Contextualização

A Física, muitas vezes, é vista como uma disciplina que possui conceitos complexos e sem aplicação prática imediata em nossas vidas. Porém, ao olharmos mais de perto, percebemos que ela está presente em nosso dia a dia de formas que nem sempre notamos. Um desses conceitos é o Empuxo, objeto de estudo do nosso projeto.

O Empuxo é uma força vertical, para cima, exercida por fluidos (líquidos e gases) sobre corpos neles imersos ou que estejam flutuando sobre sua superfície. Esse princípio foi enunciado pela primeira vez por Arquimedes, matemático e físico grego, e é conhecido como Princípio de Arquimedes.

Introdução

Neste projeto, vamos destrinchar o conceito de Empuxo, analisar suas implicações e aplicações práticas. De modo geral, quatro conceitos principais serão abordados:

1. O Princípio de Arquimedes: Ele nos diz que qualquer corpo imerso em um fluido está sujeito a uma força vertical para cima, igual ao peso do fluido deslocado por esse corpo.
2. A Lei de Stevin: Ela descreve o aumento da pressão de um fluido conforme aumenta sua profundidade.
3. Propriedades dos fluidos: Densidade, viscosidade, tensão superficial e outras.
4. Cálculo do Empuxo: Como calcular o empuxo e como ele afeta a flutuação dos corpos.

A Física não vive isolada, e no curso deste projeto, também vamos explorar como esses conceitos se entrelaçam com outras disciplinas, como a Matemática e a Engenharia.

Importância do Empuxo e suas aplicações

O estudo do Empuxo é fundamental para diversas aplicações na vida prática, indo muito além dos clássicos experimentos de laboratório. Ele está presente, por exemplo, quando desejamos entender como barcos flutuam na água, como balões de ar quente conseguem subir e como submarinos mergulham e retornam à superfície.

Na engenharia, por exemplo, o empuxo é um conceito fundamental para o projeto de pontes, estruturas offshore e navios. Na medicina, é usado em exames de densitometria óssea para diagnóstico de osteoporose.

Atividade Prática: "Desbravando o Empuxo: Da Teoria à Prática"

Objetivos do Projeto

1. Entender e aplicar o Princípio de Arquimedes e a Lei de Stevin.
2. Compreender e explicar as propriedades dos fluidos que influenciam no empuxo.
3. Calcular o empuxo e aplicá-lo a problemas reais.
4. Conectar a Física com a Matemática para resolver problemas de Empuxo.

##Descrição Detalhada do Projeto

Cada grupo de 3 a 5 alunos irá realizar uma série de experimentos que envolvem o empuxo. Através destes experimentos, os alunos irão calcular o empuxo, relacioná-lo com a flutuação de corpos e as propriedades dos fluidos, e entender sua aplicação no mundo real.

Este projeto deve ser completado ao longo de quatro semanas, com cada semana focando em um aspecto diferente do Empuxo.

##Materiais Necessários

• Balança de precisão
• Recipiente grande o suficiente para acomodar um objeto de escolha do grupo
• Água
• Objetos de diferentes materiais e tamanhos para serem imersos na água
• Régua ou fita métrica

Passo a Passo Detalhado

Semana 1: Entendendo o Princípio de Arquimedes e Cálculo do Empuxo
Os alunos deverão escolher um objeto sólido (que não absorva água), medir sua massa e volume, e então imergi-lo num recipiente cheio de água. O objetivo é observar a variação do nível da água, calcular o empuxo sofrido pelo objeto e ver se ele flutua ou afunda.

Semana 2: Relacionando o Empuxo com a Densidade de Diferentes Fluidos
Os alunos irão escolher diferentes fluidos (óleo de cozinha, mel, álcool, etc) e repetir o experimento da semana 1 com cada um deles. O objetivo é perceber como a densidade do fluido influencia no empuxo.

Semana 3 : Compreendendo a Profundidade e a Lei de Stevin
Aqui, os estudantes realizarão um experimento simples com um recipiente cúbico, cheio de água até a metade. Eles colocarão um objeto que flutue nessa água e marcarão o nível da água. Em seguida, eles adicionam mais água até o topo do recipiente e observam como a altura da coluna de água afeta o empuxo.

Semana 4: Relatório Final e Apresentação do Projeto
Os alunos finalizam seus relatórios e apresentam o projeto para a turma, discutindo suas conclusões e respondendo a perguntas.

Entregas do Projeto

1. Relatório Final: Os alunos devem escrever um relatório abordando os quatro tópicos principais: Introdução, Desenvolvimento, Conclusões e Bibliografia utilizada.

• Na Introdução, eles devem contextualizar o tema, sua relevância e aplicação no mundo real, bem como o objetivo deste projeto.

• No Desenvolvimento, os alunos devem explicar a teoria por trás do Empuxo, descrever em detalhes os experimentos realizados, a metodologia utilizada e, por fim, apresentar e discutir os resultados obtidos. Eles também devem conectar os conceitos aprendidos com a matemática e explicar como a matemática foi usada para resolver os problemas do projeto.

• Na Conclusão, os alunos devem retomar seus pontos principais, explicitar os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto. Eles devem discutir os resultados dos experimentos e como esses resultados se relacionam com o Empuxo e seus conceitos teóricos.

• Na Bibliografia, os alunos devem indicar as fontes em que se basearam para trabalhar no projeto como livros, páginas da web, vídeos, etc.

2. Apresentação do Projeto: Cada grupo fará uma apresentação oral de 15 minutos, apresentando seus experimentos, discutindo seus resultados e respondendo a perguntas.

Note que as habilidades socioemocionais são avaliadas através da organização do grupo, da partilha de responsabilidades e de como os alunos se comunicam durante a apresentação do projeto.