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sábado, 1 de março de 2008

Air bag

"Air bag" ("saco de ar", em uma tradução literal) é um dispositivo desenvolvido por volta da década de 1960 com o objetivo de aumentar a proteção aos ocupantes de um veículo durante uma colisão.



A idéia central do air bag é aumentar o tempo de desaceleração do ocupante durante a colisão, reduzindo assim a intensidade dessa desaceleração e causando traumas menores ao nosso organismo. Além disso, o air bag fornece uma superfície de contato grande e pouco agressiva, reduzindo a pressão sobre as áreas de contato e a possibilidade de lesões e fraturas.

Para saber um pouco mais sobre os air bags consulte a matéria "AirR Bag" - Tecnologia em desenvolvimento para sua proteção elaborada pelo Gerente de Segurança Veicular da Volkswagen do Brasil, Marcelo Bertocchi.

Professores e demais interessados em aprender um pouco mais sobre "A biomecânica dos traumas de ocupantes de veículos" (muito útil para aulas sobre inércia, por exemplo) e sobre a ação dos cintos de segurança de maneira geral, podem consultar esse texto (no formato pdf) disponibilizado pela rede Sarah de hospitais de reabilitação.

Segunda Semana (relato do professor)

Nessa semana pude acompanhar mais detalhadamente a forma como os alunos lidaram com os desafios propostos na semana anterior.

Nas primeiras séries os alunos tiveram como tarefa de casa, na semana anterior, efetuar três medidas: o comprimento de seus pés, a distância de suas casas até a escola e, finalmente, a medida do diâmetro de uma laranja. Foi-lhes explicado, na época, que essas tarefas estavam sendo propostas para que eles "descobrissem" a melhor forma de efetuar cada medida.

Conferindo os resultados obtidos por eles e comparando esses resultados entre todos os alunos (cerca de 200 alunos) podemos agrupá-los em três grupos:

1 - o grupo dos alunos que efetivamente não realizaram a atividade e que, no máximo, copiaram resultados dos outros colegas simplesmente para poderem apresentar uma "tarefa feita";

2 - o grupo dos alunos que realizaram a tarefa a contento e descobriram formas válidas de solução para cada problema proposto e;

3 - o grupo dos alunos que ou não compreenderam a tarefa, ou parte dela, ou que a realizaram por um meio inadequado.

No grupo 1 situa-se um número considerável de alunos (entre 10 e 30%) que têm, por tradição no Ensino Fundamental, "apresentar resultados" para obter nota e não compreendem a necessidade de realizarem eles mesmos as tarefas. Esse comportamento decorre, provavelmente, da cultura de "resultados" imposta pela necessidade de "notas", pela facilidade com que se pode trapacear na entrega de tarefas e assumir a autoria de algo que não lhes pertencem e, principalmente, pela forma com que vêem cultivando esses comportamentos ao longo do Ensino Fundamental com a conivência dos professores.

No grupo 2 temos um número de alunos comparável ao do grupo 1, entre 10 e 30% da sala, variando de sala para sala. Esses alunos foram capazes de realizar as tarefas propostas e explicar a forma como o fizeram.

No grupo 3 temos a maioria dos alunos (um número entre 40 e 80%). Esses alunos ou fizeram as tarefas de forma parcial, ou cometeram enganos (pequenos ou grandes) ou, ainda, compreenderam errado as instruções sobre o que lhes foi solicitado.

Os três grupos foram contemplados na discussão da atividade em classe e, por brevidade, vou me ater apenas aos problemas, curiosidades e soluções encontradas:

- medida do pé: apesar de todos os esclarecimentos iniciais sobre a tarefa, alguns alunos (muito poucos) ainda assim confundiram a medida do comprimento do pé com o número do calçado que usam. Os próprios alunos fizeram a verificação da validade do resultado que obtiveram usando para isso a fórmula proposta na Revista do Professor para o cálculo do número do calçado em função do comprimento do pé (o blog do professor Helder, linkado ao meu, também destacou uma forma alternativa de se verificar o número do calçado em função do comprimento do pé). Não houve dificuldade na execução da medida e quase todos usaram régua (alguns poucos usaram fita métrica);

- medida (estimativa) da distância de casa até a escola: as soluções empregadas foram várias e incluíram desde o uso de programas de computador (como o Google Earth e o próprio site do Google Maps) até a contagem dos passos, passando por soluções como a contagem de “postes” no trajeto, de quarteirões e, como não poderia faltar, o uso de medidores associados a veículos (hodômetros de carros e motos). Com poucas exceções os resultados foram compatíveis com o grau de imprecisão do método utilizado e isso foi discutido em classe junto com a discussão da necessidade de escolha adequada do instrumento de medida e da unidade para representá-la;

- medida do diâmetro de uma “laranja pêra”: essa foi a proposta que gerou as soluções mais criativas e que acabou esbarrando em um problema bastante comum entre os alunos - a transposição do conhecimento matemático para as aplicações físicas. As soluções encontradas pelos alunos incluíram cortar a laranja ao meio para facilitar a medida, usar a projeção de retas perpendiculares às bordas da laranja sobre uma régua, fazer o traçado da circunferência da laranja sobre papel e a subseqüente medida do diâmetro e, por fim, a medida do comprimento da circunferência da laranja para o cálculo de seu diâmetro. Cabe ressaltar que esse último método foi o único em que todos os alunos que o escolheram erraram grosseiramente os resultados.

