Contextualização

O Teorema de Stevin é um conceito fundamental na física, especificamente no estudo dos fluidos. Não só é essencial para compreender como a pressão varia com a profundidade em um fluido, mas é também uma pedra angular para a compreensão de fenômenos cotidianos e aplicações práticas.

Simon Stevin foi um físico e matemático flamengo que viveu no século XVI. Suas contribuições para a ciência são profundas e variadas, porém, é mais notoriamente lembrado pelo que chamamos hoje de Teorema de Stevin, ou Princípio de Stevin, que descreve como a pressão em um fluido em equilíbrio cresce linearmente com a profundidade.

Introdução

O Teorema de Stevin é expresso pela equação: P = d.g.h, onde "P" é a pressão exercida pelo fluido, "d" é a densidade do fluido, "g" é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9,8 m/s² aqui na Terra), e "h" é a altura da coluna de fluido acima do ponto em que a pressão está sendo calculada. Este teorema, apesar de sua simplicidade, tem implicações na vida cotidiana e no mundo da engenharia.

A pressão em qualquer ponto de um fluido estático é diretamente proporcional à altura do fluido acima dele. Esta é a conclusão básica do Teorema de Stevin e é a razão pela qual, por exemplo, você sente uma pressão maior em seus ouvidos quando mergulha fundo em uma piscina.

Os submarinos, que operam em grandes profundidades, precisam ser projetados levando em consideração esse teorema. Outro exemplo são as represas de hidrelétricas, que são construções extremamente maciças para resistir a enorme pressão exercida pela água armazenada.

Atividade Prática: "Aplicando o Teorema de Stevin: de aquários a hidroelétricas"

Objetivo do Projeto

Por meio deste projeto, pretendemos que os alunos mergulhem no Teorema de Stevin, entendendo não somente a teoria, mas também suas aplicações práticas. O objetivo é criar um modelo em escala de uma barragem de hidrelétrica, observando a variação da pressão com a profundidade e entender a necessidade do dimensionamento correto de uma construção desse porte.

Além da Física, esta atividade envolve também a disciplina de Matemática, no cálculo de volumes, áreas, forças e pressões.

O projeto deve ser realizado em grupos de 3 a 5 alunos e tem uma duração estimada de 15 horas por aluno.

Descrição detalhada do Projeto

Fase de Planejamento

1. Pesquisa: Comece pesquisando sobre a estrutura física de uma barragem de hidrelétrica, sua funcionalidade e a importância do dimensionamento correto considerando a pressão da água.

2. Planejamento da Barragem: Faça um desenho detalhado da barragem, incluindo as dimensões. Lembre-se de levar em consideração a espessura das paredes e a altura, pois a pressão exercida pela água será maior conforme a profundidade aumenta.

Fase de Construção

3. Materiais: Adquira os materiais necessários para a construção do modelo da barragem. Podem ser utilizados variados materiais como argila, papelão, cola, fita adesiva, plástico resistente etc.

4. Construção: Construa a maquete em escala da barragem de acordo com o seu projeto. Certifique-se de que a construção seja capaz de conter água.

Fase de Testes e Análise

5. Experimento: Encha a maquete com água. Com o uso de uma seringa e um manômetro caseiro, que pode ser construído com um tubo em U, água e corante, meça a pressão em diferentes profundidades.

6. Análise de resultados: Compare os valores da pressão obtidos experimentalmente com os que seriam esperados de acordo com o Teorema de Stevin. Reflita sobre como a pressão varia com a profundidade e o que isso significa para a construção de barragens na vida real.

Entregas do Projeto

Os alunos devem entregar:

1. Relatório escrito sobre o projeto. Este documento deve conter:

   • Introdução: Apresentação do Teorema de Stevin, sua relevância e aplicações no mundo real, bem como o objetivo do projeto.
   • Desenvolvimento: Explicação detalhada do projeto, incluindo o planejamento, a construção da barragem em escala e a realização do experimento. A explicação dos cálculos realizados e dos resultados obtidos experimentalmente e teoricamente. Discussão dos resultados à luz do Teorema de Stevin.
   • Conclusão: Uma reflexão final sobre o aprendizado obtido, o que funcionou bem, o que poderia ter sido melhor e o que você faria de forma diferente em um futuro projeto.
   • Bibliografia: Fontes de referência utilizadas.

2. Maquete da barragem.

3. Registro fotográfico e/ou de vídeo do experimento e resultados obtidos, o qual deve ser incorporado ao relatório.

O projeto visa não somente a avaliação do conhecimento dos alunos sobre o Teorema de Stevin mas também a colaboração e trabalho em equipe. Adicionalmente, habilidades como gerenciamento de tempo, comunicação, resolução de problema, pensamento criativo e proatividade serão avaliadas.