PROMOVENDO A PARTICIPAÇÃO DOS ALUNOS NAS AULAS DE FÍSICA: UMA PROPOSTA DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA SOBRE EMPUXO

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## PROMOVENDO A PARTICIPAÇÃO DOS ALUNOS NAS AULAS DE FÍSICA: UMA PROPOSTA DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL INVESTIGATIVA SOBRE EMPUXO

Jackelini Dalri [e-mail (jacke.d@pop.com.br] a Luciana Faustino Guimarães [luguimaraes@onda.com.br)] b

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(Universidade Federal do Paraná - Licenciatura em Física) b (Universidade Federal do Paraná - Licenciatura em Física)

## Resumo

O presente trabalho apresenta uma proposta de atividade experimental investigativa sobre Empuxo e os resultados obtidos de seu desenvolvimento com um grupo de estudantes do Ensino Médio. Muito se tem falado em colocar o aluno como agente ativo no processo de aprendizagem e, acreditando nessa idéia, foi desenvolvido este projeto. A proposta constituiu-se de um experimento qualitativo, utilizando um equipamento especialmente desenvolvido para demonstrar a origem da força de Empuxo, e um experimento quantitativo, no qual foi possível determinar o valor numérico da força de Empuxo e sua relação com o volume de líquido deslocado. Durante o desenvolvimento do trabalho houve a preocupação em promover a participação dos alunos através da criação de um ambiente motivador. A potencialidade da atividade foi avaliada através da análise de questionários respondidos pelos alunos (antes e depois dos experimentos).

Palavras chave: experimento investigativo, motivação, empuxo

## Introdução

Este trabalho visa a apresentação de um projeto educacional desenvolvido por alunas da graduação do curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal do Paraná. Tal projeto foi idealizado a partir de discussões e atividades realizadas para as disciplinas de Projetos Integrados e Prática de Ensino e Estágio Supervisionado de Física II.

Como parte das atividades de Prática de Ensino os alunos-estagiários acompanharam aulas no Ensino Médio, buscando informações sobre o processo ensino-aprendizagem na sala de aula. Embora todas as disciplinas do curso de licenciatura enfoquem a necessidade de se romper com o 'modelo tradicional' de aulas, ainda encontramos muitos elementos desse modelo nas aulas observadas. Em especial chamou-nos a atenção a passividade dos alunos. Poucas atividades realmente os instigam a levantar hipóteses e tentar propor soluções. Essa situação observada levou à elaboração deste projeto, buscando instigar alguma mudança nesta postura, proporcionando atividades que os incentivem a uma maior interação e participação nas aulas de física.

Na literatura da área de ensino de física, é possível encontrar diversos trabalhos propondo a utilização das atividades investigativas (Carvalho, 1999), que se caracterizam por partir de um problema e da investigação a respeito do fenômeno a ser estudado, num processo em que o professor torna-se um orientador, conduzindo os alunos a procurar possíveis explicações causais para o fenômeno, ou seja, a serem ativos no processo de conhecimento. Através da utilização de experimentos também é possível trazer à tona as idéias prévias dos alunos, permitindo-lhes refletir e

buscar conclusões ao longo do processo. Entretanto, sabe-se que a atividade experimental por si só não caracteriza um meio de modificação da postura do aluno. Para tanto, é necessário que a atividade esteja acompanhada de situações problematizadoras, questionadoras e de diálogo.

Com base nessas idéias, uma atividade experimental investigativa foi desenvolvida com um grupo pequeno de estudantes do Ensino Médio, buscando estudar a viabilidade e a potencialidade desse tipo de atividade, na direção de uma aula mais interativa, incentivando os alunos a serem mais participativos no processo da aprendizagem. Pretende-se, através de perguntas estimuladoras, instigar o aluno a expor suas idéias prévias e discutir a validade delas durante as aulas.