O curioso sobre o erro do cálculo do diâmetro da laranja usando-se a medida do comprimento de sua circunferência está no fato de que a maior parte dos alunos que usaram esse método recorreram aos professores de matemática ou aos pais (pouquíssimos casos) para consulta sobre o que fazer e obtiveram deles a proposta de solução. Os alunos mediram corretamente o comprimento da circunferência da laranja mas, enquanto alguns deram esse comprimento como resposta, como se ele fosse o próprio diâmetro, outros multiplicaram esse comprimento pelo número “pi” e obtiveram um comprimento ainda maior. Ninguém dividiu o comprimento da circunferência pelo número “pi”, como deveria ter sido feito da forma correta. Também chama a atenção o fato de que resultados encontrados pelos alunos nesses casos, como “24 cm de diâmetro”, não despertaram nesses alunos nenhuma desconfiança de que isso só poderia estar errado. Eles parecem mais estarem habituados a aceitarem os resultados das contas, mesmo que erradas, do que a verificarem se esses resultados têm algum sentido.

Os textos produzidos pelos alunos referentes à apresentação “Uma visita ao Universo”, e relacionados às diferentes escalas de tamanho, serão analisados na semana que vêm.

Com relação aos segundos e terceiros anos, foi proposto como tarefa de casa na semana anterior uma pesquisa sobre radares e sobre animais que utilizam sistemas de ecolocalização. Além disso, eles deveriam calcular o tempo necessário para um veículo cruzar uma lombada eletrônica no limite de velocidade permitido (40 km/h - fornecido no problema) e concluírem sobre o comportamento da velocidade para tempos de cruzamento maiores e menores do que o tempo encontrado.

Assim como os alunos dos primeiros anos, os dos segundos e terceiros também se dividem em grupos dos que “não fazem”, “fazem de forma parcial ou imperfeita” e dos que “fazem conforme o desejado”. A diferença é que a proporção do grupo 2 é maior entre os terceiros anos, seguido pelos segundos anos; o que denota que a experiência deles como alunos em anos anteriores, durante o Ensino Médio, mudou o comportamento de muitos deles com relação à realização de tarefas.

Pontos importantes a serem destacados nos segundos e terceiros anos são:

- ainda há muitos alunos que entendem por “pesquisa” a mera coleta de informações, sem a necessária análise ou compreensão das mesmas. Assim, foram vários os alunos que “copiaram, colaram e imprimiram” os textos encontrados na Internet sobre radares e sobre animais que utilizam o sistema de ecolocalização. Aqui também podemos incluir um número não desprezível de alunos que copiaram os textos da Internet “no caderno”, ao invés de apenas imprimi-los. Felizmente um número razoável de alunos já compreendeu que é preciso interpretar os dados colhidos e formular resultados na forma de um resumo pertinente ao que foi solicitado. Os alunos que não o fizeram dessa forma foram convidados a fazê-lo para que a tarefa pudesse ser considerada executada. Na semana que vem faremos a análise dos textos produzidos.

- o cálculo do tempo de percurso entre os sensores da lombada eletrônica apresentou erros bastante comuns e difíceis de serem “corrigidos” por terem se tornado habituais ainda no Ensino Fundamental. Esses erros incluem: uso de unidades de medida incompatíveis; não partir da expressão utilizada para o cálculo (a fórmula); não organizar a resolução de maneira que a mesma obedeça às regras matemáticas de notação; erros no próprio processo de resolução (como multiplicar onde se deveria dividir, por exemplo); falta da indicação da unidade de medida na resposta e, por fim, indicação de uma unidade de medida incorreta. Todos os alunos tiveram acompanhamento individual na verificação de suas resoluções e receberam instruções sobre como evitar esses erros futuramente.

- a construção do gráfico vXt para um deslocamento fixo, proposta no Jornal do Aluno, foi uma das atividades que apresentou menor dificuldade pelos alunos. Isso se deve, provavelmente, ao fato dos alunos terem trabalhado em grupos e de que esses gráficos estão sendo trabalhados de forma simultânea por outras disciplinas, fato corroborado pelas expressões de alguns alunos que, após compreenderem o que deveriam fazer, exclamavam: “ah, é como na matemática!”. Ao que eu invariavelmente respondia: “não, não é ‘como’ na matemática, isso É matemática!”.

