ENSINANDO FÍSICA COM AUXÍLIO DOS ESPORTES EM PRÉ- VESTIBULAR COMUNITÁRIO.

## ENSINANDO FÍSICA COM AUXÍLIO DOS ESPORTES EM PRÉVESTIBULAR COMUNITÁRIO

## C. J. COSTA DA SILVA 1 , A. NASCIMENTO 2 , VALQUIRIA BULHOSA 3 , RODRIGO COLPO 4 , ROSANA B. SANTIAGO 5

1, 2,3,4,5 Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), cleovanjose@ig.com.br

## Resumo

Nosso objetivo é desenvolver metodologias de ensino de física sobre temas que abordem aspectos físicos dos esportes ou da prática do exercício físico. Optou-se por trabalhar com a interdisciplinaridade da Física dos Esportes, por entender-se que no Brasil e no mundo os esportes passaram a estar cada vez mais presentes no cotidiano das pessoas, seja por motivos de saúde, lazer ou profissionais. Dessa forma, a contextualização se torna imediata, trazendo o tema para o cotidiano dos estudantes e fazendo despertar maior interesse deles por assuntos de ciências. Nesse trabalho apresentamos uma aula sobre lançamento oblíquo, destinada aos alunos do ensino médio e/ou pré-vestibulares comunitários (PVC). Desenvolvemos o conteúdo teórico e experimental contextualizado em uma modalidade do atletismo, o salto em distancia. Esta escolha se deu em vista das expressivas marcas, recentemente alcançadas, por atletas brasileiros em campeonatos internacionais. Aplicamos modelo físico para o resultado obtido na prova de salto em distância do campeonato mundial de atletismo de 2012. Relatamos, também, as atividades práticas associadas a esta temática, que foram desenvolvidas com alunos de um PVC da baixada fluminense, no Rio de Janeiro.

Palavras-chave : Ensino-aprendizagem, Interdisciplinaridade, Física dos esportes .

## Introdução

O objetivo desse trabalho é o de apresentar uma metodologia de ensino por meio da qual, os alunos tenham a oportunidade de construir seus aprendizados dos conteúdos de física básica contextualizados nos esportes. Trabalhar com a Física dos esportes torna-se bastante relevante ao pensarmos que nos próximos anos, o Brasil será palco dos maiores megaeventos esportivos mundiais, a Copa do Mundo de Futebol de 2014 e os Jogos Olímpicos de 2016. Esses eventos costumam deixar um exímio legado para os países sedes. Por exemplo, a Copa na Alemanha de 2006 foi um projeto da sociedade alemã e uma ajuda à inclusão social e ao desenvolvimento daquele país (Murad, 2007). Deste modo, preparar nossos jovens para uma compreensão mais ampla dos diversos significados destes eventos é de fundamental importância tanto para os aspectos socioeconômicos mais abrangentes, como também para a ressignificação do ensino de ciências e, especificamente, do ensino de física.Neste texto,iremos discorrer acerca dos resultados da nossa pesquisa sobre a modalidade esportiva Salto em Distância, onde através de um modelo físico (Duran, 2011), descrevemos o movimento do atleta, e calculamos as grandezas físicas envolvidas neste salto. Também apresentaremos as atividades pedagógicas -teóricas e experimentais- elaboradas, e em parte já realizadas, em sala de aula de um pré-vestibular comunitário sobre este tema.

