Relato de uma atividade experimental simples e de baixo custo sobre energia potencial gravitacional.

## RELATO DE UMA ATIVIDADE EXPERIMENTAL SIMPLES E DE BAIXO CUSTO SOBRE ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL

Camila Mara de Alcantara , Gilmar Wagner de Oliveira , Cristiane Mariana de 1 2 Carvalho 3 João Antônio Corrêa Filho 4

Universidade Federal de São João del Rei/Departamento de Ciências Naturais 1 camilamara\_ufsj@yahoo.com.br

2 gilmarwagnerfisica@yahoo.com.br

3 cristiane.mc92@gmail.com.br 4 jcorrea@ufsj.edu.br

## Resumo

Neste trabalho, é relatada uma atividade sobre Energia Potencial Gravitacional realizada por estudantes bolsistas participantes do Programa Institucional de Bolsas de Incentivo a Docência (PIBID) da Universidade Federal de São João del Rei (UFSJ), em uma escola da rede pública estadual da cidade de São João del Rei/MG, com a colaboração de um professor de Física da citada escola. A atividade foi programada para duas aulas, onde cada uma teve a duração de cinquenta minutos, sendo a primeira usada para introduzir os alunos ao tema Energia e suas formas mais comuns. Na segunda aula, desenvolvemos uma prática experimental bem simples com materiais de fácil acesso e baixo custo, relacionada à Energia Potencial Gravitacional. Ao colocarmos essa atividade experimental próximo ao conteúdo teórico, visamos despertar a curiosidade e a capacidade investigativa dos alunos sobre o tema, e permitindo a eles elaborar suas próprias teorias e testá-las. A atividade auxilia na obtenção das habilidades propostas no Conteúdo Básico Comum (CBC) do Estado de Minas Gerais, visto que os professores de Minas Gerais são estimulados a planejar suas aulas observando essas habilidades. Além disso, a atividade utiliza materiais e procedimentos simples, o que permite sua aplicação mesmo em escolas que não contam com um laboratório de Física. Relatamos ainda a principal forma de avaliação a qual os alunos foram submetidos, que foi a elaboração de um relatório da atividade, onde estes deveriam colocar os procedimentos experimentais, os conceitos físicos envolvidos e as conclusões principais. Com isso foi possível verificar a validade da atividade como uma alternativa de ensino e também os seus pontos falhos.

Palavras-chave : Energia Potencial Gravitacional; Ensino de Física; Atividades Experimentais; PIBID; Ensino Médio.

## Introdução

Desde 2006, a Secretaria de Educação do Estado de Minas Gerais vem sugerindo aos professores de sua rede estadual de ensino a fazer seu planejamento anual de trabalho levando em conta os tópicos contidos na proposta curricular do Conteúdo Básico Comum (CBC). Na área de Física para o ensino médio, o CBC foi organizado em três eixos temáticos, sendo eles: Eletricidade e Magnetismo, Ótica, Ondas e Calor e Movimento e Conservação de Energia. No entanto, o conceito mais importante e estruturante dessa proposta curricular é Energia, pois todos os outros temas podem ser discutidos a partir desse.

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Segundo o CBC, devem-se abordar os conteúdos sempre partindo da observação de fenômenos mais simples, elaborando explicações que vão aumentando seu grau de complexidade, conforme as opiniões dos alunos vão sendo formadas. Além desses eixos temáticos, que devem ser contemplados pelos professores, há ainda os conteúdos complementares, que são vistos ou não de acordo com a especificidade de cada escola.

- É ressaltada pelos proponentes do CBC [PANZERA, 2007] a importância de atividades práticas no ensino da Física, de forma a aproximá-la dos conceitos abstratos da física. No entanto, muitos dos professores de Física alegam não fazer o uso dessas atividades por falta de materiais nos laboratórios das escolas públicas.

Os estudantes integrantes do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação a Docência (PIBID), da área de Física da Universidade Federal de São João Del Rei (UFSJ), executam suas propostas de aulas em duas escolas estaduais do município de São João del Rei/MG, a saber: Escola Estadual Cônego Osvaldo Lustosa (EECOL) e Escola Estadual Governador Milton Campos (POLIVANTE). Essas escolas procuram adotar o CBC, porém seus laboratórios são precários quanto à disponibilidade de materiais para atividades experimentais.

