Uma Proposta Alternativa de Estudos de Conceitos de Física

d
Pró-Reitoria de Graduação
Curso de Física
Trabalho de Conclusão de Curso
UMA PROPOSTA ALTERNATIVA DE ESTUDOS DE
CONCEITOS DE FÍSICA
Autor: Humberto Morais Zacarias
Orientador: Msc. Edson Benício de Carvalho Junior
0
Brasília - DF
2011
Uma proposta alternativa para estudo de conceitos de
física
(An alternative proposal to study physics concepts)
Humberto Zacarias1, Edson Benício2
12
Curso de Física - Universidade Católica de Brasília
Resumo: Sabemos que a física é uma das matérias que os alunos têm mais
dificuldades no ensino médio. O ensino tradicional ainda predomina nas salas
de aulas, e por isso temos que procurar meios de tornar seu entendimento
mais fácil é acessível. Essa proposta pretende analisar os conceitos físicos
presente na pratica de rapel e trabalhá-los de uma forma didática com alunos
do ensino médio, visando um melhor conhecimento e uma maior análise dos
fenômenos presente nessa prática esportiva. Rapel será analisado como
instrumento de aprendizado.
Palavras chaves: conceitos físicos, rapel, aprendizagem.
Abstract: We know that physics is one of the subjects that students have more
difficulties in school, traditional teaching still prevails in the classroom, and so
we must look for ways to make its understanding easy and accessible. This
proposal intends to analyze the physical concepts present in rappel practice
and work them in a didactic manner with high school students, seeking a better
understanding and a better analysis of the phenomena present in this sport.
Rappel will be analyzed like a way of learning.
Keywords: physical concepts, rappel, learning.
1.
Introdução
A preocupação com a formação dos estudantes demanda estender
fronteiras: não basta mais que os alunos saibam apenas certos conteúdos; é
preciso formá-los para que sejam capazes de conhecer esses conteúdos,
aplicá-los, reconhecê-los em seu cotidiano, construir novos conhecimentos a
partir de sua vivência e utilizá-los em situações com as quais possam se
defrontar ao longo de sua vida. A educação deixa de ter apenas a obrigação de
explorar assuntos de cada disciplina e precisa formar os alunos para viver em
sociedade, é preciso formar um cidadão mais participativo e crítico
(CARVALHO, 2010).
O ensino de física não se trata apenas de apresentar ao jovem a Física
para que ele simplesmente seja informado de sua existência, mas para que
1
esse conhecimento transforme-se em uma ferramenta a mais em suas formas
de pensar e agir (PCN+, 2002).
O aluno deve ter um contato direto com o que estuda em sala de aula. O
estudo de física não deve ser apenas aplicações de equações matemáticas. As
práticas experimentais têm a capacidade de tirar o aluno de sala e colocá-lo em
contato direto com práticas que o levam ao encontro dos conceitos teóricos.
Os ambientes não formais de aprendizagem propiciam um modo
diferenciado de aula, e tem o ambiente natural como sua fonte direta de dados.
Nessa proposta, o rapel se torna um instrumento diferenciado de aprendizado.
Quando se fala de rapel logo se pensa em um esporte radical, só que, além de
ser uma prática esportiva, nele podemos encontrar uma grande variedade de
conceitos físicos.
Por definição o rapel baseia-se de uma técnica de descida vertical
praticada com uso de cordas e equipamentos de segurança. Consiste no uso
de uma série de procedimentos sempre visando à perda gradativa de energia
potencial. De maneira controlada, a energia potencial é transformada em
energia cinética e térmica. Essa perda ocorre na passagem vertical do
praticante entre dois níveis diferentes de altura. É dividido em duas categorias,
positiva e negativa, positiva quando os pés têm contato com uma superfície
(parede), negativo quando não há contato com nenhuma superfície,
dependendo do local de descida pode ser encontrado as duas categorias.
O Rapel, como todo esporte radical, tem seus riscos, porém deve ser
praticado com toda segurança necessária usando as técnicas e materiais
adequados, respeitando assim seus limites é os da natureza para não haver
acidentes.
