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Sequência do conteúdo de Hidrostática, utilizadapara a obtenção da unidade temática da cadeira de pratica pedagogica IV na UEPB>
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!
Campina Grande – PB Outubro de 2011
1- Introdução
A hidrostática está presente em nossas vidas, que não nos damos conta o quanto é importante para o funcionamento de maquinas, para as grandes construções, para a aeronáutica e marinha. Estamos emersos por uma grande camada de ar, que exerce uma força muito grande sobre nós, alguns desenhos ou filmes, mostram uma pessoa se deitando ou andando em cima de pregos, em freios e prensas hidráulicas, etc. A hidrostática esta tão presente em nossas vidas que não sabemos o quanto ela tem propiciado em avanços tecnológicos, e porque não financeiro, como consequência dos avanços do estudo da hidrostática temos assim mais conforto e segurança já que dependemos dela para podemos fazer praticamente tudo em nossa vida.
A verificação da aprendizagem do aluno, assim como o mesmo tenderá a envolver os conceitos aprendidos em sua vida cotidiana, por exemplo, se dará por meio da metodologia apresentada por Deleizoicoy e Angoti(2003), onde os mesmos mostram em sua metodologia que deve ser feita uma problematização inicial, que pode ser realizada com questionamentos em que o aluno possa verificar o que será aprendido, mas o aluno primeiro terá que se envolver para responder a/as proposições a serem abordadas para posteriormente se entrar no segundo quesito da metodologia proposta pelos citados, que será a organização do conhecimento com os questionamentos a serem proferidos o professor terá conhecimento de qual conceitos a turma já tem conhecimento, para assim pode fazer com que os aluno organizem os conteúdos em sua estrutura cognitiva de maneira adequada o professor abordara os conceitos deixando que os próprios alunos. Para verifica que os conceitos serão empregados de forma correta pelos alunos será realizado uma aplicação dos conhecimentos para o aluno verificar como esses conceitos poderão ser empregados em sua vida cotidiana. A avaliação a ser imposta pera os alunos será nos moldes da teoria de David Ausubel, com o estudo de sua teoria feita por Moreira(2006), onde o aluno deverá ter uma aprendizagem significativa sem ter apenas as aplicações de formulas que é muito comum no estudo da física, sem saber dos conceitos existentes, o aluno terá como avalição a contextualização dos conceitos assim como também terá aplicações que envolvam formulas matemáticas, mas que precisem dos conceitos para sua resolução, com a realização dessa etapa tem-se que a não será quebrada a teoria de aprendizagem significativa proposta por Ausubel.
Com o desenvolvimento das atividades propostas, o aluno verá o quanto a hidrostática está presente em nossas vidas. E assim os mesmos verificará que estudar a hidrostática terá grandes fundamentos para o desenvolvimento tecnológico, que é um dos principais ramos de negócios no mundo, ou seja, com o estudo aprofundado da hidrostática como citado acima terá grandes avanços financeiros, social, etc, sendo assim o aluno poderá ter o interesse de estudar hidrostática com novas que surgem a cada dia, propiciado pelo grande avanços citados, e assim o aluno interagem com programas computacionais, com equipamentos que podem ser levados em sala de aula, etc, com os grandes aparatos tecnológicos os alunos desenvolvem os conceitos
de Arquimedes /120 min. (^) Entender que um corpo fica mais leve dentro d’agua; Compreender a existência da força de empuxo em líquidos e gases.
2.2- Estratégias para a ação ensino-aprendizagem
2.2.1- Introdução
De acordo com o PCN +(2002) toda forma de conhecimento ocorre dissociados a partir de estratégias de ensino-aprendizagem, sendo que essas estratégias expressem uma forma concreta do que se deseja passar ao aluno. Para o estudo da hidrostática podemos montar essas estratégias conforme mostrada a seguir. Podendo começar o dialogo com o aluno perguntando e contextualizando porque um navio não afunda quando parado? Dessa forma o aluno pode desenvolver os conceitos a serem estudados.
