Física no tobo-água: Relato de uma experiência motivacional para aprendizagem significativa

## FÍSICA NO TOBO-ÁGUA: RELATO DE UMA EXPERIÊNCIA MOTIVACIONAL PARA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA

## Giezi Américo Reginaldo

Secretaria de Estado de Educação de Minas Gerais/E. E. João Rodrigues/gieziar@gmail.com

## Introdução

Quem nunca ouviu os ditados: 'Para baixo todo santo ajuda...' ou 'Quanto maior a altura, maior o tombo...'. Frases como essas foram utilizadas para ilustrar o primeiro contato dos alunos com o tema conservação de energia.

Neste momento, verificou-se que muitos conceitos envolvendo energia e sua conservação eram errôneos, tais como: 'acabar com a energia'; 'um corpo mais pesado cai mais depressa'... Pensando assim, buscou-se desenvolver uma prática diferenciada em que os alunos pudessem estar aferindo processos de transformação e conservação.

Infelizmente, a escola tem sido um verdadeiro cemitério onde se enterram sonhos, curiosidades e anseios dos alunos. Muitas vezes, nós mesmos enquanto docentes, também somos responsáveis pela desmotivação dos alunos. Muitas das vezes, por não termos uma prática educativa adequada ao novo perfil discente, por mantermos a aula tradicional que já era dada em outras gerações, muitas vezes pela falta de uma resposta consistente aos questionamentos dos alunos, outrora por não conseguirmos traduzir na prática o que se estuda na teoria ou, até mesmo, pela falta de objetividade dos nossos planejamentos de ensino. É notório o desinteresse dos alunos para aprender um conteúdo como a Física, que até pouco tempo atrás era considerado apenas para os Nerds e CDFs. Isso fica patente aos olhos dos professores, quando observam a desmotivação de seus alunos para as áreas de ciências, de um modo em geral. Então, estudar física tornou-se um carma, alias muito se pergunta sobre os porquês de se estudá-la. Daí vem o desinteresse. O aluno não consegue assimilar de forma adequada os conhecimentos supostamente ensinados pelo professor. A apropriação (quando acontece) muitas das vezes se dá de forma equivocada e ainda passa pelo problema da matematização dos conteúdos de Física, transformados em fórmulas e mais fórmulas - outro fantasma que assusta os alunos. Aliado a tudo isso temos outro forte concorrente à nossas aulas: as proibitivas tecnologias digitais (mp's, celulares, tablet, netbook, etc.) que parecem constituir um universo paralelo. Fazer qualquer outra coisa ficou mais atrativo para os alunos do que estudar. Dessa forma, consideramos que as dificuldades para aprendizagem têm uma relação direta com o tipo de atividade de ensino desenvolvida que, por consequência, gera nos alunos a desmotivação.

Na contramão dessa desmotivação, procurou-se estabelecer uma estratégia de ensino que pudesse restabelecer o vinculo dos alunos com o processo de ensinoaprendizado. A atividade, proposta para o ensino de Física nos primeiros anos do ensino médio, procurou valorizar fenômenos simples do dia a dia dos alunos para atrair a atenção dos alunos e aferir a relação estabelecida entre os conhecimentos abordados anteriormente em sala de aula com suas respectivas práticas em um ambiente extraclasse, de forma contextualizada em um ambiente muito agradável. Para isso, foi escolhido um 'pesque e pague' e o objeto de estudo foi um tobo-água, tendo como objetivo principal o benefício motivacional para os alunos.

Recentes trabalhos (Reginaldo 2009; Castro ET al . 2005) indicam que determinados tipos de atividades, de fato, podem se constituir num facilitador para

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uma para um possível despertar do interesse e da consequente motivação dos alunos. Alguns trabalhos sobre teorias motivacionais (Neves e Burochovitch, 2004) destacam que a motivação é intrínseca quando tem apelo de ações e razões internas e que motivações extrínsecas são fundamentadas em fatores externos, tais como recompensas sociais, sucesso, reconhecimento.

A grande questão é como utilizar recursos apropriados para que, de fato, haja uma interlocução entre as ações e incentivos externos que possam gerar no aluno uma ação motivacional interna. Aqui, relatamos uma atividade que consideramos como um 'start' para que seja iniciada uma ação motivacional. Porém, sabemos que apenas o aspecto de empolgação, por si só, pode não ser suficiente. Por isso, consideramos a importância do trabalho de forma diversificada para que possamos transformar empolgação em motivação. Sabemos que quando despertado o interesse dos alunos, esse interesse tem grande potencial em gerar motivação e que alunos motivados podem potencializar o aprendizado.