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20 a 25 de janeiro de 2013

## O pré-vestibular comunitário

Nos últimos anos, o pré-vestibular comunitário (PVC) (Carvalho, 2003) têm sido um alento e uma esperança para aquelas pessoas que não tem condição econômica de frequentar cursos preparatórios para ingresso à universidade. Algumas organizações não governamentais (ONGs) e entidades religiosas em se t empenhado em tentar atender essas pessoas, captando recursos humanos no intuito de fundar e manter esses espaços de educação. Em boa parte dos PVCs existem problemas nas alocações e quase sempre não atendem aos requisitos de uma escola. Falta infraestrutura básica, carece de projeto político-pedagógico e de profissionais qualificados para trabalharem no âmbito do ensino-aprendizagem. Nosso grupo de pesquisa em Física dos Esportes, reconhecendo o PVC como espaço de ensino a ser construído, tem procurado minimizar as dificuldades citadas acima ao disponibilizar e colocar em prática seus resultados de pesquisa em ensino de física. Assim, parcerias vêm sendo estabelecidas entre os professores desses espaços, o professor universitário (um dos autores deste trabalho), por intermédio de nossos licenciandos, formando uma tríade em busca da melhoria do ensino de física.

As atividades aqui descritas foram desenvolvidas no PVC Razão 1. Este curso se localiza em Campo-grande, bairro da zona oeste da cidade do Rio de Janeiro, que tem cerca de 328.370 habitantes, segundo o censo de 2010. Este bairro carioca caracterizado por abrigar uma população de baixa renda, atualmente está em franco crescimento econômico. Seu comércio desempenha papel importante na economia da região, contendo grandes supermercados e shoppings. Além disso, possui um distrito industrial, contendo empresas metalúrgicas, produtoras de papel e distribuidoras de produtos em geral. Embora detentora de uma gama significativa de cursos particulares na área de educação, sobretudo, de informática, técnicos e prévestibulares, a região tem grande carência de PVCs.

Com o intuito de suprir essa deficiência, o Razão1 foi fundado e inaugurado em maio de 2011, com sede no centro cultural da igreja Nossa Senhora dos Desterros, instituição secular e uma das mais tradicionais igrejas católica do bairro. O curso surgiu quando um grupo de amigos, hoje universitários, e todos provenientes de escolas públicas, decidiram juntar forças e trabalhar em prol da inclusão social, integrando qualidade de ensino e acessibilidade quanto ao preço. Seus estudantes, que em sua maior parte são provenientes de escolas públicas, passam por uma prova de nivelamento no início do curso, através da qual se podem observar as reais deficiências dos ingressos, especialmente, nos conteúdos de ciências. Percebe-se ainda que grande parte dos alunos vindos de escolas de formação de professores - curso normal - tem um saber científico muito aquém dos seus colegas, visto que na formação deles há considerável supressão de matérias exatas em detrimento às disciplinas relacionadas à prática pedagógica. Em virtude disso, os docentes fazem atividades de nivelamento e apenas posteriormente são trabalhados outros aspectos mais específicos visando o vestibular. Em seu primeiro ano de funcionamento, 40% dos estudantes do PVC Razão1 obtiveram aprovação em universidades públicas.

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## A física dos esportes

É assunto recorrente, seja em rodas informais de discussão ou em congressos de pesquisa em ensino, a dificuldade apresentada pelos alunos na aquisição de conhecimentos que versam sobre conceitos científicos. Muitos pesquisadores ligados à área educacional vêm tentando solucionar tais dificuldades, direcionando seus estudos e esforços para inovar a metodologia de ensino, na perspectiva de encontrar alternativas que possibilitem a melhoria da qualidade do ensino de ciências.

Nos últimos anos temos assistido um enorme incentivo à prática de esporte dirigida aos jovens, principalmente aqueles provenientes de comunidades carentes. Vários projetos sociais, tanto de iniciativa privada como pública, utilizam o esporte como eixo norteador de suas atividades, pois acreditam que ele pode proporcionar sociabilização, desenvolver autoestima e autoconfiança, sempre a favor de valores sociais e educacionais nos jovens estudantes. Indubitavelmente, sabe-se do grande fascínio que os esportes exercem na maior parte dos jovens no mundo atual, seja na sua prática ou como torcedores. Haja vista o tempo que a grade televisiva dedica às coberturas de competições esportivas, debates, mesas redondas, etc. Entretanto, pouco ou quase nada se comenta a cerca da ciência dos esportes, e dos saberes científicos envolvidos nas mais diferentes modalidades. Assim, a articulação desses dois universos distintos pode ser um veículo de grande potencial pedagógico para o ensino de ciências, e em especial para o ensino de Física (Santiago, 2009).

