APLICAÇÃO EXPERIMENTAL NO ENSINO MÉDIO - VELA GIRANTE

## APLICAÇÃO EXPERIMENTAL NO ENSINO MÉDIO VELA GIRANTE

## Laysa G. Martins , Sylvestre Aureliano , Ana Luiza Costa , Bruno Gomes , 1 2 3 4 Helena Libardi 5

1 Universidade Federal de Lavras/Departamento de Ciências Exatas, laysamartinsymail@yahoo.com.br

- 2 Universidade Federal de Lavras/Departamento de Ciências Exatas, sylvestre.carvalho@gmail.com
- 3 Universidade Federal de Lavras/Departamento de Ciências Exatas, ana\_redstars@yahoo.com.br
- 4 Universidade Federal de Lavras/Departamento de Ciências Exatas, bg2490@gmail.com
- 5 Universidade Federal de Lavras/Departamento de Ciências Exatas, hlibardi@dex.ufla.br

## Resumo

As escolas estaduais de Minas Gerais seguem uma proposta curricular que estabelece os conhecimentos, as habilidades e competências a serem adquiridos pelos alunos na educação básica. A Proposta Curricular de Física está contida no documento Conteúdo Básico Comum (CBC) de Física. No CBC os conteúdos estão organizados em relação com o conceito de energia. Por se tratar de uma abordagem diferente da tradicional, a disponibilidade de material didático na área é escassa. Neste trabalho, propomos uma atividade experimental que abrange os conceitos de: tipos de energias e suas transformações, e a variação da massa do sistema, como abordados no CBC no primeiro ano do ensino médio. O presente experimento utiliza materiais de baixo custo e visa contribuir para uma melhor compreensão dos conceitos de energia abordados em sala de aula. É importante o emprego de uma metodologia que leve a questionamentos e problematizações por parte do docente e que permita ao aluno sair da posição de mero espectador, se tornando um executor ou construtor do conhecimento. Uma das metodologias utilizada foi a de mediação. Para tal, nos colocamos no papel de instigadores, buscando proporcionar aos estudantes uma compreensão mais ampla dos conceitos físicos apresentados em aula, e despertar o interesse dos mesmos pela área. Também foi realizada uma análise a cerca das respostas dadas pelos alunos, as quais estavam centradas ora no conteúdo dos livros ora no conhecimento do cotidiano, mas sem vinculação entre as mesmas, dificultando a associação que estava sendo vista experimentalmente.

Palavras-chave : Energia, Conservação, Experimento, CBC.

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## INTRODUÇÃO

A Física é uma das ciências que contribui para os estudos da interação do homem com a natureza. Ela faz uso da matemática para modelar e estudar fenômenos físicos, no intuito de fazer previsões e interpretações que assumem papel decisivo na análise de resultados.

- O ensino desta área é caracterizado por dificuldades e carências reconhecidas tanto pelos alunos, quanto pelos professores e pais. As queixas apresentadas pelos estudantes se referem, em grande parte, à falta de realização de aulas práticas. Em contrapartida, os professores argumentam que a não realização de experimentos se deve à demanda de tempo. A resolução destes obstáculos precisa ser trabalhada paralelamente com o conjunto escolar e uma das maneiras de derrubá-los e minimizar essas dificuldades é a utilização de atividades experimentais. O objetivo deste artigo é propor uma atividade experimental que permita aos alunos interagir com os experimentos, elaborar hipóteses, tirar conclusões e assim, facilitar o ensino-aprendizagem entre a teoria e a prática. (LOPES, 2004)

Neste trabalho, propomos a discussão dos conceitos de energia envolvidos em um experimento, e a transposição didática deste saber científico para a educação escolar. Isto é, avaliar quais são as perspectivas sobre esses conceitos, sejam eles vistos em sala de aula ou no dia a dia.

## Uma das metodologias abordadas foi a Mediação, a qual permite

'interagir com os alunos com base no conhecimento deles, tentando orientá-los para níveis mais elevados do conhecimento, compreensão e competência' (LOPES, 2004).

No primeiro semestre de 2009 foi proposta pela disciplina 'Laboratório de Mecânica com Prática de Ensino', do curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal de Lavras, a elaboração de um experimento que abordasse conceitos de mecânica. Os autores optaram pela área Energia, e prepararam um experimento no qual o princípio da conservação de energia era apresentado, o mesmo disponível no portal de ensino de ciências Ciência à mão . (CIÊNCIA MÃO, 2010).