Pietrecola e Nascimento, 2005; Bonfá ET al., 2009 citam a importância de criar situações promotoras de aprendizagem. Essas situações evidentemente transpassam as barreiras impostas pelo ambiente da sala de aula. Um bom ambiente escolar ajuda, aulas expositivas podem até trazer bons resultados com a utilização de recursos multimídia, laboratórios, etc. Mas, o principal a ser considerado é a forma como o aluno lida com as situações de aprendizagem. Como o aluno tem em si o despertar para aprender? De que forma as atividades de ensino são capazes de despertar esse interesse nos alunos?

Dessa forma, este relato objetiva apresentar e discutir como uma atividade extraclasse pode ser utilizada como ferramenta motivacional para a apropriação dos conhecimentos teóricos sobre conservação de energia e como foi feita a interlocução entre esse conhecimento e a prática realizada no tobo-água. Mais do que relatar uma atividade 'inovadora', pretendemos descrever uma forma de construção de conhecimento, que permite criar e/ou desenvolver situações de aprendizagem que favoreçam a promoção da aprendizagem dos alunos. A proposta didática, aqui apresentada, está apoiada nos argumentos de Carvalho (2004), onde destaca a necessidade de repensar no papel do professor no que se refere ao 'o que ensinar' e 'como ensinar', passando por novas estratégias e metodologias que levem em consideração aspectos motivacionais de forma a estimular o interesse dos alunos. Enfim, pretendemos por meio do relato de uma atividade contextualizada e de alto nível de interesse por parte dos alunos, desmistificar o fantasma do não aprendizado com a criação de oportunidades favoráveis à investigação, à argumentação e ao questionamento.

## Descrição do trabalho desenvolvido

Reconhecendo as dificuldades, por nós docentes enfrentadas, na sala de aula com relação ao desinteresse dos alunos, sabedores de que esse desinteresse passa pela forma tradicional de exposição de conhecimentos, buscou-se através da observação de um fenômeno natural na prática (a conservação de energia em um tobo-água) desenvolver modelos que pudessem responder as situações problemáticas da investigação, proporcionando aos alunos uma ferramenta que pudesse dar inicio ao ciclo de aprendizagem.

A atividade aqui relatada foi desenvolvida com alunos de quatro turmas do primeiro ano do ensino médio de uma Escola Estadual da região metropolitana de Belo Horizonte, MG. Na época, estávamos estudando sobre Conservação de Energia, quando surgiram alguns questionamentos por parte dos alunos. Percebemos esse momento como uma possibilidade de despertar o interesse dos

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alunos, que poderia promover um grande ganho no sentido de uma aprendizagem significativa. Investimos um bom tempo, cerca de um mês, considerando duas aulas semanais, desde o inicio do projeto até a plenária final.

No início foram preparadas aulas temáticas envolvendo situações variadas sobre conservação de energia, desde vivências pessoais, como o salto de um bungee jumping , até a utilização contextualizada de práticas esportivas, como o salto com vara. Neste momento, percebemos que se fosse possível uma atividade em que os alunos pudessem ser protagonistas, com recursos metodológicos adequados para fazer uma releitura dos conceitos teóricos, seria possível vislumbrar na prática a teoria estudada em sala de aula.

Em conversa informal com a pedagoga da escola, falamos da angustia por fazer uma atividade diferente em que os anseios dos alunos pudessem ser atendidos. Ela então, nos ofereceu a possibilidade de visitarmos um 'pesque e pague' - do qual era gerente - em que havia um parque com tobo-água, tirolesa, gangorra, etc. Então foi dado inicio ao nosso projeto denominado 'Física aplicado a um pesque e pague?'.

O projeto foi desenvolvido com os alunos do primeiro ano do ensino médio. Foram 04 (quatro) turmas com cerca de 30 (trinta) alunos cada. Os alunos foram distribuídos em suas respectivas turmas, de maneira aleatória, em grupos com o máximo de 05 (cinco) componentes cada. O roteiro de investigação, bem como a escolha da atividade que seria contextualizada ficou a cargo de cada grupo. Dessa forma, alguns grupos desenvolveram atividades na tirolesa, na gangorra, no balanço e ainda no tobo-água. Esse último, foi o que causou maior polêmica e, por isso, foi escolhido para este relato.

