EXPERIMENTO COM CARRINHOS DE FRICÇÃO PARA TRATAR DE VELOCIDADE MÉDIA NO PRIMEIRO ANO/SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

## EXPERIMENTO COM CARRINHOS DE FRICÇÃO PARA TRATAR DE VELOCIDADE MÉDIA NO PRIMEIRO ANO/SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

## Marli Santana Pimentel Lopes, Arivaldo Lopes

E.E.I Estrela do Céu, E.M.E Alcina Dantas Feijão e E.M.E.J.A Clarice Lispector,

marlisantana13@hotmail.com, arifatecano@hotmail.com

Descreve a aplicação de um experimento feito no primeiro ano/série do Ensino médio e trata da proposição, montagem e aplicação de um experimento para determinar a velocidade média de carrinhos de fricção. Discute brevemente o papel da experimentação no ensino e a respeito de procedimentos experimentais em sala e sua classificação. Foram feitos testes para a roteirização do experimento. A aplicação do experimento foi feita em turmas onde o coautor trabalha como professor. São turmas do ensino regular e da Educação de Jovens e Adultos (EJA) de escolas públicas do Grande ABC paulista. O artigo mostra as adaptações feitas em cada modalidade de ensino para que fosse realizada a atividade em sala, sendo discutidas as maneiras com que se ensinam os alunos a utilizar os equipamentos para obtenção dos dados. São mostradas as orientações dadas aos alunos, a análise de dados e o tratamento dos erros experimentais. São discutidos os resultados e as dificuldades e facilidades dos alunos em cada modalidade de ensino.

Palavras-chave: Velocidade média, carrinhos, Ensino médio.

Objetivo: Descrever e analisar a aplicação de um experimento com carrinhos de fricção para tratar de velocidade média com alunos do ensino regular e da Educação de Jovens e Adultos (EJA) do (a) primeiro (a) ano/série do Ensino médio.

## Introdução

Segundo Giordan (Giordan,1999, p. 1) os professores têm ciência de como a experimentação desperta o interesse nos alunos. Ainda segundo o autor já citado, depoimentos de alunos levam a crer que tal prática seja motivadora, lúdica e essencialmente ligada aos sentidos. Professores afirmam que a prática experimental seria capaz de aumentar a capacidade de aprendizado dos temas abordados. Os autores do presente artigo têm observado em sua prática docente a veracidade de tais afirmações.

No contexto da experimentação, Herron propõe uma tabela para o nível de abertura dos protocolos experimentais conforme a tabela que segue:

Tabela 1: Níveis experimentais de abertura (Herron,1971,p.192)

No nível zero os problemas, métodos e soluções são fornecidos. Constitui uma constatação daquilo que já é esperado através de um roteiro ou de uma experimentação demonstrativa.

No nível um o problema está pronto e o método para encontrar a solução também. Resta ao experimentalista descobrir a relação que ainda não conhece.

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No nível dois apenas o problema é dado, cabendo ao estudante a busca pelo método e ferramentas a serem usados para chegar à solução.

No nível três todas as variáveis estão em aberto cabendo ao estudante selecionar o problema e propor métodos que cheguem à solução.

## Metodologia

Aquisição de carrinhos de fricção (carrinho impulsionado por uma mola ou dispositivo interno), fitas métricas e cronômetros. Com o material já citado foram feitos testes para determinar a velocidade média do carrinho. Os testes geraram um roteiro para o aluno. O experimento foi aplicado em sala.

## Perfil dos alunos e das escolas onde foi aplicado o experimento

O experimento foi aplicado para alunos do grande ABC paulista, mais especificamente nas cidades de Mauá e São Caetano do Sul. O Grande ABC paulista é composto pelas cidades de Santo A ndré, São B ernardo, São C aetano do Sul (daí ser Grande ABC), Mauá, Ribeirão Pires, Rio Grande da Serra e Diadema. Os alunos de Mauá pertenciam à primeira série do Ensino médio da EJA (Educação de Jovens e Adultos) no período da noite. Os alunos de São Caetano do Sul pertenciam ao primeiro ano do Ensino médio regular no período da manhã. Cada série na EJA tem duração de seis meses e o aluno precisa ter no mínimo dezoito anos para ingressar no primeiro ano do Ensino médio. Os alunos do ensino regular ingressam na escola por Vestibulinho, já que o município tem apenas três escolas que oferecem o Ensino médio.

