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INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E CIÊNCIAS EXATAS
Trabalho de Conclusão de Curso
Curso de Graduação em Física
Energia, suas formas e transformações: uma abordagem contextualizada por meio do material não-formal.
Henrique Scicia Gabriel da Silva
Profa.Dra. Alzira C. M. Stein-Barana
Rio Claro (SP)
2011
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas - Câmpus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, para obtenção do grau de Bacharel ou Licenciado em Física.
2011
Ag r a d e c i m e n t o s :
A g r a d e ç o a p r o f e s s o r A l zi r a C. M. St e i n - Ba r a n a p o r s e r m i n h a o r i e n t a d o r a d e s d e o m e u s e g u n d o a n o d e n t r o d a U n i v e r s i d a d e e me p r o p o r c i o n a r a o p o r t u n i d a d e d e e s t a g i a r n a Br i n q u e d o t e c a C i e n t i f i c a , o n d e t i v e a o p o r t u n i d a d e d e c o n h e c e r a l i c e n c i a t u r a e p o r c o n s e q u e n c i a me t o r n a r u m p r o f e s s o r.
A g r a d e ç o t a mb é m a p r o f e s s o r a D e i s y P i e d a d e M u n h o z q u e t a m b é m m e a j u d o u mu i t o n o d e s e n r o l a r d o me u c u r s o e t a m b é m n a B r i n q u e d o t e c a C i e n t i f i c a , me d a n d o a h o n r a d e f a ze r ju n t a m e n t e c o m e la a d i v u l g a ç ã o d o v e s t i b u l a r d a U N E S P n a r e g i ã o d e B r a g a n ç a P a u li s t a n o a n o d e 2 0 1 0.
A o s me u s a mi g o s , Pr i s c i l l a F r e d d i , L u i s F e l i p e G o n ç a lv e s , M a r í l i a M o l l i n a , B r u n o M a r c o n i R i b o l d i , L e a n d r o L i m a , Al e x a n d r e R i g o D e b e r a l d i n i , B r u n o M o s e r , R a f a e l V i c h i e t t i p e l a s l o n g a s n o i t e s d e mu i t o s e s t u d o s e p o u c o s o n o , e s t r e s s e s d e p r o v a s , t r a b a l h o s , l i s t a s , e t c. p o i s m e a j u d a r a m e m u i t o p a r a m i n h a f o r m a ç ã o.
A m i n h a f a m í l i a e n a m o r a d a p o r m e d a r e m t o d o o a p o i o d u r a n t e e s s e s l o n g o s a n o s d e g r a d u a ç ã o me a t u r a n d o , s u s t e n t a n d o e s e mp r e q u e r e n d o o m e u me l h o r.
A p r o f e s s o r a M a r i a An t o n i a R a m o s d e A ze v e d o p o r t e r a c e i t a d o f a ze r p a r t e d a m i n h a b a n c a r e f e r e n t e a o m e u t r a b a l h o d e c o n c l u s ã o d e c u r s o.
E p o r f i m e t ã o i m p o r t a n t e q u a n t o e le s e s t ã o o s p r o f e s s o r e s Eu g e n i o M a r i a d e F r a ç a R a m o s e J o r g e P i m e n t e l , q u e m e a j u d a r a m a d e s c o b r i r r e a l m e n t e a m i n h a v o c a ç ã o p a r a a l ic e n c i a t u r a
U m m u i t o o b r i g a d o a t o d o s.
