UTILIZAÇÃO DE LIXO ELETRÔNICO E MATERIAIS RECICLADOS PARA CONSTRUÇÃO DE PROTÓTIPO EXPERIMENTAL

## UTILIZAÇÃO DE LIXO ELETRÔNICO E MATERIAIS RECICLADOS PARA CONSTRUÇÃO DE PROTÓTIPO EXPERIMENTAL

## Douglas Edson Schereiber 1

1 UFRGS, EEEM Guimarães Rosa, schereiber@gmail.com

## Resumo

O presente trabalho tem como proposta a construção de um carrinho utilizando drive de DVD/CD e materiais reciclados, aproximando os alunos do primeiro ano do ensino médio com os conceitos de força peso, força normal, momento de uma força e força de atrito estática e cinética. A construção deste experimento é realizada por alunos durante no segundo trimestre de 2018 nas aulas de Física, esses organizaram por grupos, compostos de quatro e cinco alunos (para execução do trabalho). O projeto teve duração de um mês, sendo dividido em quatro aulas de dois períodos. Na primeira semana construíram um carrinho (aparato experimental); na segunda semana utilizaram o carrinho, identificaram o momento de uma força realizado pelas rodinhas que foram submetidas a diferentes voltagens; na terceira semana, foi colocado um papel pardo no chão, para que todos os grupos identificassem o mesmo coeficiente de atrito estático das rodinhas com a superfície; por último os alunos realizaram um trabalho em dupla sem consulta, escrevendo as respostas de forma autônoma, com embasamento na realização das tarefas do projeto. A avaliação foi mediada durante todo o trabalho, a mediação dos alunos entre os grupos e com o professor foi fundamental para compreensão das tarefas, construção do mapa conceitual e realização do trabalho final.

Palavras-chave : Força de atrito, Experimento de baixo custo, Aprendizagem significativa

## Introdução

Os alunos ingressam no ensino médio com uma defasagem muito grande, para entender o conteúdo trabalhado em Física, tanto em compreender a interpretação de situações problemas, bem como nas realizações de operações básicas em matemática, tendo então o professor o desafio de conseguir mediar os novos estudos com a carência de conhecimentos prévios dos alunos, a abordagem dos conteúdos com base no que o aluno já sabe, isso faz com que esse aproprie-se dos novos conceitos e adquira habilidades e competências necessárias. Conforme PCN.

A Física deve apresentar-se, portanto, como um conjunto de competências específicas que permitam perceber e lidar com os fenômenos naturais e tecnológicos, presentes tanto no cotidiano mais imediato quanto na compreensão do universo distante, a partir de princípios, leis e modelos por ela construídos. (PCNEM, 2017, p.59)

A introdução à linguagem própria da Física requer do aluno uma releitura do seu cotidiano à medida que esse adquire os conhecimentos Físicos em cada aula. O interesse do aluno pelas aulas deve ser instigado pelo seu professor, que faz uso de metodologias diversificadas. Apresenta-se para o aluno a importância do estudo da

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Física para o desenvolvimento da sociedade tecnológica em que vivemos e fazendo com que ele entenda fisicamente o seu cotidiano.

- O protótipo experimental é construído pelos alunos em grupos, sendo exigida bastante atenção para sua elaboração, pois serão retirados dados quantitativos e elaboração de cálculos. O grupo fará análise de situações e debates para concluir o trabalho. Após todos os grupos vão comparar os valores calculados, analisar e debater sobre o experimento realizado.

Para o professor poder avaliar os alunos, os mesmos terão que realizar uma série de desafios e questões, que serão debatidas com professor durante a construção do seu protótipo. Os alunos precisarão debater e construir em conjunto um mapa conceitual ao final da última aula conforme Moreira:

conceitos que já adquirimos, os esquemas de assimilação que já construímos, nossos construtos pessoais, enfim, nossa estrutura cognitiva prévia é o fator isolado que mais influencia a aprendizagem significativa de novos conhecimentos. (MOREIRA, ANO 2013, p.4).

## Referencial teórico

A fundamentação teórica utilizada é construtivista tendo como teóricos Vygotsky e David Ausubel. Que tratam do desenvolvimento cognitivo do indivíduo e abordam conceitos de aprendizagem significativa.Vygotsky (2001) considera como científicos todos os conceitos aprendidos na educação formal e como espontâneos todos os conceitos oriundos de uma aprendizagem informal, mas faz questão de destacar a unicidade cognitiva do processo de aquisição desses conceitos.

