Publicado em
20 de janeiro de 2017
Conteúdos
Objetivos
1ª EtapaInício de Conversa
2ª EtapaProblematização e sensibilização
3ª EtapaApresentando o atrito
4ª EtapaAtividade prática
5ª EtapaFinalização
Materiais Relacionados
Arquivos Anexados
Conteúdos
Atrito.
Energia cinética.
Dissipação da energia mecânica.
Objetivos
Este roteiro discute o atrito do ponto de vista microscópico e como fenômeno dissipador da energia mecânica. Espera-se que o aluno compreenda o atrito como uma troca de forças causada pela colisão de inúmeras partículas que trocam energia e quantidade de movimento, dissipando a energia mecânica na forma de energia cinética.
1ª Etapa: Início de Conversa
O atrito está presente em praticamente todos os movimentos do nosso cotidiano. É graças a ele que podemos controlar a maior parte dos movimentos, mudando sua velocidade, direção e sentido. Geralmente o atrito é entendido como uma força que se opõe ao movimento (ou sua tendência), mas é fundamental entender também que o atrito é uma forma de dissipar a energia mecânica e que nem sempre ele é um “inconveniente”.
Nessa atividade vamos partir de experimentos simples e tentaremos ampliar a compreensão do atrito para além da simples troca de forças entre um corpo e uma superfície, abordando os aspectos microscópicos do atrito.
Antes de iniciar as atividades, consulte os links sugeridos na aba Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais:
2ª Etapa: Problematização e sensibilização
Nessa etapa o professor deve apresentar o tema de estudo, “Atrito e dissipação de energia”, e estimular um debate rápido sobre o que os alunos pensam sobre o tema. Algumas perguntas podem orientar esse debate e ajudar em uma diagnose dos conhecimentos prévios dos alunos:
1. Você certamente já ouviu falar do atrito. Saberia citar um exemplo onde ele ocorre?
2. Você conseguiria andar sem o atrito?
3. Será que um corpo em repouso pode sofrer a ação do atrito?
4. De que maneira o atrito “retira energia” de um corpo?
5. Para onde vai a energia que o atrito “retira” de um corpo?
6. Do que depende o atrito entre um corpo que escorrega sobre uma superfície?
A partir das respostas dos alunos o professor pode ir elencando temas para tratar conjuntamente durante a atividade. Uma boa ideia consiste em anotar na lousa as dúvidas que surgirem e, ao final, fotografar a lousa para registrar essas dúvidas. Parte delas podem também ser dúvidas do próprio professor e poderão se transformar em objeto para pesquisas na internet ou na biblioteca da escola.
É importante que nesse momento os alunos tenham a palavra e que as suas dúvidas sejam anotadas e não respondidas. O objetivo é despertar a curiosidade, o interesse e diagnosticar o que os alunos já sabem e o que precisam saber ou aperfeiçoar.
3ª Etapa: Apresentando o atrito
A parte da Física que estuda o atrito e fenômenos correlacionados denomina-se Tribologia. Há muitas abordagens para apresentar o atrito em livros didáticos. Aqui sugerimos que uma abordagem mais pratica que teórica, mas que poderá e deverá ser acompanhada também da abordagem teórica tradicional.
Na abordagem teórica tradicional o atrito de escorregamento (quando um corpo desliza sem rolar sobre uma superfície) é apresentado como sendo de dois tipos: estático, quando o corpo não se move sobre a superfície mas sofre uma força que tenta movê-lo e, cinético, quando o corpo já se move sobre a superfície. Essas duas situações são apresentadas na atividade 1 do “Roteiro de Experimentação”, disponível no link 6 da seção “Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais”, e podem ser tratadas teoricamente logo após o experimento e a sua discussão. Se o professor preferir pode usar o vídeo “Definição atrito estático e cinético” para definir essas formas de atrito (Também disponível na seção “Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais”, link 1).
A videoaula “Lubrificantes”, disponível também na mesma seção, no link 2, discute o atrito e as formas de contorná-lo e/ou de utilizá-lo. Estamos sugerindo essa videoaula como finalização para o roteiro, mas ela pode ser trazida para o meio da atividade a fim de ilustar algumas formas de contornar os problemas causados pelo atrito.