S U M Á R I O D E F I G U R A S :
F i g u r a 0 1 ─ G u i n d a s t e s e g u r a n d o u m c a r r o a u m a a l t u r a H d o s o l o , n e s t a s i t u a ç ã o a s s o c i a - s e a o c a r r o u m a e n e r g i a p o t e n c i a l g r a v i t a c i o n a l M g H................................................................ 1 2
F i g u r a 0 2 ─ M o n t a g e m d a p i s t a e d o e l e v a d o r d o b r i n q u e d o - C a r r i n h o S a l t a d o r , u m a d a s e x t r e m i d a d e s d a p i s t a f i c a p r e s a n a p o r t a e a o u t r a l i v r e n o c h ã o.................................................. 1 9
F i g u r a 0 3 ─ E m v e r m e l h o m o s t r a - s e o e l e v a d o r d o c a r r i n h o e e m a z u l a b a s e d e o n d e o c a r r i n h o é a b a n d o n a d o......................... 1 9
F i g u r a 0 4 ─ A e x t r e m i d a d e i n f e r i o r d a p i s t a e s u a r e g u l a g e m q u e p e r m i t e e l e v á - l a a u m a a l t u r a m á x i m a d e m r e l a ç ã o a o s o l o. A s d i f e r e n t e s a l t u r a s o u â n g u l o s c o m q u e o c a r r i n h o d e i x a a p i s t a d e t e r m i n a m o s e u a l c a n c e ; o a r o p o r o n d e o c a r r o p o d e p a s s a r é l i v r e p a r a s e r p o s i c i o n a d o a q u a l q u e r d i s t a n c i a D d o f i n a l d a p i s t a................................................................................... 2 0
F i g u r a 0 5 ─ F o t o g r a f i a d o b r i n q u e d o B e r ç o d e N e w t o n............... 2 1
F i g u r a 0 6 ─ A e l e v a ç ã o d a e s f e r a 1 a u m a a l t u r a h e m r e l a ç ã o a p o s i ç ã o d e r e p o u s o d a s d e m a i s e s f e r a s................................... 2 2
F i g u r a 0 7 ─ N a p o s i ç ã o d e c o n t a t o d a e s f e r a 1 c o m a 2 , a e s f e r a 1 t e m e n e r g i a p o t e n c i a l g r a v i t a c i o n a l n u l a ( h = 0 ) e e n e r g i a c i n é t i c a m á x i m a. E s t a e n e r g i a c i n é t i c a é t r a n s f e r i d a a t é a e s f e r a 6 , q u e p o r s e r l i v r e , t r a n s f o r m a e s t a e n e r g i a e m p o t e n c i a l g r a v i t a c i o n a l , e l e v a n d o - s e à a l t u r a h.......................................................... 2 2
F i g u r a 0 8 ─ A f i g u r a m o s t r a e m p r i m e i r o p l a n o o d i s p a r a d o r e e m s e g u n d o p l a n o o s c a r r i n h o s e a p i s t a c o m s u a s d u a s p o s s í v e i s e n t r a d a s : a e n t r a d a p r e t a ( q u e l e v a a o p e r c u r s o i n t e r n o o u l o o p i n g ) e a e n t r a d a v e r d e ( p e r c u r s o e x t e r n o )........................... 2 4
F i g u r a 0 9 ─ O c a r r i n h o n a s u a p o s i ç ã o 2 R ( e m r e l a ç ã o a o s o l o ) d e m á x i m a e n e r g i a p o t e n c i a l g r a v i t a c i o n a l................................... 2 5
F i g u r a 1 0 ─ O c a r r i n h o s e a p r o x i m a n d o d o l o o p i n g , e e m s e g u i d a o c a r r i n h o n o p o n t o m a i s a l t o d o l o o p i n g. O s v e t o r e s v e l o c i d a d e e a c e l e r a ç ã o g r a v i t a c i o n a l s ã o m o s t r a d o s n a s d u a s p o s i ç õ e s d o c a r r i n h o.... 2 6
F i g u r a 1 1 ─ V e t o r e s v e l o c i d a d e , a c e l e r a ç ã o c e n t r í p e t a e a c e l e r a ç ã o g r a v i t a c i o n a l n a p o s i ç ã o 2 R d o c a r r i n h o.................. 2 6
F i g u r a 1 2 ─ R e p r e s e n t a ç ã o d a s f o r ç a s a t u a n t e s n o c a r r i n h o n a p o s i ç ã o 2 R.......................................................................... 2 7
F i g u r a 1 3 ─ O b r i n q u e d o a r t e s a n a l c o n h e c i d o c o m o “ P i n g - P o n g ” o u C a t a p u l t a............................................................................ 2 8
F i g u r a 1 4 ─ S e t a v e r m e l h a i n d i c a o l o c a l o n d e s e p r e s s i o n a a e x t r e m i d a d e l i v r e d a c a t a p u l t a d e m o d o a l a n ç a r a e s f e r a.......... 2 8
F i g u r a 1 5 ─ I l u s t r a ç ã o d a e s f e r a g a n h a n d o E n e r g i a P o t e n c i a l G r a v i t a c i o n a l à m e d i d a q u e p e r d e E n e r g i a C i n é t i c a................... 2 9
F i g u r a 1 6 ─ A a l t u r a m á x i m a q u e a e s f e r a p o d e a t i n g i r é l i m i t a d a p e l o f i o e s t i c a d o.................................................................. 2 9
