REL.2014 FísPontalAnexo 3 1

ANEXO 4.1 PLANO DE AULA DA MONIQUE – MOVIMENTO CIRCULAR Introdução Neste trabalho consiste nas atividades do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (Pibid), implantado na Universidade Federal de Uberlândia (UFU), campus do pontal na cidade de Ituiutaba. O pibid na área de Física atribuiu a cada bolsista do programa que elabora-se um plano de aula dos conteúdos programáticos, e aplica-se nas instituições de ensino que são acompanhadas por bolsista.

No caso, deste trabalho a elaboração do plano de aula será para os estudantes dos 1° anos do ensino médio do Instituto Federal do Triangulo Mineiro(IFTM), no campus de Ituiutaba. Este plano de aula refere-se à disciplina de física e aborda o tema: Movimento Circular.

Sendo assim, este plano de aula tem os objetivos de inovar o processo de ensino aprendizagem dos alunos, proporcionar o desenvolvimento intelectual, e transformar o conhecimento e as convicções dos estudantes através dos três momentos pedagógicos.

Com isso, a metodologia utilizada para a elaboração do plano de aula é as três etapas ou momentos pedagógicos: problematização; sistematização do conhecimento; e aplicação do conteúdo. Além de obedecer os termos presentes nos Parâmetros curriculares Nacionais (PCN's), e a ementa curricular do IFTM-Campus Ituiutaba.

Os principais matérias utilizados para a elaboração do plano de aula foram os livros didáticos presentes na ementa curricular do IFTM-Campus Ituiutaba, sendo eles: * Com este plano de aula espera-se que os estudantes aprendem a teoria do conteúdo programático, neste caso, o Movimento Circular e as suas particularidades: período; frequência; velocidade angular; aceleração centrípeta, força fictícias. E que eles consigam aplicar o conhecimento adquerido nas atividades presentes no cotidiano.

Conhecimentos prévios Antes de dissertar sobre o Movimento Circular é importante que os estudantes possuam outros conhecimentos que estão relacionados e interligados ao movimento circular ou que são necessários para o entendimento e aprendizagem do novo conteúdo em questão. Este conhecimento denominase por conhecimentos prévios.

Os conhecimentos prévios são: 1. Conhecimentos básicos de cinemática escalar: velocidade, tempo, distancia e aceleração.

2. Conhecimentos básicos de cinemática vetorial: conceituação e operação com grandezas vetoriais, velocidade e aceleração com módulo, direção e sentido.

3. Conhecimentos básicos de dinâmica: 1ª e 2ª leis de Newton.

Problematização Esta é a primeira etapa do plano de aula sobre Movimento Circular. O objetivo da problematização é de questionar, instigar, e despertar a curiosidade nos alunos sobre o tema em questão. A problematização funciona da seguinte maneira: Questões do cotidiano são levantadas pelo educador para que os estudantes possam refletir, pensar e responder, apenas utilizando os próprios conhecimentos prévios. Os alunos tentarão responder as questões, e o papel do educador é questionar cada vez mais os seus alunos até eles chegaram no principal momento da problematização que é onde os alunos perceberão que as respostas estão vazias e incorretas, e entenderão que é necessário adquiri mais conhecimento para explicarem os acontecimentos físicos no cotidiano.

A problematização relacionado com o Movimento Circular será:

Sistematização do Conhecimento Após o procedimento de questiona e despertar a curiosidade dos alunos na problematização, agora é o momento de sistematizar o conhecimento, ou seja, o conteúdo programático, no caso o Movimento circular. Esta segunda etapa funciona da seguinte maneira: O educador começa a dissertar e explicar sobre o tema, e responde as questões através do conhecimento científico. Com o objetivo de sistematizar outras visões ou conhecimento científico para os estudantes, além de entenderem “as questões cotidianas” e adquirem os novos conhecimentos.

A sistematização do Conhecimento sobre Movimento Circular será da seguinte maneira: 1. Definição do Movimento circular e suas propriedades; 2. Definição e como calcular o Período; 3. Definição e como calcular a Frequência; 4. Definição e como calcular a Velocidade angular; 5. Definição e como calcular a Aceleração Centrípeta; 6. As Forças fictícias; Movimento Circular Pelo senso comum, o movimento circular é representado por um corpo ou objeto que realiza movimentos com formatos de círculos e rotações. Mas no caso da física, considera-se uma partícula ou um ponto qualquer que realiza uma trajetória que descreve-se como uma circunferência ou um arco de circunferência, denominado como movimento circular.

No cotidiano é fácil notar as partículas ou pontos de objetos que realizam o movimento circular, sendo alguns exemplos: CD ou DVD quando esta tocando, coroas da bicicleta, ponteiros dos relógios, pás de ventilador, movimento da terra e dos outros planetas.

Como o movimento retilíneo uniforme e variado, o movimento circular também possui esta propriedade de separação e variação do movimento. No primeiro processo da sistematização do conteúdo programático é o movimento circular uniforme(MCU).

Movimento Circular Uniforme Ao estudar o movimento retilíneo uniforme, os alunos aprenderam que este movimento descreve um movimento linear que possui velocidade escalar constante. Pode-se aplicar esta mesma ideia, para o movimento circular uniforme, porém a velocidade utilizada é angular, representado como uma velocidade vetorial que apresenta as principais características de um vetor, sendo elas, módulo, direção e sentido. No caso, do movimento circular uniforme o módulo desta velocidade é constante, porém o sentido e direção variam continuamente.

Distância A distância da trajetória do movimento circular de uma partícula é igual à distância de uma circunferência. Sendo assim, calcula-se a distância percorrida da seguinte maneira: d=2 Π R

R= raio da trajetória Período O período é o registro de tempo que o ponto ou partícula do objetos realiza uma volta completa ou ciclo no movimento circular. O período é representado por T, e deve ser em segundos (s) seguindo o sistema internacional de unidades.