Uma das grandes vantagens de se trabalhar com a física dos esportes é a possibilidade de se construir projetos interdisciplinares através de parcerias com professores de outras disciplinas como química, biologia e, sobretudo, educação física no mesmo espaço escolar. Por outro lado, a falta de laboratório didático e de materiais para a realização de atividades experimentais pode ser, em parte superada com o uso das quadras esportivas, ou pátios escolares, onde as aulas podem ser tornar, ao mesmo tempo, atividade física e laboratório de ensino de ciências (Santiago, 2009). Promovendo-se o desenvolvimento de capacidades experimentais como observação de fenômenos, medidas de grandezas físicas, organização de dados, leitura e interpretação de gráficos e tabelas, habilidades estas de suma importância conforme as recomendações dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) para o ensino de Física. Soma-se a isso ainda a importância do incentivo a cerca da reflexão dos benefícios da atividade física regular para a saúde física e mental e a consequente substancial melhora da qualidade de vida das pessoas. Em atividade realizada por nosso grupo de pesquisa em outro PVC (Santiago, 2011), cujo objetivo envolvia a prática de corrida, percebeu-se baixa adesão das pessoas de idade mais elevada, o que nos leva a crer que essas pessoas levavam uma vida tipicamente sedentária. Portanto, a prática de esportes deve ser estimulas em todas as idades e em especial em jovens e crianças, aumentando-se as chances do desenvolvimento de um estilo de vida mais saudável. Deste modo, ao mesmo tempo em que a cooperação entre ciência e esporte fomenta inovações nas metodologias de ensino de física, estimulam também a criação de uma cultura de hábitos mais saudáveis.

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## A física do salto em distância

Nesta seção, vamos discorrer acerca dos resultados da nossa pesquisa sobre a modalidade esportiva Salto em Distância, onde através de um modelo físico simples (Duran, 2011), descrevemos o movimento do atleta, e calculamos as grandezas físicas envolvidas neste salto. A escolha desta modalidade se deu em vista dos expressivos resultados obtidos por atletas brasileiros em competições internacionais: a medalha de ouro de Maurren Maggi nas Olimpíadas de Pequim, em 2008, e mais recentemente, o primeiro lugar do paulista Mauro Vinícius da Silva no campeonato mundial indoor de atletismo realizado em Istambul, na Turquia, em março deste ano. Do ponto de vista físico, trata-se de uma aplicação da teoria desenvolvida para lançamento de projétil, um dos temas da mecânica newtoniana, mais estudados no ensino médio.

O salto em distância afigura-se como uma das modalidades tradicionais do atletismo. Neste esporte, o atleta deve atingir a maior distância horizontal possível no salto. Sua origem remota aos Jogos Olímpicos da Grécia Antiga, onde os participantes saltavam com pares de halteres nas mãos, pois acreditavam que melhorava seus desempenhos. Didaticamente, o salto em distância pode ser dividido em quatro partes consecutivas: corrida de aproximação, impulsão, fase aérea e aterrissagem (Cardozo, 2006). Inicialmente o atleta corre entorno de 40 a 45 metros; ele tende a saltar tão longe quanto maior for à velocidade instantânea adquirida no final desta fase. A segunda fase refere-se à impulsão necessária para o participante ganhar velocidade vertical. Em virtude disso, sua velocidade horizontal reduz de 9,5% a 17% com a impulsão (Witters, 1995). A fase aérea corresponde à parte do salto na qual o corpo do atleta não está em contato com o solo. É nesta etapa que o esportista posiciona adequadamente seu corpo para a última fase, aterrissagem, na qual ele cai em uma caixa de areia.