F i g u r a 1 7 ─ D e s e n h o d o e s t i l i n g u e e s u a s d i f e r e n t e s p a r t e s....... 3 0
F i g u r a 1 8 ─ F o t o d o b r i n q u e d o c o m e r c i a l a r c o e f l e c h a.............. 3 1
F i g u r a 1 9 ─ F o t o d a a s t r o b l a s t e r c o m p o s t o d e u m e i x o e q u a t r o e s f e r a s d e d i f e r e n t e s m a s s a s e v o l u m e s.................................. 3 3
F i g u r a 2 0 ─ F o t o d o b r i n q u e d o P o p p e r : u m a c a l o t a e s f é r i c a d e p o l í m e r o e s p e c i a l................................................................. 3 6
F i g u r a 2 1 ─ P o p p e r e m d i f e r e n t e s p o s i ç õ e s : n a f o r m a c ô n i c a c o n v e x a e a p o i a d a n o s o l o , a p ó s s e l a n ç a r d o s o l o e n a a l t u r a m á x i m a c o m a f o r m a c ô n c a v a ( o r i g i n a l ) r e c u p e r a d a................... 3 7
F i g u r a 2 2 ─ F o t o d o b a r q u i n h o P o p - P o p c o m e r c i a l.................... 3 9
F i g u r a 2 3 ─ D e s e n h o i l u s t r a t i v o d a c a l d e i r a , t u b o s m e t á l i c o s e d a f o n t e d e c a l o r...................................................................... 4 0
F i g u r a 2 4 ─ F o t o d o b r i n q u e d o p á s s a r o s e d e n t o....................... 4 1
F i g u r a 2 5 ─ I l u s t r a ç ã o d o f u n c i o n a m e n t o d o p á s s a r o s e d e n t o..... 4 2
2
N e s t e t r a b a l h o p r o p õ e - s e e s t u d a r a e n e r g i a n a s s u a s d i f e r e n t e s f o r m a s , t r a n s f o r m a ç õ e s e c o n c e i t u a ç õ e s. E n e r g i a é u m a d a s g r a n d e z a s m a i s p r e s e n t e s n a F í s i c a. E m b o r a s e j a e x t r e m a m e n t e ú t i l , s e u c o n c e i t o t a m b é m é b a s t a n t e a b s t r a t o p a r a a m a i o r i a d o s e s t u d a n t e s d e e n s i n o m é d i o e s u p e r i o r. I d e n t i f i c a r a p r e s e n ç a e a f o r m a d e e n e r g i a e m u m d a d o f e n ô m e n o n ã o é s i m p l e s , a s s i m c o m o n ã o é i m e d i a t a a c o m p r e e n s ã o r e l a t i v a á s u a t r a n s f e r ê n c i a e t r a n s f o r m a ç ã o.
I n i c i a l m e n t e f a z s e u m a r e v i s ã o c o n c e i t u a l d o s c o n t e ú d o s e s p e c í f i c o s e d e p o i s u m a i m e r s ã o n o u s o e d e s e n v o l v i m e n t o d e m a t e r i a l n ã o – f o r m a l c o m o a l t e r n a t i v a d i d á t i c a c o m p l e m e n t a r a o t e m a. D e s t e m o d o b u s c a - s e c o n t e m p l a r a v e r t i c a l i d a d e e a h o r i z o n t a l i d a d e p r o p o s t a s n a M a t r i z C u r r i c u l a r, s e g u n d o a s r e c o m e n d a ç õ e s d a s d i r e t r i z e s c u r r i c u l a r e s n a c i o n a i s.
A o r i e n t a ç ã o d o s P a r â m e t r o s C u r r i c u l a r e s N a c i o n a i s p a r a o E n s i n o M é d i o ( P C N ’s ) s e f i r m a n a m á x i m a : E d u c a ç ã o p a r a a v i d a. N e l a e s p e r a - s e q u e o s c o n t e ú d o s s e j a m a p l i c a d o s a s i t u a ç õ e s e o b j e t o s d o c o t i d i a n o d o s a l u n o s , p r e p a r a n d o - o s p a r a p e r c e b e r e m o m u n d o e a t u a r e m n e l e d e m o d o c r í t i c o , c r i a t i v o e v e r s á t i l. A i n t e r d i s c i p l i n a r i d a d e e a c o n t e x t u a l i z ã o s ã o d o i s p i l a r e s d e s t a o r i e n t a ç ã o , p o r m e i o d o s q u a i s b u s c a - s e r e s p e c t i v a m e n t e a i n t e g r a ç ã o d e d i f e r e n t e s á r e a s o u d i s c i p l i n a s e a p l i c a ç ã o d o c o n h e c i m e n t o n o c o n t e x t o e m q u e o a l u n o e s t á i n s e r i d o. A c o n t e x t u a l i z a ç ã o p r o p o s t a n e s t e t r a b a l h o e n v o l v e o u s o d e b r i n q u e d o s p a r a e l u c i d a r u m c o n c e i t o o u f e n ô m e n o p r e v i a m e n t e a p r e s e n t a d o e d i s c u t i d o t e o r i c a m e n t e e m s a l a d e a u l a o u s u a a p r e s e n t a ç ã o / m a n u s e i o c o m o r e c u r s o p a r a i n i c i a r u m t e m a o u a s s u n t o v i s a n d o d e s p e r t a r o i n t e r e s s e p a r a a p o s t e r i o r d i s c u s s ã o t e ó r i c a d e s t e t e m a.