Assim, sabendo que o EECOL adotou a proposta do CBC e da precariedade que se encontram os laboratórios dessa escola, apresentamos uma proposta de trabalho sobre Energia Potencial Gravitacional, envolvendo uma atividade experimental simples, onde o aluno poderia observar qualitativamente a relação da Energia Potencial Gravitacional com a altura em que se encontra um objeto em relação a um referencial, com materiais de baixo custo e de fácil aquisição.

- O objetivo maior dessa proposta foi desenvolver atividades diferenciadas, em colaboração com o professor de uma turma de física da escola, por estudantes bolsistas e colaboradores do Programa Institucional de Bolsa de Incentivo à Docência (PIBID) da UFSJ, na área de física, que despertassem mais o interesse dos alunos de ensino médio pela física.
- O tema Energia Potencial Gravitacional encontra-se no CBC dentro do Eixo Temático II, Tema 4: Energia Mecânica, pretendendo-se que, ao trabalhá-lo, o aluno seja auxiliado na obtenção das seguintes competências:
- 1. Saber que um corpo colocado a certa altura próximo à superfície da Terra possui uma forma de energia associada a essa posição denominada energia potencial gravitacional.
- 2. Saber que a energia potencial gravitacional de um corpo próximo à superfície da Terra é proporcional à massa do corpo e à altura do corpo em relação a certo nível.
- 3. Saber que o valor da energia potencial gravitacional de um corpo próximo à superfície da Terra é dado pela expressão E=mgh.
- 4. Compreender o conceito de aceleração da gravidade e sua unidade de medida no S.I.
- 5. Aplicar o conceito de energia e suas propriedades para compreender situações envolvendo corpos que se movimentam de maiores para menores alturas, e vice-versa.
- 6. Saber analisar situações práticas que ilustram a relação da energia potencial gravitacional de um corpo com sua altura em relação a determinado nível e o valor de sua massa.

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A atividade foi aplicada a uma turma de primeiro ano de ensino médio da escola EECOL, a qual possui parceria com a UFSJ, dentro do programa PIBID. Essa atividade foi realizada por dois dos treze estudantes bolsistas integrantes desse programa e por uma estudante voluntária, na segunda quinzena de agosto de 2010.

## Aula 1 - Introdução Teórica

Nessa aula, foi feita uma introdução ao tema Energia de forma geral e suas diferentes formas, seu uso no dia-a-dia e sua conservação. A aula foi expositiva, tendo sido utilizado como recurso didático, quadro negro e giz. Durante a exposição, foi estabelecido um diálogo entre os integrantes do PIBID e os alunos da turma, tendo se tornado uma aula dinâmica e participativa.

Depois disso, na mesma aula fez-se ainda uma introdução ao conceito de Trabalho, já que esse é imprescindível para uma compreensão mais quantitativa sobre o Teorema Trabalho-Energia. Ao final, falou-se sobre Energia Potencial Gravitacional (EP), como uma componente da Energia Mecânica, a qual está associada a uma configuração espacial entre dois corpos que se interagem pela Força Gravitacional, e sua representação quantitativa dada através da equação EP = mgh, onde: m é a massa do corpo; g é a aceleração gravitacional (relativo ao outro corpo); e h é a altura do primeiro corpo em relação ao segundo corpo.

Apesar de ter sido apresenta a equação da Energia Potencial Gravitacional, não se deu muita ênfase em questões quantitativas, pois pretendíamos na aula seguinte que os alunos estabelecessem suas concepções a partir de uma atividade experimental, ou seja, que os alunos fossem capazes de observar relações entre a altura que o objeto se encontra e sua Energia Potencial Gravitacional.