'Atividades experimentais bem planejadas desmistificam o trabalho científico e o aproximam do universo de experiência dos alunos, que se percebem como construtores de conhecimento e redescobridores de leis e princípios científicos.' (MACHADO, 2010).

Atualmente as escolas da rede pública de ensino do estado de Minas Gerais passam por um processo de transformação em sua estrutura curricular, adotando o Conteúdo Básico Comum (CBC). Com a intenção de auxiliar o professor no decorrer do ano letivo, no CBC

'procurou-se focalizar os elementos, neste caso de Física, considerados essenciais na formação cultural-científica do cidadão dos dias atuais, sugerindo uma abordagem mais fenomenológica, deixando para os anos seguintes a abordagem mais dedutiva e quantitativa' (MINAS, 2007).

A partir deste novo método adotado pelas escolas, e com base no trabalho desenvolvido no ano anterior, nos propusemos a aplicar Física no ensino médio de uma maneira lúdica. Levamos o experimento, de baixo custo, para o âmbito escolar, tendo como público alvo os alunos do primeiro ano do ensino médio, de uma escola pública de Lavras/MG. A intenção foi abordar os conceitos, já vistos em sala de aula,

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de Energia e suas transformações. Embora o experimento tenha sido aplicado apenas para o primeiro ano, ele também aborda conceitos como equilíbrio (centro de gravidade), rotação e transmissão de calor que, pelo CBC, não fazem parte do conteúdo a ser estudado no primeiro ano.

## Descrição do Trabalhado Desenvolvido

Para este trabalho, utilizamos um experimento com o objetivo de abordar temas estudados em sala de aula, oferecendo diversificação às aulas, e que fosse acessível às escolas carentes.

Para a realização do experimento foram necessários dois copos de mesmo tamanho; uma vela; agulha; fósforo, régua e uma faca ou estilete. A montagem consistiu, primeiramente, em aparar a parte inferior da vela e encontrar o seu centro gravitacional (ponto G). Para um melhor êxito nessa tarefa, uma régua foi utilizada. A seguir, a agulha foi fixada no ponto G (se a agulha for aquecida, esse procedimento ocorre com maior facilidade) e apoiada sobre os copos alinhados lado a lado, separados por uma pequena distância, delimitando assim, um eixo de rotação. Após a montagem do aparato, é preciso dar início à combustão, acendendo os dois lados da vela. O sistema irá oscilar devido às perdas de massa das extremidades da vela.

- O experimento apresenta tanto processos físicos quanto químicos, além de apresentar conceitos relativos à energia. Uma vez que, de acordo com o CBC, grande parte do conteúdo a ser estudado no 1º ano do ensino médio é relacionado a conceitos de energia, a experiência é de grande eficácia. Trata-se de uma atividade simples e com diversos fundamentos físicos que visa propiciar qualitativamente grande absorção de conhecimento por parte dos alunos.

Realizamos a atividade para alunos do 1º ano do ensino médio de uma escola pública em Lavras. A apresentação do experimento foi de caráter expositivo, no intuito de que eles identificassem ou estabelecessem relações entre os conceitos presentes na atividade. Nosso objetivo não foi a construção individual do aparato experimental.

A apresentação foi realizada no laboratório da escola, onde uma mesa foi disposta de forma que os alunos conseguissem acompanhar com clareza cada passo da montagem e execução. Contamos com a presença da professora de física responsável pela turma, e com a orientação da professora Helena Libardi da Universidade Federal de Lavras.

Antes do início da atividade, duas perguntas foram feitas: o que ocorreria se apenas um lado da vela fosse aceso (Figura 1), e o que ocorreria se acendêssemos os dois lados ao mesmo tempo. Em seguida, iniciamos a demonstração do experimento, seguida de perguntas e questionamento dos alunos.

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Figura 01: Participação dos alunos no experimento: uma extremidade da vela é acesa.

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## Resultados Obtidos

No primeiro momento, as duas extremidades da vela foram acesas e comportamento não foi o esperado. A vela começou a oscilar, mas acabou dando giros completos. Uma discussão sobre o ocorrido foi instigada, e o motivo foi atribuído a uma não homogeneidade na vela; uma falha no processo de fabricação.

Eliminando as extremidades por corte ou queima e mantendo a agulha no centro da vela, conseguimos fazer com que o restante da vela ficasse homogêneo. Assim, o experimento seguiu da maneira esperada (Figura 2).

Figura 02: Oscilação da vela quando as duas extremidades estão acesas.

