Guia do Professor
Áudio
Força Centrípeta - Chapéu
Mexicano
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Guia do Professor – Áudio – Força Centrípeta - Chapéu Mexicano - Versão 1.1
IBTF - Projeto Acessa Física - Atualizado em 19 de fevereiro de 2009
Projeto Financiado pelo MEC - Ministério da Educação e Cultura e pelo MCT - Ministério da Ciência e Tecnologia
- Esta obra está licenciada sob uma Licença Creative Commons - © 2009 – MEC e MCT
Ficha de Catalogação
Tema: Força Centrípeta - Chapéu Mexicano.
Série escolar: 1ª série.
Tempo de duração do áudio: 2 blocos de 5 minutos cada.
Tempo sugerido/previsto para utilização do áudio: 1 aula de 50 minutos.
Questão problematizadora: “Você já saiu pela tangente?”
Pré-requisitos:
• Definição de
• Definição de
• Definição de
• Conceito da
curvilíneo.
força peso.
massa.
atrito.
aceleração centrípeta e porque ela aparece no movimento
Objetivos da atividade:
• Conceituar aceleração centrípeta e resultante centrípeta.
• Destacar que a força centrípeta não é mais uma força, mas sim uma
resultante de forças que agem no sistema.
• Compreender força centrífuga e sua relação com a expressão “sair pela
tangente”.
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Guia do Professor – Áudio – Força Centrípeta - Chapéu Mexicano - Versão 1.1
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Introdução
Caro professor,
Este áudio foi desenvolvido visando discutir e problematizar com os alunos do
ensino médio o tema resultante centrípeta, mais conhecida por força centrípeta.
Também poderão ser abordados os seguintes assuntos: movimento circular, leis
de Newton e força centrífuga.
As peças de áudio do projeto Acessa Física objetivam motivar e despertar a
atenção dos alunos, a partir de histórias que misturam humor, realidade e
muita física.
Para o desenvolvimento dessa temática, essa mídia coloca um questionamento
bastante curioso: “Você já saiu pela tangente?”.
Esta questão traz a discussão sobre a força centrípeta, que é responsável por
mudar a direção da velocidade, e é a força resultante que puxa o corpo para o
centro da trajetória em um movimento curvilíneo ou circular. Sua fórmula é
dada por:
Fc = m. (v²/R)
A aceleração centrípeta é dada pela razão da velocidade, ao quadrado, em um
certo instante da trajetória circular e o raio, ou seja, a distância nesse instante,
do objeto ao eixo de rotação ou centro de curvatura.
Mas e a tangente? Esse áudio questiona sobre o ‘sair pela tangente’ que por sua
vez está relacionado com a Lei da Inércia, e dessa forma os objetos tendem a
seguir o seu trajeto em movimento uniforme e permanecer em repouso desde
que outra força não interfira.
A tangente a uma curva é uma linha reta imaginária com um único ponto de
contato com a mesma circunferência. Dessa forma se a trajetória de um ponto
é uma circunferência, a reta na qual a moto, por exemplo, escapa da curva
seria a tangente.
Aproveite professor para resgatar com seus alunos outros exemplos do uso da
força centrípeta e mesmo a tão famosa expressão “sair pela tangente”. O que
será que eles têm para relatar?
Neste guia apresentaremos outros exemplos e situações que podem ser
abordados com os alunos.
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Guia do Professor – Áudio – Força Centrípeta - Chapéu Mexicano - Versão 1.1
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Dicas para utilização do áudio
Os programas de áudio do projeto Acessa Física foram desenvolvidos pensando
em motivar e despertar a atenção dos alunos a partir de histórias que misturam
humor, realidade e muita física.
Todas as peças têm por objetivo ser um meio de comunicação integrador e
motivador para os alunos. No entanto, a maneira como o professor irá utilizá-lo
pode variar.
O áudio pode ser Motivador quando usado antes da discussão e explicação do
tema abordado. As situações retratadas podem ser utilizadas pelo professor
para introduzir um novo assunto, já que objetivam despertar a curiosidade e
motivação para o tema a ser discutido.
O áudio pode ser Demonstrativo ou Investigativo quando usado após a
discussão e explicação do tema em sala de aula. Desta forma, o professor pode
optar por abordar a temática em questão antes da utilização do áudio. Assim, a
mídia ajudará a mostrar e levantar novas questões referentes às explicações e
discussões já vividas em sala.
Há também a possibilidade de o áudio ser utilizado como Suporte de Ensino,
quando usado durante a explicação do professor. As tramas podem ser
utilizadas para responder questões, assim como para levantar outras.
Todas as peças de áudio são divididas em dois blocos de tempos iguais. A
primeira parte traz uma questão problematizadora que será desenvolvida
durante a trama.