2.2.1.1- Mundo vivencial dos alunos
De acordo com o PCN+-Ensino Médio(2002), para que todo o processo de conhecimento possa fazer sentido para os jovens é imprescindível que ele seja instaurado através de um dialogo entre o conhecimento, os alunos e os professores. Portanto devem sempre ser incorporadas estratégias que contribuam para esse diálogo. Pelo simples fato de estarem no mundo e procurarem dar sentido às inúmeras situações com as quais se defrontam em suas vidas, os nossos alunos já chegam ás nossas aulas de ciências com ideias sobre vários fenômenos e conceitos científicos que, geralmente, são distintas daquelas que queremos ensinar (Pacheco 1992). Podendo começar esse dialogo perguntando e contextualizando com o aluno porque um barco não afunda quando parado, porque um avião não cai quando esta sobrevoando, se não houve falha humana?, Como é que comida é cozinhada em uma panela de pressão?. São questões como estas que podem verificar o que o aluno já possui em sua base de conhecimento para que significativamente o professor possa introduzir os conceitos posteriores, facilitando o entendimento e a absorção do conhecimento por parte do aluno.
2.2.1.2- Concepção do mundo dos alunos
Todo aluno que vem a escola já chega a ela com conhecimentos em que pode facilitar a discussão dos conteúdos a serem envolvidos. É através dos conhecimentos dos alunos que o professor pode traçar suas estratégias. De acordo com o PCN+ para que ocorra um efetivo dialogo pedagógico é necessário esta atento ao reconhecimento das formas de pensar dos alunos. A partir dos questionamentos das perguntas feitas será traçado um caminho em que o professor seguirá para o desenvolvimento da aula sendo esse caminho traçado pelas discursões dos alunos e perguntas que os mesmos podem efetuar para desenvolver todo o conteúdo, inserindo a eles fatos que os alunos possam observar, portanto, o professor tem que conhecer parte da vida dos alunos, com suas
condições financeira e social, por exemplo, para que ele possa introduzir exemplos em que os possam de certeza verificar em sua vida diária.
2.2.1.3- O papel experimental
Segundo o PCN+ é indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em física. É com a experimentação que o aluno desenvolve seus conhecimentos, ou seja, manuseando o experimento o aluno pode desenvolver seu próprio conhecimento cientifico e assim facilitando a compreensão dos conceitos existentes, mas essa experimentação não deve seguir uma lista de procedimentos impostos. Deve ser livre para assim o aluno não ficar restrito, que com aquele experimento só pode ser realizado tais experimentos.
Para o estudo da hidrostática pode-se fazer um experimento no qual alguns objetos afundam e outros não em substancias, por exemplo, água partir disto o aluno pode observar que quando um objeto afunda a pressão sobre ele vai aumentando conforme a profundidade, verificando assim a lei de Stevin deixando que o aluno possa fazer essa experimentação livre e possa desenvolver os conceitos, princípios, etc que pode-se observar com o experimento.
2.2.1.4- Formas de expressão do saber de física
De acordo com o PCN+, deve ser estimulado o uso adequado dos meios tecnológicos, como maquinas, ferramentas propiciadas pelos microcomputadores, etc. com essa estratégia nos permite representar e sistematizar o conhecimento que se confundem com a produção de um novo conhecimento.
Os pressupostos do movimento CTS têm se ampliado em toda sociedade brasileira, principalmente na área educacional. Dentro da proposta da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB), configurada nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio (PCNEMs), percebe-se a relevância de aproximar o aluno da interação com a ciência e a tecnologia em todas as dimensões da sociedade, oportunizando a ele uma concepção ampla e social do contexto científico-tecnológico.
Na hidrostática se disponibiliza softwares que podem ser utilizados para abordar o conceito de densidade, com esse artificio utilizado o aluno pode partir para desenvolver os conceitos existentes para explicação. Na medicina os conceitos de hidrostática estão presentes, quando um medico mede a pressão sanguínea de pacientes ele verifica como está a passagem de sangue pelas, veias, artérias, etc, como pode a partir de um simples aparelho medir a pressão sanguínea? Com uso de um simples aparelho, que utiliza tecnologia um pouco avançada é que se mede tal pressão, ou seja, o uso da tecnologia propicia o avanço do ensino da hidrostática e ainda cabe discursão de problemas relacionados a outras disciplinas.
