Conteúdos
Força elástica.
Lei de Hooke.
Dinamômetro.
Objetivos
Este roteiro aborda o estudo da força elástica e o conceito de força. O conceito está presente no estudo da Física e, principalmente, no nosso cotidiano. Como primeira aproximação para a construção do conceito de força tomaremos o caso da força elástica (lei de Hooke) e aproveitaremos para conceituar e compreender o conceito de dinamômetro. Esperamos que o aluno construa uma primeira aproximação ao conceito de força e conheça um instrumento que permita sua medida.
1ª Etapa: Início de Conversa
Qualquer objeto, por mais rígido que pareça, tem sempre certa elasticidade, ou seja, pode ser deformado como se fosse uma mola. É claro que podemos perceber essas deformações com facilidade em corpos como molas ou elásticos, mas é importante saber que todos os corpos podem ser deformados.
Para que um corpo se deforme é preciso que alguma força atue nele. Robert Hooke (1635-1703), um cientista inglês, descobriu que em certas circunstâncias a deformação sofrida por uma mola é diretamente proporcional à intensidade da força que atua nela deformando-a. Essa relação é conhecida como “lei de Hooke” e nos permite construir aparelhos para medir forças: os dinanômetros.
Nesta atividade vamos conhecer a lei de Hooke e construir um dinamômetro simples usando materiais do cotidiano.
2ª Etapa: Problematização e sensibilização
Nessa etapa o professor deve apresentar o tema de estudo, “lei de Hook”, 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. O que as molas e os elásticos têm em comum?
2. Que outros objetos você poderia citar que também se deformam?
3. Do que depende a deformação de uma mola?
4. Podemos usar uma mola como “balança”?
5. Você sabe o que é um dinamômetro?
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: Conceituando força elástica: a lei de Hooke
O professor pode utilizar o vídeo “Aula 04 – Força Elástica(Lei de Hooke)”, disponível na seção “Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais”, como base para preparação de sua aula ou, alternativamente, basear-se no texto disponível ao final deste (ou ambos). O texto é um resumo rápido e conceitual sobre as deformações elásticas e a lei de Hooke.
4ª Etapa: Atividade prática
Nessa etapa o professor deve realizar com os alunos o experimento descrito no “Roteiro de experimentação – lei de Hooke.doc”, disponível na seção “Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais”, link 3. As atividades e discussões estão descritas no próprio Roteiro de experimentação.
A dinâmica de trabalho pode ser, preferencialmente, feita em pequenos grupos (entre dois e quatro alunos, dependendo da quantidade de material disponível – que sugerimos seja providenciado com antecedência pelo professor).
As questões propostas para discussão podem ser estendidas pelo professor, acrescentando outras, e pelos próprios alunos que devem ser instigados a fazerem perguntas. Tudo aquilo que não puder ser respondido/compreendido durante a discussão pode ser transformado em tema de pesquisa para os alunos.
5ª Etapa: Finalização
Para a finalização desse roteiro sugerimos que os alunos sejam levados à sala de informática para explorarem o simulador da lei de Hooke.
Parte importante dessa atividade consiste na própria “exploração” desse simulador, de maneira que o professor não precisa preparar (embora possa, se preferir) um roteiro de uso do simulador.
O simulador está disponível na seção “Para Organizar o seu Trabalho e Saber Mais”,
O simulador também fornece opções de simulação com molas ligadas em série e em paralelo. O professor pode sugerir que os alunos façam simulações com essas associações de mola e apresentem suas conclusões.
Como tarefa de casa para o grupo formado em classe o professor pode sugerir um desafio em que os alunos construam um dinamômetro usando uma caneta de plástico transparente, um clipe e um elástico comum. Para isso os alunos podem também pesquisar na internet em busca de ideias.
Materiais Relacionados
1. Vídeo (44:07), “Aula 04 – Força Elástica(Lei de Hooke)”, Videoaula sobre a lei de Hook
2. Simulador da “Lei de Hook” – simulador que permite estudar o comportamento de uma mola, ou um sistema de molas, sujeita a forças
3. Roteiro de Experimentação atividades está disponível em materiais de apoio
4. Saiba mais sobre Robert Hooke e as suas contribuições para a Ciência em http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/fisica/0006.html