Aprendendo Física em Rede

Colégio Pedro II – U.E. Centro
Professor Sérgio Lima – Turma 104 – 2009
Grupo:
Antonio Manoel Nº3
Daniel Matheus Nº 10
Gabriel Dominoni Nº 14
Giancarlo França Nº 16
Leonardo Max Nº 25

Versão 2

Introdução

Para calcular velocidade média, é preciso saber a distância total do percurso e o tempo gasto para percorrê-lo. Tendo esses dois valores, a velocidade média é obtida através da divisão Distância/Tempo.

Vamos calcular a velocidade média dos integrantes andando e correndo, utilizando o metro e o segundo como unidades de medida.

O que poderia afetar na velocidade média de alguém? Nosso grupo chegou à uma hipótese:

“Quanto mais alta a pessoa, maior será a distância entre os passos, logo poderá terminar a corrida mais rápido”

Será tão óbvio assim? Isso só o experimento vai poder comprovar…

Os Procedimentos

Obtendo a distância:
Iremos medir parte do comprimento da quadra, que vai representar a distância que será percorrida.

Obtendo o tempo:
O tempo gasto por cada pessoa andando e correndo será cronometrado, mas não estará definitivamente preciso. Como serão erros aleatórios, é possível obter um resultado mais preciso com os procedimentos a seguir:

As Incertezas

As incertezas estão em todo lugar, então vamos usar alguns métodos básicos para tentar eliminá-las.

É possível que ocorram erros sistemáticos com relação à medida da distância. Esses erros ocorrem devido ao uso incorreto do equipamento, então falhas, principalmente milimetrais, não poderão ser estimadas.

Podem também haver falhas na hora de começar e terminar a cronometragem do tempo dos participantes, logo não só uma pessoa mas três dos membros do grupo que não estiverem participando irão cronometrar e depois calcularemos a média de todos os tempos marcados.

Exemplo de média:
M1 – T = 10s 20c = 1020c
M2 – T = 9s 80c = 980c
M3 – T = 11s 5c = 1105c
(M = Membro do grupo , T = Tempo , s = segundos , c = centésimos)
Média = 3105/3 = 1035 = 10s 35c

Os instrumentos

Para medir o comprimento da quadra será usada uma trena, e para determinar o tempo de corrida serão usados cronômetros. Papel e caneta (e calculadora, possivelmente) também são essenciais para os cálculos matemáticos!

Os Cálculos

Então, ao final do experimento vamos ter obtido vários valores diferentes para várias pessoas.

A distância, que será a mesma para todos…
Vários valores calculados por diferentes pessoas para o tempo total de cada pessoa andando…
E outros valores para o tempo total de cada pessoa correndo!

Para obter as velocidades médias de cada pessoa, primeiro é necessário obter a média dos tempos calculados por cada membro do grupo para resultados com mais precisão…

T1+T2+T3
3

Depois, divide-se a distância pelo tempo resultante da operação anterior…

D
T

E o resultado será a velocidade média, em metros por segundo! Agora repete-se o mesmo procedimento para achar a velocidade média da corrida, e por fim repetem-se esses dois processos para cada pessoa que correr (e andar)!

Tudo será registrado numa tabela incluindo cada participante, as marcações do tempo (andando e correndo) por três outros membros e a média final de cada um.

O Fim

E assim encerro nosso roteiro!

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro
1° ano do Ensino Médio
Ano de elaboração: 2009
Disciplina: Física
Professor Sérgio Lima
Alunos:
Ana Beatriz Paes
Augusto Sérgio
Isabela Pessoa
Juliana Barros
Lisandra Spata
Luciene Araujo
Rudá Balassiano
Tamires Louise
Yasmin Proença
Turma: 2.102

• Materiais Utilizados:
Fita métrica
Trena
Medidor de batimentos cardíacos
Balança

• Procedimentos:

1. Elaboração de hipóteses de acordo com características físicas de cada atleta:
Atletas: Ana Beatriz Paes / Augusto Sérgio / Isabela Pessoa / Yasmin Proença
Características físicas:

Medida das Pernas / Peso / Altura / I.M.C

Ana Beatriz – 77 cm / 46.9 kg / 1.50 cm / 20.84
Augusto – 92.5 cm / 55.8 kg / 1.75 cm / 18.22
Isabela – 84.5 cm / 51 kg / 1.62 cm / 19.43
Yasmin – 81.5 cm / 41 kg / 1.53 cm / 17.45

Hipóteses:

1ª) O desempenho de cada atleta dependerá do comprimento de suas pernas, pois isso possibilitará uma maior abertura das mesmas, assim o atleta percorrerá uma distância maior com menos passadas.
De acordo com a primeira hipótese, em ordem crescente de tempo teríamos:

1° Augusto
2° Isabela
3° Yasmin
4° Ana Beatriz

2ª) O desempenho de cada atleta dependerá do seu índice de massa magra, pois está favorecerá sua impulsão. Por outro lado, o índice de gordura tornará o atleta mais pesado, lento e com uma impulsão menor.
De acordo com a segunda hipótese, em ordem crescente de tempo teríamos:

1° Yasmin
2° Augusto
3° Isabela
4° Ana Beatriz

2. Experimentação:

2.1 Cada participante vai caminhar 50 metros (delimitados pelo grupo)
2.2 Cada um correrá essa mesma distância.
2.3 Cada atleta caminhará, dando três voltas na quadra.
2.4 Correr as mesmas três voltas.