Após apresentado formalmente o conceito de atrito e a força de atrito, passaremos a tratar do seu aspecto microscópico, que é o foco central dessa atividade. Para tal será importante apresentar aos alunos um modelo microscópico das superfícies de contato, que suporemos sólidas e não lubrificadas. Ajudará bastante se antes de apresentar um modelo microscópico de uma superfície “lisa” o professor apresentar imagens reais de “Objetos comuns vistos ao microscópio” (disponível no link 5) – nessas imagens vale a pena chamar a atenção para as “superfícies” dos objetos e reparar que nenhuma é perfeitamente lisa.
A discussão sobre as transformações de energia surgirá na atividade 2 do “Roteiro de Experimentação”, link 6. Nessas atividades simples são tratados conceitos importantes como a produção de som e de calor, sendo essas as formas comuns de dissipação da energia nos processos que envolvem atrito.
4ª Etapa: Atividade prática
Nessa etapa é que o professor poderá abordar, de fato, o conceito de atrito e o conceito microscópico de atrito. Na atividade 1 o aluno vai diferenciar atrito estático de atrito cinético e analisar experimentalmente as variáveis envolvidas na força de atrito do ponto de vista macroscópico.
Já na atividade 2 vamos trabalhar com o conceito microscópico de atrito e com as formas de dissipação da energia.
Embora sejam experimentos simples e feitos em sala de aula sem a necessidade de nenhum equipamento, essas atividades ajudam muito ao aluno formar o conceito de atrito e de dissipação de energia.
As atividades estão descritas no “Roteiro de Experimentação”, trazem algumas reflexões sobre os experimentos. O professor pode acrescentar outras e/ou solicitar aos alunos que acrescentem dúvidas e observações ao roteiro.
Ao final dessa discussão desejamos que os alunos tenham compreendido que o atrito é um fenômeno complexo que envolve muitas variáveis no nível microscópico.
5ª Etapa: Finalização
Para a finalização dessa aula sugerimos que o professor mostre os vídeos “Livros que grudam sem cola” e “Será que a lista aguenta dois carros?”, link 3, onde se mostra o poder do atrito e, por fim, a videoaula “Lubrificantes” que tanto serve como uma breve revisão do tema quanto também introduz o conceito de lubrificante.
Além disso, para visualizar de forma aproximada o que ocorre durante a dissipação da energia mecânica na forma de calor devido ao atrito, o professor pode levar a classe para a sala de informática para que façam a simulação em flash, “Atrito”, sugerida no final da seção “Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais”, link 7. E, aproveitando o mesmo ambiente, os alunos podem fazer uma pesquisa sobre algum aspecto relativo ao tema, tais como: “A importância do atrito no dia a dia”; “O atrito e o controle dos movimentos”; “Como reduzir o atrito em máquinas”; “Atrito de rolamento”; “Atrito em meios fluidos”, etc.
Como tarefa para casa o professor pode solicitar que os alunos verifiquem experimentalmente se a área de contato do corpo com a superfície afeta o valor do atrito. Isso pode ser feito utilizando-se um objeto com a forma de um paralelepípedo regular (uma caixa) com superfícies homogêneas e pode-se utilizar um elástico como instrumento de medição da força (por meio de sua elongação). A atividade pode ser filmada e o filme pode ser publicado no Youtube.
Materiais Relacionados
1. Vídeo (4:33), “Definição atrito estático e cinético”: definições formais de atrito estático e cinético.
2. Vídeo (12:48), “Lubrificantes”, teleaula sobre atrito e meios de reduzi-lo.
3. Vídeo (3:51), “Livros que grudam sem cola (experiência de Física – atrito)”: mostra um experimento simples onde o atrito impede o movimento.
4. Video (2:41), “Será que a lista aguenta dois carros? Você pediu, nós fizemos! (experiência)”: sequência do vídeo “Livros que grudam sem cola” tentando separar as listas com dois automóveis.
5. Objetos comuns vistos ao microscópio: sequência de imagens mostrando coisas comuns ampliadas por microscópios.
6. Roteiro de Experimentação.
7. Atrito: Simulação em flash mostrando o efeito microscópico do atrito.
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