O ENSINO DO PLANO INCLINADO UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

## O ENSINO DO PLANO INCLINADO UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO CUSTO

## Clebes André 1 , *Eduardo Bomfim 2 , Gean Godoi 3 , Lilian Rodrigues 4 , Wanderson Nunes 5

- 1 PUC-GO, Escola de Ciências Exatas e da Computação, PIBID, professorclebes@gmail.com
- 2 PUC Goiás, Curso Lic. em Física, ECEC, PIBID, eduardo\_gyn@hotmail.com
- 3 SEDUCE-GO, Colégio Estadual Robinho Martins de Azevedo, geangodoi@bol.com.br
- 4 PUC-GO, Escola de Ciências Exatas e da Computação, lilian.rios@seduc.go.gov.br
- 5 PUC Goiás, Curso Lic. em Física, ECEC, PIBID, wanderson.n.santana@hotmail.com

## Resumo

Este trabalho aborda o ensino do plano inclinado com uso de experimento, com estudantes do primeiro ano do Ensino Médio. O objetivo é associar os conceitos de plano inclinado ao dia-a-dia do estudante, com a utilização de experimentos de baixo custo, buscando o interesse do estudante quanto ao conteúdo. A pesquisa desenvolvida é de natureza qualitativa abordando um estudo de caso. A sequência didática foi dividida em dois momentos no qual o primeiro consistiu em uma aula com a utilização de experimento apenas demonstrativo - e no segundo foi feito um diálogo acerca do conteúdo, além de observações. Uma das turmas contou com a utilização de experimento. Pôde-se observar que o experimento vem provocando o interesse, pois os levam a participar ativamente do processo de construção do conhecimento. A sequência ainda não foi finalizada, porém, até o momento foi perceptível o quão motivador se torna a atividade experimental, o que nos leva a crer que poderemos obter bons resultados no processo de ensino aprendizagem, com a utilização do experimento, demonstrando que não é necessário um laboratório físico para que tal atividade se desenvolva, podendo ser um laboratório simples.

Palavras-chave : Ensino de física, plano inclinado, experimentação.

## Objetivo

Objetivo desse trabalho é analisar a compreensão dos estudantes, a partir de aulas experimentais, sobre plano inclinado, ajudando-os a conhecer os conceitos envolvidos e reconhecer suas aplicações no cotidiano, transformando-os em agentes modificadores e participantes ativos no processo de construção do conhecimento. Elaborar atividades experimentais de baixo custo e demonstrar que não é necessário um laboratório fixo para se trabalhar com atividades experimentais.

## Introdução

A grande maioria dos estudantes do ensino médio, consideram o ato de estudar uma obrigação. Muitos só o fazem devido à pressão externa, ou seja, imposição familiar ou da sociedade. Geralmente ir à escola é uma tarefa árdua e, com isso, prestar atenção nas aulas ou fazer as lições, torna-se algo maçante e desestimulante (LABURÚ, 2006, p.383).

A desmotivação dos estudantes durante as aulas de física é bastante perceptível. Poderíamos questionar sobre o real motivo desse desinteresse. A responsabilidade é dos estudantes desmotivados ou dos professores que não adotam metodologias eficazes para a pratica do ensino?

Giordan (1999) afirma que é consenso entre muitos professores de física que, promover atividades experimentais na sala de aula é um excelente meio para

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

provocar grandes expectativas nos alunos. Desta maneira, tais atividades servem como catalisador para que os estudantes realizem de forma prazerosa atividades que antes consideravam árduas.

Atualmente, muitos professores acreditam que para realizarem atividades experimentais é necessário a disposição de um laboratório na escola. No entanto, segundo Borges (2002), diversas escolas dispõem de alguns equipamentos e laboratórios, que raramente são utilizados.

Borges (2002) também salienta uma das críticas mais intensas contra o laboratório é de que os laboratórios são caros e, quando os estudantes só utilizam equipamentos localizados no laboratório o ensino torna-se distante da experiência vivida fora da sala de aula. No entanto, ainda segundo Borges, o ponto de vista de alunos e professores em relação ao tradicional ensino de física (quadro e giz) tem-se mostrado pouco eficaz.

Logo, estamos diante de uma situação muito complexa. O ensino tradicional é visto como ineficaz e o laboratório não está presente na realidade de muitas escolas brasileiras. Muitos professores devido à essa adversidade, estão inovando em sua prática pedagógica, introduzindo em suas aulas atividades experimentais sem o auxílio de um laboratório (ARAÚJO, 2003, p.176).

A pesquisa desenvolvida, neste trabalho, é de natureza qualitativa, haja vista que Flick (2009) ressalta que a pesquisa qualitativa revela seu verdadeiro potencial quando as partes essenciais do processo de pesquisa são encadeadas. Trazendo assim uma melhor visão de mundo associando teoria, experimento e prática a serem trabalhadas em conjunto, entre professores e alunos.