2.2.1.5- Física como cultura
aluno, será abordado questões em que aluno terá que resolver para a obtenção de sua nota, ou seja, será uma prova rápida e prática.
4- Estruturação e desenvolvimento da sequência didática.
1º,2º encontro
Para o primeiro e segundo encontro se trabalhou com o conteúdo de densidade, pressão, lei de Stevin e pressão atmosférica. Sendo cada encontro no tempo de 2 horas dividido em momentos listados a seguir: Pediu-se para o aluno imaginar três corpos de mesmo volume, mais de matérias diferentes, como por exemplo, cobre, ouro e alumínio, o aluno terá consentimento de que cada material tem suas propriedades químicas diferentes, logo cada um possui sua massa específica; em seguida utilizando-se de um software em disponibiliza diversos corpos e um recipiente com alguma substância liquida, mostrando ao aluno diversos corpos podem afundar mas outros não afundam. O aluno pode fazer essa experimentação também em sala de aula sem utilizar o software, utilizando um recipiente com agua e diversos matérias que possa ser colocados em água, por exemplo, para afundar ou flutuar e através de questionamentos que venha a surge por parte dos alunos se desenvolve o conceito de densidade. E também levando ao aluno a desenvolver por base em seus conhecimentos prévios o porque uma pessoa boia no mar morto, para que ele possa se convencer do conceito de densidade posteriormente.
Em seguida pode-se usar um prego para explicar se a ele for aplicada uma força o mesmo pode perfurar outro material, então algum aluno pode perguntar por que uma pessoa não se fura em cima de uma cama de pregos. Então se explica que a pressão é dependente da força aplicada e a qual quantidade de área será aplicada essa força e assim será desenvolvido o conceito de pressão a partir de um fato que se verifica em filmes e/ou desenhos animados e ainda fazer com que o aluno contextualiza o porque fazendo um furo em uma garrafa com liquido esse liquido não evacua da garrafa e fazendo mas de um furo o liquido evacoa.
Depois da explicação de pressão, o intuito será abordar a Lei Stevin, utilizando do mesmo experimento usado para desenvolver o conceito de pressão, o aluno poderá verificar que alguns objetos descem a uma profundidade mais de que outros, percebendo que a camada de água acima do objeto sendo diferentes possuem também diferentes volumes e consequentemente a lamina d’água será diferente, fazendo variar a pressão sobre o objeto emerso, podendo a partir de então desenvolver a lei de Stevin.
Com o conceito de pressão, o aluno já tem conhecimento de que ele respira diversos gases presentes em nossa atmosfera, podemos citar entre os tantos o oxigênio, e que esses gases exercem uma força em nosso corpo. Então o aluno poderá pergunta se a hidrostática se estende também para gases, contextualizando o fato o aluno terá conhecimento de que sobre ele está sendo exercida uma pressão, e que essa pressão no caso seria a pressão atmosférica.
Feito todo o processo listado, teremos como objetivo fazer com que o aluno organize o conteúdo, incorporando ao que foi passado nos slides as unidades de medidas para as grandeza definidas e a contextualização histórica, como por exemplo, o experimento de Torricelli, para enriquecer um pouco mais a estrutura cognitiva do aluno..
Para verificar o aprendizado do aluno será abordado questões rápidas e prática, experimentos que envolvam os conceitos que foram passados para assim poder ter a certeza de que o aluno conseguiu desenvolver todo o conteúdo previsto.
3ºencontro
Para o terceiro encontro se trabalhou com o conteúdo de vasos comunicantes e o principio de Pascal. O conteúdo listado será abordado em 2 horas aulas, seguindo a formatação explicitada a seguir.
Seguindo com a construção do conhecimento, pode-se colocar um recipiente com água (uma garrafa, por exemplo) e a está garrafa esteja ligado alguns tubos de diferentes formatos enchendo a garrafa com água até que a mesma possa ser ultrapassada para os tubos ligados a garrafa, o aluno verificará que o nível da água nos diferentes tubos é igual. Com a experimentação feita, o aluno pode expandir o experimento para fatos que ele mesmo verifica no seu dia-dia. Como no caso da mangueira em que os pedreiros utilizam para fazer os níveis em construções de edifícios, casas, etc.