Essa proposta tem como objetivo montar uma saída de campo, que se
tornará aula prática em ambientes não formais de aprendizagem. O intuito é o
de trabalhar conceitos de física presentes no ensino médio e relacioná-los com
atividades que tornem o processo de aprendizagem mais interessante. Assim,
escolheu-se uma reserva ecológica (Parque Ecológico dos Pequizeiros), para
explorar, observar e colher dados que posteriormente serão analisados em sala
de aula.
Dessa forma, pretende-se promover a junção entre teoria e prática, com
intuito de facilitar a aprendizagem de conceitos significativos de física.
2
2.
Referencial teórico
2.1.
Espaços não formais de aprendizagem
O espaço formal de educação é um espaço escolar, que esta
relacionado com as instituições escolares da educação básica e do ensino
superior, definidas na lei 9394/96 de diretrizes e bases da educação nacional.
(JACOBUCCI, 2008). Ou seja, ambientes formais são as escolas propriamente
dita, com as suas dependências: sala de aula, auditório, biblioteca, quadra de
esportes entre outros.
O termo ―espaço não formal‖ tem sido utilizado atualmente por
pesquisadores em educação, professores de diversas áreas do conhecimento
e profissionais que trabalham com divulgação científica para descrever lugares,
diferentes da escola, onde é possível desenvolver atividades educativas
(JACOBUCCI, 2008). Ou seja, ambientes fora da escola que propiciam um bom
ambiente de estudo: parques (ecológicos e de diversão), museus, praça, ruas
entre outros.
Para essa proposta serão utilizados os dois ambientes descritos acima,
os conteúdos teóricos devem ser trabalhados em espaços formais e a prática
em ambientes não formais. Deve ficar claro que o uso do termo ―ambiente não
formal‖ se da ao fato de a proposta ser desenvolvida em ambiente fora da
escola. Deve haver uma discussão em sala de aula, antes e depois da
atividade realizada num espaço não formal, principalmente para que a mesma
seja articulada ao restante do trabalho do professor.
2.2.
PCN+
A presença do conhecimento de Física na escola média ganhou um
novo sentido a partir das diretrizes apresentadas nos PCN. Trata-se de
construir uma visão da Física que esteja voltada para a formação de um
cidadão
contemporâneo,
atuante
e
solidário,
com
instrumentos
para
compreender, intervir e participar na realidade. Nesse sentido, mesmo os
jovens que, após a conclusão do ensino médio não venham a ter mais qualquer
contato escolar com o conhecimento em Física, em outras instâncias
profissionais ou universitárias, ainda assim terão adquirido a formação
3
necessária para compreender e participar do mundo em que vivem (PCN+,
2002).
O ensino de Física vem deixando de concentrar-se na simples
memorização de fórmulas ou repetição automatizada de procedimentos, em
situações artificiais ou extremamente abstratas, ganhando consciência de que
é preciso dar-lhe um significado, explicitando seu sentido já no momento do
aprendizado, na própria escola média. E esse sentido emerge na medida em
que o conhecimento de Física deixa de constituir-se em um objetivo em si
mesmo, mas passa a ser compreendido como um instrumento para a
compreensão do mundo. Não se trata de apresentar ao jovem a Física para
que ele simplesmente seja informado de sua existência, mas para que esse
conhecimento transforme-se em uma ferramenta a mais em suas formas de
pensar e agir (PCN+, 2002).
3.
Materiais e métodos
3.1.
Metodologia adotada nas aulas teóricas
Como ponto de partida para a proposta, serão abordados os conteúdos
pertinentes ao rapel junto com os conteúdos previstos para o 1º ano do ensino
médio, cinemática e dinâmica. Durante as apresentações e explicações dos
conteúdos, o professor deve usar exemplos relacionados à proposta.
