Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreensão do conceito de Empuxo: Os alunos devem ser capazes de entender o que é o empuxo e como ele se relaciona com a hidrostática. Eles devem ser capazes de explicar o conceito usando suas próprias palavras e aplicá-lo em situações práticas.

2. Cálculo do Empuxo: Os alunos devem ser capazes de calcular o valor do empuxo em um objeto imerso em um fluido, considerando a densidade do fluido, o volume do objeto e a aceleração da gravidade. Eles devem ser capazes de resolver problemas que envolvam esse cálculo.

3. Entendimento da Lei de Arquimedes: Os alunos devem ser capazes de compreender e aplicar a Lei de Arquimedes, que descreve o comportamento de um objeto imerso em um fluido. Eles devem ser capazes de explicar a lei e usá-la para resolver problemas.

Objetivos Secundários:

• Desenvolvimento de habilidades de resolução de problemas: A aula também tem como objetivo desenvolver as habilidades dos alunos em resolver problemas complexos de física. Eles devem aprender a abordar um problema de maneira sistemática, identificar as informações relevantes, aplicar os conceitos corretos e chegar a uma solução.

• Promover a Aprendizagem Ativa: A aula deve promover a participação ativa dos alunos em seu próprio processo de aprendizagem. Os alunos devem ser incentivados a fazer perguntas, participar de discussões e resolver problemas em grupo.

• Relacionar a Teoria com a Prática: Além de compreender a teoria, os alunos devem ser capazes de aplicá-la em situações práticas. Eles devem entender como os conceitos de empuxo e a Lei de Arquimedes são aplicados em situações do dia a dia e em diversas áreas da ciência e da engenharia.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de Conceitos Anteriores: O professor deve iniciar a aula relembrando rapidamente alguns conceitos importantes que foram abordados anteriormente e que são fundamentais para a compreensão do tópico atual. Isso pode incluir a definição de densidade, o conceito de pressão e o princípio de Pascal. Essa revisão pode ser feita através de perguntas direcionadas aos alunos para estimular a participação ativa e garantir que todos estejam na mesma página. (3 - 5 minutos)

2. Situação Problema: Em seguida, o professor deve apresentar duas situações problema para despertar o interesse dos alunos e contextualizar o assunto. A primeira situação pode ser a de um submarino subindo ou descendo na água, e a segunda pode ser a de um balão de gás hélio flutuando no ar. O professor deve perguntar aos alunos por que esses fenômenos ocorrem e como eles podem ser explicados pela física. (3 - 5 minutos)

3. Contextualização do Assunto: O professor deve então explicar como o conceito de empuxo é fundamental para entender essas situações. O empuxo é o fenômeno que faz com que os corpos flutuem ou afundem em um fluido, e a Lei de Arquimedes é a lei que descreve esse fenômeno. O professor pode mencionar que esses conceitos são usados não apenas na física, mas também em muitas outras áreas, como na engenharia de navios e submarinos, na aeronáutica, na exploração espacial e até mesmo na produção de balões de ar quente. (2 - 3 minutos)

4. Ganhar a Atenção dos Alunos: Para despertar o interesse dos alunos, o professor pode compartilhar algumas curiosidades ou aplicações práticas do empuxo. Por exemplo, ele pode mencionar que o empuxo é responsável por permitir que os seres humanos flutuem na água, ou que é o princípio que permite que os submarinos subam e desçam na água. Ele também pode mencionar que o empuxo é o princípio básico por trás de como os balões de ar quente e os dirigíveis voam. (2 - 3 minutos)

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Atividade Prática: "O Desafio do Submarino" (10 - 12 minutos)

   • Descrição: Nesta atividade, os alunos serão divididos em grupos e receberão materiais para construir um pequeno submarino de brinquedo. Os materiais incluirão uma garrafa de plástico (para servir como casco do submarino), massinha de modelar (para servir como lastro), canudos (para servir como eixo das hélices), bolinhas de isopor (para servir como boia) e fita adesiva (para prender os materiais). O desafio será fazer o submarino flutuar e afundar controladamente na água da piscina do colégio.

   • Passo a Passo: O professor deve fornecer as instruções de segurança e fornecer os materiais para cada grupo. Em seguida, os alunos devem projetar e construir seus submarinos, levando em consideração os conceitos de empuxo e densidade. Eles devem calcular a quantidade de lastro necessária para fazer o submarino afundar e a quantidade de bolinhas de isopor necessárias para fazer o submarino flutuar. Depois de construídos, os submarinos serão testados na piscina do colégio e os alunos serão encorajados a observar e explicar o que acontece com seus submarinos usando os conceitos de empuxo e densidade.

2. Atividade de Discussão: "Aplicações do Empuxo na Vida Cotidiana" (5 - 7 minutos)

   • Descrição: Nesta atividade, os alunos serão convidados a discutir e compartilhar exemplos de como o empuxo é aplicado em situações do dia a dia. Isso pode incluir exemplos como flutuar na piscina, nadar, boiar em um lago, etc.