Na segunda parte, a personagem Carol Carolina faz uma comunicação com
físicos ligados ao tema, com os quais tira suas dúvidas. Essa parte objetiva
esclarecer as questões levantadas na mídia e trazer um recorte histórico para
as aulas de física.
É importante destacar, também, que cada turma reage de forma diferente ao
ouvir os programas de áudio. Mas o Guia do Professor traz algumas sugestões
de como utilizar e também se preparar para a aplicação da peça, dando
subsídios para questões prévias e desafios interessantes para que a atividade
atenda ao propósito do professor.
Leia atentamente o guia, e a seguir, ouça o áudio proposto e boa atividade!
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Guia do Professor – Áudio – Força Centrípeta - Chapéu Mexicano - Versão 1.1
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Sinopse
Esta atividade aborda o conceito de força centrípeta a partir da questão
problematizadora: “Você já saiu pela tangente?”.
Na parte 1 os personagens da trama, em um parque de diversões, vivenciam a
força centrípeta e os efeitos de ‘sair pela tangente’ no brinquedo Chapéu
Mexicano.
Já na parte 2, a personagem Carol Carolina faz uma comunicação com Isaac
Newton e tira suas dúvidas sobre o que vem a ser ‘sair pela tangente’, lei da
inércia, equilíbrio dinâmico, força centrípeta e força centrifuga, situações que
são problematizadas no áudio.
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Guia do Professor – Áudio – Força Centrípeta - Chapéu Mexicano - Versão 1.1
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Preparação
Antes da exibição do áudio, sugerimos que:
•
Ouça antes o áudio, para conhecê-lo. É importante ouvir atentamente o
material. Atente-se as questões e situações levantadas, cheque a qualidade
da cópia e deixe preparado no ponto exato para a execução.
•
Informe aos alunos somente aspectos gerais do áudio (autor, duração,
tema). Não interprete, nem antecipe as questões que serão tratadas no
programa para que ela não se torne mera demonstração do já discutido.
Deixe que cada um possa fazer a sua leitura.
•
O professor, sem antecipar as situações do áudio, pode instigar os alunos a
pensar sobre o tema da atividade com questionamentos.
Exemplos de questionamentos:
•
•
•
O que faz um corpo descrever uma trajetória curva?
O que acontece com as pessoas que estão em um carro fazendo uma
curva?
Por que o trem da montanha russa não cai ao fazer o “looping”?
Não se preocupe, nesse momento da atividade, em encontrar respostas
corretas e únicas, mas em despertar as dúvidas e questionamentos sobre os
conceitos que serão abordados e desenvolvidos no áudio.
Questão abordada no áudio:
•
Você já saiu pela tangente?
Resposta: Durante um passeio de carro ou mesmo de bicicleta, quando
estes estão se deslocando em linha reta e com velocidade constante,
podemos considerar que tudo se passa como se o passageiro estivesse
parado até que se precise alterar tal movimento.
O que ocorre quando o veiculo breca?
Podemos explicar esse fenômeno pela Lei de Inércia (1ª. Lei Newton). O
passageiro que estava curtindo a viagem tende a “continuar a viagem”, no
entanto o veiculo está parando e dessa forma, a colisão da pessoa com o
carro é inevitável.
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Outra situação é quando esses veículos mudam de direção (movimentos
curvilíneos) e a viagem também não ficará mais tão tranqüila, pois temos a
sensação de estarmos sendo jogados para fora da curva, e usa-se muito a
expressão “sair pela tangente”. Nesse caso, também podemos explicar pela
Lei de Inércia, que diz que os objetos tendem sempre a seguir o seu trajeto
ou permanecer em repouso desde que outra força não interfira.
Tudo isto se passa quando estamos analisando a situação no referencial
automóvel ou outro veiculo qualquer.
Pense agora que alguém está vendo você em um veículo que está fazendo a
curva. Que conclusões pode tirar?
Se o veículo faz uma curva, significa que alguma interação (força ou grupo
de forças) está atuando para que o movimento não seja mais retilíneo.
Estas forças atuando somadas vetorialmente resultam na força centrípeta
(força para o centro da curva) e é ela que é responsável pelo surgimento da
aceleração centrípeta, pois, de acordo com a Segunda lei de Newton, a causa
da aceleração é sempre uma força, neste caso denominada de centrípeta
(para o centro) já que a força e a aceleração são grandezas vetoriais que
tem que ter mesma direção e sentido.
•
O professor pode optar também por somente informar os alunos do que trata
o áudio e pedir que os alunos apresentem idéias e hipóteses sobre o que irão
ouvir. Estas informações podem ser anotadas coletivamente ou
individualmente pelos alunos em um exercício de reflexão sobre “o que eu
sei”. Nessa atividade os alunos poderão escrever o que sabem sobre o tema
a ser abordado.