Para a realização dessa proposta é de suma importância o
conhecimento, dos responsáveis e alunos, sobre os riscos da prática e as
normas de segurança proposta pelo CBMDF1, é relevante ser observado por
um profissional da área de segurança e salvamento (Bombeiro, Brigadista), as
unidades móveis de salvamentos (Ambulâncias, SAMU2) devem ficar apostos
para qualquer tipo de acidentes que ocorra durante a prática. Não podemos
ignorar os riscos de acidentes como torções, tropeços, fraturas e picadas de
animais peçonhentos.
O aluno, tendo o conhecimento dos riscos, será convidado a participar
da proposta. Ao escolher participar encaminhará aos pais ou responsáveis uma
carta de autorização que deve ser devidamente lida e assinada. Aos alunos
1
2
CBMDF- Corpo de Bombeiros Militar do Distrito Federal
SAMU- Serviço de Atendimento Móvel de Urgência
4
que optarem não participar, será proposta uma atividade que aborde os
mesmos conceitos previstos para os alunos que optarem em participar.
3.2.
Metodologia adotada nas aulas práticas
Ainda dentro do espaço formal de aprendizagem, o professor ou instrutor
devidamente certificado deve reservar algumas aulas duplas (90 min.) para um
minicurso de noções de rapel. Nele será apresentado primeiramente o rapel e
logo após as normas de segurança. Na segunda aula, os alunos terão um
primeiro contato com os equipamentos: corda, mosquetão, luva, capacete, fita
entre outros e noções de como usar e quais as suas finalidades. A terceira aula
será reservada para uma breve revisão das aulas passadas e será introduzido
noções básicas de rapel como: tipos de materiais, tipos de amarrações, freio,
blocagem, desblocagem, descida segura, matérias de segurança e dois vídeos,
um mostrando técnicas de descidas verticais e outro mostrando acidentes
ocasionados por uma má escolha de materiais e displicência no momento da
descida. Esses vídeos tem o objetivo de alertar os alunos sobre os riscos.
Após a conclusão das atividades anteriores os participantes deslocarão
de ônibus em direção à cachoeira do vale perdido. Essa cachoeira foi
escolhida, por representar um baixo grau de dificuldade, proporcionado aos
discentes uma descida tranquila e segura..
Deixando as aulas teóricas para a sala de aula partiremos para a prática,
a trilha tem um total de 5 km e será percorrida a pé. Ao chegarmos à cachoeira,
novamente será falado sobre as técnicas de rapel e principalmente sobre as
normas de segurança.
A amarração deve ser feita de modo que desça duas pessoas ao mesmo
tempo (instrutor e aluno) como mostra a figura 1.
Depois de feita a ancoragem descerão o professor e o monitor para
fazer a verificação dos equipamentos, das dificuldades da descida, dos
equipamentos e incentivar os alunos. Após a descida um dos instrutores ficara
posicionado na parte inferior da cachoeira para fazer a segurança dos
praticantes. Feita toda a averiguação começaremos a atividade com os alunos,
os mesmos só descerão acompanhados por um instrutor que se posicionará na
corda ao lado, durante a descida será perguntado ao estudante que conceitos
físicos ele consegue observar naquele momento.
5
Figura 1: Descida guiada, onde o instrutor desce junto com o aluno
indicando a melhor posição e corrigindo erros.
Ao final da atividade todos devem se reunir em uma roda de conversas
com intuito de debater sobre a prática, conceitos físicos que foram observados
e os que não foram e verificar a quantidade de informações adquiridas pelos
alunos. Feita essa conversa partiremos de volta ao ônibus e deslocaremos
para a escola.
Na primeira aula, após a prática, dentro de ambientes formais de
aprendizagem, será entregue aos alunos um questionário com questões
referentes à prática. Questionário esse que deve ser resolvido e comentando
junto com os alunos em sala de aula, buscando e incentivando o aluno uma
visão mais ampla dos conceitos observados e aplicados.
3.3.
Equipamentos
3.3.1. GPS
A concepção do sistema 3GPS permite que um usuário, em qualquer
local da superfície terrestre, ou próximo a ela, tenha à sua disposição, no
mínimo, quatro satélites para serem rastreados. Como o nome sugere, o GPS
é um sistema de abrangência global. Esse sistema tem facilitado todas as
atividades que necessitam de posicionamento (MONICO, 2000).