Por fim, vale notar também que o número de downloads do Jornal do Aluno, parte de Física, feito no meu site corresponde a cerca de 45% do total dos meus alunos, embora nem todos os downloads devam ter sido feitos pelos meus alunos. O fato é que muitos têm usado o meu site e esse blog (e o blog do professor Helder) para obterem informações adicionais e para manterem-se em dia com suas atividades.

Outro fato que também colaborou, e muito, nessas duas primeiras semanas foi o uso do datashow como ferramenta auxiliar. Fatos negativos (em termos) que atrapalharam um pouco meu trabalho foram as confusões rotineiras de horário (horários mutantes nessas primeiras semanas) e alunos que só retornaram agora das férias e estão defasados em relação aos colegas, exigindo maior atenção da minha parte.

As tarefas, instruções e atividades que os alunos farão na próxima semana estarão disponíveis no meu Diário de Classe Online, no meu site, a partir da segunda-feira pela manhã (como sempre).

sexta-feira, 29 de fevereiro de 2008

Recordando algumas fórmulas

Nessas primeiras semanas de aula os alunos das segundas e terceiras séries estão tendo que usar fórmulas da Cinemática. Para "recordar" algumas dessas fórmulas eu disponibilizei na Biblioteca Online do meu site três documentos (no formato "pdf") com um resumo de algumas dessas fórmulas:

- Velocidade escalar média.

- Aceleração escalar média.

- Cálculo do deslocamento escalar para o MU, MUV e para o caso geral usando um gráfico vXt.

Para acessar esses documentos e baixá-los, visite a pasta da segunda série do Ensino Médio.

quarta-feira, 27 de fevereiro de 2008

Ainda medindo distâncias...

Lembrando que uma das tarefas dos alunos consistia em estimar a distância de suas casas até a escola, encontrei um recurso interessante e online: o GoogleMaps.

Com esse recurso você não apenas obtém a distância do menor percurso entre dois pontos como também as indicações de como fazer o trajeto. Como exemplo solicitei uma busca do melhor caminho entre minha casa e a escola e o resultado está mostrado na figura abaixo (clique na imagem para vê-la ampliada):


Agora eu já sei que tenho que caminhar cerca de 600 m para ir da minha casa até a escola e que se eu for de carro devo demorar cerca de 1 minuto. "Mó da hora!". :)

Diâmetro da Lua

Uma das atividades propostas aos alunos das primeiras séries do Ensino Médio é o cálculo aproximado do diâmetro da Lua usando-se para isso semelhança de triângulos. O processo é simples, interessante e bem ilustrativo do poder da matemática como ferramenta auxiliar da Física.

Infelizmente o desenho original contém um pequeno erro na indicação da distância Xtl (distância entre a Terra e a Lua). A figura abaixo traz a indicação correta dessa distância e deve substituir a figura original (na página 30 do Jornal do Aluno da primeira série do Ensino Médio). Clique na figura para abri-la em uma página em tamanho maior.


Lembrando que a distância entre a Terra e a Lua (Xtl) é de 380.000 km, basta medir a distância entre a moeda e os olhos do observador (conforme as instruções que acompanham a figura no Jornal do Aluno). Não se esqueça de fazer as conversões de unidades, já que a distância Terra-Lua está em km e a distância medida entre a moeda e o olho (Xo) estará em cm.

É interessante notar que a moeda deve cobrir "exatamente" a circunferência da Lua para que a atividade resulte em um valor não muito discrepante e que isso é mais fácil de se conseguir quando a Lua está em sua fase "cheia" (atualmente estamos em "quarto-minguante").

terça-feira, 26 de fevereiro de 2008

Tempo de reação e tempo de frenagem

Quando precisamos frear um automóvel não conseguimos fazê-lo de maneira instantânea (o que, aliás, é muito bom, pois isso seria o mesmo que bater em um muro de concreto!). Entre o instante em que observamos algo e decidimos acionar os freios até o momento em que o carro pára, muitas coisas acontecem:

1 - detectamos a necessidade de frear;
2 - decidimos frear;
3 - acionamos os freios;
4 - os freios desaceleram o veículo até pará-lo.

Os três primeiros itens dessa relação dizem respeito a um intervalo de tempo em que detectamos uma situação de risco e reagimos acionando os freios. O tempo total para que isso ocorra varia de pessoa para pessoa e é chamado de tempo de reação.

O quarto item da lista também demanda um tempo que depende do estado dos pneus do carro, do estado da pista e da eficiência do sistema de freios. Esse tempo é chamado de tempo de frenagem.

Durante esse tempo todo (tempo de reação + tempo de frenagem) o veículo continua se movendo de maneira que, ao parar, terá percorrido uma distância que depende de todos os fatores acima e da velocidade em que se encontrava no início da frenagem.