O t r a b a l h o d e c o n c l u s ã o d e c u r s o a q u i a p r e s e n t a d o c o n t r i b u i p a r a a f o r m a ç ã o i n i c i a l d o c e n t e e s t i m u l a n d o o e s t u d o e e n t e n d i m e n t o d o s c o n t e ú d o s e s p e c í f i c o s d e F í s i c a b e m c o m o a i n t e r a ç ã o c o m m a t e r i a i s i n s t r u c i o n a i s n ã o - f o r m a i s. B u s c a t a m b é m i n c o r p o r a r o b j e t o s d o c o t i d i a n o e e l e m e n t o s d a c i ê n c i a c o n t e m p o r â n e a d e m o d o a p r o p i c i a r u m a v i s ã o d e m u n d o a p l i c a d a e a t u a l i z a d a , p o r m e i o d e u m a c o m p r e e n s ã o b á s i c a d o s p r i n c í p i o s f í s i c o s e m q u e e s s a s a p l i c a ç õ e s s e b a s e i a m.
e s c o l a c o n t e m p o r â n e a , o s o b j e t o s e f e n ô m e n o s c o m o s q u a i s e l e s s e r e l a c i o n a m e q u e m o v e m s u a c u r i o s i d a d e.
3
2. 1 C o m o L i d a r C o m o E n s i n o
A e d u c a ç ã o f o r m a l r e l a c i o n a - s e c o m u m a e s t r u t u r a o r g a n i z a d a , h i e r a r q u i z a d a e a d m i n i s t r a d a s o b n o r m a s r í g i d a s , l i g a d a s a u m s i s t e m a e d u c a c i o n a l e s t a b e l e c i d o n a e s c o l a. A e d u c a ç ã o n ã o - f o r m a l r e f e r e - s e a u m a a m p l a v a r i e d a d e d e a t i v i d a d e s e d u c a c i o n a i s o r g a n i z a d a s e d e s e n v o l v i d a s d e n t r o o u f o r a d o s i s t e m a e d u c a c i o n a l f o r m a l. N a s e s c o l a s e s t a s a t i v i d a d e s n ã o f o r m a i s p o d e m a c o n t e c e r n a s a l a d e a u l a , n a s q u a d r a s e s p o r t i v a s e e s t ã o d i r e t a m e n t e l i g a d a s a o m a t e r i a l e a o m é t o d o n ã o f o r m a i s u t i l i z a d o s , e n q u a n t o q u e f o r a d a i n s t i t u i ç ã o e s c o l a r e l a s o c o r r e m e m m u s e u s , c e n t r o s d e c i ê n c i a s , z o o l ó g i c o s , j a r d i n s b o t â n i c o s , p l a n e t á r i o s , v i s i t a s m o n i t o r a d a s a i n d ú s t r i a s , e t c. A s d u a s , n o e n t a n t o s ã o m o d a l i d a d e s d e e n s i n o i n t e n c i o n a l.
O e n s i n o f o r m a l n o s r e m e t e a e d u c a ç ã o t r a d i c i o n a l n a q u a l , o s c o n c e i t o s d i s c i p l i n a r e s s ã o t r a n s m i t i d o s d o p r o f e s s o r p a r a o a l u n o p o r m e i o d e u m e n s i n o p r e s e n c i a l u s a n d o l i v r o t e x t o , l o u s a , e x e r c í c i o s d e f i x a ç ã o e à s v e z e s e x p e r i m e n t o s g u i a d o s p o r r o t e i r o s e b u s c a d e d a d o s e m e d i d a s b e m d e f i n i d a s. E s t a s a t i v i d a d e s e s t ã o s u b m e t i d a s a u m s i s t e m a p o u c o m a l e á v e l c o m r e l a ç ã o a o s o b j e t i v o s , c o n t e ú d o p r o g r a m á t i c o e m e t o d o l o g i a. E s t e t i p o d e e n s i n o p e r s i s t e a t r a v é s d o s t e m p o s e a i n d a a c o n t e c e n a m a i o r i a d a s e s c o l a s , n o e n t a n t o , p a r e c e n ã o r e s u l t a r n a a p r e n d i z a g e m d e s e j a d a. O s a l u n o s d a e s c o l a c o n t e m p o r â n e a s o f r e m d e d e s i n t e r e s s e e p o u c a m o t i v a ç ã o , l e v a n d o - o s a u m a p r e n d i z a d o d e f i c i e n t e.