Segundo Borba (2004):

'[...] quando falo de pesquisa qualitativa, estou falando de uma forma de conhecer o mundo que se materializa fundamentalmente através dos procedimentos conhecidos como qualitativos, que entende que o conhecimento não é isento de valores, de intenção e da história de vida do pesquisador, e muito menos das condições sócio-políticas do momento.'

De acordo com Alves Filho (2000), cabe ao professor criar um cenário que facilite a aprendizagem de seus alunos. Como no Brasil grande parte dos estudantes nunca entraram em um laboratório de física, trazer o laboratório para dentro da sala de aula, utilizando equipamentos de baixo custo, torna-se uma ideia mais prática e viável.

Alves Filho (2000) também cita algumas concepções de laboratório. Entre essas concepções, destacaremos a experiência de cátedra ou laboratório de demonstração. Nesta, a demonstração e manuseio do experimento é de responsabilidade do professor, enquanto ao aluno cabe a atribuição de mero espectador. A função básica desta atividade é ilustrar tópicos trabalhados em sala de aula.

Cabe ainda, conforme Alves Filho (2000), salientarmos outra concepção de laboratório, o laboratório tradicional. Neste o estudante passa a ter o papel ativo. Geralmente a atividade é acompanhada por um texto-guia, que serve de roteiro para o aluno. Mesmo tendo uma participação ativa, a liberdade de ação do estudante é bastante limitada, assim como seu poder de decisão.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Reiterando, Borges (2002) cita alguns níveis de investigação atribuídos aos estudantes no laboratório, relacionando a maneira em que são tratadas características que o estudante tem de trabalhar.

Tabela 01: Categorização das atividades investigativas proposta por Tamir (BORGES, 2002)

A Tabela 01 nos mostra os quatro níveis possíveis de caracterização das atividades investigativas nas quais analisamos a autonomia do estudante no que se refere ao andamento do experimento que será aplicado. Os níveis mais comuns a serem aplicados são o nível 0 e o nível 1.

Para tal, será realizado um projeto no qual trabalharemos os conceitos de plano inclinado, onde utilizaremos um experimento contendo um corpo sobre um plano inclinado e simbolizaremos as forças que atuam neste sistema, com materiais de baixo custo.

A história da lei do plano inclinado é composta de uma série de tentativas até se chegar a uma teoria incrível. Partindo de uma tentativa sem sucesso de explicar tal teoria temos grandes nomes como Arquimedes de Siracusa (287 a.C. 212 a.C.) e Papus de Alenxandria (290-350) até ser corretamente formulada por Jordanus Nemorarius (data incerta, possivelmente sec. XIII), onde ele assegura que: a força ao longo de uma trajetória inclinada é inversamente proporcional à obliquidade, sendo a obliquidade medida pela razão de um segmento dado da trajetória pela porção da vertical intersectada por ele. Na linguagem trigonométrica isso significa que:

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

o que equivale à formulação moderna de F = P.senθ, onde P é o peso, F é a força, e ϴ é o ângulo de inclinação.

Dentro dos importantes fatos históricos associados a teoria do plano inclinado, podemos destacar a questionada e equivocada tentativa de se atribuir a Girolamo Cardano (1501-1576) , pela sua obra Quesiti et inventioni diverse (Veneza, Itália, 1546) a autoria da teoria do plano inclinado, a saber fruto do trabalho de Jordanus, uma outra inquietação existente na ciência, é o de Simon Stevin (1548 1620) também usualmente receber crédito pela descoberta, pelo fato de seu diagrama familiar da 'coroa de esferas' fazer uso da teoria do plano inclinado.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Imagem 01: Experimento com seus respectivos significados

<!-- image -->

Fonte: Elaborado pelo autor

Na Imagem 01, ilustra uma caixa de papel de massa m sobre um plano inclinado. Esta caixa, possui um ângulo θ qualquer com relação ao plano horizontal. Desprezando o atrito entre a caixa e a rampa, podemos afirmar que o corpo fica sob a ação de duas forças: a força Peso P e a força Normal N . A força P é provocada pela aceleração da gravidade, ou seja, ela atrai o corpo na direção do centro da Terra. A força N , esta é sempre perpendicular ao plano e tem origem na superfície, isto é, quando um corpo qualquer exerce uma força contra uma superfície, a superfície "empurra" o corpo com uma força de reação que é perpendicular à mesma (HALLIDAY, RESNICK e WALKER, 2008, p.96) .

Utilizando a geometria e a trigonometria, obtemos relações das componentes da força Peso PX e PY - que são respectivamente:

PX = P.senθ (2)

- PY = P.cosθ (3)

Onde θ é o ângulo de inclinação em relação ao plano horizontal. Considerando o bloco em repouso sobre o plano inclinado, podemos deduzir que a componente PX e a força de Atrito se equilibram. Da mesma forma, a componente PY se equilibra com a força Normal (FUKE e YAMAMOTO, 2013, p.148) .