Após a observação do experimento, poderemos avaliar a experimentação e chegar assim a uma conclusão de acordo com as hipóteses.

• Incertezas:

1ª) DISTÂNCIA
Considerando que a trena (instrumento utilizado para medir a distância) só possui três metros.
Além disso, cada participante ao dar as três voltas na quadra passará por curvas, o que impossibilitará uma distância precisa do percurso.

2ª) TEMPO
Considera-se uma incerteza, sabendo que o som se propaga em uma certa velocidade e o sistema nervoso de cada atleta demora um certo tempo para processar a informação de que já foi dada a partida e enviar sinais ao corpo para que seja dada a largada.
Além disso, o tempo que levaremos ao ligar e desligar o cronômetro também influenciará no resultado final do participante.

• Cálculos matemáticos
1º) Após sabermos o tempo em que cada atleta realizou o percurso, poderíamos calcular a velocidade média de cada um da seguinte forma:

Vm(caminhada) = distância (s1)/tempo (t1)
Vm(corrida) = distância (s2) /tempo (t2)

2º) Porém, considerando que teremos erros de tempo e de distância, os valores serão aproximações calculadas desta forma:

Erro (s) = distância calculada – distância real
Erro (t) = tempo medido – tempo real

Vm(caminhada) = s1 – erro(s) / t1 – erro(t)
Vm(corrida) = s2 – erro(s) / t2 – erro(t)

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro
Alunos : Eduardo Cardoso
Gabriela Pratti
Jacqueline Bacellar
Juliany Sá
Lucas Oliveira
Mayra Floret
Pedro
Thiago Rossi

Professor Sérgio Lima – Física
T: 2.102

ROTEIRO

1- Grandezas Físicas

Para calcular a velocidade, usaremos duas grandezas físicas: distância(metro) e tempo(segundo).
A distância será determinada pela medida da quadra da ponta até a metade, em linha reta e o tempo será cronometrado.

2- Procedimentos

• Hipótese:
Quanto maior o Índice de Massa Corpórea, o qual é utilizado para avaliar o grau de obesidade de cada pessoa, maior o tempo gasto para concluir o percurso, tanto andando quanto correndo.

• Os membros do grupo se pesaram e tiraram a medida da altura. Com isso, o IMC ( Índice de Massa Corpórea) de cada um:

Eduardo = 18,5
Jacqueline = 15,55
Juliany = 22,7
Lucas = 19,7
Gabriela = 23,94
Mayra = 21,29
Pedro = 17,46
Thiago = 32,52

• Em seguida, escolhemos quatro alunos (dois meninos e duas meninas) com os maiores e menores IMCs para realizarem o experimento:

Pedro (17,46)
Thiago (32,52)
Jacqueline (15,55)
Gabriela (23,94)

• Determinar o tamanho da fração da quadra a ser utilizada;

• Realizar o experimento:
– Marcar o ponto no início da quadra onde será o instante inicial;
– Marcar o ponto no meio da quadra onde será o instante final;
– A aluna Jacqueline começará o experimento, primeiro andando e depois correndo. O tempo de cada atividade será cronometrado. Em seguida, os alunos Pedro, Thiago e Gabriela farão o mesmo procedimento. Cada aluno terá de fazê-lo três vezes para minimizar as chances de erro.

• Verificar se a hipótese é correta e elaborar o relatório.

3- Incertezas das medidas

Para fazer a propagação dos erros, primeiramente calcularemos a velocidade média. Depois iremos calcular a incerteza da distância (menor parte da escala da trena) e do tempo (tempo gasto para ligar a desligar o cronômetro). No tópico número cinco iremos exibir o cálculo necessário para realizar tal procedimento.

4- Instrumentos

Trena – Este instrumento será utilizado para medir o percurso feito;
Cronômetro – Usaremos para calcular o tempo feito pelo aluno em cada um dos procedimentos

5- Cálculos matemáticos

– Inicialmente, faremos o cálculo do IMC de cada aluno:

IMC = Peso / (Altura)²

– Velocidade média:

Vm = DS / Dt
PS.: D = delta

– Propagação dos erros:
d(A:B )*= [dA/A+dB/B].[A/B]

d= incerteza
A= distância
B= tempo
*(A:B ) = velocidade média

Introdução

Este é nosso primeiro projeto de aprendizagem de 2009. A ideia é determinar velocidades médias de caminhada e corrida e aplicar um pouco do método científico para investigar as variáveis bio-mecânicas que influenciam na performance de atletas. Este projeto é inspirado e baseado neste: Caminhada, Corrida e a Determinação da Velocidade, dos autores:Emerson Santos, Luís Paulo Piassi e Rui Vieira

Objetivos

Gerais

Entre os objetivos gerais deste projeto de aprendizagem temos:

• Aprender como se aprende Física;
• Trabalhar colaborativamente em grupos;
• Gerenciar informações e transformá-las em Conhecimento;
• Usar as TICs como ferramentas de aprendizagem;
• Aprender em Redes Colaborativas.