O u s o d e m a t e r i a l q u e n ã o s e j a o l i v r o t e x t o e o s e x p e r i m e n t o s p r o n t o s o u d e s t i n a d o s a u m a d e m o n s t r a ç ã o / m e d i d a p r e v i a m e n t e c o n h e c i d a , p o d e e n v o l v e r o b j e t o s d o c o t i d i a n o d o s a l u n o s. A p e d a g o g i a d a l u d i c i d a d e t e m s i d o a l v o d e e s t u d o p o r d i f e r e n t e s p e s q u i s a d o r e s e n e l a o b r i n c a r é c o n s i d e r a d o c o m o u m m o m e n t o d e a p r e n d i z a g e m e m s i m e s m o o u d e p r e p a r a ç ã o p a r a o a p r o f u n d a m e n t o / a p r i m o r a m e n t o d o c o n h e c i m e n t o. S a b e - s e q u e a b u s c a e c r i a ç ã o d e n o v a s
5
N e s t e c o n t e x t o , a m b i e n t e s e m a t e r i a i s n ã o - f o r m a i s t ê m u m p a p e l i m p o r t a n t e , p o i s p e r m i t e m t r a b a l h a r c o m o b j e t o s c o m u m e n t e m a n u s e a d o s n a s a t i v i d a d e s d i á r i a s , s e j a m e l a s d e l a z e r o u d e s o b r e v i v ê n c i a. E s t e p r i m e i r o c o n t a t o e n t r e t a i s o b j e t o s e a F í s i c a n o n o s s o c a s o , a l é m d e e s t i m u l a r a c u r i o s i d a d e p o r s e r u m r e c u r s o e d u c a t i v o a t r a e n t e t a m b é m a b r e h o r i z o n t e s p a r a s e v e r a p r e s e n ç a d a c i ê n c i a o u d a F í s i c a n o c o t i d i a n o d a s o c i e d a d e. E m b o r a a d e c i s ã o d e a p r e n d e r s e j a d o a l u n o , o e s t i m u l o o f e r e c i d o p o d e i n f l u e n c i a r n a d e c i s ã o d e p a r t i c i p a r m a i s i n t e n s a m e n t e d a a ç ã o p e d a g ó g i c a. E x e m p l o s d e m a t e r i a l n ã o f o r m a l s ã o : f i l m e s , t i r i n h a s o u h i s t o r i a s e m q u a d r i n h o s , g a m e s , o b j e t o s d e d e c o r a ç ã o , e l e t r o d o m é s t i c o s , o b j e t o s d e h i g i e n e , b r i n q u e d o s , e t c...
F i l m e s : E s t e s p o d e m s e r f i l m e s c o m e r c i a i s d e s t i n a d o s a o e n t r e t e n i m e n t o o u l a z e r , m a s q u e e m s e u e n r e d o , f o t o g r a f i a o u s o m t r a g a m c o n t r i b u i ç õ e s c o r r e t a s o u e r r a d a s s o b r e t e m a s c i e n t í f i c o s. A d i s c u s s ã o d e c o n t e ú d o s e s p e c í f i c o s d e F í s i c a é r e a l i z a d a á p a r t i r d o q u e é a p r e s e n t a d o n o f i l m e.
H á t a m b é m f i l m e s e d o c u m e n t á r i o s e s p e c i a l i z a d o s , d e s e n v o l v i d o s i n t e n c i o n a l m e n t e p a r a o e n s i n o. O a n o d e 1 8 8 8 , f o i ' ' a n o - z e r o ' ' d o d o c u m e n t á r i o c i e n t í f i c o , n e s t e p e r í o d o f o i f u n d a d o a N A T I O N A L G E O G R A P H I C S O C I E T Y , c o m o o b j e t i v o d e d i f u n d i r o c o n h e c i m e n t o g e o g r á f i c o e m t o d o o m u n d o ; d a í p a r a à s d e m a i s á r e a s d o c o n h e c i m e n t o f o i u m p a s s o. N o f i n a l d o s é c u l o X X s u r g i u a T V v o l t a d a p a r a d o c u m e n t á r i o s d a q u a l a N a t i o n a l G e o g r a p h i c é u m e x e m p l o.
