Força e Movimento

Força e Movimento

Disciplina:

Física

Ciclo: Ensino Médio
Assunto: Dinâmica
Tipo: Metodologias

Ao iniciar o estudo da Dinâmica no Ensino Médio, é fundamental que o professor esteja consciente do que seus alunos pensam a respeito das relações entre força e movimento.

Para que os estudantes possam expressar suas idéias intuitivas ou espontâneas sobre o tema, é interessante propor a eles que desenhem as forças que atuam sobre um corpo qualquer, nos seguintes casos:

  • quando lançado verticalmente e está subindo;
  • quando lançado verticalmente e está no ponto mais alto;
  • quando lançado verticalmente e está descendo;
  • quando lançado obliquamente e está no ar (descrevendo uma parábola);
  • deslizando com velocidade constante sobre um plano horizontal sem atrito;
  • subindo sobre um plano inclinado;
  • um satélite girando em órbita ao redor da Terra.Nessa atividade, é possível notar que se encontra muito generalizada entre os estudantes a concepção equivocada de força como causa do movimento e, portanto, a crença de que, para existir velocidade, é necessário que uma força atue na direção e no sentido do movimento.

    De acordo com a 1ª lei de Newton (ou Princípio da Inércia), se um corpo estiver em repouso, é necessária a ação de uma força sobre ele para colocá-lo em movimento. Uma vez iniciado o movimento, se essa força deixar de atuar, a tendência do corpo não é parar, e sim continuar indefinidamente em movimento retilíneo e uniforme (em linha reta, com velocidade constante).

    O professor, no entanto, não precisa corrigir os alunos no momento em que essas perguntas forem feitas. Ao contrário, pode deixar que os alunos tomem consciência de suas idéias iniciais para, posteriormente, confrontá-las à luz dos conhecimentos adquiridos ao longo do curso.

    Ao final do estudo sobre Dinâmica, o professor pode pedir para os alunos fazerem novamente os mesmos desenhos e depois compará-los com os primeiros.

    Texto original: Marcelo Barros
    Edição: Equipe EducaRede

 (CC BY-NC Acervo Educarede Brasil)
04/03/2002

Satélites geoestacionários

Satélites geoestacionários

Disciplina:

Física

Ciclo: Ensino Médio
Assunto: Dinâmica
Tipo: Informática

Onde encontrar: CD-ROM “Enciclopédia do Espaço e do Universo” – Tel. (11) 3362.2000 – Edições Globo

Os princípios básicos relacionados ao lançamento de um satélite geoestacionário são bastante simples e podem ser estudados em um curso de Física no Ensino Médio, como forma de aplicação da teoria da Gravitação Universal de Newton e da Dinâmica no estudo do movimento.

Embora só recentemente tenha sido possível colocar um satélite artificial em órbita ao redor da Terra, Newton já sabia desde o século XVII como isso poderia ser feito, ainda que não dispusesse de tecnologia suficiente para realizar tal feito em sua época.

Quando um satélite é lançado, a Terra exerce sobre ele uma força de atração gravitacional que altera a direção de sua velocidade, fazendo com que ele descreva uma trajetória circular ao redor do planeta.

Muitas pessoas acreditam que a força gravitacional sobre um satélite em órbita é nula ou desprezível, devido à sua enorme altura. Porém, se isso fosse verdadeiro, o satélite, ao ser lançado com uma certa velocidade, continuaria a se mover, por inércia, em linha reta, com a mesma velocidade, e não entraria em órbita ao redor da Terra.

Para que a trajetória do satélite seja circular ao redor da Terra, sua velocidade horizontal deve ter um valor determinado, que no caso de um satélite geoestacionário corresponde a v = 10.800 km/h. Uma vez em órbita e não existindo nenhuma perturbação, o satélite continuará girando indefinidamente ao redor da Terra.

Os satélites geoestacionários são colocados em órbita a uma altura de 36.000 km sobre a linha do Equador e ficam girando no mesmo sentido de rotação da Terra. Esses tipos de satélites gastam, para dar uma volta completa ao redor do planeta, o mesmo tempo que a Terra leva para efetuar uma rotação completa em torno do seu próprio eixo, ou seja, 24 horas. Desse modo, ao girarem, permanecem sempre sobre o mesmo ponto do Equador, sendo que para um observador situado na Terra tais satélites parecem estar em repouso.