•
Cuidado com as concepções errôneas dos alunos relacionadas ao tema força
centrípeta. Muitos alunos associam a força centrípeta a mais uma força que é
colocada no sistema e, na verdade, ela é uma resultante das forças que
agem no sistema.
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Durante a atividade
O professor deve atentar-se para os diálogos mais importantes e anotá-los para
uma posterior discussão. É importante também observar as reações do grupo:
como eles reagem à apresentação do áudio?
Se achar necessário, o professor pode pausar a apresentação do áudio para
esclarecer e discutir a(s) passagem(s) que julgar interessantes.
A seguir destacaremos algumas passagens com os respectivos comentários que
julgamos interessantes.
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Passagens do áudio
Comentário e explicação
“Então o que mantém a
moto na curva é o atrito
entre os pneus e o chão...
Tá... E quando o atrito
não é suficiente para
manter a trajetória da
curva a tendência é a
moto
sair
pela
tangente...”
“...equilíbrio
di-nâ-mico!... Sei, então esse
equilíbrio
depende
da
resultante das forças que
atuam no sistema...”
Momento da
atividade
Parte 2 - 02:15
Podemos explicar porquê um
corpo
quando
entra
em
movimento circular tende a sair
pela tangente pela Lei da
inércia, primeira Lei de Newton,
que diz que os objetos tendem
sempre a seguir o seu trajeto
em movimento uniforme ou
permanecer em repouso desde
que outra força não interfira.
Dessa forma, uma moto ao
realizar uma curva, o que a
mantém no movimento circular
é o atrito entre os pneus e o
chão. Se o atrito não for
suficiente
para
manter
a
trajetória da curva a tendência
é a moto sair pela tangente.
Equilibro
dinâmico
ocorre Parte 2 - 03:27
quando há movimento no
sistema e, aparecem forças
devido a estes movimentos
cuja resultante de todas essas
forças é igual a zero.
Como por exemplo, podemos
pensar no sistema Planetário,
que se apresenta imutável por
muitos
milhões
de
anos,
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portanto esta em um equilíbrio
dinâmico,
pois
está
em
equilíbrio e em movimento.
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Depois a atividade
Depois da apresentação do áudio, pode-se escutar novamente os diálogos mais
importantes ou que considere difíceis, se achar necessário, apresentá-lo pela
segunda vez, chamando a atenção para determinados diálogos e situações.
É importante que o grupo (professor e alunos) desenvolva uma conversa sobre
o áudio, destacando questões, dúvidas e comentários sobre a mídia.
A seguir, sugestões de algumas questões que podem ser feitas após a
apresentação do áudio.
Questões
Questão do áudio - Você já
saiu pela tangente?
Questão para reflexão e
discussão – 1) Em uma
montanha russa em forma
de looping o carrinho passa
pelo ponto mais alto P e ele
não cairá. Por que isso
acontece?
2) Quando um carro faz uma
curva na estrada, quais as
forças que somadas darão a
força centrípeta?
Questão
Desafio
–
É
possível um carro fazer uma
curva em uma pista cuja
inclinação é de 90º?
Sugestões de atividades
Pesquisa sobre Newton
Sugestão de Resposta
Resposta no quadro ‘preparação’
Porque a força centrípeta que atua no carrinho
mantém sua trajetória circular.
Apenas forças de atrito entre os pneus e a
estrada, se a curva for plana. No caso da
curva ter inclinação, parte do peso também
contribuirá para a força centrípeta.
Sim, como ocorre no globo da morte (que a
inclinação é de 90º no centro do globo).
Detalhamento
Descobertas e conceitos envolvidos
Biografias
Isaac Newton - físico, matemático e astrónomo inglês, nasceu em 25 de
dezembro de 1642 na cidade de Woolsthorpe, Lincolnshire. Estudou no Trinity
College de Cambridge, onde recebeu em 1665 o título de bacharel.
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A partir de 1665 a peste que assolava a Inglaterra obrigou-o a recolher-se, por
aproximadamente dois anos, a sua aldeia natal. Esse longo período de
recolhimento forçado de Newton (1665-1667), que ficou conhecido como "os
anos admiráveis" foi quando o cientista criou seus mais importantes princípios
com respeito ao movimento dos astros, procurando, ao mesmo tempo,
esquematizar as importantes conclusões a que haviam chegado muitos físicos
anteriores, tais como: Robert Boyle, Robert Hooke e Edmund Halley. A lei da
gravitação, a decomposição da luz solar no espectro, os anéis coloridos das
lâminas delgadas, serão, muitos anos depois, os frutos dessa ociosidade
involuntária. As consequências dessas descobertas, estender-se-ão por todo o
campo científico; elas abrem a porta à ciência moderna. Ao firmar o princípio da
gravitação universal, Newton elimina a dependência da ação divina e influencia
profundamente o pensamento filosófico do século XVIII. É o fundador da
mecânica clássica.