Do ponto de vista da Física, o salto em distância, pode ser analisado como um lançamento de projétil do centro de massa (CM) do atleta (o CM dos seres humanos localiza-se à altura do umbigo) na fase aérea. Essa simplificação decorre da alta complexidade em se avaliar o movimento de todas as partes do corpo dele durante a realização da atividade. Considerar o corpo humano como uma partícula é uma simplificação aparentemente grosseira, mas analisar o salto como a trajetória de uma partícula explica cerca de 90% da distância total do mesmo (Ray, 1985). As equações que o descrevem, portanto, são as mesmas com as quais estamos habituados a estudar os movimentos parabólicos da mecânica newtoniana. Entretanto, segundo modelo utilizado (Duran, 2011), o CM no início do salto encontra-se na altura da cintura do atleta, enquanto que na aterrissagem ele se localiza no chão devido à queda. Com isso, além do tempo necessário para o CM do praticante desenvolver o movimento parabólico habitual, existe um acréscimo de tempo, responsável pela sua queda. Essa pequena contribuição é de grande importância para competições de alto desempenho, porque leva a um bom aumento da distância do salto. Para efeito de ilustração da contribuição do espaço relativo ao tempo de queda do CM, consideremos o exemplo de Mauro Vinícius da Silva, atleta paulista, primeiro colocado no último mundial Indoor de atletismo, realizado no mês de março deste ano.

Nosso objetivo é obter o valor da distância do salto de Mauro. Inicialmente, o CM do atleta está aproximadamente a 1,10m de altura do solo. Com o salto do

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atleta, o CM desloca-se em média 0,6m. Por meio da conhecida equação de Torricelli, pode-se encontrar a velocidade inicial na direção vertical do movimento parabólico do CM. Assim:

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Tomando a aceleração da gravidade g =9,8 m/s², e o deslocamento da altura do CM do atleta (h) em relação ao solo, na direção vertical de60 cm (HOFFMAN, 2007), obtemos Voy = 3,43m/s.

A magnitude e a inclinação do vetor velocidade com a qual Mauro deixa a tábua no momento da impulsão são descritos por:

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Supondo que a velocidade horizontal inicial seja 8,81m/s e aplicando-se os valores acima para a velocidade vertical encontra-se v0=10,33m/s e θ =19,40 . o

O alcance máximo obtido pelo CM quando o atleta completa o movimento parabólico (fase aérea) é dado por:

<!-- formula-not-decoded -->

Tal que, neste caso, A =6,16m. Neste instante o CM volta a ficar a 1,10m de altura do chão (para um atleta de 1,80m de altura). Então, o acréscimo de tempo (t) necessário para o CM do atleta atingir o solo na queda final é obtido pela conhecida equação horária da posição do movimento uniformemente variado (M.U.V). Resultando em t=0,235s como na direção horizontal o movimento é retilíneo uniforme, o afastamento horizontal é dado por δ =v.t , e para o salto estudado assume o valor de 2,07m. Portanto, a distância total do salto é A+ =8,23m δ . Observe que o aumento do tempo de vôo em apenas 0,001s (um milésimo de segundo) representa 1cm a mais no alcance do salto. Parece pouco, mas, foi esta diferença que separou o Mauro Vinicius do segundo colocado no mundial indoor de atletismo de 2012.

## Sequência didática

Nesta seção vamos apresentar a sequência didática composta de atividades teóricas e práticas através das quais se podem trabalhar o tema acima descrito.

