Contextualização

A física é uma ciência que estuda a natureza e seus fenômenos. Dentre suas diversas áreas de estudo, a Mecânica é aquela que busca entender e descrever os movimentos. Os princípios e leis que regem o movimento foram primeiramente consolidados por Isaac Newton, no século XVII, e são conhecidos como as leis de Newton. Elas são a base para a compreensão de muitos dos fenômenos físicos que observamos no dia a dia, desde o simples ato de caminhar até a complexidade dos movimentos dos planetas.

A Mecânica é dividida em várias subáreas, sendo duas de grande importância para nós: a Cinemática e a Dinâmica. A Cinemática trata do estudo do movimento sem se preocupar com suas causas. A Dinâmica, por sua vez, se concentra justamente nesse ponto: procura entender as causas do movimento.

As leis de Newton são três: a primeira lei, também conhecida como lei da inércia; a segunda lei, que nos apresenta a relação entre força, massa e aceleração; e a terceira lei, conhecida como lei da ação e reação. Essas leis, apesar de terem sido formuladas há centenas de anos, ainda são utilizadas pelos cientistas e engenheiros na resolução de problemas e desenvolvimento de tecnologias.

Importância do tema

A resolução de problemas de Mecânica, em particular os que envolvem as leis de Newton, é fundamental para nossa vida. Desde a maneira como os veículos são projetados para se mover nas estradas até o funcionamento dos elevadores e o voo dos aviões, tudo isso se baseia nas leis de Newton. Além disso, conceitos como força, atrito, massa e aceleração estão presentes em nossa rotina, mesmo que não nos demos conta.

Entender essas leis e saber aplicá-las na resolução de problemas físicos é uma habilidade essencial para quem deseja seguir carreiras nas áreas de ciências, tecnologia, engenharia e matemática. Além disso, o conhecimento dessas leis nos permite compreender melhor o mundo ao nosso redor e tomar decisões mais informadas sobre uma variedade de questões, desde a escolha de um carro até a avaliação dos impactos das ações humanas no clima terrestre.

Atividade Prática: A Física em Movimento

Objetivo do Projeto

O projeto "A Física em Movimento" tem o objetivo de desafiar os alunos a utilizarem conceitos das leis de Newton para projetar e construir um carro de corrida motorizado utilizando materiais simples. Além disso, os alunos deverão aplicar técnicas de medição para coletar e analisar dados sobre o desempenho do seu carro. O grupo de alunos também será desafiado a integrar conhecimentos de outra disciplina, a Matemática, na análise e interpretação dos dados coletados.

Descrição detalhada do projeto

O projeto será realizado por grupos de 3 a 5 alunos e terá a duração de quatro semanas. Na primeira semana, os alunos serão introduzidos ao tema e começarão a estudar tópicos selecionados de mecânica e leis de Newton. Durante a segunda e terceira semanas, os alunos irão projetar e construir o seu carro. Na quarta semana, os alunos realizarão testes com o carro, coletarão e analisarão os dados, e prepararão um relatório final.

Cada grupo deverá construir um carro de corrida motorizado utilizando materiais simples e de baixo custo. O carro deve ser projetado para percorrer uma distância mínima de 5 metros em uma superfície plana e lisa. Os alunos deverão utilizar os conceitos das leis de Newton na construção do seu carro, considerando fatores como a massa do carro, a força aplicada pelo motor, o atrito com o chão e a inércia do movimento.

Materiais Necessários

Os seguintes materiais serão necessários:

• Materiais de construção, como madeira, metal ou plástico
• Motores elétricos pequenos
• Ferramentas básicas, como alicates, chaves de fenda, martelo, etc.
• Fios e bateria
• Rodas
• Cronômetro
• Fita métrica

Passo a passo detalhado para a realização da atividade

1. Estudo dos conceitos: Os alunos devem iniciar estudando os conceitos teóricos de Mecânica e as Leis de Newton. Eles deverão compreender como a inércia, a força, a aceleração e o atrito influenciam o movimento de um objeto. Deverão estudar como calcular tais valores e como interpretá-los.

   • Recomenda-se que os alunos utilizem o livro indicado e os recursos online para essa etapa.

2. Esboço do Projeto: Os alunos devem elaborar um esboço detalhado do seu carro, indicando os materiais que irão utilizar, as dimensões do carro, a localização e o tipo do motor, a localização das rodas, entre outros.

3. Construção do Carro: Com o esboço finalizado, os grupos deverão agora partir para a construção do carro. Todos os membros do grupo devem participar dessa etapa.

4. Testes e Coleta de Dados: Após a construção do carro, os grupos deverão realizar uma série de testes. Cada grupo deverá coletar dados sobre o tempo que o carro demora para percorrer uma distância de 5 metros e a distância que o carro percorre em um determinado tempo. Os dados coletados serão usados para calcular a velocidade e a aceleração do carro.

5. Análise dos Dados e Preparação do Relatório: Com os dados coletados, os grupos deverão realizar a análise dos mesmos, calculando e interpretando a velocidade e a aceleração do carro. Após essa análise, os grupos deverão preparar um relatório final, detalhando todo o processo - desde a fase de estudo dos conceitos até a análise dos dados.

Entregas do Projeto

O grupo deverá entregar o relatório final, que deve incluir:

Introdução: Contextualização dos conceitos estudados e a relevância do tema. Neste tópico, o grupo deve explicar o objetivo do projeto e como ele se conecta com os conceitos abordados.

Desenvolvimento: O grupo deve explicar detalhadamente o projeto, desde a fase de estudo e planejamento, passando pela construção do carro, até os testes e a coleta de dados. Os alunos devem indicar a metodologia utilizada, o processo de construção do carro e como foram realizados os testes.

Resultados: O grupo deve apresentar e discutir os resultados obtidos nos testes. Os alunos devem detalhar a análise dos dados, os cálculos realizados e interpretar os valores obtidos.

Conclusão: O grupo deve concluir o relatório retomando os pontos principais, destacando as lições aprendidas, dificuldades encontradas e sugerindo melhorias para um futuro projeto.

Bibliografia: O grupo deve indicar todas as fontes de informação utilizadas para a elaboração do projeto, desde livros até páginas da web e vídeos.

Lembrando, a redação do relatório deve ser feita em linguagem formal e seguir as normas da ABNT para trabalhos acadêmicos.