Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreender o conceito de aceleração gravitacional e sua relação com a força gravitacional.
2. Aplicar a fórmula da aceleração gravitacional para calcular a aceleração de um corpo na superfície da Terra.
3. Identificar as variáveis envolvidas na fórmula da aceleração gravitacional - massa do planeta e raio do planeta - e entender como alterações nessas variáveis afetam a aceleração gravitacional.

Objetivos secundários:

• Relacionar o conceito de aceleração gravitacional com fenômenos do cotidiano, como o peso de um objeto.
• Desenvolver habilidades de resolução de problemas envolvendo a fórmula da aceleração gravitacional.
• Estimular o pensamento crítico e a curiosidade sobre o mundo natural e as leis que o regem.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de Conteúdos Anteriores: O professor inicia a aula com uma breve revisão dos conceitos de força e peso, já estudados previamente pelos alunos. É importante que os alunos compreendam a relação entre esses conceitos e a nova matéria que será apresentada. (3 - 5 minutos)

2. Situações-Problema:

   • Situação 1: O professor apresenta aos alunos a seguinte situação: "Imagine que você está em um planeta onde a aceleração da gravidade é o dobro da Terra. Como isso afetaria o seu peso e a sua capacidade de saltar?" (2 - 3 minutos)
   • Situação 2: "Em um planeta desconhecido, um astronauta joga uma pedra verticalmente para cima. A pedra voltará a cair? Por quê?" (2 - 3 minutos)

3. Contextualização: O professor explica como o estudo da aceleração gravitacional é fundamental para entendermos fenômenos como a órbita dos planetas, o movimento dos satélites ao redor da Terra e a queda livre dos corpos. Além disso, a compreensão desse conceito é essencial para o funcionamento de dispositivos como GPS e satélites de comunicação. (2 - 3 minutos)

4. Ganho de Atenção:

   • Curiosidade 1: O professor compartilha a curiosidade de que a aceleração da gravidade na superfície da Terra não é a mesma em todos os lugares, variando ligeiramente devido a fatores como a altitude e a densidade do subsolo. (1 minuto)
   • Curiosidade 2: O professor menciona que a aceleração gravitacional é tão poderosa que é capaz de manter a Lua em órbita ao redor da Terra e todos os planetas ao redor do Sol. (1 minuto)
   • Curiosidade 3: Para despertar a curiosidade dos alunos, o professor pode citar o exemplo do físico Isaac Newton que, ao observar a queda de uma maçã de uma árvore, foi inspirado a formular a lei da gravitação universal. (1 minuto)

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Apresentação da Teoria (10 - 12 minutos)

   • Conceito de Aceleração Gravitacional: O professor inicia a exposição da teoria explicando que a aceleração gravitacional é a aceleração com a qual um corpo cai livremente na superfície de um planeta. Ela é responsável pela atração entre todos os corpos com massa, sendo a força que nos mantém presos à superfície da Terra. O professor deve ressaltar que a aceleração gravitacional é sempre uma aceleração para baixo, em direção ao centro do planeta.

   • Fórmula da Aceleração Gravitacional: O professor apresenta a fórmula da aceleração gravitacional, que é dada por: g = G * M / R², onde g é a aceleração gravitacional, G é a constante gravitacional (6,67 * 10^-11 N.m²/kg²), M é a massa do planeta e R é o raio do planeta.

   • Cálculo da Aceleração Gravitacional na Terra: O professor exemplifica o cálculo da aceleração gravitacional na Terra, utilizando os valores de M e R. Deve-se ressaltar que, na Terra, a aceleração gravitacional média é de aproximadamente 9,8 m/s².

   • Impacto das Variáveis na Aceleração Gravitacional: O professor explica que a aceleração gravitacional varia conforme a massa do planeta e o raio do planeta. Quanto maior a massa do planeta, maior a aceleração gravitacional. Por outro lado, quanto maior o raio do planeta, menor a aceleração gravitacional.

2. Prática Guiada (5 - 7 minutos)

   • O professor apresenta um exercício envolvendo a fórmula da aceleração gravitacional e guia os alunos passo a passo na resolução do mesmo. É importante que o professor explique detalhadamente cada etapa da resolução, esclarecendo eventuais dúvidas que possam surgir.

   • O professor deve enfatizar a importância de entender a teoria por trás da fórmula e não apenas aplicá-la mecanicamente. Para isso, pode-se discutir como as alterações nas variáveis M e R afetam o valor da aceleração gravitacional.