O aluno pode entender bem melhor essa parte de vasos comunicantes com um exemplo bem simples, verificados por todos que já presenciaram uma medico medindo a pressão sanguínea de um pacientes, através de outras disciplinas o aluno pode entender que o sangue bobeado pelo coração segue um caminho para retornar novamente ao coração seguindo diversos caminhos onde a passagem de sague passa por vasos sanguíneos de diversos diâmetro, podendo assim expandir o seu entendimento por fatos que o próprio aluno está verificando em sua vida cotidiana.
Para desenvolver os principios é proposto ao aluno que ele conecte duas seringas através de uma mangueira fina, com água dentro de uma das seringas, quando ele imprimi uma força no êmbolo da seringa com água, ele observará que o êmbolo da outra seringa subira e a mesma estará sendo completada por água. Questionando o aluno o que esta ocorrendo, o aluno verifica por conta própria que a força por ele aplicada no êmbolo é passada pelo líquido até o outro êmbolo, o aluno com sua capacidade de criação poderá também observa o mesmo processo ocorre com o ar no interior da seringa. E assim o aluno pode desenvolve o Principio significativamente utilizando a pratica experimental.
Agora então não destino é fazer com que o aluno organize esse conhecimento de forma significativa em sua estrutura cognitiva. Fazendo a explicação de como funciona
SCHNETZLER, Roseli Pacheco. “A construção do conhecimento e ensino de ciências”. Em Aberto, Brasilia, ano 11, nº 55. p.17-22, 1992.
PINHEIRO, Nilcéia Aparecida Maciel; Silveira,Rosemari Monteiro Castilho Foggiatto; Bazzo, Walter Antonio. “Ciência Tecnologia e Sociedade: A relevância do enfoque CTS para o contexto do ensino médio”. Ciência & Educação , v. 13, n. 1, p. 71-84,
PEDUZZI, Luiz O. Q. “Sobre a resolução de Problemas no ensino da fisica”. Caderno Catarinense de Ensino de Fisica., v.14, n°3: p.229-253,1997.
GASPAR, A. Física. São Paulo. Ática, 2005.
LUZ, Antônio Máximo Ribeiro da LUZ, Beatriz Alvarenga Álvares. Física. Volume único. São Paulo: Scipione, 1997.
SANT’ANNA, Blaid; MARTINI, Gloria; REIS, Hugo Carneiro; SPINELLI, Walter. Conexões com a física. Volume 1.São Paulo: Moderna, 2010.
MOREIRA, M. A. A teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. In: Teorias de Aprendizagem. Ed. Pedagógica e Universitária. Cap.10, p. 151-165, 1995.
Instituição escolar: XXXXXX Professor: Dennis Vilar de Carvalho Disciplina: Física Série: 1ª ensino médio Tema Central: Hidrostática Duração: 2 horas-aulas
1- Conteúdos
Densidade Pressão Lei de Stevin 2- Objetivos
Compreender o conceito de densidade; Compreender o conceito de pressão; Compreender a pressão atmosférica; Mostrar a contextualização historia com o experimento de Torricelli; Como acontece um furacão; Estudar a pressão exercida por um liquido- Lei de Stevin;
3- Atividades em sala de aula
A metodologia apresentada por Deleizoicoy e Angoti(2003), onde os mesmos mostram em sua metodologia que deve ser feita uma problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento. Para nosso processo a Teoria de aprendizagem de Ausubel será nosso principal foco, fazendo com que o aluno possa desenvolver suas atividades posteriormente de forma significativa.
Para o desenvolvimento de nossas atividades será proposto ao aluno que ele imagine três corpos de mesmo volume e materiais diferentes, o aluno sabe a partir do estudo em outras disciplinas que cada material possui suas propriedades químicas diferentes e que uns afunda e outros não dentro d’água. A partir dos questionamentos que venham a surgir com os alunos a aula será desenvolvida. Seguindo o desenvolvimento da aula e utilizando artifícios de que os alunos já viram em programas de TV alguém se deitar em uma cama de pregos, será desenvolvido o conceito de pressão e o aluno tendo conhecimento de que sobre ele existe uma camada de gases que sobre ele exerce uma pressão será também desenvolvido o conteúdo de pressão atmosférica e a lei de Stevin sabendo que o gás exerce pressão em todos os lados, realizando os possíveis experimentos em sala de aula.
