sexta-feira, 12 de junho de 2009

Sugestões para os professores sobre flutuação-afundamento

Nos 1º/2º anos de escolaridade é importante que os alunos comecem por observar e descrever os fenómenos de flutuação e afundamento, que façam previsões sobre o comportamento de determinados objectos, que registem as suas observações e que confrontem as suas observações com as previsões. É igualmente importante aceder às suas teorias e, na medida do possível, dar aos alunos as primeiras oportunidades de testarem as suas ideias.

Prosseguindo, sugerimos uma abordagem experimental e de questionamento orientada para a compreensão de que a água exerce uma acção sobre os objectos. Alunos do 1º/2º ano de escolaridade, ao observarem e serem questionados sobre a ascensão de uma rolha de cortiça no seio da água, são capazes de explicar o fenómeno nestes termos: “a água empurra a rolha para cima”. Daí poder-se-á evoluir para a formulação de que a “água faz força na rolha para cima”. A partir do momento em que os alunos compreendem que a água exerce uma força sobre os objectos, podemos introduzir o termo impulsão para designar essa força.

As crianças começam por admitir uma força sobre os objectos que sobem e ficam a flutuar, mas têm mais dificuldade em reconhecer que essa força se exerce igualmente sobre os objectos que afundam; falta o efeito observável da força – subir e ficar a flutuar. Deverá então explorar-se a possibilidade de as crianças generalizarem a ideia de que a água exerce uma força sobre todo e qualquer objecto nela introduzido, independentemente de flutuar ou não. Esta generalização é uma aprendizagem de valor cognitivo claramente superior à de que a água exerce uma força sobre os objectos que flutuam. O questionamento reflexivo é uma competência fundamental do professor no sentido de estimular o pensamento dos alunos.

– Vejamos o prego. Será que a água também empurra o prego para cima?

– Na mesma água há um prego e uma rolha. Por que razão a água “escolheu” empurrar a rolha e se “esqueceu” do prego?

Será de explorar até que ponto faz sentido para as crianças que “a água também empurra o prego, mas não tem força que chegue para o fazer subir”.

Também ao nível dos 3º e 4º anos é desejável que se faça esta abordagem, no caso de os alunos estarem pela primeira vez a estudar estes fenómenos. Depois, recomenda-se uma orientação para o desenvolvimento da compreensão de que o comportamento do objecto na água é o resultado do balanço entre duas forças. Numa experiência imaginária, em que subitamente a água fosse retirada do recipiente, é claro para os alunos que o objecto a flutuar cairia no fundo do recipiente. Porquê? Os alunos compreenderão que é o peso dos corpos que os faz cair (“o peso puxa para baixo”). E poderão então compreender que os objectos introduzidos na água ficam sujeitos a duas forças se sentidos contrários: o peso a impulsão. Uma figura, em que as duas forças são representadas através de segmentos de recta orientados (vectores), tornará mais claro o modelo do objecto sujeito à acção de duas forças.

Recorrendo a situações experimentais de afundamento e de ascensão, no seio da água, seguida de flutuação, poderemos então fazer os alunos reflectir sobre a relação de grandeza entre o peso e a impulsão, em cada uma das situações. Podem ocorrer as seguintes possibilidades:

a) Peso menor do que a Impulsão [ P< I]

O corpo sobe no seio do líquido, até á superfície, ocorrendo a situação b)

b) Peso igual à Impulsão
[ P = I ]

O corpo flutua.
Ao chegar à superfície, parte do volume do corpo fica fora do líquido, o que origina a diminuição do valor da impulsão que iguala então o valor do peso. Os alunos deverão reflectir sobre o facto de um corpo estar todo mergulhado enquanto sobe e ficar parcialmente de fora do líquido, quando flutua.

c) Peso superior à Impulsão [ P > I ]

O corpo afunda-se.

Finalmente poderão ser objecto de investigação situações em que os objectos se afundam ou flutuam, consoante modificações neles introduzidas (folha de papel de alumínio comprimida afunda; plasticina em forma de barco flutua). Estas investigações poderão levar à construção de relações entre as modificações efectuadas e o aumento/diminuição da “força da água”, a impulsão.

Nota final

Tendo em vista a compreensão científica dos fenómenos aqui tratados, condição necessária para uma adequada reflexão e compreensão das questões didácticas suscitadas, recomenda-se o estudo dos seguintes tópicos científicos:
- fluido;
- massa, volume e densidade;
- força, peso e impulsão;
- a relação do valor da impulsão com a parte do corpo submersa no fluido;
- condições de flutuação, considerando:
i) a relação de grandeza entre o peso do corpo e o valor da impulsão;
ii) a relação de grandeza entre a densidade média do corpo e a densidade do fluido.

Indo um pouco mais além, poderá ainda estudar-se como é que os fluidos geram forças verticais, dirigidas para cima, sobre os corpos. A impulsão é a resultante das forças de pressão exercidas pelo fluido sobre os corpos nele imersos.

1 comentário:

jorgegouveia disse...

Em parceria com os professores do 1º ciclo tenho explorado com alunos do 1º ano a flutuabilidade dos objectos utilizando diversos materiais. Tenho seguido algumas das suas sugestões de exploração, tais como as que refere para explorar o conceito de impulsão. As rolhas são muito boas para fazer isso, mas como as crianças têm revelado conhecer a esferovite, consegue-se pedaços deste material ainda maior, o que se revela mais eficientes, porque muitas vezes ao pressionar a rolha, esta tem tendência a se desviar ou rodar e a criança tem dificuldade em sentir a força de impulsão. As crianças gostam deste tipo de experiências, deste modo cria-se um ambiente para questiona-las sobre o que estão a sentir assim como confrontar com outros objectos. Acho que não tenho conseguido explorar o facto de outros objectos sofrerem uma impulsão. É preciso estar concentrado na linguagem das crianças, e no 1º ano é um desafio. Continuarei a tentar.
Visto que de um modo geral os professores do primeiro ciclo utilizam a palavra peso em vez de densidade, mesmo sabendo que são conceitos distintos, gosto muito de utilizar a folha de alumínio para abordar o conceito de densidade. Encorajo as crianças a amachucar o papel com o pé, até que este fique espremido e afunda na água. Nesta actividade a questão do peso surge sempre, tanto por parte dos professores como dos alunos, mas é aí que conseguimos evidenciar a contradição. Numa sessão do 1º ano uma das crianças ao ser questionada sobre as razões da flutuabilidade de um determinado objecto, referiu que esse objecto afundava porque “era mais denso”. Quis saber onde é que tinha aprendido essa palavra, e constatei que tinha sido no canal televisivo O PANDA. Penso eu, que foi num programa em que o PANDA visitou o museu da marinha e o oficial explicou como é que funciona um submarino utilizando um tubo de ensaio e uma rolha. A partir daí comecei a olhar com outros olhos para o canal PANDA.

Jorge Gouveia