## O experimento

Nas duas escolas o plano de ensino começa com Cinemática e o primeiro tema a ser abordado é velocidade média. O professor trouxe carrinhos de fricção, fitas métricas, cronômetros e gizes. Leu o roteiro do experimento mostrado no quadro 1. Antes de ler o procedimento experimental o docente mostrou porque duas carteiras escolares devem ficar de ponta cabeça para formar uma pista para o carrinho. Ocorre que durante os testes para montar o experimento verificou-se que o carrinho ao ser solto, depois de friccionado, faz curvas, o que dificulta a medida da distância percorrida. Com as carteiras escolares formando uma pista, o carrinho ao tentar fazer curvas, colide com as carteiras e em média segue em linha reta. Por este motivo os alunos são orientados a montar a pista de maneira a ter aproximadamente a largura do carrinho. O experimento deve ser realizado em grupo. Os alunos fazem riscos com giz no começo e no final da pista. Eles devem medir a distância entre estes riscos. No roteiro, abaixo desta orientação, há uma inscrição centralizada mostrando que a distância é medida em centímetros e que esta unidade de medida é representada por cm. Os alunos devem deixar o carrinho friccionado no primeiro risco e soltar o mesmo. Ao mesmo tempo obtêm o tempo até o carrinho alcançar o segundo risco. Há novamente uma orientação centralizada mostrando que o tempo deve ser medido em segundos, sendo representado por s. O procedimento é repetido até que se obtenham cinco tempos. O tempo médio e a velocidade são calculados. Nos dois casos há fórmulas para auxiliar os alunos a fazerem os cálculos. No caso da obtenção da velocidade média existe uma orientação para que se insira a unidade de medida cm/s. Por ser roteirizado o experimento é considerado por Herron ( Herron,1971,p.192) como de nível zero.

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Quadro 01 : Roteiro experimental

## Velocidade média

Objetivo: Determinar a velocidade média do carrinho.

## Material

- · Carrinho de fricção;
- · Fita métrica;
- · Giz e
- · Cronômetro.

## Procedimentos

Coloque duas carteiras escolares de ponta cabeça para formar uma pista para o carrinho. Faça um risco no chão com o giz de maneira a delimitar o início e o fim da pista formada pelas carteiras. Observe a figura que mostra a montagem experimental.

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Meça e anote a distância entre os riscos.

[distância]=centímetros=cm

Coloque o carrinho friccionado no primeiro risco, em seguida solte o carrinho e cronometre o tempo até o carrinho chegar ao segundo risco. Repita o procedimento por cinco vezes, anotando os tempos.

[tempo]=segundos=s

Calcule o tempo médio conforme o modelo que segue.

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Determine a velocidade média do carrinho dividindo a distância pelo tempo médio.

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## Aplicação do experimento em sala

No caso do ensino regular as carteiras escolares eram diferentes das previstas no roteiro e foi necessário fazer a adaptação mostrada na figura 1.

Figura 01 : Adapatação das carteiras, feita no ensino regular.

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Note que neste caso os tampos das carteiras formam a pista para o carrinho. Foi necesssário mostrar como fazer a adaptação, montando o esquema mostrado na figura 1. A figura 2 mostra a pista por cima, já com os riscos de giz.

Figura 02 : A pista vista por cima.

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O professor mostrou como medir a distância entre os riscos e como medir o tempo. A figura 3 mostra quando o cronômetro deve ser acionado em quando deve ser parado.

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Figura 03 : O carrinho antes e depois, quando o cronômetro deve ser acionado e parado, respectivamente.