Os grupos (total de 25), que objetivaram desenvolver atividade no toboágua, elegeram os seus próprios questionamentos, bem como os objetos de pesquisa. Daí surgiu perguntas, tais como: 1) Dois objetos com massas diferentes podem armazenar a mesma energia? 2) Qual objeto chega primeira à água? Por quê? Além disso, havia ainda a possibilidade de os próprios alunos descerem pelo tobo-água - considerando então suas respectivas massas - ou podiam optar por utilizar objetos de massas diferentes para obter os dados para análise.

## O tobo-água

A ação de um tobo-água foi pensada em termos de forças inerciais, gravitacionais e centrípetas, onde as lâminas d'água têm a função de diminuir o atrito para que a descida ocorra com mais facilidade. Dessa forma, utilizando a maior altura possível a fim de propiciar um acúmulo de energia potencial gravitacional, os objetos e/ou os alunos escorregavam pelo tubo, convertendo essa energia em energia cinética.

Principio da Conservação de Energia: conceitos relevantes

A energia pode ser transformada de uma forma em outra, mas não pode ser criada nem destruída. A energia total do universo é constante.

Energia Cinética - É a energia que está relacionada diretamente ao movimento (velocidade) do corpo (massa) em função do referencial adotado.

Ec = m x v² / 2

Energia Potencial Gravitacional - É a energia que relaciona o corpo (massa) em função da sua posição (altura) sob efeito da força gravitacional (gravidade).

E.P. gravitacional = m x g x h

Principio de Conservação de Energia Mecânica: Em um sistema conservativo, ou seja, na ausência de atrito, a energia mecânica total permanece

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constante, havendo apenas transformação de energia cinética em potencial e vice versa.

Em = Ec + Ep = Constante

Teorema da Energia Cinética: O trabalho resultante das forças agentes em um corpo em determinado deslocamento mede a variação de energia cinética ocorrida nesse deslocamento.

1-Se a resultante realiza um trabalho motor, a energia cinética aumenta.

2-Se realiza um trabalho resistente, a energia cinética diminui.

Forças Conservativas - Quando sobre um corpo em movimento atua apenas o seu peso, ou a força elástica exercida por uma mola, a energia mecânica desse corpo se conserva.

Forças Dissipativas - Quando existem forças de atrito atuando durante o deslocamento de um corpo, sua energia mecânica não se conserva, porque parte dela ou mesma toda ela, se dissipa em forma de calor.

No tobo-água, para fins de cálculo da energia potencial gravitacional, a aceleração da gravidade foi considerada 9,81 m/s². Porém, não foram considerados fatores que poderiam interferir no movimento dos corpos, como, por exemplo: força de arrasto, forças de atrito cinético, quantidade de água, deslocamento do fluxo líquido, etc.

## Processo de investigação

Os grupos que realizaram as atividades de investigação no tobo-água foram divididos em dois grupos. Um deles utilizou objetos de massas diferentes e de mesmo formato geométrico e o outro utilizou os próprios integrantes do grupo para descerem no tobo-água. Essas escolhas se deram em função da observância de que havia a possibilidade de interferência, da maneira diferenciada e inconstante, na descida desses diversos objetos que pudessem influenciar diretamente nos resultados obtidos. O que posteriormente veio a ser confirmada. Alguns alunos ao descerem no tobo-água, ignoraram o fato de que ao se dar um impulso no inicio do movimento estaria alterando a velocidade inicial, e nesse caso deixaria de ser zero, e que, posteriormente, na descida seguinte não ter como garantir a mesma impulsão dada no movimento de descida anterior.

Os grupos, após elegerem seus respectivos alvos de investigação elaboraram uma lista de materiais que seriam utilizados, desde trenas, máquinas fotográficas, cronômetros e até filmadoras.

## Coleta dos dados

Todos os dados foram coletados em 10 (dez) tentativas. O primeiro grupo optou por utilizar materiais de massas diferentes, sendo um pacote de massa de 1 Kg e outro de 0,5 Kg. Com a utilização de uma trena, foi medida a altura do toboágua; Depois de muita discussão, fórmulas matemáticas, que contou com a colaboração de uma professora de Matemática, os alunos chegaram ao consenso de que a maneira mais prática de tomar algumas medidas seria que com a utilização de um barbante.

Ficou definido que teria um aluno na parte superior do tobo-água que abandonaria a massa em questão. Outro aluno, na parte inferior, faria a tomada de tempo com a utilização de um cronômetro. Um terceiro aluno ficaria a cargo de fazer o registro através da filmadora e por fim, outro aluno registraria os dados obtidos em um papel.