O GPS servirá de sistema de navegação durante a trilha, para que o
grupo não se perca e para os alunos terem um contato direto com o
equipamento. Durante a trilha o professor, com ajuda do GPS, marcará alguns
3
GPS - Global Positioning System, em português sistema de posicionamento
global.
6
pontos e com o software trackmaker montará um mapa, o mesmo deverá ser
anexado no questionário para que os alunos trabalhem os conceitos de
vetores, posição, deslocamento, velocidade média e escalar média.
3.3.2. Equipamentos de rapel
3.3.2.1.
Cordas
A corda é o principal no rapel. É por ela que se desce e se sobe. Como é
o mais utilizado, é um dos equipamentos que mais sofre desgaste e por isso
merece cuidados especiais. Ao amarrar a corda para começar uma descida é
de vital importância que ela não raspe em nenhum ponto (CARVALHO, 2003),
pois é ela quem segura o praticante, não o deixando sofrer uma queda livre. As
cordas podem sem divididas em dois grupos, dinâmica e estática. Na prática do
rapel o emprego dessas cordas depende da vontade do participante, pois a
diferença entre as duas cordas e que as estáticas sofre uma deformação maior
no seu comprimento, mais elasticidade, e as dinâmicas sofrem menos
deformações no comprimento, menos elasticidade.
3.5.2.2
Fita solteira
Fita muito resistente, feita com o mesmo material do sinto de segurança
de carros, utilizada para prender a corda em grampos, árvores ou outros
pontos de fixação.
3.5.2.3.
Freio oito
Equipamento em formato de oito, feito a base de titânio, por onde a
corda passa e faz atrito cinético, tornando possível o controle da descida pelo
praticante. Figura 2.
3.5.2.4.
Mosquetão
Equipamento feito com liga de titânio que prende o freio oito à
cadeirinha. Também são usados para prender as cordas no local de
ancoragem. Devido à resistência da liga de titânio alguns mosquetões
suportam pesos acima de três toneladas. Figura 2.
7
Ao se manusear o mosquetão deve-se tomar bastante cuidado para que
o mesmo não sofra quedas para não criar micro rupturas que são quase
sempre invisíveis a olho nu.
3.5.2.5.
Cadeirinha
É um conjunto de fitas que fica na cintura e nas pernas, ligando o
"rapeleiro" à corda através do freio oito. Existem modelos totalmente ajustáveis,
nas pernas e na cintura, podendo ser feita também com cordas e fitas para
rapel. Figura 2.
3.5.2.6.
EPIs
Equipamentos de proteção individual ou individuais (EPIs), são
indispensáveis para a segurança do praticante de qualquer atividade que leva
algum tipo de risco, para á pratica de rapel esses equipamentos são compostos
principalmente por luva de couro, capacete, bota ou tênis.
Figura 2: Materiais para a prática de rapel, cadeirinha, corda, freio oito
e mosquetão.
3.6.
Caracterização do local de localização da aula prática
Localizado a cerca de 50 km do centro de Brasília, Parque
Ecológico dos Pequizeiros, no Núcleo Rural Santos Dumont (ao lado do Vale
do Amanhecer), tem seu nome retirado da árvore que prolifera em grande
quantidade no seu enorme terreno. Com uma fauna e flora surpreendente, o
paraíso ambiental é uma boa opção para um passeio, Figura 3.
É preciso um pouco de espírito aventureiro para uma trilha de 5 km —
que pode ser a pé — até o maior destaque do local: a Cachoeira do Pequizeiro
(ou do Vale Perdido).
8
Figura 3: Mapa do parque Ecológico dos pequizeiros, os
marcadores representam a sede é a cachoeira do Vale Perdido.
Um olhar mais atento mostra o encanto que há em sua rusticidade
admirável. Lugar adequado para os que curtem um programa tipo mochila nas
costas e muita disposição.
4.
Proposta de atividades
4.1.