Seguindo nosso problematização, temos que todos já tenha visto em programas, desenhos animados em TV, etc, uma pessoa se deitando ou andando em cima de uma cama de pregos como mostrado na figura 2 a pessoa não se fura, agora uma pessoa pressionar sobre se um prego ela pode se furar.
Com o fenômeno dos furacões mostrado na figura 3 bastantes frequentes em oceanos devido a efeitos provocados em nossa atmosfera podemos estudar o conceito de pressão atmosférica.
Figura 2. Homem deitado em uma cama de pregos.
Figura 3. Furacão.
Questões-chaves:
Imaginando corpos com mesmo volume mas de materiais diferentes observamos que nem todos afundam na água e outro não. Conforme nos mostra a figura 4 corpos de diferente materiais e volumes iguais sendo que cada um possui massas diferentes devido sua propriedades químicas, de acordo com a figura 5 nem todo corpo afunda na água.
Figura 4. Balança com massas diferentes.
Figura 5. Blocos de materiais diferentes dentro de água.
Corpos com massa mais elevadas não afundam devido a serem mais densos que outros de massas menores.
Densidade é a grandeza que dá a medida da concentração da massa de uma substância num determinado volume. Quanto maior a razão entre a massa e o volume, maior será a densidade do corpo. Conclui-se então que a densidade é dada pela expressão matemática:
Sua unidade de medida no SI é o kg/m³ (quilograma por metro cúbico).
2.1. Pressão média
É bem provável que em uma visita ao médico ele tenha medido sua pressão sanguínea ou que você já tenha saboreado alguma comida feita em uma panela de pressão. Todos esses exemplos incluem o que iremos estuda adiante, que envolve o conceito de pressão. Um exemplo mais fácil de identificar o conceito de pressão é verificado uma pessoa caminha ou estando deitado em cima de uma cama de prego como mostrado na figura 2.
Pressão é uma grandeza física que mede a relação entre o modulo da força resultante (F) na direção perpendicular a uma superfície e a área de contato (A) sobre a qual a força F atua. A pressão é diretamente proporcional ao modulo da força exercida sobre a superfície de área A e inversamente proporcional a área de contato. Conforme no mostra a relação a seguir:
Pressão é uma grandeza escalar e sua unidade de medida no SI é N/m²(newton por metro quadrado), também conhecida como pascal.
2.2. Pressão atmosférica
poderos furacões registrados foi o Wilma que atingiu uma pressão de 882 milhares, maios que o Katrina em 2005.
2.3. Pressão no interior de um liquido em repouso(Lei de Stevin)
A pressão p 1 exercida exclusivamente pelo liquido de densidade d sobre a base do recipiente à profundidade h, indicado na figura 7 num local de aceleração da gravidade g, é dada pela expressão:
Pl=dgh
Figura 7. Ilustração da pressão exercida em um líquido.
Esse resultado pode ser deduzido e generalizado: a pressão do interior do líquido em repouso a qualquer profundidade h é obtida pelo produto dgh, chamado pressão manométrica, por razões que serão compreendidas mais adiante.
Sendo Δh a diferença de nível entre dois pontos quaisquer no interior de um liquido de densidade d em repouso, pode-se demonstrar que a diferença de pressão p entre esses dois pontos é:
P=dgΔh
Essa expressão é conhecida como lei de Stevin em homenagem a Simos Stevin e pode se enunciada da seguinte maneira: A diferença de pressão entre dois pontos no interior de um liquido em repouso é igual ao produto da densidade desse liquido pela aceleração da gravidade local e pelo desnível vertical entre esses dois pontos.
Com a base de nossos conhecimentos estruturados na estrutura cognitiva dos alunos, nosso objetivo é o de verificar se as respostas obtidas com os exmplos mostrados na problematização inicial estão corretos e as respostas incorporadas serão mostradas de acordo com estudado, para assim verificar se o aluno absorveu como manda a teoria de Ausubel de maneira significativa.