3. Atividade Prática (5 - 6 minutos)

   • O professor propõe um experimento simples para os alunos. Utilizando um cronômetro e um objeto que possa ser facilmente lançado para cima e para baixo (como uma bola de tênis), os alunos deverão medir o tempo que o objeto leva para cair de uma determinada altura. Em seguida, eles deverão calcular a aceleração gravitacional local utilizando a fórmula apresentada.

   • O professor deve circular pela sala, auxiliando os alunos na realização do experimento e esclarecendo dúvidas que possam surgir. É importante que o professor ressalte a importância de realizar várias medições e de calcular a média dos valores obtidos para minimizar erros experimentais.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Discussão em Grupo (3 - 4 minutos)

   • O professor organiza os alunos em pequenos grupos e pede que discutam entre si as respostas para as situações-problema apresentadas no início da aula. Cada grupo deve então apresentar suas conclusões para a classe. O professor deve orientar a discussão, garantindo que todos os grupos compreendam corretamente os conceitos envolvidos.

   • O professor deve reforçar a importância da troca de ideias e da argumentação baseada em evidências, incentivando os alunos a explicar seus raciocínios e a questionar as ideias dos colegas de forma respeitosa.

2. Verificação da Aprendizagem (3 - 4 minutos)

   • O professor propõe um pequeno questionário com questões de múltipla escolha ou verdadeiro/falso para verificar a compreensão dos alunos sobre o conteúdo da aula. As questões devem estar relacionadas com os Objetivos da aula e com os conceitos mais importantes apresentados.

   • O professor deve esclarecer que o questionário não tem como objetivo avaliar a performance dos alunos, mas sim identificar possíveis lacunas no entendimento do conteúdo para que ele possa ser reforçado em aulas futuras.

3. Reflexão Final (2 minutos)

   • O professor pede que os alunos reflitam por um minuto sobre as respostas para as seguintes perguntas:
     1. Qual foi o conceito mais importante aprendido hoje?
     2. Quais questões ainda não foram respondidas?
   • Após a reflexão, os alunos são convidados a compartilhar suas respostas com a classe. O professor deve ouvir atentamente as respostas dos alunos e, se necessário, esclarecer dúvidas ou reforçar conceitos.

4. Encerramento (1 minuto)

   • O professor encerra a aula ressaltando a importância do estudo da aceleração gravitacional para a compreensão de diversos fenômenos naturais e tecnológicos. Além disso, o professor deve reforçar que a Física não é apenas um conjunto de fórmulas e regras, mas sim uma maneira de pensar e entender o mundo ao nosso redor. O professor deve encorajar os alunos a continuarem explorando e questionando o mundo através da lente da Física.

   • O professor pode sugerir materiais de leitura complementar ou vídeos explicativos sobre o assunto para os alunos que desejarem aprofundar seus estudos.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Recapitulação dos Conteúdos (2 - 3 minutos)

   • O professor deve retomar os pontos principais discutidos durante a aula, relembrando os conceitos de aceleração gravitacional e a fórmula utilizada para calculá-la.
   • Deve-se reforçar a ideia de que a aceleração gravitacional é a aceleração com a qual um corpo cai livremente na superfície de um planeta, e que a fórmula da aceleração gravitacional é g = G * M / R², onde g é a aceleração gravitacional, G é a constante gravitacional, M é a massa do planeta e R é o raio do planeta.

2. Conexão entre Teoria, Prática e Aplicações (1 - 2 minutos)

   • O professor deve destacar como a aula conectou a teoria da aceleração gravitacional com a prática, por meio do experimento realizado pelos alunos.
   • Além disso, deve-se reforçar as aplicações práticas do conceito, como a compreensão da órbita dos planetas, o movimento dos satélites, a queda livre dos corpos e o funcionamento de dispositivos como GPS e satélites de comunicação.

3. Materiais Extras (1 minuto)

   • O professor pode sugerir materiais de leitura complementar ou vídeos explicativos sobre o assunto para os alunos que desejarem aprofundar seus estudos. Esses materiais devem ser acessíveis e adequados ao nível de compreensão dos alunos.

4. Importância do Assunto (1 - 2 minutos)

   • O professor deve concluir a aula reforçando a importância do estudo da aceleração gravitacional para a compreensão do mundo ao nosso redor.
   • Deve-se ressaltar que a aceleração gravitacional é uma das forças fundamentais da natureza, que atua em todos os corpos com massa, e que sua compreensão é essencial para entendermos diversos fenômenos naturais e tecnológicos.
   • O professor pode, por exemplo, mencionar como o estudo da aceleração gravitacional contribui para a exploração espacial, para a previsão de fenômenos como marés e eclipses, e para o Desenvolvimento de tecnologias como GPS e satélites de comunicação.