Conceitos de cinemática e dinâmica
Nessa proposta serão trabalhados os conceitos de cinemática e
dinâmica, conceitos esses vistos em ambientes formais de aprendizagem e
serão aplicados em ambientes não formais de aprendizagem. Os conceitos
serão listados abaixo.
4.1.1. Cinemática
A cinemática é a parte da mecânica que descreve os movimentos,
procurando determinar a posição, a velocidade e a aceleração de um corpo
em cada instante.
A partir da Figura 4, que foi criada com auxilio do GPS e do Google earth
podemos trabalhar esses conceitos de cinemática e uma parte de vetores.
9
Figura 4: Trilha proposta para atividade de vetores e cinemática.
4.1.2. Posição e deslocamento
O conceito de posição está associado ao lugar onde se encontra o corpo
num dado instante de tempo. Normalmente, um sistema de coordenadas
cartesianas é constituído de dois eixos numerados. Isto facilita a forma de
representação, uma vez que a posição de qualquer local passa ser descrita em
função do número de unidades em relação a cada um dos eixos (GREF, 2001).
O deslocamento vetorial do corpo é definido como a medida do
segmento de reta (orientado) com origem na posição inicial e extremidade na
posição final do movimento no intervalo de tempo considerado. (HALLIDAY,
2008).
A uma mudança de posição x1 para uma posição x2 é associado um
deslocamento x, dado por

(1)
onde x é a variação da posição, x2 a posição final do corpo e x1 a posição
inicial do corpo.
4.1.3. Movimento
Tudo se move. Mesmo as coisas que parecem estar paradas estão se
movendo. Elas movem-se relativamente ao sol e às estrelas. Quando
discutimos o movimento de algo, descrevemos o movimento relativamente a
alguma outra coisa. O movimento é sempre relativo (HEWITT, 2002). Em
síntese, movimento é a variação da posição de um objeto no decorrer do
tempo.
10
4.1.4. Velocidade média e velocidade escalar média
A velocidade média de um corpo vm é a razão entre o deslocamento x e
o intervalo de tempo  durante o qual esse deslocamento ocorre. Como
mostra a equação.
=
(2)

A velocidade escalar média sméd é uma forma diferente de escrever ―com
que rapidez‖ uma partícula está se movendo. Enquanto a velocidade média
envolve o deslocamento da partícula x, a velocidade escalar média é definida
em termos da distância total percorrida, independentemente da direção
(HEWITT, 2002). Assim,
vm =

(3)
4.1.5. Velocidade instantânea e velocidade escalar instantânea
A velocidade em um dado instante é obtida a partir de velocidade média
reduzindo o intervalo de tempo  até torná-lo próximo de zero. À medida que
 diminui, a velocidade média se aproxima de um valor limite, que é a
velocidade instantânea (HALLIDAY, 2008).



(4)
A velocidade instantânea também é uma grandeza vetorial e, portanto,
possui uma direção e um sentido.
Velocidade escalar instantânea é o módulo da velocidade, ou seja, a
velocidade desprovida de qualquer indicação de direção. (HALLIDAY, 2008).
4.1.6. Aceleração
A aceleração é definida como a taxa temporal da mudança de
velocidade. Escrevemos a aceleração como uma derivada de dv/dt como
mostra a Equação 5. Da mesma maneira que a velocidade é a derivada da
distância como mostra a equação 6 (FEYNMAN, 2008).
Quando a velocidade de uma partícula varia, dizemos que ela está sob
uma aceleração (ou está acelerada).
11
(5)
(6)
Quando a velocidade de uma partícula varia, dizemos que ela está sob
uma aceleração (ou está acelerada). Ou seja, é a rapidez com que a
velocidade muda.
4.1.2. Dinâmica
A dinâmica é a parte da mecânica que estuda a relação entre força e
movimento. Concretiza-se em estudar os movimento dos corpos e suas
causas, sem deixar de lado os conceitos de cinemática previamente estudados.
4.1.2.1.