Da mesma forma que o grupo anterior, os alunos que optaram por eles próprios descerem no tobo-água utilizaram os mesmos materiais de tomadas de medidas e tempo e de registro da atividade. A escolha dos alunos que iriam descer o

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tobo-água se deu por votação, procurando obedecer a maior diferença entre as massas dos escolhidos.

Resultados: Uma constatação diferente da proposta estudada Alguns relatos dos alunos:

'A água tem relação direta nos resultado, pois sem água não conseguiríamos descer com a mesma facilidade'.

'A relação de energia não pode ser bem medida, pois se a "gente" ficar com medo, poderá dar uma travada na descida do tobo-água'

'As curvas limitam a velocidade ou aumentam?'

'Então qual a relação de velocidade com a massa?'

'Se a energia é conservativa porque a energia potencial não é a mesma que a energia potencial gravitacional?'

Os alunos se empenharam na realização das tarefas, os dados de alguns grupos precisaram ser colhidos novamente. Todos se esmeraram na realização dos cálculos e na discussão plenária. Pelo nível de questionamento, percebe-se claramente que as teorias estudadas influenciaram as falas dos alunos. Eles elaboraram sínteses esquemáticas, estruturando os temas físicos trabalhados em relação a um tobo-água e, por fim, conseguiram identificar os aspectos abordados que tinham relação com a teoria estudada na sala de aula.

Conceitos que haviam sidos estudados anteriormente, como o 'Princípio Geral de Conservação da Energia' e a 'Conservação da Energia Mecânica', começaram a ser questionados. Depois de fazerem os cálculos com os dados obtidos, os alunos perceberam, de imediato, que havia alguma coisa errada, pois a havia diferença entre a Energia Potencial Gravitacional, no alto do tobo-água e a Energia Cinética de chegada à base. Isso aconteceu nos dois grupos - tanto no que abandonou os objetos, quanto no que os próprios alunos desceram pelo tobo-água. Para o objeto de 1,0 kg, a Energia Potencial foi vinte vezes maior do que a Energia Cinética. Já com relação ao objeto de massa de 0,5 Kg a Energia Potencial foi 5,5 maiores do que a Energia Cinética.

1-Exemplificando os cálculos para mesmo objeto e massa de 1 kg

## 1.1-Energia Potencial Gravitacional

## 1.2-Energia Cinética

## 2-Exemplificando os cálculos para mesmo objeto e massa de 0,5 kg

## 2.1-Energia Potencial Gravitacional

## 2.2-Energia Cinética

Antes de iniciarmos as atividades extraclasses, basicamente as informações mais impregnadas eram que a energia deveria ser apenas conservativa, ou seja, a

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energia cinética deveria ser pelo menos aproximadamente igual à energia potencial gravitacional, pois não cabe segundo os Conteúdos Básicos Curriculares a contemplação de Mecânica dos Fluidos, Fenômenos dos Transportes... parte da física que nos seria muito útil. Quando percebemos a grande diferença entre as energias calculadas, vimos que alguma coisa deu 'errada'.

Outro fator que serviu para mexer com os neurônios dos alunos, tem a ver com o comparativo dos alunos que desceram pelo tobo-água; parece contraditório, mas a taxa de variação entre as duas formas de energia foi menor independente das massas e mesmo com maiores variações de velocidade, ocasionadas pelo impulso dado pelos alunos. Isso fica patente, pois cada aluno tem um 'desempenho' diferente. Uns com mais medo, pode ser um fator dificultador da descida e consequentemente os tempos seriam maiores. Por outro lado, aqueles alunos com mais 'coragem' teriam mais facilidade, inclusive, mesmo que inconscientemente, poderiam impulsionar a descida o que também poderia alterar o valor da velocidade e por consequente a energia cinética. Dessa forma, esses dados serviram apenas para base de discussão e não como dados comparativos. Esses questionamentos também foram posto em depoimento na plenária .

Os resultados obtidos, após as análises e os cálculos, causaram certa angústia nos alunos e no próprio professor que de imediato fui abatido pelo mesmo sentimento. Os princípios teóricos estudados em sala de aula não foram comprovados na prática. Pode-se observar pela fala de um aluno, antes mesmo da plenária, que 'a energia não se conservou'.