Atividade
qual é a pressão exercida sobre ele? Dados 1 atm=100000Pa, densidade da água=1000kg/m³ e aceleração da gravidade=10m/s²
5- Referencia Bibliográfica
GASPAR, A. Física. São Paulo. Ática, 2005.
SANT’ANNA, Blaid; MARTINI, Gloria; REIS, Hugo Carneiro; SPINELLI, Walter. Conexões com a física. Volume 1.São Paulo: Moderna, 2010.
4- Sequencia das atividades
O desenvolvimento da aula será realizado segundo os passos a seguir:
Abordagem da utilidade de vasos comunicantes no dia-dia; Montagem do sistema de seringas; Abordagem do conteúdo programado; Mostrar o funcionamento do freio e elevado hidráulico.
5- Momento pedagógico da aula.
Como nos mostra a figura 8 e creio que todos tenham feito reformas em casa e viram um pedreiro utilizando uma mangueira para fazer o nível entre duas paredes e outras funções. Todos sabem de seu conhecimento de senso comum que é utilizado para que o nível das paredes fique iguais, com isso o aluno pensa o porque a mangueira aberta em ambas as extremidades pode fazer esse nível. Propondo também como esta mostrado na figura 9 um recipiente com tubo de diferentes formatos ligados a um recipiente com agua e será verifica que em todos os tubos o nível da agua é o mesmo. Supõe-se que todos já tenha ido ao medico e este tenha medido sua pressão arterial, como nos mostra a figura 10, com conhecimentos prévios de outras disciplinas o aluno saberá que o sangue percorre um caminho para fazer o circuito fechado pelo coração.
Figura 8. Pedreiros utilizando um vaso comunicante.
Figura 9. Liquido em um vasso comunicante.
Figura 10. Corpo humano.
Quetões- problemas:
Como mostra a figura 10, alguns recipientes de formas e capacidades diferentes, cujas bases são ligadas entre si. Oconjunto é denominado vasos comunicantes. Colocando-se um liquido nestes vasos, observa-se que, quando o equilibrio é estabelecido, a altura é a mesma em todos eles. Como a pressão exercida por um liquido só depende de sua altura, vemos que se a altura de um deles fosse maior, a pressão na sua base seria maior maior do que na base dos outro vasos e o líquido não estaria em equilibrio. As aplicações desse vasos são simples, como mostrado na figura 9, na utilização de pedreiro para nivelar paredes, e a mesma razão de que a caixa de água de sua casa recebe água de reservatório da cidade sem necessidade de uma bomba elevetória. Como a água no reservaorio, ela jorrará na caixa se altura desta for inferior à do reservatorio. Pressão arterial O sistema cardiovascular humano é fechado, ou seja, o sangue circula continuamente dentro dos vasos sanguineos execultando o trajeto: coração-artérias-capilares-veias-coração. Cada vaso sanguíneo tem diâmetro diferente e estão entre si ligados. Sendo assim envolve-se no conceito de vasos comunicantes. A pressão exercida pelo sangue sobre as paredes internas das artérias é denominada de pressão arterial.
Quando você vai ao cabelereiro, você se senta em uma cadeira que sobe após o cabelereiro pisar algumas vezes em uma alavanca ligada a um pistão. Usando um dispositivo parecido, funcionarios de postos de gasolina conseguem elevar os carros. Nas situações citadas, objetos de grande massa são elevados por meio de um sistema no qual se exece pressão sobre um ponto de um líqido. Como o líquido está em equilíbrio, a pressão e transferida aos demais pontos do liquido, permitindo suspender o objeto. O prinpio de Pascal nos diz: “Um acrescimo de pressão exercido em um ponto de um liquido em equilíbrio é transmitido integralmente a todos os pontos do liquido e às paredes do recipiente que o contém.” Elevador hidráulico O funcionamento de um elevador hidraulico pode ser traduzido por um modelo em que dois êmbolos são unidos por um condutor cheio de liquido, normalmente óleo conforme representado na figura 11.
Figura 11. Elevador hidráulico.