Em 1671 Newton assume a vaga de professor titular de matemática da
Universidade de Cambridge a qual vagou quando ele era discípulo de Isaac
Barrow.
No ano seguinte, é eleito para a Royal Society e apresenta um relatório sobre a
teoria das cores, revelando suas experiências sobre a decomposição da luz
branca pelo prisma.
Como se pode constatar, muitas foram as áreas que evoluíram devido ás
descobertas de Newton. Ele próprio tentando avaliar a sua carreira, disse: "
Tenho a impressão de ter sido uma criança brincando à beira-mar, divertindome em descobrir uma pedrinha mais lisa ou uma concha mais bonita que as
outras, enquanto o imenso oceano da verdade, continua misterioso diante de
meus olhos ".
Nos últimos anos de sua vida, Newton, ocupou-se exclusivamente com
complexos estudos teológicos. Faleceu no dia 20 de Março de 1727 em
Kensington, Middlesex e foi sepultado na abadia de Westminster, onde lhe foi
erguido o maior dos monumentos ali existentes.
No livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ele apresenta as três leis
gerais do movimento.
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Avaliação
Avalie o efeito do áudio apresentado. Você pode perguntar aos seus alunos o
que eles aprenderam, se o áudio lhes forneceu idéias claras, se ficaram dúvidas
ou ainda se eles gostariam de participar de outras atividades sobre essa
temática.
Uma indicação de atividade avaliativa é pedir para que os alunos pesquisem
outras situações em que se observa a força centrípeta para apresentá-las para
a classe. Esse exercício é muito importante para consolidar o conceito discutido.
Exemplo: pesquisar sobre a força centrípeta nos aparelhos domésticos –
ventilador e máquina de lavar.
Ventilador:
Observe um ventilador em movimento com uma velocidade tangencial
constante v. A única força que atua é a Força Centrípeta que atrai as pás para o
eixo de rotação. Entretanto energia tem que ser dada ao ventilador para vencer
as perdas de atrito e geração de vento.
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Atividades Complementares
•
•
Vídeo do projeto Acessa Física sobre forças e movimentos.
Experimento do projeto Acessa Física sobre forças e movimentos.
Para Saber Mais
MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Física: Volume Único. São Paulo. Ed.
Scipione,1997.
Gaspar, A. Física - Volume Único – cap. 8, pg. 99. São Paulo: Editora Ática,
2003.
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Créditos do áudio
Projeto Acessa Física
Instituição Executora IBTF - Instituto Brasileiro de Educação e
Tecnologia de Formação a Distância
Coordenadores de Conteúdo Prof. Dietrich Schiel
Prof. Yvonne Primerano Mascarenhas
Coordenador Pedagógico Hamilton Silva
Autores, Co-autores e Prof. Antonio Carlos de Castro
Professores Convidados Prof. Carlos Alfredo Argüello
Prof. Carolina Rodrigues de Souza Miranda
Prof. Iria Muller Guerrini
Prof. Marco Aurélio Pilleggi
Prof. Sergio Henrique de Souza Motta
Concepção de Linguagem Cao Hamburger
Coordenador da mídia Paulo Roberto Mascarenhas
Parceiros CDCC - Centro de Divulgação Científica e
Cultural – USP
IEA - Instituto de Estudos Avançados São Carlos – USP
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Produção de áudio
Produção Berimbau Estúdio
Supervisão de áudio Alexey Rodigo
Julio Peronti
Gravação e direção personagens Wagner Netto
Trilhas sonoras originais compostas Alexey Rodrigo
no Berimbau estúdio por Gustavo KoshiKumo
Paulo Mascarenhas
Edição de áudio Adans Paulo
Alexey Rodrigo
Gustavo KoshiKumo
Wagner Netto
Mixagem Adans Paulo
Alexey Rodrigo
Gustavo KoshiKumo
Wagner Netto
Masterização Adans Paulo
Personagens principais
Adalberto Pauta Alexey Roidrigo
Billy Adans Paulo
Carol Carolina Wendy Palo
Perez Pereira André Accarini
Pergunta tema Alexey Roidrigo
Voz do alem Alexey Roidrigo
Personagens Secundários
Ouvinte Borges Daniel Monteiro
Ouvinte Gisele Priscila Mascarenhas Luporini
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