Inicialmente, o professor deve procurar envolver os alunos na temática física dos esportes. Para tanto, pode-se levantar algumas questões como: Quais são as características físicas de um bom salto? Quais são as energias envolvidas nas diferentes fases do salto? Qual a diferença entre correr contra ou a favor do vento?Qual o efeito da altitude sobre as provas de atletismo? E sobre os jogadores e bolas de futebol? Como são cronometrados os tempos em provas de natação e corrida? Do que é feito as varas dos atletas do salto em altura? (Santiago, 2012). O uso de vídeos ou outros recursos similares também podem ser de grande contribuição, ficando a cargo de cada professor. Este primeiro momento visa que os estudantes percebam os fenômenos físicos presentes nas atividades esportivas. Em seguida, deve-se selecionar o tema especifico que será trabalhado, no nosso caso o salto em distância, justificando o porquê dessa escolha, informando os conteúdos de

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física que serão discutidos no decorrer da atividade. Deve-se também relatar as regras e os detalhes da modalidade esportiva escolhida.

Logo após, o professor apresenta em sala o vídeo do salto que valeu a medalha de ouro para Maurren Maggi nas olimpíadas de 2008, e do Mauro Vinicius de 2012. Em seguida, desenvolve e discute a teoria a cerca do lançamento de projéteis, ressaltando que um bom desempenho do atleta está diretamente vinculado, conforme a equação (3), às variáveis físicas: velocidade de saída, ângulo de partida e aceleração da gravidade. As duas primeiras podem ser aperfeiçoadas pelo treinamento, diferentemente da terceira, que depende da localização geográfica onde a competição for realizada. Ademais, considerações sobre a utilização do CM para análise do movimento do atleta devem ser levantadas, de modo que os estudantes compreendam que os modelos físicos propostos são simplificações da realidade complexa.

A terceira etapa é compreendida de uma atividade prática e seu objetivo geral é promover o desenvolvimento nos estudantes de capacidades experimentais como observação de fenômenos, medidas de grandezas físicas, organização de dados e trabalho em equipe. Os alunos devem ser orientados à construção de uma pista de salto, preferencialmente em um lugar de terra ou grama, como por exemplo, um campo de futebol, a fim de minimizar os riscos de lesões. Nesta ocasião, a participação de um professor de educação física enriqueceria a construção do conhecimento no que diz respeito tanto às diferentes técnicas de salto existentes, assim como no que concerne às regras, aos grandes atletas e aos momentos inesquecíveis dessa modalidade esportiva. Divididos em grupos, os alunos selecionam voluntários para saltar. Nessa atividade, os objetivos de cada grupo serão encontrar a velocidade de saída do voluntário que realizará o salto considera-se como sendo a velocidade instantânea no momento em que os 'atletas' deixam o solo, o alcance máximo. Posteriormente, em sala de aula, usa-se a teoria acima descrita para calcular o valor do ângulo de partida. Por fim, cada grupo deve organizar seus resultados em uma tabela, a qual será discutida e avaliada pelo professor. Para obterem-se as velocidades média e instantânea na fase de aproximação do salto, aplicamos a sequência didática elaborada pelo nosso grupo (Santiago, 2011).

Enfatizamos os aspectos físicos relativos à interdisciplinaridade Física dos Esportes, especificamente, discutimos o lançamento oblíquo contextualizado na prova de salto em distância. Esta discussão leva a conclusão que o estudo do salto em distancia, sob o ponto de vista físico, tanto a parte teórica como a experimental, enriquece muito os estudantes na aquisição de conhecimento em física.

Para obterem-se os valores das distancias atingidas pelos atletas reais deve-se não apenas levar em conta o movimento parabólico do centro de massa do atleta, mas entender a importância da velocidade instantânea antes da impulsão, e a contribuição do tempo da aterrissagem após o término da parábola propriamente dita. Além disso, é interessante observar que esse assunto pode dar origem a projeto transdisciplinar com professores de diferentes disciplinas, por exemplo, apresentar a geografia dos habitantes do local onde ocorreu o campeonato, sua história, sua cultura e sua arte.

Outro aspecto que faz parte deste trabalho é a importância da parceria estabelecida com o PVC Razão1, onde nossos licenciando encontraram um ambiente educacional em permanente construção, dando oportunidade para

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implementação de novas metodologias de ensino na busca de um real aprendizado por parte dos futuros universitários.

## Referências

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