## Métodos/Instrumentos

A atividade experimental investigativa proposta foi sobre Empuxo, e num primeiro momento, ainda a título de estudo exploratório, envolveu cinco alunos do 2º ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Costa Viana em São José dos Pinhais - PR, tendo durado 1 hora-aula. O trabalho foi divido em quatro fases:

- 1º Fase : Os alunos responderam a um questionário, cujo objetivo era compreender como são as suas aulas de Física e o quanto j á haviam tido contato com atividades experimentais. Havia ainda uma pergunta sobre o conteúdo específico a ser tratado para avaliação do seu conhecimento prévio.
- 2º Fase : Começa o experimento qualitativo. A atividade é demonstrativa, mas foi construída de forma que os alunos participassem ativamente de seu desenvolvimento, através de perguntas orais feitas durante toda a experiência. Tais perguntas buscavam suas idéias, fazendo-os refletir e buscar explicações. Para tal, utilizou-se de um aparelho especialmente construído para essa finalidade. O objetivo era investigar a origem da força de empuxo, pois o aparato permite verificar que há uma força atuando no aparelho através da deformação de suas paredes elásticas, quando ele é mergulhado no líquido.
- 3º Fase : É realizado um experimento quantitativo que permite o cálculo da força de empuxo e com isso explicitar suas dependências. Para tanto utilizou-se de um dinamômetro, frascos cilíndricos (potinhos de filme fotográfico acoplados, com moedas dentro) de diferentes massas e volumes e um 'aquário' com água. Primeiramente mediu-se o peso de frascos de m esmo volume, mas massas diferentes dentro da água com os frascos completamente submersos, e fora dela (no ar). Através do estudo do equilíbrio de forças quando o frasco está preso ao dinamômetro verifica-se que a força de E mpuxo é igual à diferença entre o peso medido fora e dentro da água, podendo-se então determinar o seu valor. Observa-se que para objetos de massas diferentes, mas volumes iguais o v alor do E mpuxo permanece constante, o que indica que esta força independe da massa quando o objeto está completamente submerso. Da mesma forma, utilizando-se frascos de mesma massa, m as volumes diferentes, determinou-se o valor da força de Empuxo e a sua dependência com o volume do objeto. Resgatando as conclusões dos alunos a respeito da direção e sentido desta força e sua dependência com o volume, e adicionando uma breve explicação sobre densidade, pôde-se desenvolver a expressão matemática do empuxo e enunciar o Princípio de Arquimedes.
- 4º Fase : Foi passado outro pequeno questionário buscando verificar o quanto os alunos acharam a atividade proveitosa e/ou motivadora e identificar seus pontos positivos e negativos.

Havia também uma pergunta referente ao conteúdo específico, com o intuito de avaliar se os alunos seriam capazes de extrapolar o que foi discutido durante o experimento e aplicar o conhecimento em uma situação do seu cotidiano.

## Recurso didático utilizado: Um aparelho para demonstrar a origem do Empuxo

Um aparelho foi especialmente desenvolvido para permitir a visualização da origem da força de empuxo, ou seja, que esta força que atua de baixo para cima é conseqüência de a pressão do líquido no fundo do corpo ser maior do que no topo. Tal aparelho é composto de um cilindro de plástico (garrafa PET) cujas bases são formadas por um material elástico (bexiga de aniversário) e um 'aquário' com água. Da parte cilíndrica do aparelho sai uma pequena mangueira, cuja extremidade fica fora da água, de forma que o interior do cilindro contém ar e está sempre a pressão atmosférica. A pressão exercida pela água sobre o aparelho causa uma deformação nas suas paredes elásticas. Quando ele é colocado na posição horizontal, a deformação nas duas bases é igual. Já quando colocado na posição vertical, é possível observar que a deformação na base inferior é maior do que a da base superior. Assim, percebe-se que esta diferença de pressão ocasiona uma força resultante vertical, de baixo para cima.