Esses satélites são amplamente utilizados nas telecomunicações. Quando uma pessoa assiste a um programa “via satélite”, o sinal que ela recebe é transmitido de uma estação geradora, por meio de uma antena parabólica, em direção ao satélite, de onde é retransmitido à Terra, sendo captado por outra antena. No caso do Brasil, esse sinal é recebido pela Embratel, na estação de Itaboraí, no Estado do Rio de Janeiro.

Uma atividade sobre satélites que pode ser desenvolvida em classe é uma pesquisa com o CD-ROM “Enciclopédia do Espaço e do Universo”, da Editora Globo, para responder às seguintes questões:

  • Quais são os tipos existentes de satélites?
  • Quais as missões realizadas, e com quais objetivos?
  • Quais são as possíveis formas de lançamento?
  • Que tipos de órbita existem?
  • Como os satélites podem auxiliar o ser humano a compreender os mistérios do Sistema Solar?Em seguida, o professor poderá sugerir a montagem de um mural com fotos, reportagens e maquetes sobre o assunto, além de uma apresentação oral pelos alunos sobre os temas pesquisados.

    Por meio dessa atividade, a aprendizagem do conteúdo relacionado à Dinâmica, particularmente à Gravitação Universal, torna-se mais contextualizada, com destaque para a importância da Física em nosso dia-a-dia.

    Caso o professor tenha interesse e possibilidade, pode discutir as relações entre Ciência e Tecnologia com questões do tipo:

  • Qual a relação entre desenvolvimento científico e tecnológico, no caso do lançamento de satélites?
  • Quais os problemas tecnológicos encontrados na época de Newton que impossibilitaram o lançamento de um satélite em órbita ao redor da Terra?
  • Além dos satélites, vocês saberiam dar outros exemplos em que a Ciência e a Tecnologia estão presentes em nosso dia-a-dia, influenciando nosso estilo de vida? Quais?Texto original: Marcelo Barros
    Edição: Equipe EducaRede
 (CC BY-NC Acervo Educarede Brasil)
27/03/2002

Problemas abertos em Física

Problemas abertos em Física

Disciplina:

Física

Ciclo: Ensino Médio
Assunto: Dinâmica
Tipo: Metodologias

Muitos professores de Física queixam-se de que suas aulas são sempre expositivas e que não conseguem inovar sua prática em sala de aula. Uma alternativa a esse ensino tradicional é a elaboração de atividades de investigação que busquem aproximar as situações de aprendizagem ao trabalho dos cientistas.

Uma atividade que privilegia os aspectos metodológicos da construção do conhecimento científico deve recusar problemas que tomam os dados como ponto de partida e que tenham como objetivo somente relacionar dados e incógnitas; esses exercícios acabam envolvendo meramente a aplicação de fórmulas.

É interessante tentar mudar a forma de enunciação dos problemas, de forma que os alunos possam relacioná-los com aspectos de seu dia-a-dia. A seguir, apresentamos a transformação de um enunciado tradicional em um problema desse tipo:

Problema tradicional: Um veículo de 400 Kg que viaja a 20 m/s freia com aceleração de 3 m/s2. Calcular: a) A força que atua sobre o veículo; b) O tempo que demora para parar e c) A distância percorrida até parar.

Problema aberto: Um veículo trafega por uma estrada quando, diante de um obstáculo, freia bruscamente. a) Que força deve atuar sobre o veículo para fazê-lo parar?; b) Quanto tempo demorará a parar?; c) Que distância percorrerá até parar? e d) Onde deve começar a frear para não atingir o obstáculo?

Esse tipo de enunciado permite que os alunos sintam a necessidade de definir de maneira mais precisa o problema, explicitando as condições que consideram relevantes, emitindo hipóteses sobre os fatores de que depende a grandeza física procurada e elaborando possíveis estratégias de resolução para o problema proposto.

A transformação de problemas tradicionais em problemas abertos é possível para a maioria dos enunciados tradicionais. Com isso, o professor tem condições de avaliar a aprendizagem dos estudantes e sua capacidade de aplicar conhecimentos científicos em situações reais.

Texto original: Marcelo Barros
Edição: Equipe EducaRede

   
 

(CC BY-NC Acervo Educarede Brasil)

04/03/2002