- O desenvolvimento dos conceitos espontâneos e científicos são processos intimamente interligados, que exercem influências um sobre o outro. [...] independentemente de falarmos do desenvolvimento dos conceitos espontâneos ou científicos, trata-se do desenvolvimento de um processo único de formação de conceitos, que se realiza sob diferentes condições internas e externas mas continua indiviso por sua natureza e não se constitui da luta, do conflito e do antagonismo de duas formas de pensamento que desde o início se excluem' (VYGOTSKY, 2001, p. 261).

Visava a contemplação entre o aprendizado e o desenvolvimento, que o raciocínio de uma criança era diferente que de um adulto, onde o aprendizado não poderia começar quando entra-se na escola e sim desde o seu nascimento.

Numa pesquisa, abranger o processo de desenvolvimento de uma determinada coisa, em todas as suas fases e mudanças - do nascimento à morte - significa, fundamentalmente, descobrir sua natureza, sua essência, uma vez que "é somente em movimento que um corpo mostra o que é". Assim, o estudo histórico do comportamento não é um aspecto auxiliar do estudo teórico, mas sim sua verdadeira base. (VYGOTSKY, 2007, p.46).

Sendo que o aluno não chega na escola sem nenhuma bagagem, mas sim com algumas vivências, as quais não fazem parte do desenvolvimento escolar, mas sim social desta criança.

Para Ausubel (1980), o mais importante é saber o que o aluno já conhece, para que ocorra a aprendizagem significativa, pois novos conceitos relacionam-se com conhecimentos já existentes da estrutura cognitiva, estas novas informações ficam ancoradas aos conhecimentos prévios. Neste sentido ele destaca que quanto mais sabemos, maior é o aprendizado, ou seja, aprender representa ampliar e reconfigurar as ideias que já existem na estrutura mental tornando-se possível a partir disto relacionar e acessar novos conceitos. No presente trabalho os

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conhecimentos prévios dos alunos são: aceleração, vetores, massa, força peso e distância

Os novos conceitos apresentados pelo professor têm que se relacionar com conceitos já existentes na estrutura cognitiva do aluno. 'a aprendizagem significativa ocorre quando a tarefa de aprendizagem implica relacionar, de forma não arbitrária e substantiva (não literal), uma nova informação a outras com as quais o aluno já esteja familiarizado' (Ausubel, 1980, p. 23). Para isso o professor deve elaborar um material potencialmente significativo e o aluno tem que estar suscetível a aprendizagem. Então devemos explorar técnicas que instigue a curiosidade e o interesse do aluno em adquirir o novo conhecimento. Segundo Ausubel

… manipular a estrutura cognitiva de modo a aumentar a facilitação proativa e a minimizar a interferência proativa, envolvendo o uso de materiais adequados relevantes e inclusive introdutórios (organizadores) que são maximamente claros e estáveis. Estes organizadores são normalmente introduzidos antes do próprio material de aprendizagem e são usados para facilitar o estabelecimento de uma disposição significativa para a aprendizagem. (AUSUBEL, 1980, p. 143)

Conforme Ausubel (1980) a aprendizagem mecânica é aceita quando o aluno não tem subsunçores para ancorar as novas informações, então é aceita uma aprendizagem literal e arbitrária que ocorrerá por um breve período até que novos conhecimentos sejam usados e interligados ao aprendido mecanicamente. Pois para Ausubel (1980, p. 103) os 'os alunos adotarem francamente o hábito de decorar, mas principalmente porque iludem-se acreditando que compreendem os fatos de um determinado assunto'. Neste sentido, deve-se despertar a capacidade de autocrítica, onde os alunos consigam manipular os dados de forma construtiva, bem como interagir com as modificações destes dados.

## Metodologia

A aplicação deste projeto realizou-se na turma 101 do primeiro ano do ensino médio da E.E.E.M. Guimarães Rosa, em Cachoeirinha/RS, com 32 alunos, nos meses de maio e junho de 2018. Os alunos investigaram os conteúdos de torque, momento de uma força, força peso, força normal e força de atrito a partir de um protótipo (carrinho) construído por eles durante as aulas. O projeto teve a duração de quatro aulas com o total de oito períodos com cinquenta minutos cada.