O s r e c u r s o s d e v í d e o c o m e ç a m a a p a r e c e r e s p e c i f i c a m e n t e n o e n s i n o d e f í s i c a n a d é c a d a d e 5 0. Z o l l m a n n ( 2 0 0 2 ) c o n t a q u e , e m 1 9 6 1 , o p s i c ó l o g o J. B r u d e r c o n c l u i u u m a d i s c u s s ã o a c e r c a d e m a t e r i a i s i n o v a d o r e s p a r a o e n s i n o d e s e n v o l v i d o s n o f i n a l d a d é c a d a d e 5 0 a f i r m a n d o : ' ' O u s o i n t e l i g e n t e d e r e c u r s o s a u d i o v i s u a i s d e p e n d e r á d e c o m o p o d e m o s i n t e g r a r a t é c n i c a d o f i l m m a k e r o u d o p r o d u t o r d e p r o g r a m a s c o m a t é c n i c a e o c o n h e c i m e n t o d e u m h á b i l p r o f e s s o r ' '. E s t e r e c u r s o s e a p r e s e n t a c o m o v í d e o s p a r a e n s i n o d e Ó p t i c a , T e r m o d i n â m i c a , G r a v i t a ç ã o , M e c â n i c a e n t r e o u t r o s e q u e s e r v e m p a r a i l u s t r a r u m a a u l a f o r m a l c o m d e s e n v o l v i m e n t o s a n a l í t i c o s e c o n c e i t u a i s.
Q u a d r i n h o s : A l i t e r a t u r a r e l a t a e x p e r i ê n c i a s d e a b o r d a g e m d e t e m a s d e F í s i c a u t i l i z a n d o H i s t ó r i a s e m Q u a d r i n h o s ( H Q s ). T e s t o n i e A b i b ( 2 0 0 4 ) e x p l i c a m q u e a s
6
i m a g e n s e o s t e x t o s s ã o c o m p l e m e n t a r e s , p o i s o t e x t o d e v e c o n t e m p l a r a q u i l o q u e a i m a g e m n ã o c o n s e g u e d e m o n s t r a r e i s t o é o q u e g a r a n t i r á a e f i c á c i a d o s q u a d r i n h o s. A l é m d i s s o , e s t a i n t e r a ç ã o t o r n a p o s s í v e l q u e o s i s t e m a t e x t o - i m a g e m s e j a d i n â m i c o e r e p r e s e n t e a “ r e a l i d a d e ”.
C a r u s o , C a r v a l h o e S i l v e i r a ( 2 0 0 2 ) e s c l a r e c e m q u e u m d e s a f i o a t e r s e m p r e e m m e n t e é a u t i l i z a ç ã o d e t e x t o s c u r t o s e s i m p l e s , p o i s a l i n g u a g e m d a i m a g e m é m u i t o i m p o r t a n t e. O u t r o d e s a f i o é n ã o s e t r a b a l h a r c o m a m e m o r i z a ç ã o , m a s s i m , a l é m d e d e s p e r t a r a c u r i o s i d a d e d o a l u n o , p e r m i t i r q u e e l e a p r e n d a e r e f l i t a o c o n t e ú d o a b o r d a d o a t r a v é s d e d e d u ç õ e s e c o n c l u s õ e s p r ó p r i a s. P o r t a n t o , o m a t e r i a l n ã o p o d e s e r ó b v i o e n e m c o n t e r e x p l i c a ç õ e s q u e n ã o d e i x e m e s p a ç o p a r a q u e o a l u n o t i r e s u a s p r ó p r i a s c o n c l u s õ e s.
G a m e s : O u s o d e j o g o s c o m o m a t e r i a l n ã o f o r m a l s e a p r e s e n t a c o m e f i c á c i a , e m p a r t i c u l a r n a F í s i c a , o n d e o s c o n c e i t o s a b s t r a t o s e s t ã o s e m p r e p r e s e n t e s e p o d e m s e r e x p l o r a d o s. A U N E S P e m s e u I n s t i t u t o d e F í s i c a T e ó r i c a ( I F T ) d e s e n v o l v e u o j o g o e l e t r ô n i c o S p r a c e G a m e c o m o m í d i a p a r a d i v u l g a r a f í s i c a d e p a r t í c u l a s. P a r a s e u s c r i a d o r e s , t r a t a - s e d e c o n c e i t o s i n t r i n c a d o s e q u e p r e c i s a m s e r r e p e t i d o s p a r a q u e s e j a m a s s i m i l a d o s e o s g a m e s t ê m e s t a c a r a c t e r í s t i c a r e p e t i t i v a.
