícies. E a última simulação demonstrou as

leis de Newton com carrinhos de rolimã.

Para concluir, analisaram seis tirinhas, onde nas três primeiras os

interlocutores conversam inserindo as leis de Newton no diálogo. E as três últimas

com imagens de ações que podem ser relacionadas comas referidas leis. Ações

que tiveram o objetivo de mostrar que a física tem um significado real e os

fenômenos apresentados fazem parte da vida deles. Com a análise das 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 o educando 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 no estudante a

criatividade, o espírito de cooperação e investigação, promovendo a troca de ideias

e proporcionando a construção do conhecimento.

A última ação realizada foi a socialização do material pesquisado, fotos dos

experimentos e demonstrações em um mural explicativo exposto no pátio da escola.

Todas as demonstrações e atividades realizadas foram filmadas e apresentadas

pelos alunos na Mostra Cultural e Científica de 2014, explicando os conceitos

físicos aos demais alunos e toda comunidade escolar.

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 um maior interesse pela aprendizagem.

Quanto à participação dos alunos nas atividades desenvolvidas, pode-se

considerar bastante surpreendente, tendo em vista, os questionamentos e a

disposição em realizarem as atividades propostas.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

No desenvolvimento desse estudo foi priorizado um trabalho com

metodologias diferenciadas para atender todos os alunos, pois, aqueles que

apresentam maior dificuldade no aprendizado de conteúdos trabalhados apenas

com explanação oral, podem ter um maior aproveitamento e internalização do

conhecimento quando desenvolvido também atividades experimentais, além de

discussões e construção de conceitos, leitura e pesquisa.

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 concluir que para se trabalhar

um conteúdo é necessário utilizar várias metodologias, estratégias de ensino e

recursos metodológicos, para que os alunos apreendam os conceitos de forma

significativa para suas vidas.

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. Através das atividades desenvolvidas, das reflexões, debates e

observações ficou claro que os alunos compreenderam a importância de se

estudar leis de Newton e como elas fazem parte do cotidiano de todos.

Diante do exposto, concluiu-se que, o fato de se trabalhar com 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 obtidos com esse estudo mostraram que o conteúdo de

Física, presente na disciplina de Ciências pode se tornar mais acessível e mais

interessante com modificações na atitude do professor, permitindo uma participação

mais efetiva do aluno e promovendo uma prática pedagógica mais eficiente.

REFERÊNCIAS

ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais no ensino de física: Diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 25, n 2, p.176-194, 2003. CARVALHO, A. M. P. et al. Ensino de ciências: unindo a pesquisa e a prática. São Paulo: Pioneira Thompson Learning, 2006. GREF– Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Instituto de Física da USP. Leituras de Física. v. 1, 2. ed., 2005. Disponível em: http://www.if.usp.br/profis/gref_leituras.html. Acesso em: 08.jul.2013. Newton, I. Principia: princípios matemáticos de filosofia natural, v. 1 (Trad. Trieste Ricci et al.), São Paulo: Nova Stella / EDUSP, 1990. 07 p. PARANÁ. Secretaria de Estado de Educação. Superintendência da Educação. Diretrizes Curriculares da Educação Básica/DCEs– Física. Curitiba: SEED/DEB, 2008. PENTEADO, P. C. M.; TORRES, C. M. A. Física – Ciência e Tecnologia - Termologia, óptica, ondas. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2005. PONCZEK, R. I. L. Origens e Evolução das Ideias da Física. Salvador: EDUFBA, 2002. 374 p.

ANEXO 1

Questionário

01- Você está dirigindo um carro e seu (sua) amigo (a) está dirigindo outro carro.

Ambos, um ao lado outro, numa mesma rodovia, com a mesma velocidade e com o

mesmo sentido. Em relação a um observador parado à margem da estrada, você

está em:

( ) repouso ( ) movimento

E em relação a seu (sua) amigo (a), você está em:

( ) repouso ( ) movimento

02- De suas respostas você pode concluir que:

( ) o estado de repouso ou de movimento é relativo, pois depende do referencial do

observador.

( ) o estado de repouso ou de movimento não depende do referencial do

observador.

03- Considere uma pedra lançada verticalmente para cima por uma pessoa em pé

sobre a carroceria de um caminhão que se desloca em linha reta horizontal com

velocidade não variável. Despreze a resistência do ar.

a) Você poderá concluir que:

( ) a pedra cairá na frente do lançador.

( ) a pedra cairá na mão do lançador.

( ) a pedra cairá atrás do lançador.

b) Para o lançador, a pedra descreverá:

( ) uma linha reta vertical de subida e descida.

( ) uma arco de parábola.

( ) uma linha reta horizontal.

c) Para um observador parado à beira da estrada, a pedra descreverá:

( ) uma linha reta vertical de subida e descida.

( ) um arco de parábola.

( ) uma linha reta horizontal.

04- Quando aplicamos uma força (um empurrão) a um bloco ele entra em

movimento, o que faz com que ele pare depois de certo instante?

( ) a força inicial vai se gastando até ele parar.

( ) uma força contrária que atua no bloco.

( ) o movimento dele acaba naturalmente.

05- Se empurrarmos (com a mesma força) o bloco sobre duas superfícies diferentes,

uma áspera e outra lisa, o que acontecerá?

( ) na lisa o bloco irá mais longe.

( ) na áspera o bloco irá mais longe.

( ) irá à mesma distância se a força for a mesma.

06-O que é responsável pela alteração do movimento de um corpo qualquer? Por

exemplo, aumentar ou diminuir a velocidade.

( ) nada, ele pode mudar seu movimento sozinho.

( ) uma força, ou forças, aplicada a ele.

( ) outra coisa:___________________________

07- Um carrinho se desloca com um bloco livre sobre ele até encontrar um anteparo

fixo. O que acontecerá com o bloco quando o carrinho bater no anteparo?

( ) vai sair voando.

( ) vai ficar sobre o carrinho.

( ) vai sair reto para frente.

08- No mesmo carrinho da questão anterior, o que acontecerá com o bloco que está

sobre o carrinho se for dado um grande impulso ao carrinho?

( ) carrinho e bloco se moverão juntos.

( ) o bloco vai ficar parado e o carrinho não.

( ) ambos se moverão, porém, em sentidos opostos.

09- Dois alunos de massas diferentes estão sentados, cada um sobre uma

plataforma com rodas. Um terceiro aluno deseja movê-los com a mesma aceleração.

Para isso, deve aplicar uma força:

( ) maior no aluno de maior massa.

( ) maior no aluno de menor massa.

( ) igual nos dois alunos.

10- Dois alunos estão sentados sobre plataformas com rodas. Caso um desses

alunos empurre o outro. O que acontecerá?

( ) apenas o aluno que empurrou se movimenta.

( ) apenas o aluno que foi empurrado se movimenta.

( ) ambos se movimentam, porém em sentidos contrários.