## Procedimento didático

Inicialmente para atender o objetivo deste trabalho, solicitou-se aos alunos anteriormente o material, da tabela 1, para construção do protótipo em sala de aula. Na primeira etapa foram necessários os seguintes materiais para a confecção do protótipo experimental:

Figura 1. Material de construção do protótipo. Fonte: Autor

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Tabela 2. Material de produção do experimento. Fonte: Autor

## -Montagem

Passos para a construção do protótipo

- - Desmontar o Drive de DVD/CD, separar o motor que está com a polia menor, a polia maior e a bandeja conforme a figura 2.

Figura 2. Drive de DVD/CD aberto e separação do motor e polia. Fonte: Autor

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- - Soldar ao motor um fio no polo positivo e outro no polo negativo (alguns motores já vem com os fios), em seguida fixar o motor a bandeja de forma que a polia fique centralizada (figura 3)

Figura 3. Motor com os fios, bandeja com o motor fixado. Fonte: Autor

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- - Colar do lado oposto ao motor os canudos que vão servir de suporte para dos eixos, o eixo de tração do carrinho tem que ser separado para que haja espaço que seja colado com cola quente a polia maior e o atilho (figura 4)
- - As tampas de pet podem ser furadas com a faca ou com a chave Philips, importante que os furos fiquem justos aos palitos para que não precise colar.

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Figura 4. Bandeja com suporte dos eixos, eixos com polia e atilho. Fonte: Autor

- - Último passo é construir uma haste com um dos palitos em uma tampa de garrafa. Esta haste deve ser centralizada com igual distância para ambos os lados, fazer marcações com distâncias de 1 cm (figura 5).

Figura 5. Carinho com a roda de haste. Fonte: Autor

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## Metodologia de obtenção de dados

Para a obtenção de momento de uma força o procedimento será dividido em três partes, com baterias de diferentes voltagens.

## - PROTÓTIPO COM DUAS PINHAS

Liga-se o motor do protótipo em duas pilhas, utiliza se uma massa conhecida que é colocada em determinadas distâncias do eixo da roda, para verificar em qual local ocorre o equilíbrio da haste.

Figura 6. Duas pilhas. Fonte: Autor

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Figura 7. Massa do carrinha duas pilhas e massa para o experimento. Fonte: Autor

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Obtendo os dados o aluno deve anotar a distância em centímetros em que ocorreu o equilíbrio da haste e passar para a próxima aferição.

## - PROTÓTIPO COM TRÊS PINHAS

- O aluno deve utilizar do mesmo procedimento realizado com duas pilhas, mas agora utilizando três pilhas, (figura 8) ligando o motor e assim aferir os valores com esta nova voltagem.

Figura 8. Três pilhas. Fonte: Autor

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Novamente os alunos do grupo devem verificar as medidas e passar para próxima etapa.

## - PROTÓTIPO COM UMA BATERIA DE 9V

Nesta última etapa de obtenção de dados sobre a última montagem, os alunos ligaram uma bateria de 9v e analisar em qual a distância em relação ao eixo da roda a haste equilibra a massa de 15g (figura 9)

Figura 9. Utilização da bateria de 9v. Fonte: Autor

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## Análise de dados

Realizada a análise de dados com mapas conceituais e resposta de questões finais.

Os grupos construíram o mapa conceitual das tarefas realizadas a cada dia do projeto, os grupos um, dois, e seis fizeram uma descrição das tarefas que desenvolveram; o grupo três apresenta os conceitos de força peso, força de atrito, coeficiente de atrito e momento de uma força; no mapa quatro aparece a relação entre pilhas fracas e fortes (referindo-se a voltagem das pilhas) para o movimento do carrinho e que para pilhas fortes é necessário mais peso para perceber a força atrito, o conceito predominante desse mapa foi a força peso; o grupo sete também faz menção a força peso. Conforme os mapas conceituais descritos acima 50% dos grupos analisados entenderam que as atividades realizadas eram relacionadas a força, conceito que fora trabalhado com eles apenas neste projeto. 'Nenhum resultado educacional é bom ou mau em si e por si. O seu valor só pode ser considerado em termos de saber até que ponto preenche os fins que tentamos alcançar frente à educação.' (Ausubel, 1980, p. 501).

Mapa 1. Fonte: Mapa conceitual do grupo 3

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## Análise das respostas finais.