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Durante todo o processo experimental, nos colocamos no papel de instigadores, promovendo discussões em nível de curiosidades para que os estudantes construíssem suas hipóteses sobre o experimento para, posteriormente, analisarmos o grau de compreensão dos estudantes em relação aos fenômenos (Figura 3).

Figura 03: Participação da turma na discussão. Observamos um aluno filmando a atividade até o final.

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Inicialmente, a participação dos alunos foi pouca. Notamos insegurança em opinar e propor hipóteses e, diante de tal postura dos estudantes, optamos por fornecer dicas para uma melhor estruturação e organização de ideias.

O conceito de energia apresentado pelos alunos era, ora o dos livros adotados em sala de aula, ora baseado apenas no conhecimento do cotidiano (TAILLE, 1992), ambos sem associação direta com o experimento.

Algumas das respostas dos alunos foram equilíbrio, influenciado pela distribuição da combustão da vela; o fato da agulha estar aquecida; o fato de que a oscilação era provocada pela à chama da vela; e associação entre os fenômenos físicos e químicos.

Quando indagados sobre os tipos de energias presentes no experimento, os alunos responderam energia cinética, potencial gravitacional, térmica e luminosa. Contudo, eles enunciaram alguns tipos de energia que não faziam parte do experimento, como por exemplo, energia elástica e eólica.

Explicamos aos estudantes que as energias térmica e luminosa estavam relacionadas ao experimento uma vez que poderiam se equilibrar por estarem presentes de maneira equivalente em ambas as extremidades da vela. A energia eólica e elástica, portanto, não estavam relacionadas, uma vez que não havia influência de ventos nem características de elasticidade no experimento. Durante a

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discussão, também foi mencionada a energia química a qual, ressaltamos, estava envolvida no processo de combustão.

Em determinado momento, um dos alunos levantou o conceito de densidade e sua relação com a homogeneidade da vela. Diante de tal percepção, pôde-se explicar, por outra perspectiva, o movimento de oscilação ocorrido durante a combustão.

Para finalizar a atividade, uma breve explicação foi dada, relacionando os temas apresentados durante o levantamento de hipóteses pelos alunos: quando a vela é acesa, ocorre uma perda desigual de parafina devido à sua não homogeneidade, resultando em uma oscilação; nessa oscilação, pode-se identificar transformações de energia relacionadas à variação de altura e seu movimento, agrupadas no conceito de energia mecânica. Há também outros tipos de energia relacionados, como a luminosa e térmica, embora estas não apresentem efeitos significativos. Assim, o fato de acendermos um lado da vela ou ambos ao mesmo tempo não interfere no resultado do experimento.

## Considerações/Conclusões

A apresentação do experimento permitiu aos alunos uma análise da relação entre teoria e prática, em um ambiente que desperta curiosidade, e uma revisão de conceitos estudados contidos nessa experiência. Os alunos, ao final da demonstração, puderam associar conteúdos apresentados em sala de aula com o experimento observado, com ênfase nas transformações de energia.

Nossas principais indagações foram a respeito da explicação do fenômeno, do comportamento análogo para os dois casos citados acima, se o fenômeno é físico ou químico, e os tipos de energia envolvidos. Ao término da atividade, com as diversas respostas dos estudantes, pudemos explicar as transformações realizadas juntamente com a distribuição de massa na vela.

## Referências

CIÊNCIA MÃO Portal de Ensino de ciências ; Atividades de Instrumentação para o Ensino de Física - Disponível em: &lt;http://www.cienciamao.usp.br/tudo/ief.php?cod=\_velagirante&gt;. Acesso: 04 de ago. de 2010.

LOPES, J. B . Textos Universitários de Ciências Sociais e Humanas. Aprender e Ensinar Física , Lisboa, PT: Fundação Calouste Gulbekian, Fundação para a Ciência e a Tecnologia/MCES. p. 385 - 386, 2004.

MACHADO, J. R. C. Considerações sobre o ensino de Química Disponível em &lt;http://www.ufpa.br/eduquim/consideracoes.htm&gt;. Acesso em: 05 setembro 2010.

MINAS, C onteúdo Básico Comum (CBC). Proposta Curricular.; Física, Ensino Médio. Secretaria de Estado de Educação de Minas Gerais, p.11, 2007.

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TAILLE, Y. DE LA; OLIVEIRA, M. KOHL ; DANTAS, H, Piaget, Vygotsky, W. Teorias Psicogenéticas em Discussão, 18 ed. São Paulo: EDITORA SUMMUS 1992.

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