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Empuxo: Princípio de Arquimedes

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Trabalhado por Pibid Física Presencial

 

Introdução

 

Visando trabalhar o Princípio de Arquimedes com alunos do 2º ano do Ensino Médio, utiliza-se uma metodologia de ensino investigativa, colocando uma situação problema que envolva a necessidade do conceito para buscar solução para a questão.

Historicamente, o Princípio de Arquimedes foi desenvolvido na busca de resolver uma situação problema, e pode ser bastante interessante fazer uso da mesma situação com os alunos.

Em geral, a atividade consiste em uma discussão participativa com os estudantes, seguida da aplicação de um questionário que aborda o problema inicialmente colocado. Desta maneira, além do trabalho cooperativo entre os alunos, é possível ao professor juntamente com a turma discutir a aplicação do Princípio de Arquimedes, bem como trabalhar o conceito de Empuxo.

 

Tipo de Atividade: Roteiro para experimentação
Objetivo da atividade: Apresentar aos alunos de uma forma significativa e realística o Princípio de Arquimedes e o conceito de empuxo.

 

Metodologias 

 

A atividade pode ser aplicada simultaneamente com toda a turma ou em grupos menores, de maneira que seja possível haver discussão entre os alunos e orientação por parte do professor, mostrando o que era possível ser utilizado/feito ou não. Para efeitos de demonstração, é importante uma bacia transparente cheia de água, objetos configurando “esferas” de diferentes densidades (limão, maçã, bolinha de ping-pong) e uma mola (espiral de caderno). Realizando uma simples montagem, é possível mostrar como o peso aparente das esferas na água é menor a partir do estiramento da mola. Para a discussão e exposição do experimento, consideramos suficiente duas aulas apenas. Ao fim, aplica-se um questionário individual sobre a própria situação problema apresentada e sobre o conceito de empuxo e suas aplicações.

 

Descrição da Atividade Desenvolvida

 

Inicialmente pode-se fazer uma breve apresentação do protagonista do conteúdo em pauta: “Arquimedes foi um matemático grego que nasceu em 267 a.C.. Em certo momento de sua vida, teria sido pedido para provar que uma coroa entregue a um rei era legitimamente feita de ouro e não de metais mais baratos como bronze e prata”.  A seguir coloca-se para os estudantes a seguinte questão: “Caso estivesse você na posição de Arquimedes, como procuraria descobrir se a coroa era legítima ou falsa? Pense levando em conta os recursos disponíveis na época!”
 
A solução do problema encontrada por Arquimedes é uma história relativamente famosa. Ao entrar em uma banheira, percebeu que a água subia conforme seu corpo entrava, até o ponto de transbordar. Através disso, ele percebeu que a quantidade de água que se movia tinha o mesmo volume do corpo inserido na banheira. Com isso, corpos de mesma massa teriam que deslocar a mesma quantidade de água se fossem do mesmo material, uma vez que a densidade de um material se mantinha constante. Após chegar a essas conclusões, conta-se que Arquimedes saiu nu pelas ruas da cidade gritando ‘Eureka!’ que significava ‘Descobri!’ ou ‘Encontrei!’. Ao inserir a coroa e um bloco de ouro que tinham mesma massa, verificada em uma balança, em uma bacia d’água, viu que as duas tinham deslocado quantidades diferentes de água e portanto não tinham o mesmo volume. Assim, a coroa não podia ser feita de ouro.” Atenção, essa é a solução do problema e não deve ser entregue aos alunos antes da atividade. Serve apenas de guia ao professor. 

 

Questões para discussão e análise:

  1. Como o Princípio de Arquimedes se relaciona com o Empuxo?

 

Referências

CARVALHO, A.M.P. (Org.) – Ensino de Ciências por Investigação: condições para implementação em sala de aula. São Paulo, Cengage Learning, 2013.
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. “Arquimedes e a Descoberta do Empuxo”; Brasil Escola. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/arquimedes-descoberta-empuxo.htm>. Acesso em 21 de julho de 2017.
SOUZA, Líria Alves de. “Princípio de Arquimedes”; Brasil Escola. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/principio-arquimedes.htm>. Acesso em 21 de julho de 2017.


Essa prática foi realizada pelo Pibid Física Presencial da Universidade Federal de Juiz de Fora.
Data: 1º semestre de 2017
Bolsistas: Daniel Henrique Bernar Freitas, João Victor de Souza Machado, Joyce Rocha Miranda Marcos Jacob da Silva e Thaís Lourenço Oliveira 
Professor Supervisor: Enoque Rinald Duque
Turmas Abordadas: 1° ano do Ensino Médio
Instituição de Ensino: Escola Estadual Dilermando Costa Cruz
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    Projeto Física e Cidadania


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