Força gravitacional
A força gravitacional exercida sobre um corpo é um tipo de atração que
um segundo corpo exerce sobre o primeiro. (HALLIDAY, 2008). Diferentemente
(7)
sendo
a força gravitacional,
distância entre os dois corpos,
a constante gravitacional universal,
e
a
as massas dos corpos que estão
interagindo.
4.1.2.2.
Força peso
O peso de um corpo é o módulo da força necessária para impedir que
um corpo caia livremente medida em relação ao solo. Diferentemente da
massa o peso não é uma propriedade intrínseca da matéria. Embora o peso de
um corpo varie de lugar em lugar em virtude da variação da gravidade logo,
essa variação e muito pequena para ser notada na grande maioria das
aplicações práticas referentes à superfície da terra (HALLIDAY, 2008).
Matematicamente temos;
=
Sendo
a força peso, m a massa do corpo e
gravidade.
12
(8)
a aceleração da
4.1.2.3.
Força de tração
Quando uma corda é pressa a um corpo e esticada aplica ao corpo uma
força T orientada ao longo da corda, como mostra a figura 5. Essa força é
chamada de força de tração, porque a corda esta sendo tracionada. A tensão
da corda é o modulo T da força exercida sobre o corpo. (HALLIDAY, 2008).
4.1.2.4.
Força normal
Quando um corpo exerce uma força sobre uma superfície, a superfície
(ainda que aparentemente rígida) se deforma e empurra o corpo com uma
força normal FN que é perpendicular á superfície. (HALLIDAY, 2008).
Figura 5: Demonstração de algumas forças que estão agindo sobre o
praticante.
4.1.2.5.
Força de atrito
Para que um corpo entre em movimento e necessário que nele se
aplique uma força
que terá que ser maior que a intensidade de forma máxima
de atrito estático. A força de atrito, depois de iniciado o movimento,
normalmente diminui e passa a designar-se por força de atrito cinético
(HEWITT, 2002).
Na prática de rapel o atrito é muito importante, nas ancoragens, nós, e
freio. Podemos encontrar os dois tipos de atritos, dinâmico e estático.
O atrito dinâmico é visto com maior facilidade na descida da pessoa,
pois é esse atrito que faz com que a pessoa possa controlar sua velocidade de
descida, o atrito age principalmente no freio ―oito‖, onde a corda entra em
contato direto com o dispositivo de freio, no momento da descida posiciona-se
a mão que segura à corda, direita para destros, próxima a parte posterior da
cintura, nádegas, fazendo com que a superfície de contato aumente, e
13
consequentemente o atrito também aumenta4. Possibilitando o praticante a
fazer menos força na corda. Como mostra a figura 6.
Figura 6: As setas em amarelo mostram os pontos de atrito para que o
rapeleiro possa frear
O atrito estático fica mais evidenciado nas amarrações e ancoragens,
quando o instrutor faz as amarrações ele sobrepõe uma parte da corda sobre a
outra, fazendo com que elas entrem em contato e se atritam, com o aumento
das quantidades de voltas consequentemente aumenta-se o atrito. Os nós se
baseiam no entrelaçamento das partes de uma ou mais cordas. (BOMBEIROS,
1998).
4.1.2.6.
Energia potencial
Um objeto pode armazenar energia por causa de sua posição com
respeito a outro objeto. Esta energia é chamada de energia potencial (Ep),
porque ele realizar trabalho para erguer um objeto contra a gravidade terrestre.
(HEWITT, 2002.). A Figura 7 mostra os praticantes posicionados em uma altura
h em relação ao solo, eles estão realizando trabalho e logo tem energia
potencial. Ao descer pela cachoeira vai se transformando energia potencial em
enérgica cinética e térmica, o freio oito esquenta por atrito. Ao chegar à
superfície do solo, não terá mais energia potencial (em relação à superfície) e
se permanecer parado não terá energia cinética, sendo a energia cinética a
energia relacionada ao movimento do corpo (partículas).
4
Quanto maior for à superfície de contato menor será a força que o praticante
irá fazer para parar.
14
(9)
Sendo Ep a energia potencial, m a massa do corpo, g a aceleração da
gravidade e h a altura.