Específicos

Entre os objetivos específicos deste projeto podemos citar:

• Determinar experimentalmente velocidades médias;
• Entender o conceito de velocidade média e instântanea;
• Compreender a necessidade de estimar erros em medidas experimentais;
• Compreender o significado de Algarismos Significativos;
• Desenvolver a habilidade de apresentar resultados e ideias físicas;

A Atividade

Cada grupo de 8 alunos vai preparar um roteiro (publicado aqui no blogue, na categoria: Produção-Turma! até o dia 31/03/2009) para a determinação experimental de velocidades médias de, no mínimo, 4 integrantes do grupo; (andando e correndo).

O roteiro deve indicar:

• Quais grandezas físicas são importantes para a determinação das velocidades;
• Quais os procedimentos que serão utilizados, justificando-os;
• Quais as incertezas das medidas e como estimá-las;
• Que instrumentos serão necessários para as medidas;
• Como dos dados coletados serão tratados matematicamente;

É incentivado que os grupos interajam entre si, discutindo as suas propostas (via comentários ou usando o fórum), criticando-as, mas cada grupo deve elaborar o seu roteiro e publicá-lo aqui no blogue!

O Experimento

As medidas experimentais serão feitas na Escola, no horário da aula de física, provavelmente na quadra de esportes (dias 02/04 e 04/04). Maiores detalhes sobre as atividades deste dia, serão publicadas aqui!

Publicando os Resultados

Os resultados experimentais deverão ser publicados no Wiki de cada Turma (102, 104, 106 e 108) seguindo, obrigatoriamente, a seguinte estrutura:

• Identificação dos Integrantes (Escola, Nome e turma);
• Hipóteses sobre que parâmetros influenciam na velocidade (de caminhada e de corrida) de uma pessoa: (altura, tamanho das pernas, preparo físico, etc.);
• Tabela com os dados experimentais medidos e com as velocidades (médias e instantâneas) calculadas(com o número correto de algarismos significativos);
• Análise/confrontação das hipóteses com os dados experimentais. Aqui os alunos “tentarão inferir se é possível” com os dados refutar ou corroborar as hipóteses levantadas.
• Licença de Distribuição do Trabalho.

Cronograma

Cada uma destas etapas deverá seguir o prazo para a realização dos mesmos!

• Primeira etapa – Elaborar o roteiro do experimento- 31/03/2009 d.C.;
• Segunda etapa – Efetuar o Experimento – 02 e 04/04/2009 d.C.;
• Terceira etapa – Redigir o Relatório do Experimento 16/04/2009 d.C.

Estas datas poderão sofrer pequenos ajustes em função do calendário escolar. Não deixem para a última hora!

Nota, este câncer da Escola

Embora o objetivo da atividade seja aprender física, há uma necessidade formal de se atribuir uma nota para produção dos alunos! A avaliação do que os alunos aprendem neste projeto deveria ser feita no processo de interação do professor com os alunos e com a produção destes.

Isto não é de modo algum fácil na nossa estrutura de massa (muitos alunos para o professor atender)! Não obstante a isto, a atribuição da nota desta atividade será assim realizada:

• Até 1,0 ponto para os roteiros do experimento do grupo. Será avaliado coerência e correção conceitual.
• Até 1,0 ponto pela participação na realização efetiva do experimento. Compreensão do que se está fazendo será observada, na medida do possível.
• Até 1,0 ponto pela qualidade conceitual e escrita do Relatório do experimento.

Deveria ficar óbvio que a avaliação é uma coisa diferente da atribuição de notas! Cada um deveria se encarregar de avaliar a si próprio sobre o que aprendeu ou não aprendeu (pode usar este sistema aqui)!

Ao professor cabe tentar identificar, grosseiramente, as aprendizagens que ficam explícitas nas atividades do grupo e atribuir a isto uma nota. É o que farei :-)

Referências

Os apontadores/links abaixo são referências para pesquisa e estudo na elaboração deste projeto de aprendizagem:

• Erros e Medidas Físicas – Texto Obrigatório para entender como se dever avaliar erros e representá-los numa medida física;
• Projeto Caminhadas, corridas e velocidade média – Projeto original no qual este aqui se baseou!
• Exemplos de relatório de alunos

Dúvidas? Reclamações? Sugestões? Use o formulário de comentários aqui em baixo!