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Princípio de Arquimedes por Meio de um Laboratório Virtual

Raquel Sanguiné, Tiago Noronha
30 de set. de 2016
3 min de leitura

Apresentação

Esta atividade foi aplicada para uma turma de Física III dos cursos de Engenharia da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UERGS). A atividade tem por objetivo permitir que os alunos familiarizem-se com os conceitos relacionados ao princípio de Arquimedes, para tanto faz uso de um laboratório virtual desenvolvido pela Universidade do Colorado (https://phet.colorado.edu).

A utilização de um laboratório virtual para trabalhar o Princípio de Arquimedes possibilita a realização de experimentos que em um laboratório real demandariam mais recursos para sua utilização e manutenção. Além disso, o laboratório virtual permite que o aluno teste situações hipotéticas que na prática seriam de difícil reprodução ou precisaria ser reproduzida de forma limitada (por exemplo, a alteração da densidade do fluído).

A atividade proposta visa colocar o aluno em confronto com seu conhecimento prévio, e muitas vezes obtido através do senso comum, a fim de desestabilizar suas estruturas cognitivas permitindo que o possa assimilar novos conceitos em uma estrutura de conhecimento mais estável que a anterior.

Metodologia

A atividade foi aplicada a 24 alunos, e devido a infraestrutura do laboratório, foram divididos em 2 turmas (o primeiro com 13 e o segundo com 11 alunos). O método aplicado aos grupo foi o mesmo.

Pré-teste

Inicialmente, foi aplicado um questionário (pré-teste) para verificar o conhecimento prévio dos alunos. Foi disponibilizado o tempo de 20 minutos para esta etapa da aula. Este questionário foi respondido individualmente, e elaborado de forma que pudesse, em sua maior parte, ser respondido de forma intuitiva, sem que os alunos precisassem recorrer ao conhecimento formal do assunto. O questionário foi construído com 5 questões, elaboradas em ordem crescente de dificuldade.

A questão 1 foi proposta devido a sua aplicabilidade na indústria química, e juntamente com a questão 2 trabalha o conceito de densidade. As questões 3 e 4 trabalham o conceito de empuxo, sendo que a questão 3 apresenta um situação familiar permitindo que o aluno o responda utilizando experiências próprias, e a questão 4 explora um fato marcante da nossa história recente. A questão 5 trabalha o conceito de peso aparente, e é a única que apresenta carácter algébrico - visando identificar os alunos que possuem conhecimento formal do assunto.

Experiência Virtual

Logo após o pré-teste a turma foi orientada a realizar a experiência virtual. Para esta etapa da aula, os alunos formaram, por livre escolha, grupos de 3 a 4 integrantes e utilizaram os computadores do laboratório de informática para a aplicação da ficha de trabalho. Os alunos tiveram o tempo de 60 minutos para realização da experiência proposta.

O roteiro da experiência on-line foi elaborado utilizando um laboratório virtual da Universidade de Colorado (https://phet.colorado.edu), e foi montada com questões abertas de forma que estimulassem os alunos a realizarem testes próprios no ambiente virtual.

O laboratório foi dividido em 3 partes. Na Parte A, o objetivo da experiência era que os alunos compreendessem a diferença entre peso real e peso aparente, e se o volume deslocado pelo sólido varia com a densidade do fluído. A partir dos resultados obtidos, os alunos foram estimulados a deduzir a fórmula da densidade dos fluídos.

Na Parte B, o experimento tratou da influência da densidade do fluído no peso aparente do sólido. Para tanto, os alunos verificaram o que acontecia com o peso aparente do sólido ao alterar a densidade do fluído que ele estava submerso. Foi solicitado que os alunos realizassem o experimento com um sólido específico (gelo), e num segundo momento que escolhessem um material por conta própria. Durante a realização dessa atividade, foi observado que os alunos realizaram o experimento com mais de um material, portanto consideramos que o objetivo de manter a questão em aberto foi atingido.

Posteriormente, foi solicitado que os alunos esboçassem os gráficos do peso aparente de cada sólido em função da densidade do fluído que estavam submerso. Em uma das turmas observamos que houve uma dificuldade em realizar esta tarefa, devido ao fato de tentarem encontrar a regra de formação do gráfico - quando na realidade o esperado era que eles utilizassem os pontos encontrados e os interpolassem graficamente. Interpretamos que, neste caso, houve dificuldade dos alunos compreenderem o significado do termo "esboçar", e entendemos que para este caso seria interessante que fosse solicitado anteriormente que eles tabulassem os valores encontrados.

Na Parte C, foi solicitado que se emergisse 2 blocos com a mesma massa, porém com diferentes densidades dentro do tanque. Os materiais foram escolhidos pelos próprios alunos, e foi solicitado a alteração da densidade do fluído. O objetivo desse experimento é que se observasse a influência da densidade do sólido no seu peso aparente.

Pós-teste

Na prova de avaliação da disciplina de Física III, foram inseridas 5 questões referentes aos assuntos abordados neste laboratório. Estas questões tem por objetivo mensurar a contribuição da experiência na aprendizagem dos alunos. As questões escolhidas para o pós-teste tem grau de dificuldade equivalentes da do pré-teste e os assuntos estão distribuídos da mesma forma.