Altura
Figura 7: Mostra a passagem de níveis de altura dos praticantes, à
medida que eles vão descendo a energia potencial vai diminuindo.
4.1.2.7.
Energia cinética
Chamamos a energia de movimento de energia cinética. Essa energia
depende da massa do objeto e de sua velocidade. Ela é igual à metade da
massa vezes o quadrado da velocidade (HEWITT, 2002.).
Ec =
(10)
sendo Ec a energia cinética, m a massa e v a velocidade.
4.2.
Vetores
4.2.2. Vetores e escalares
As grandezas vetoriais como o deslocamento, possuem um módulo e
uma orientação, e obedecem às regras da álgebra vetorial. Os vetores são
representados por setas, e costuma-se representar um vetor com módulo maior
que outro por uma seta de tamanho maior. Usamos basicamente de dois
modos de representar os vetores, o método geométrico e o método analítico.
15
As grandezas que são definidas apenas pelo seu valor numérico e sua
unidade de medida são chamadas de grandezas escalares. Por exemplo:
massa, volume, tempo etc.
4.2.3. Vetores unitários
Vetor unitário é um vetor que tem módulo igual a 1 e aponta em uma
certa direção. Não possui dimensão nem unidade; sua única função é
especificar uma orientação. Os vetores unitários que indicam sentido os
sentidos positivos dos eixos x,y, e z são representados como î,
e
(HALLIDAY, 2008).
5.
Proposta de roteiro e exercícios para a aula
5.1. Roteiro de aula prática
5.1.2. Introdução
Por definição o rapel baseia-se de uma técnica de descida vertical,
praticada com uso de cordas e equipamentos de segurança. Consiste no uso
de uma série de procedimentos visando uma perda gradativa de energia
potencial de maneira controlada, a energia é transformada em energia cinética
e térmica. Essa perda ocorre na passagem vertical do praticante entre dois
níveis diferentes de altura. É divido em duas categorias, positiva e negativa,
positiva quando os pés têm contato com uma superfície (parede), negativa
quando não há contato com nenhuma superfície, dependendo do local de
descida pode ser encontrado as duas categorias.
Essa atividade terá o Parque Ecológico dos Pequizeiros, como ambiente
não formal de aprendizagem, ambiente esse que possibilita uma atividade
experimental diferenciada de aprendizagem. Esse parque ecológico tem seu
nome retirado da árvore que prolifera em grande quantidade no seu enorme
terreno. Com uma fauna e flora surpreendente, o paraíso ambiental é uma boa
opção para um passeio e uma prática experimental.
16
5.1.3. Objetivos

Aplicar conceitos teóricos de física em ambientes não formais de
aprendizagem.

Ter um contato direto com a prática experimental.
5.1.4. Materiais e equipamentos
Tabela 1: Matérias e equipamentos

Mosquetão de
aço e alumínio

GPS

Corda

Cadeirinha

Tênis ou bota

Capacete

Fita solteira
5.1.5. Procedimentos
1.
Ao desembarcar no parque os alunos devem formar filas e se
dirigir a trilha de maneira organizada, acompanhados sempre pelo professor e
guia.
2.
No decorrer da trilha observar as belezas da fauna e da flora do
cerrado brasiliense.
3.
Com 50% do percurso percorrido para por 5 minutos para
hidratação e descanso.
4.
Após a hidratação e descanso, percorrer os 50% restante do
percurso.
5.
Na chegada a queda d´água, fazer um semi círculo para uma
revisão das normas de segurança e técnicas de rapel.
6.
Colocar os equipamentos de segurança.
7.
Passar pela vistoria do instrutor.
8.
Fazer a descida de rapel. O aluno deve observar a relação do
atrito na desaceleração, a tração na corda, a inclinação da cachoeira e a perca
gradativa de energia potencial gravitacional.
9.
Após a descida reunir a turma para uma roda de conversa.
17
10.
Preparar-se para seguir a trilha de volta, juntar todos os pertences
e equipamentos.