## Aula 2 - Atividade Prática

A turma em que a atividade foi realizada tem duas aulas de Física na semana, sendo uma em seguida a outra. Como a turma contava com 40 alunos regulares, sendo um número alto em relação ao espaço disponível do laboratório, optamos por dividi-la em duas subturmas. Essas subturmas foram formadas a partir da separação dos números pares e ímpares atribuídos aos alunos no Diário de Classe do professor. Assim, enquanto uma subturma assistia a uma aula de correção de exercícios feita pelo professor de Física, a outra realizava a atividade no laboratório, juntamente com os três bolsistas envolvidos nessa atividade.

Cada subturma ao chegar ao laboratório se subdividiu em quatro grupos para realizar o experimento. Cada uma das quatro bancadas utilizadas para a realização da atividade já estava com os materiais que cada grupo necessitaria, e os alunos receberam um roteiro da atividade.

## Materiais Utilizados

Os materiais utilizados foram materiais de baixo custo, listados a seguir:

- 1. Uma bola de Tênis
- 2. Dois copos de plástico descartáveis
- 3. Uma régua de 60 cm e uma de 30 cm
- 4. Dois suportes para apoiar as réguas, de alturas diferentes.

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## Procedimentos

Inicialmente os alunos apoiaram a régua de 30 cm no suporte de menor altura. Depois, eles encaixaram um copo descartável embaixo da régua, de forma que, ao se soltar a bola de tênis sobre a régua, aquela entrasse no copo provocando certo deslocamento desse copo. A seguir, eles repetiram o procedimento, apoiando a mesma régua no suporte de maior altura e comparam os deslocamentos entre esses dois eventos.

Finalmente, os alunos repetiram todo o procedimento acima, porém com a régua de 60 cm. Os deslocamentos observados foram comparados, a fim de se obter uma relação entre a altura e a Energia Potencial Gravitacional. Na figura 01, apresentamos quatro momentos dessa atividade sendo realizada por três grupos de alunos.

Figura 01: Quatro momentos da atividade experimental sobre Energia Potencial Gravitacional sendo realizada por três grupos de alunos.

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## Avaliação da atividade

Como forma de avaliar a atividade, pediu-se aos grupos de alunos que entregassem um relatório de acordo com os padrões científicos, que fora previamente discutido com eles no início da atividade, a partir de um roteiro de elaboração de relatório. O objetivo desse relatório foi fazer com que os alunos, após terem participado de uma aula expositiva e argumentativa, pudessem analisar criticamente os resultados obtidos com o experimento.

Esses relatórios foram recolhidos pelos bolsistas do PIBID, quinze dias após a realização do experimento. A análise e correção dos relatórios foram realizadas

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conjuntamente pelos três integrantes do projeto. Os critérios de correção foram basicamente a linguagem dos conceitos físicos, erros da língua portuguesa, padrões científicos recomendados, enfim buscamos avaliar os relatórios igualmente.

Na avaliação desses relatórios, podemos perceber uma boa exposição dos conceitos físicos envolvidos na atividade proposta. Os alunos, apesar de terem o primeiro contato com o tema durante essa atividade, conseguiram relacionar satisfatoriamente a altura de um corpo com a energia potencial gravitacional.

Apesar disso, um dos grupos fez uma cópia de material da Internet, o que pudemos perceber pelas equações diferenciais encontradas no texto do relatório desse grupo. Isso é um exemplo de um problema muito comum aos professores e bolsistas do PIBID, já que a Internet está cada dia mais acessível a todos. Uma possível causa à qual atribuímos a atitude desse grupo de alunos é que, durante a realização do experimento, eles se comportaram de maneira muito passiva, sem demonstrar muito interesse pela atividade experimental que havíamos proposto.

Observamos também uma diferença significativa no comportamento das duas subturmas de alunos. A primeira subturma chegou ao laboratório em silêncio e, mesmo após as instruções inicias já passadas, mantiveram esse comportamento, como se estivessem em uma sala de aula e não no laboratório. Nessa subturma havia mais alunos realizando atividades que não eram propriamente relacionadas ao tema da aula do que na outra subturma.

A segunda subturma chegou ao laboratório mais agitada, conversando muito, até mesmo tornando impossível que as instruções iniciais fossem passadas a todos os grupos ao mesmo tempo. No entanto, após um dos bolsistas ter passado em cada grupo, percebeu-se um envolvimento maior dos alunos na atividade, e uma maior autonomia dos grupos também, já que cada um começou a testar suas hipóteses sobre o que aconteceria se mudassem as disposições das réguas, a improvisar formas de alterar a altura dos suportes, entre outros arranjos diferentes que o experimento permitia.