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Algumas orientações foram escritas na lousa para ficarem mais claras como o modo de anotar a distância, os tempos, o cálculo do tempo médio e da velocidade média. Foi necessário ensinar como usar o cronômetro e a fita métrica. Foi discutido que o cronômetro apresenta duas casas após a vírgula para este experimento e que a fita métrica tem condições de medir com apenas uma casa depois da vírgula. Em um exemplo dado na lousa, o docente mostrou que se o tempo médio for 1,14 s e a distância de 60,0 cm a medida com menos precisão na medida é a da distância com uma casa após a vírgula. Sendo assim, o professor dividiu a distância pelo tempo e mostrou que de acordo com o erro experimental dos equipamentos em questão a velocidade média só poderá ter uma casa após a vírgula para concordar com a medida mais pobre em termos de casas decimais. Com isso a velocidade média fica sendo de 52,6 cm/s. Segundo Masson (Masson,2006,p.25) a velocidade deve conter uma casa após a vírgula, ou seja, conservar a mesma quantidade de casas decimais da distância. O tempo de reação do cronometrista ao acionar e parar o cronômetro também foi discutido como erro experimental humano. Os casos de arredondamento foram tratados em cada grupo. Como o experimento é feito em apenas uma aula, não é possível (por falta de tempo) fazer uma análise de erro mais precisa envolvendo desvio padrão entre outras análises. Outra razão para a análise sem tanto rigor em propagação de erros se deve ao fato de ser esta a primeira aula experimental feita com as turmas.

O ensino regular demonstrou bastante dificuldade em realizar o experimento, já que este é o primeiro experimento realizado pelos alunos no ano letivo. Apesar das orientações no roteiro ainda houve dificuldade de inserir unidades de medida como s (segundos), cm (centímetros) e cm/s.

As informações de tempo, distância e o cálculo da velocidade média foram entregues em folha separada (folha retirada do caderno) que foi avaliada levando em consideração a anotação e manipulação correta dos dados.

Na EJA as carteiras eram do modelo descrito pelo roteiro. Ainda assim o docente montou a pista com as carteiras como ilustra a figura 4.

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Figura 04 : Esquema experimental usado na EJA.

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Foram anotadas na lousa as mesmas informações que as do ensino regular. Foi necessário mostrar como usar a fita métrica e o cronômetro. A dificuldade da EJA foi maior em realizar os cálculos do que em realizar o experimento. Como no caso do ensino regular, algumas equipes não inseriram algumas unidades de medida. O método de avaliação foi o mesmo do ensino regular.

## Considerações finais

Os procedimentos em nível zero (Herron,1971,p.192) para a experimentação são justificados pelo fato de ser este o primeiro experimento feito pelos alunos em aula, o que demanda um direcionamento maior.

Como afirma Giordan (Giordan,1999, p. 1) a atividade se mostrou motivadora e lúdica, o que foi constatado pela empolgação das turmas ao realizar o experimento. Em certo sentido se mostrou mais lúdica para o ensino regular por tratar-se de um brinquedo.

A adaptação feita com as carteiras no ensino regular para obter a pista, não prejudicou a realização do experimento. O que demonstrou isso foram as tomadas e análises de dados de acordo com o esperado pelo docente.

O ensino regular demonstrou dificuldade em montar e realizar o experimento e facilidade em analisar e tratar os dados, sobretudo àquilo que envolvia os cálculos. Em contrapartida a EJA demonstrou facilidade em montar e realizar o experimento e dificuldade em realizar a operações matemáticas para analisar os dados.

A análise de erros foi qualitativa levando em conta apenas argumentações envolvendo os equipamentos de medida e o erro humano na tomada de dados.

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## Referências

Bonjorno,J.R et al. Física: mecânica, 1º ano . São Paulo: FTD,2013.

Giordan,M. QUÍMICA NOVA NA ESCOLA. Experimentação e Ensino de Ciências .N° 10,São Paulo:Novembro, 1999.

Herron, M. The nature of scientific inquiry. School Review , v. 79, nº 2, 171212,1971.

Masson, T. J., SILVA, G. T., Física Experimental I , Plêiade, São Paulo, 2006.

Torres, C.M; Ferraro, N.G; Soares, P.A. Física Ciência e Tecnologia. Volume1 . São Paulo: Moderna, 2010.

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