## Materiais e Métodos

Para a realização da atividade, dividimos sua aplicação em duas etapas. Na primeira a pratica laboratorial aplicada foi à cátedra com os bolsistas praticando a ação e os estudantes expectadores, assistindo uma aula de plano inclinado com metodologia expositiva que foi demonstrado o fenômeno físico e todas as forças atuantes no corpo sobre o plano, através de um experimento de baixo custo. Ao início do processo foi explicada a confecção do experimento, para que os estudantes pudessem ver a possibilidade de se utilizar materiais de baixo custo.

<!-- image -->

Imagem 02: Aula ministrada na primeira etapa da sequência didática.

<!-- image -->

Fonte: Elaborado pelo autor

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Os materiais utilizados para a construção do experimento foram: 02 (dois) palitos de churrasco, palitos coloridos (jogo pega vareta), caixa de papel, fita adesiva, prancheta. Na Imagem 01 é possível visualizar as representações de cada peça que constitui o aparato experimental.

Na segunda etapa, foi estabelecido um diálogo e observações em ambas as turmas, porém, na turma B, adotamos uma prática laboratorial tradicional, no qual os estudantes foram separados em grupos e orientados a produzirem seus próprios planos inclinados, com supervisão dos bolsistas.

Na Imagem 03 observa-se que alguns estudantes da turma B realizando a montagem da experimentação na segunda etapa do projeto.

Imagem 03: Montagem do experimento na segunda etapa do projeto.

<!-- image -->

Fonte: Elaborado pelo autor

## Resultados e Discussão

A experimentação de forma cátedra foi realizada em ambas as salas no primeiro momento. Os alunos mostraram-se instigados e buscaram compreender o conteúdo que estava sendo proposto. No segundo momento, na turma B, houve uma intensa troca de informações entre os estudantes durante a realização da atividade experimental, fazendo algumas associações.

Como apenas a turma B foi estimulada a construir o experimento, houveram alguns estudantes da turma A que nos questionaram do "Por que isso não foi feito na nossa sala?". Partindo da indagação pôde-se observar o quão motivador o experimento se tornou para os estudantes da turma, levando-os a participar ativamente do processo de construção do conhecimento, tornando a atividade prazerosa, como defende Giordan (1999, p.43).

Ainda não foi aplicada uma atividade para verificar a aprendizagem de ambas as turmas, que acontecerá no decorrer da sequência didática, porém, até o momento foi perceptível o quão motivador se torna a atividade experimental em sala, demonstrando que não é necessário um laboratório físico para que tal atividade se desenvolva, além da possibilidade da participação ativa do estudante no processo, alcançando o êxito no processo ensino-aprendizagem.

## Conclusões

Até o presente momento, os estudantes têm se mostrado estimulados com as aulas, em especial com a experimentação, além de sua proximidade com o cotidiano, demonstrando a partir de seus comentários e das observações feitas, que poderemos obter bons resultados com a utilização do experimento ao fim da

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

sequência didática, confirmando que não é extremamente necessário a existência de uma laboratório fixo na escola para o desenvolvimento de tal prática.

A atividade serve aos bolsistas PIBID/PUC-GO como contribuição, enriquecendo, de forma substantiva, na construção da prática docente a partir do contato com a sala de aula, se transformando em experiência para a futura profissão.

## Referências bibliográficas

BORBA, M. de C. A Pesquisa Qualitativa em Educação Matemática. Publicado em CD nos Anais da 27ª reunião anual da Anped , Caxambu, MG, 2124 Nov. 2004, com esta paginação.

BORGES, A. T.; Novos rumos para o laboratório escolar de ciências. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. São Paulo, v. 19, n. 3, p. 291-313, 2002.

BOYER, CARL Benjamin. História da Matemática. Trad. Elza F. Gomide. Ed. Edgard Blücher Ltda, São Paulo, 1996.

ARAÚJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. dos S. Atividades experimentais no ensino de física: diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física . São Paulo, v. 25, n. 2, p. 176- 194, 2003.

ALVES FILHO, J. P. Regras da transposição didática aplicadas ao laboratório didático. Caderno Brasileiro de Ensino de Física . São Paulo, v. 17, n. 2, p. 174 -188, 2000.

FLICK, U. Introdução à pesquisa qualitativa. Ed: Artmed e Bookman , Porto Alegre, 2009.

FUKE, L. F; YAMAMOTO, K. Física para o ensino médio. Volume 1. São Paulo: Saraiva. 3v , p. 148-184, 2013.

GIORDAN, M. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química nova na escola , v. 10, n. 10, p. 43-49, 1999.

HALLIDAY, D.; RENSICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. Volume 1: Mecânica - 8a Edição Rio de Janeiro, LTC , p. 96-129, 2008.

LABURÚ, C. E. Fundamentos para um experimento cativante. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. São Paulo, v. 23, n. 3, p. 383-405, 2006.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_