Figura 1: Aparato utilizado para o experimento qualitativo

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## Resultados

Foi possível perceber na atitude dos alunos durante o processo investigativo, um notável interesse no acompanhamento da experiência, interesse esse visivelmente ampliado quando lhes foi dada a oportunidade de tocar no equipamento e fazer as medidas no dinamômetro.

Através dos questionários, observou-se que nenhum dos participantes tinha tido anteriormente qualquer atividade experimental em suas aulas de Física. Quando questionados sobre como eram as aulas de Física e como elas poderiam ser ainda mais interessantes, eles relataram a falta de atividades experimentais e a falta de diálogo com o professor durante as aulas.

Antes do desenvolvimento da atividade, em geral os alunos referem-se à densidade do objeto, o peso e a quantidade de água como fatores determinantes para alguns objetos flutuarem e outros afundarem. Apesar do termo densidade ser utilizado em suas explicações, a sua noção ainda não aparece bem definida, eles não sabem explicar como exatamente a densidade influencia, apenas dizem que objetos menos densos flutuam, independente do líquido no qual estão imersos. Alguns, ainda, apontam a presença de substâncias gasosas no objeto como responsável pela flutuação.

Já ao final da atividade, questionou-se porque o navio, sendo grande e pesado, flutua. Nesta etapa pôde-se perceber a evolução nas explicações dos alunos, pois a maioria passou a relacionar a flutuação com o volume de líquido deslocado e a densidade da água , já aparecendo em suas respostas a presença de uma força: o empuxo . Um fato interessante é que, diferentemente do primeiro questionário, em nenhuma das respostas o peso foi agora citado.

Ao final, os alunos relataram terem gostado muito da atividade, comentando que é possível avaliar os resultados obtidos frente à teoria e visualizar os fenômenos, tornando tudo mais atrativo. Um dos alunos, por exemplo, explica:

- 'A experiência é muito melhor do que ficar imaginando a partir das explicações do professor. (...) se todas as minhas aulas de física fossem assim, eu simplesmente adoraria essa ciência (mais do que agora)'.

## Considerações Finais

A atividade experimental investigativa facilitou a compreensão do fenômeno discutido, pois permitiu que os alunos explicitassem suas idéias, problematizassem acerca do fenômeno e procurassem alternativas de solução. Analisando as suas respostas aos questionários, percebe-se a evolução das suas idéias a respeito dos fatores envolvidos no aparecimento da força de empuxo.

A constatação de que esses alunos não se lembravam de terem tido atividades experimentais nas aulas de Física, é um fator bastante preocupante, principalmente considerando que eles já estão no segundo ano do Ensino Médio. A sua reivindicação por atividades experimentais e um maior diálogo com o professor mostra que os alunos possuem sim interesse em estudar e aprender física.

Apesar de se tratar de uma atividade demonstrativa, a maneira como foi desenvolvido o trabalho criou um ambiente motivador, que incentivou a curiosidade, criatividade e interesse dos alunos, que participaram ativamente com suas idéias e conclusões. Porém, não basta que se levem materiais experimentais para a sala de aula; o encaminhamento que o professor dá à atividade, a sua postura frente ao aluno e ao conhecimento são fatores muito importantes nesse processo.

Agrademos ao p rofessor doutor Mauro Gomes Rodbard pelo auxílio na criação do aparelho usado na experiência qualitativa, e agradecemos especialmente a professora mestre Ivanilda Higa pela ajuda durante todo o desenvolvimento deste projeto.

## Referências

CARVALHO, Anna Maria P. de (coord.), et al. Termodinâmica: um ensino por investigação. São Paulo: Faculdade de Educação da USP, 1999.

HERNANDES, C. L.; CLEMENT, L.; TERRAZAN, E. A. Realização de atividades experimentais numa perspectiva investigativa: um exemplo no ensino de física. Atas do IV ENPEC, 2002.

AXT, Rolando. O papel da Experimentação no Ensino de Ciências. In : Tópicos em Ensino de Ciências. Porto Alegre: Editora Saga, 1991.