## Considerações Finais

Apresentamos nesse trabalho uma alternativa para trabalhar a Energia Potencial Gravitacional, de forma mais próxima do aluno de ensino médio, o que se mostrou eficiente para despertar o interesse dele pelo experimento proposto. A atividade foi realizada com materiais ao alcance do professor e até mesmo do próprio aluno, o que a torna aplicável em qualquer escola.

Percebemos que a aplicação da atividade, antes que o aluno já tenha algum conhecimento mais formal, ou seja, apenas a concepção previa do experimento, permite que o próprio aluno elabore suas teorias para explicar o fenômeno e as investigue. Dessa forma, além da proposta auxiliar o aluno na aprendizagem do conteúdo, também desenvolve o senso crítico do aluno e sua capacidade investigativa. No entanto, essa capacidade investigativa do aluno nem sempre aparece tão espontaneamente. É perceptível que grande parte dos alunos possui certa dependência do professor para cada passo a ser dado em sala de aula. Isso provavelmente por se tratar de alunos ingressantes no ensino médio.

Apesar de trabalharmos numa turma onde todos os alunos estavam cursando o primeiro ano do ensino médio pela primeira vez, estando na mesma faixa

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etária, o que, num primeiro momento, pensamos que a turma fosse homogênea; percebemos haver diferenças entre eles, a partir do momento que os agrupados em duas subturmas para as atividades em laboratório. Um grupo de alunos, mesmo tendo ficado em silêncio durante a aula expositiva, onde grande parte da turma manifestou interesse pela aula, também se comportaram passivamente na atividade experimental, enquanto outros não.

Esse desinteresse e passividade de parte dos alunos provavelmente não estão relacionados com a disciplina de física em si. Acreditamos ser mais provável pela falta de entusiasmo desses alunos em aprender, sendo que ao entregar o relatório tal grupo deixa-se ver claramente os efeitos de não terem aproveitado o momento de aprendizado das aulas. Para não entregar o relatório em branco, esses alunos recorrem à Internet e de lá simplesmente transferem grande parte do conteúdo para compor seus relatórios, sem se dar pelo menos o cuidado de verificar se o que copiaram estava adequado o tema proposto.

O objetivo em levantar essa questão é para alertar professores, sejam esses iniciantes ou já há longo tempo em exercício, que fiquem atentos quando isso ocorrer. Uma solução possível para que alunos não copiem textos da Internet sobre o assunto do trabalho seria primeiramente o professor deixar evidenciado ao aluno que fará a leitura e correção dos relatórios e mencionar que é uma prática abominável fazer plágio de textos sem fazer referências das fontes de consulta. Outra possível solução seria constantemente o professor procurar conscientizar o aluno que, saber buscar informação e, a partir disso, construir novo conhecimento, no mundo atual, é fundamental para crescer pessoalmente e profissionalmente.

Talvez se tivéssemos trabalhado com a atividade aqui relatada durante mais tempo, conseguiríamos alcançar esse grupo de alunos que simplesmente copiaram textos da Internet. Uma vez que a maioria dos alunos com os quais trabalhamos responderam significativamente os objetivos pretendidos, ou seja, no relatório, mostraram claramente a linguagem, de alunos do primeiro ano do ensino médio.

## Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer ao prof. Leonardo Ferraz, pela supervisão, e à Escola Estadual Cônego Osvaldo Lustosa pela colaboração para a realização das atividades. Também gostaríamos de agradecer à CAPES pelo apoio financeiro, através de concessão de bolsa do programa PIBID.

## Referências

[1] PANZERA. A.C.; et al. Proposta curricular CBC - Física - Ensino Médio . Belo Horizonte: SEE/MG, 2007. Disponível em: &lt;http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema\_crv/banco\_objetos\_crv/%7B0DE8B1A3C119-4015-B234-AEB975906CDA%7D\_fisica.pdf&gt;. Acesso em: 29 set. 2010.

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