11.
Seguir a trilha de volta.
5.2. Exercícios para sala de aula relacionada à prática de rapel.
1.
Podemos observar na nossa prática do rapel que a corda estava
presa a uma árvore e logo mais abaixo se encontrava um nó, esse nó
divide a corda em duas pontas, como mostra a figura. Suponha que o
instrutor tenha a massa de 90 kg e tencione acorda C1 e o aluno com
uma massa igual a (use a sua massa em kg) tencione a corda C2.
Calcule a força resultante na corda, sabendo-se que entre elas existe
uma ângulo alfa.
2.
Com base na figura ao lado faça
o que se pede.
a)
Represente
na
figura
por
meio de setas as forças peso, normal e
tração.
b)
Qual a relação do atrito na
prática? Dê três exemplos.
c)
Descreva a importância dos
atritos cinético e dinâmico na prática de
rapel.
d)
Comente a afirmativa. O rapel
consiste no uso de uma série de procedimentos visando uma perda gradativa
de energia potencial de maneira controlada.
e)
Que relação o atrito da corda com o oito tem com a sua
desaceleração no momento da descida? O que faz o freio oito esquentar?
18
Para a resolução dos exercícios abaixo tome como referencia o mapa e
a Tabela 1.
Tabela 1: Módulos dos vetores (unidade: metros)
80
3.
até
Os vetores
até
representam a trilha de volta e os vetores
os de ida.
a)
Faça a soma dos vetores de
até
b)
Faça a soma dos vetores de
até .
c)
Faça a soma dos vetores
d)
De a resultante dos vetores
4.
Calcule a velocidade média entre os vetores
instantes 0 e 15 minutos. E de
e
.
e
,
,
e
.
e
entre os instantes 0 e 35 minutos.
19
entre os
6.
Conclusão
Pretende-se com essa proposta deixar um pouco de lado o ensino
tradicional de física, que infelizmente ainda reina nas escolas. As práticas no
ensino de física se limitam a laboratórios, onde o aluno já encontra os
experimentos prontos, tem apenas o trabalho de apertar um botão, ou colocar
um corpo em movimento. Essa ideia de prática experimental já está
ultrapassada. Devemos buscar novas praticas, não com o intuito de abandonar
as práticas clássicas, mas, sim somar essas novas com as anteriores.
Como aplicação da proposta sugere-se ao professor trabalhar
interdisciplinarmente
com
outras
de
ensino
de
ciência.
Pois,
a
interdisciplinaridade surge como um forte aliado na busca pela quebra do
tradicionalismo, ao fazer uma interação da física com outras matérias como
Biologia, Geografia e Química o discente estende seu leque de conhecimento e
observa a interação entre as várias ciências, quebrando a ideia de que o
estudo de física se limita apenas a exercícios.
Conclui-se que essa atividade está diretamente relacionada com os
conteúdos ministrados em sala de aula, fazendo assim uma aplicação direta
dos temas teóricos abordados em ambientes formais de aprendizagem.
Acredita-se que com uma abordagem mais prática em ambientes não formais
de aprendizagem os objetivos pretendidos encontram amparo, visto que a
pratica experimental proposta, em especifico, afasta-se da regularidade das
praticadas nas escolas no tocante de desmascarar o gigantismo da física
escondido em temas afetos ao cotidiano, da mesma forma que soa como
convite para os alunos participarem de forma mais ativa desde o preparo até a
consolidação da prática em si.
As dificuldades que poderão ser encontradas pelos docentes ao se
aplicar essa proposta são: falta de equipamentos e materiais de rapel, instrutor
de rapel e em algumas regiões a ausência de cachoeiras.
7.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus e todas as entidades que me
acompanham. Também agradeço ao meu orientador Edson Benicio e aos
professores Diego Nolasco e Roseline Beatriz pela ajuda na construção da
proposta, aos meus familiares, professores e amigos (Anderson Basílio, Ítalo
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Camargos, Tiago Cardoso e Thiago Araujo) pela paciência, companheirismo e
dedicação para com os estudos.
8.
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