A tabela abaixo (obtida em http://www.oficinaecia.com.br/bibliadocarro/) e o gráfico ao lado dela nos mostra alguns resultados comuns para veículos e pessoas reais. Clique na figura para vêla ampliada.


Em situação de pista molhada ou durante a noite, a distância total percorrida até parar aumenta muito. Motoristas alcoolizados e que têm um tempo de reação muito maior do que o normal também precisam de distâncias muito maiores para parar (mas geralmente perdem também a noção disso).

domingo, 24 de fevereiro de 2008

Dicas para as tarefas da semana (18 a 22/02)

Sobre radares e morcegos (e outros bichos que se utilizam de sistemas de ecolocalização) consulte a página da Wikipédia sobre esse assunto.

Uma forma interessante de calcular distâncias (ou deslocamentos) utilizando computadores consiste em usar o programa Google Earth. Vários alunos já descobriram que essa é uma possibilidade bem interessante para responder à questão proposta sobre a estimativa da distância de suas casas até a escola.

O blog do professor Helder Silva (veja o link na seção "Blogs relacionados", ao lado dessa página) trás uma série de materiais auxiliares. Visite esse blog e explore tudo por lá, inclusive os links que ele fornece.

Se quiser, veja aqui o documentário original "Powers of ten" (em inglês, mas as imagens já dizem tudo). Não se esqueça de que quando esse documentário foi feito (1977) sabíamos bem menos sobre o Universo do que sabemos hoje.



Na Biblioteca Online do meu site estão disponíveis:
- o Jornal do aluno (parte de Física) dos primeiros, segundos e terceiros anos;
- um resumo rápido sobre velocidade escalar média e outro sobre aceleração escalar média;
- uma cópia da página do site da Perkons S.A. explicando o funcionamento de uma lombada eletrônica;
- a apresentação multimídia "Uma visita ao Universo" tratando das diferentes escalas de tamanho no Universo, potências de dez e comparações entre velocidades;
- para os professores também está disponível a Revista do Professor no formato eletrônico (a parte de Física apenas), mas é necessário fazer loguin. Interessados entrem em contato para serem cadastrados e terem acesso à área do professor.

Primeira semana (relato do professor)

Na primeira semana de aula, de 18 a 22/02, tivemos uma semana bastante agitada. Algumas classes não tiveram aula de física por causa da distribuição dos kits de material didático, em outras tivemos apenas uma das duas aulas e, por fim, nas classes que tivemos duas aulas também foi necessário usar uma dessas aulas para apresentar o curso, o professor, o Jornal do Aluno, as regras de convivência, os critérios de avaliação e os recursos didáticos disponíveis, incluindo o site do professor. Resumindo: onde deu para iniciar o trabalho com os conteúdos isso foi feito, onde não deu será feito a partir da segunda semana.

Nas classes onde foi possível iniciar o conteúdo (alguns segundos e terceiros anos) iniciamos o trabalho referente às aulas 1 e 2. Foi apresentada aos alunos uma página da empresa Perkons S.A. que produz lombadas eletrônicas e que contém muitas informações interessantes sobre o funcionamento dessas lombadas.


Também aproveitei para rever o conceito de velocidade média com eles e a conversão entre km/h e m/s. Muitos alunos não se lembravam mais disso. Alguns tiveram dificuldades para resolver equações simples do tipo [2 = 4/x] e também tivemos que revisar isso brevemente. Não deu tempo de construir o gráfico proposto ( v X t com deslocamento constante), mas deu tempo de propor uma questão que lida conceitualmente com o conceito de grandeza inversamente proporcional.

Além das lombadas eletrônicas também vimos um pouco sobre o funcionamento dos radares (e como os morcegos utilizam um sistema semelhante - tecnicamente um sonar - para se orientarem nas cavernas). Os alunos parecem ter gostado bastante da aula.

Já nas primeiras séries, onde houve tempo, iniciamos a apresentação multimídia "Uma visita ao Universo", discutindo diferentes escalas de tamanho, fazendo algumas comparações entre velocidades e recordando um pouco sobre potências de dez e prefixos (referentes aos múltiplos da unidade).

As apresentações multimídia e todo o material de apoio utilizado estão e sempre estarão disponíveis na Biblioteca Online do meu site, sempre no início da semana em que serão usadas.

Vejamos como as coisas andarão na segunda semana.

2008 com tudo novo!

O ano de 2008 será um ano atípico para a rede pública paulista. As novas metas educacionais, a reestruturação do currículo e a introdução de um material de recuperação para as primeiras semanas de aula, de 18 de fevereiro a 30 de março, farão desse ano um desafio para todos.

Na esperança de oferecer mais um recurso didático para meus alunos, vou tentar manter esse blog pelo menos até o final de março, paralelamente ao site que já disponibilizo para eles.