T o d o s o s j o g o s c o m f i n a l i d a d e d e e n s i n a r c i ê n c i a s t ê m c o m o g r a n d e o u m a i o r d e s a f i o p r o p o r c i o n a r e n t r e t e n i m e n t o s e m p e r d e r a p r e c i s ã o c i e n t í f i c a. A f r a s e d e u m d o s m e m b r o s d o g r u p o d o I F T r e v e l a e s t a p r e o c u p a ç ã o : " N ã o p o d í a m o s f a z e r u m j o g o s o m e n t e d i v e r t i d o e q u e t i v e s s e i n c o r r e ç õ e s c i e n t í f i c a s , n e m f a z e r a l g o m u i t o p r e c i s o e q u e f o s s e c h a t o d e j o g a r " , a f i r m o u.
E n r i q u e c e r o s c o n h e c i m e n t o s d e F í s i c a d e e s t u d a n t e s e n s i n o m é d i o c o m e s s a s i n f o r m a ç õ e s m a i s a t u a l i z a d a s é o o b j e t i v o p r i n c i p a l d o S p r a c e G a m e. S e g u n d o a s p a l a v r a s d e N o v a e s , S é r g i o F e r r a z ( 2 0 1 0 ) , c o o r d e n a d o r d o S p r a c e , u m c o l e g a s e u r e s u m i u o e n s i n o d e f í s i c a n e s s e s t e r m o s : " U m p r o f e s s o r d o s é c u l o 2 0 e n s i n a f í s i c a d o s é c u l o 1 9 p a r a u m e s t u d a n t e d o s é c u l o 2 1 ".
M e c â n i c o s e E l e t r o d o m é s t i c o s : A p a r t i r d o s c o n h e c i m e n t o s e m e l e t r o m a g n e t i s m o , s u r g i r a m a s t e c n o l o g i a s q u e i n f l u e n c i a m e m o v e m a s o c i e d a d e m o d e r n a : a e n e r g i a
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e s t u d a n t e c o n t e m p o r â n e o. A n e c e s s i d a d e d e s e o f e r e c e r u m e n s i n o m a i s m o t i v a d o r , e m t o d o s o s n í v e i s , p a r a u m n ú m e r o c a d a v e z m a i o r d e p e s s o a s , t e m m o s t r a d o a o s p e s q u i s a d o r e s e m e d u c a ç ã o a u r g e n t e n e c e s s i d a d e d e s e b u s c a r a l t e r n a t i v a s e d u c a c i o n a i s p a r a e n f r e n t a r e s s e s p r o b l e m a s. A m b i e n t e s e m a t e r i a i s n ã o f o r m a i s s ã o u m a c o n t r i b u i ç ã o a s e r c o n s i d e r a d a e a p l i c a d a.
9
3. 1 T r a b a l h o
D o p o n t o d e v i s t a d a F í s i c a o c o n c e i t o d e T r a b a l h o é d i f e r e n t e d a q u e l e u s a d o d i a r i a m e n t e , o n d e q u a l q u e r t i p o d e s e r v i ç o o u t a r e f a é d e s i g n a d o t r a b a l h o. F i s i c a m e n t e , t r a b a l h o é a g r a n d e z a q u e m e d e a e n e r g i a d e u m c o r p o. P a r a c o n c e i t u a r e n e r g i a , b u s c a - s e d e f i n i r t r a b a l h o e u m a m a n e i r a d e f a z ê - l o é o b s e r v a r o e f e i t o d e u m a f o r ç a o u d a r e s u l t a n t e d e v á r i a s f o r ç a s s o b r e u m c o r p o , p r o v o c a n d o s e u d e s l o c a m e n t o.
S e u m a f o r ç a c o n s t a n t e ( F ) a g e s o b r e u m c o r p o e p r o d u z u m d e s l o c a m e n t o ( d ) , o t r a b a l h o r e a l i z a d o é e x p r e s s o p o r :
( 3. 1 )
o n d e θ é o â n g u l o e n t r e o s v e t o r e s f o r ç a e d e s l o c a m e n t o
. C o n s i d e r a n d o a f o r ç a e o d e s l o c a m e n t o n a d i r e ç ã o x , t e r e m o s
G r a f i c a m e n t e , o t r a b a l h o r e a l i z a d o p o r u m a f o r ç a c o n s t a n t e n a m e s m a d i r e ç ã o e s e n t i d o d o d e s l o c a m e n t o ( d e x (^1) p a r a x 2 ) é a á r e a s o b a r e t a , d e s t a c a d a e m a z u l n o g r á f i c o a b a i x o.