Esse fato foi muito importante e ajudou a fomentar novas discussões e ampliar ainda mais a investigação. A partir daí, passamos fazer as análises considerando as observações dos alunos. Por exemplo, observamos a fala de um aluno: 'partindo do pressuposto que a energia é conservativa, a quantidade de energia potencial gravitacional deveria ser transformada integralmente em energia cinética'. Essa hipótese ocorreu, porque, anteriormente, havia se pensado que ao subir na escada do tobo-água o aluno se deslocou contra uma força gravitacional. Com isso, no topo do tobo-água, o aluno estava dotado de certa quantidade de energia potencial. Ao descer no tobo-água, esse aluno escorrega por entre as paredes transformando a energia potencial em energia cinética. Para o aluno até então, toda energia gravitacional deveria ser transformada em energia cinética. Porém, os cálculos mostraram que isso não era verdade. O que aconteceu então? Algum tipo de trabalho (deslocamento de um corpo contra uma força que se opõem a esse deslocamento) deixou de ser considerado? Questões como essas começaram a surgir, demonstrando o impacto que a atividade causou no raciocínio lógico dos alunos. Os alunos emergiram de uma situação problema, reformulando hipóteses, reformulando ideias anteriormente estabelecidas, o que contribuiu muito na forma de apropriação e construção de conhecimento deles em relação aos conteúdos de física estudados em sala de aula.

## Conclusão

Neste trabalho apresentamos uma atividade extraclasse realizada com alunos dos anos iniciais do ensino médio em que foram protagonistas de um processo que despertou grande interesse pelos conteúdos de física. Esta atividade faz parte de uma estratégia metodológica que privilegia aspectos que uma aula tradicional em sala de aula não pode contemplar. Entendemos que a transmissão do conhecimento, em que o professor é um mero expositor de conteúdo e o aluno apenas um receptor daquilo que lhe é ensinado, torna limitado o desenvolvimento de

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novas competências e habilidades. Por outro lado, nossa vivência em sala de aula tem revelado alunos com grande potencial a ser desenvolvido, porém sem nenhuma ou quase nenhuma motivação para estudar. Esse desinteresse é ainda maior pelos conteúdos de física, considerados pela maioria de difícil compreensão. Assim como outras disciplinas escolares, a Física requer dedicação e aplicação, mas que pelo fato de tratar de fenômenos complexos e multidimensionais, essa situação se agrava ainda mais quando os alunos não conseguem estabelecer uma relação entre as teorias estudas e o mundo que eles vivenciam.

Os resultados obtidos, expressados nas falas dos alunos, corroboram para uma aproximação da compreensão teórica dos conceitos de conservação de energia. Mesmo que ainda alguns alunos não tenham apropriado adequadamente desse conceito, entendemos que a consolidação da aprendizagem ocorra de maneira sistemática na vivência das atividades e nas observações feitas. Por outro lado, alguns conceitos não foram apropriados da maneira adequadas. Porém, entendemos que as contradições geradas foram úteis. Parece contraditório, mas foi justamente a insatisfação com os resultados obtidos que gerou questionamentos e reflexões sobre o conteúdo de ensino e suas representações na realidade do mundo físico. Por isso, consideramos que a realização de atividades motivadoras, como a aqui relatada, recriam situações que favorecem a promoção da aprendizagem como um facilitador ou uma ferramenta que tem grande potencial de incentivar os alunos a se apropriarem de maneira significativa de conhecimentos previamente estudados.

Apesar dos benefícios apontados, temos consciência de que, na relação diária em sala de aula, essa não é uma prática fácil de ser implementada. O aproveitamento não atingiu a todos os alunos de maneira por igual. Cada aluno tem características e especificidades próprias. Por isso as estratégias e as ferramentas de ensino devem ser diferenciadas. Na atividade que realizamos, cada aluno se apropriou, a sua maneira, do conhecimento que foi ensinado, vivenciado e questionado na prática. Uns aproveitaram mais e outros menos. Porém, entendemos que a atividade cumpriu o seu papel de mobilizar a atenção dos alunos para os conhecimentos de ensino de física. Sabemos que para muitos alunos a empolgação pode ter sido apenas pelo fato de sair da rotina da sala de aula. A questão que se coloca é o que devemos fazer para manter essa empolgação, que passa muito rapidamente. Por isso, consideramos a importância de usarmos mais momentos como esses que sirvam de start, de ponto de partida, para mobilizar o interesse dos alunos. Sabemos que esse interesse deve ser potencializado para que se transforme em motivação que gere uma aprendizagem significativa. Por isso, nossa sugestão é de que atividades dessa natureza possam acontecer com mais frequência, tendo seus resultados reavaliados continuamente para que adequações sejam feitas sempre no sentido de mobilizar o interesse de um número cada vez maior de alunos.

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