Frequência A frequência está relacionado com os números de voltas realizadas no movimento circular em um determinado período de tempo, que pode ser calculado da seguinte maneira: f=

n ° de voltas tempo gasto para realiza−as

Em homenagem ao cientista e físico H. Hertz, uma unidade de frequência é representada por hertz(Hz), seguindo o sistema internacional de unidades.

Período e Frequência A frequência é inversamente proporcional ao período, sendo assim pode-se relacioná-los da seguinte forma: n ° de voltas f= Período(T ) Porém, o período(T) representa 1 volta completa ou um ciclo realizada pela partícula quando descreve o movimento circular, sendo assim: f=

1 T

Velocidade Escalar no Movimento Circular No movimento retilíneo uniforme, os alunos estudaram que a velocidade média escalar calculase através da variação do espaço percorrido(ΔS) durante um determinado intervalo de tempo(ΔT), de acordo com a fórmula: v=

ΔS ΔT

Utilizando esta ideia de velocidade média, e levando em consideração que a variação do espaço percorrido(ΔS) no movimento circular seja igual à distância de uma circunferência, e o intervalo de tempo (ΔT) é o período (T), pode-se calcular a velocidade escalar no movimento circular da seguinte maneira: v=

2ΠR T

Velocidade angular no Movimento Circular A velocidade angular utiliza-se a mesma ideia da velocidade escalar, porém a mudança realizada para calcular a velocidade angular está na variação do ângulo percorrido pela partícula. Ou seja, uma partícula parte do ponto P e realiza o movimento circular até chegar no ponto P¹ em uma determinada variação de tempo (ΔT), formando um ângulo qualquer. Esta variação angular é representa por (Δθ), e a velocidade angular é descrita por (ω). Aplicando a fórmula de velocidade escalar para calcular a velocidade angular, tende-se que: ω=

Δθ ΔT

Esta velocidade angular representa a rapidez em que a partícula ou o objeto realizam o movimento circular, e quando maior for o valor da velocidade angular (ω) em um determinado

período de tempo (T), tende-se que maior é o ângulo e com isso a partícula gira rapidamente.

Deve-se levar em consideração que de acordo com sistema internacional de unidades, os ângulos são medidos em graus ou radianos, e com isso as unidades que descrevem a velocidade angular (ω) podem ser graus/s ou rad/s.

Relação da Velocidade escalar e Velocidade angular Sabe-se que uma circunferência completa tem um ângulo de 2Π, e se considera que uma partícula realiza uma trajetória de uma circunferência completa em um determinado período (T), é possível calcular a velocidade angular da seguinte forma: ω=

2π T

Desta maneira, pode-se relacionar a velocidade escalar e velocidade angular, sendo que a velocidade escalar dar-se através da fórmula: v=

2π R T

Unindo-se as fórmulas de velocidade, consegui-se a relação das velocidades escalar e angular da seguinte maneira: v =ω×R

É importante lembra-se que esta relação só pode ser calculada se as unidades dos ângulos forem em radianos.

Função horário do Movimento Circular Como nos outros movimentos já apresentados e estudados pelos alunos, o movimento circular também possui uma fórmula de função horário. Para montar esta fórmula precisa-se de retorna a ideia de função horária do movimento retilíneo uniforme, que se dar da seguinte forma: s=s ¹+ vt

Aplicando esta ideia, no movimento circular uniforme, tende-se que dividir a equação original acima do movimento retilíneo uniforme, pelo raio(R), assim obtendo-se: s s¹ v = + T R R R

Sabe-se que no movimento circular, a distância é representa pelos ângulos(φ), e a velocidade angular se igual à velocidade escalar sobre o raio, sendo assim a fórmula da função horário do Movimento Circular é da seguinte maneira: ϕ=ϕ¹+ ωt

Aceleração Centrípeta O movimento circular apresenta dois tipos de aceleração, sendo elas a tangencial e a centrípeta.

A aceleração tangencial esta relacionado com a variação do modulo da velocidade, já a centrípeta é

a variação da direção do vetor da velocidade de uma partícula no movimento circular.

No movimento circular uniforme, a aceleração tangencial é zero, pois a velocidade é constante.

Porém este, movimento possui aceleração centrípeta, por variar constantemente a direção do vetor de velocidade. E calcular-se a aceleração centrípeta, da seguinte maneira: ac=

v² R

Pode-se perceber, através da fórmula que a aceleração centrípeta é proporcional a velocidade ao quadrado e inversamente proporcional ao raio. Com isso, quando maior a velocidade e menor o raio tende-se a uma grande aceleração centrípeta.

A aceleração centrípeta é uma grandeza vetorial, com isso ela apresenta características especiais como: 1. módulo – é calculado através da fórmula já descrita da aceleração centrípeta; 2.

sentido – o vetor é orientado ou direcionado para o centro da circunferência;

3.

direção – é perpendicular a velocidade em cada ponto da circunferência;

Força centrípeta Aplicando-se as leis de newton sobre forças, tende-se que no movimento circular a força sobre a massa de uma partícula é caracterizada por força centrípeta. Pode-se calcular da seguinte maneira: F=

mv ² R

ou F=mω ² R

Vídeo assistido e a ser apresentado, com acesso pelo link abaixo:

https://www.youtube.com/watch?v=oR496-p0J5s

Referência Bibliográfico Livro: Luiz, Antônio Máximo Ribeiro da Física: Volume 1/ Antônio Máximo Ribeiro Luiz, Beatriz Alvarenga Álvares- São Paulo:Scipione,2005