Todos os grupos expressaram suas respostas de formas diferentes conseguiram colocar com suas palavras a obtenção do conceito de coeficiente de

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atrito estático, 'devemos admitir neste ponto que o significado de signos ou símbolos de conceitos ou grupo de conceitos são adquiridos gradualmente idiossincraticamente por cada indivíduo' (Ausubel, 1980, p.38). Conforme respostas do grupo a e h, respectivamente abaixo.

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Questão 2 . Explique ou esboce um gráfico de como foi possível determinar o torque exercido nas rodinhas do protótipo?

A grande maioria dos grupos conseguiram de alguma forma expor o que havia entendido, o grupo j não respondeu a questão, os grupos g e i colocaram um esboçaram uma figura representando o que realizaram na atividade prática. Os demais grupos descreveram a obtenção dos dados durante o experimento, abaixo respectivamente as respostas dos grupos c e d.

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Questão 3 . Por qual motivo em alguns casos a rodinha do carrinho patinou, comente o que poderia ser feito para que essas não patinarem.

Boa parte dos grupos perceberam que a rodinha patinavam devido a voltagem fornecida ao carrinho ser maior que a força de atrito, os grupos d e f entenderam ao contrário, mas todas os grupos chegaram a conclusão que aumentando o peso do carrinho ele não iria patinar 'a solução criativa de problemas é, em geral, a única maneira válida de testar se o estudante realmente compreendem significativamente as ideias que são capazes de verbalizar.' (Ausubel, 1980, p.122) , conforme as respostas dos grupos a e c respectivamente abaixo.

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Questão 4. Explique todas as forças que foram possíveis de identificar no carrinho.

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Todos os grupos conseguiram identificar a força peso, força normal, força de atrito, e alguns o momento de uma forma, conforme respostas dos grupos b e c respectivamente abaixo.

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## Considerações finais

O projeto de construir um carrinho para ser utilizados nas aulas de Física foi muito bem recebido pelos alunos. Que se envolveram com satisfação na construção e realização das tarefas. Quando perceberam que deveriam obter dados quantitativos, não acreditaram, que conseguiriam responder às questões norteadoras, no entanto, ao decorrer do projeto, procederam de forma a encontrar soluções às questões de maneira mais prática dialogada e não se preocuparam em escrevê-las. Podemos perceber isso no trabalho final no qual todos os alunos conseguiram desenvolver suas respostas de cunho pessoal.

Durante o trabalho os alunos se empenharam para conseguir realizar todas atividades em quatro aula. Uma das dificuldades encontradas pelo professor foi o pouco tempo disponível para a realização do projeto, pois cada aluno tem seu próprio tempo para fazer suas conexões, com a disponibilidade de mais horas aulas possibilita ao aluno fazer interações entre o novo conhecimento e seus subsunçores, e o professor interagir com maior frequência com seus alunos.

Este projeto pode ser aplicado durante o decorrer de um trimestre, sendo utilizado para trabalhar conceitos de cinemática e dinâmica. Visto que os alunos conseguiram entender neste curto período o conceito de força peso, força de atrito, força normal e momento de uma força. Pois as aulas de física carecem de trabalhos que instiguem o interesse do aluno em aprender. Já que a disponibilidade do aluno em adquirir conhecimento é parte fundamental do processo para a ocorrência da aprendizagem significativa.

## Referencias

AUSUBEL, David P. NOVAK, Joseph D. HANESIAN, Helen. Psicologia Educacional Rio de Janeiro: Interamericana, 1980

CASTRO, Fábio de. Escassez de laboratórios de ciências nas escolas brasileiras limita interesse dos alunos pela física . Revista Educação, ed. 239, 8 de maio de 2017. Disponível em: http://www.revistaeducacao.com.br/escassez-de-laboratorios-de-ciencias-nasescolas-brasileiras-limita-interesse-dos-alunos-pela-fisica/. Acesso em 19 mai. 2018.

MOREIRA, Marco A. O que é afinal aprendizagem significativa? Aula Inaugural do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências Naturais, Instituto de Física, Universidade Federal do Mato Grosso, Cuiabá, MT, 23 de abril de 2010. Disponível em: http://moreira.if.ufrgs.br/oqueeafinal.pdf. Acessado em: 20 jun. 2018.

VYGOTSKY, L.S. A construção do pensamento e da linguagem. São Paulo. Editora Martins Fontes. 2001

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