D i z – s e q u e u m a f o r ç a é c o n s e r v a t i v a q u a n d o o t r a b a l h o p o r e l a r e l i z a d o é i n d e p e n d e n t e d a t r a j e t ó r i a , o u s e j a , p a r a u m c o r p o q u e s e m o v e d e u m p o n t o A p a r a o u t r o p o n t o B s o b
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E n e r g i a C i n é t i c a :
E n e r g i a C i n é t i c a é a c a p a c i d a d e q u e o s o b j e t o s , p a r t í c u l a s o u c o r p o s p o s s u e m p a r a r e a l i z a r T r a b a l h o , c a p a c i d a d e e s t a d e v i d a a o m o v i m e n t o. A s e g u n d a L e i d e N e w t o n r e l a c i o n a a f o r ç a F (^) R r e s u l t a n t e s o b r e u m c o r p o d e m a s s a m , c o m a c e l e r a ç ã o a q u e e l e a d q u i r e s o b a a ç ã o d e s t a f o r ç a :
( 3. 5 )
A a c e l e r a ç ã o a d q u i r i d a p e l o c o r p o é u m a m e d i d a d a v a r i a ç ã o d a s u a v e l o c i d a d e ; a s s i m s e V 0 f o r a v e l o c i d a d e i n i c i a l , V a v e l o c i d a d e f i n a l e ∆ S o d e s l o c a m e n t o s o f r i d o , a e q u a ç ã o d e T o r r i c e l l i r e l a c i o n a e s t a s g r a n d e z a s c o m o :
( 3. 6 )
( ) ( 3. 7 )
S u b s t i t u i n d o a r e l a ç ã o d a a c e l e r a ç ã o q u e e s t a a c i m a n a r e l a ç ã o d a f o r ç a r e s u l t a n t e o b t e r e m o s q u e :
O T r a b a l h o r e a l i z a d o p e l a f o r ç a a o l o n g o d o d e s l o c a m e n t o é :
L o g o :
( 3. 9 )
A r e l a ç ã o à c i m a é c o n h e c i d a c o m o T e o r e m a d a E n e r g i a C i n é t i c a , e a f i r m a q u e “ O t r a b a l h o d a r e s u l t a n t e d a s f o r ç a s q u e a t u a m s o b r e u m c o r p o é i g u a l a v a r i a ç ã o d a E n e r g i a C i n é t i c a s o f r i d a p e l o c o r p o ”. A r e l a ç ã o q u e e n v o l v e a p r o d u t o d o f a t o r ( 1 / 2 ) p e l a m a s s a e p e l o q u a d r a d o d a v e l o c i d a d e é c o n h e c i d a c o m o E n e r g i a C i n é t i c a E (^) c d o c o r p o.
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E n e r g i a P o t e n c i a l
N a m e c â n i c a a E n e r g i a P o t e n c i a l s e a p r e s e n t a d e d u a s f o r m a s : E n e r g i a P o t e n c i a l G r a v i t a c i o n a l e E n e r g i a P o t e n c i a l E l á s t i c a.
E n e r g i a P o t e n c i a l G r a v i t a c i o n a l :
E s s e t i p o d e e n e r g i a é u m a p r o p r i e d a d e d e d o i s c o r p o s , o u s e j a , e s t á r e l a c i o n a d a à a t r a ç ã o g r a v i t a c i o n a l e n t r e c o r p o s. N a i n t e r a ç ã o g r a v i t a c i o n a l e n t r e a T e r r a e u m d a d o c o r p o , e n e r g i a é a r m a z e n a d a d e v i d o à p o s i ç ã o d o c o r p o e m r e l a ç ã o a s u p e r f í c i e t e r r e s t r e , a s s i m e l e t e m e n e r g i a p o t e n c i a l g r a v i t a c i o n a l. S e j a o c a s o i l u s t r a d o n a f i g u r a a s e g u i r , e m q u e u m g u i n d a s t e s u s t e n t a u m c a r r o d e m a s s a M a u m a l t u r a H d o s o l o.
F i g u r a 1 - G u i n d a s t e s e g u r a n d o u m c a r r o a u m a a l t u r a H d o s o l o , n e s t a s i t u a ç ã o a s s o c i a - s e a o c a r r o u m a e n e r g i a p o t e n c i a l g r a v i t a c i o n a l M g H.
Fonte: h t t p : / / w w w. i m a g e n s d a h o r a. c o m. b r / c l i p a r t / c l i p a r t s _ p a t h / 2 2 3 6 / g u i n d a s t e _ 0 1 / ( A C E S S O E M 3 1 / 0 5 / 2 0 1 1 ) N e s t e p r o c e s s o , o c a r r o f o i d e s l o c a d o n a v e r t i c a l à p a r t i r d o s o l o , e p o r t a n t o , h o u v e r e a l i z a ç ã o d e t r a b a l h o. A t r a ç ã o d o c a b o d e a ç o é i g u a l ( e m i n t e n s i d a d e ) e c o n t r á r i a ( e m