   • Passo a Passo: O professor deve dividir a turma em pequenos grupos e fornecer a cada grupo uma lista de situações cotidianas. Eles devem discutir e decidir juntos como o empuxo está envolvido em cada situação. Depois, cada grupo deve compartilhar seus exemplos com a turma e o professor deve facilitar a discussão, esclarecer dúvidas e destacar a importância do empuxo em nossas vidas.

3. Atividade de Resolução de Problemas: "O Desafio do Balão de Ar Quente" (5 - 6 minutos)

   • Descrição: Nesta atividade, os alunos serão desafiados a resolver um problema que envolve o empuxo. O problema será o seguinte: "Você tem um balão de ar quente cheio de hélio. O balão tem um volume de 5 m³ e a densidade do ar é de 1,2 kg/m³. Qual é o empuxo que o balão experimenta?".

   • Passo a Passo: O professor deve fornecer a equação do empuxo (Empuxo = densidade do fluido x volume do fluido deslocado x aceleração da gravidade) e pedir aos alunos para resolverem o problema em seus cadernos. Depois, o professor deve chamar alguns alunos para compartilhar suas soluções com a turma e discutir o processo de resolução.

O Desenvolvimento da aula é projetado para ser altamente interativo e envolvente. As atividades práticas permitem aos alunos ver e experimentar os conceitos de empuxo e densidade em ação, enquanto a atividade de resolução de problemas desafia os alunos a aplicar seus conhecimentos e habilidades de cálculo. Além disso, a atividade de discussão ajuda a contextualizar o assunto e a conectar a teoria com a prática.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Discussão em Grupo (3 - 4 minutos): O professor deve reunir todos os alunos e iniciar uma discussão em grupo. Cada grupo terá até 3 minutos para compartilhar suas soluções ou conclusões das atividades práticas. Os alunos devem ser encorajados a explicar o processo que usaram para chegar à solução e a discutir os desafios que enfrentaram. O professor deve fazer perguntas para estimular uma discussão mais profunda e para garantir que todos os alunos estejam compreendendo os conceitos.

2. Conexão com a Teoria (2 - 3 minutos): Após as apresentações dos grupos, o professor deve fazer a conexão entre as atividades práticas e a teoria. Ele deve revisar os conceitos de empuxo e densidade, explicando como eles se aplicam às situações que os alunos exploraram. O professor também deve esclarecer quaisquer dúvidas que possam ter surgido durante as apresentações dos grupos.

3. Reflexão Individual (2 - 3 minutos): Para finalizar a aula, o professor deve propor que os alunos reflitam por um minuto sobre o que aprenderam. Eles devem pensar em respostas para perguntas como: "Qual foi o conceito mais importante que você aprendeu hoje?" e "Quais questões você ainda tem?". Após o minuto de reflexão, o professor pode pedir a alguns alunos que compartilhem suas respostas com a turma. Isso pode ajudar a identificar quaisquer lacunas no entendimento dos alunos e a preparar o terreno para a próxima aula.

4. Feedback do Professor (1 minuto): O professor deve dar um feedback geral sobre a participação e o desempenho da turma durante a aula. Ele deve elogiar os esforços dos alunos, destacar os pontos fortes e oferecer sugestões para áreas de melhoria. O professor também deve reforçar a importância do empuxo e da Lei de Arquimedes, destacando como esses conceitos são aplicados em diversas áreas da ciência e da engenharia.

O Retorno é uma parte crucial da aula, pois permite ao professor avaliar o nível de compreensão dos alunos, esclarecer quaisquer mal-entendidos e preparar os alunos para o próximo tópico. Além disso, ao encorajar os alunos a refletir sobre o que aprenderam, o professor está promovendo a aprendizagem metacognitiva, que é a capacidade de os alunos pensarem sobre seu próprio processo de aprendizagem. Isso pode ajudar os alunos a se tornarem aprendizes mais eficazes e autônomos.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Resumo dos Conteúdos (1 - 2 minutos): O professor deve começar a Conclusão recapitulando os principais pontos discutidos durante a aula. Isso inclui a definição de empuxo, a Lei de Arquimedes, a fórmula para calcular o empuxo e como o empuxo é aplicado em situações do dia a dia. O professor deve garantir que todos os alunos compreendam esses conceitos fundamentais antes de prosseguir.

2. Conexão entre Teoria, Prática e Aplicações (1 - 2 minutos): Em seguida, o professor deve destacar como a aula conectou a teoria, a prática e as aplicações do empuxo. O professor pode, por exemplo, discutir como a construção e o teste dos submarinos de brinquedo permitiram aos alunos ver o empuxo em ação e como a atividade de resolução de problemas os ajudou a aplicar a teoria do empuxo. O professor também deve reforçar as aplicações do empuxo, mencionando novamente exemplos do dia a dia e de áreas da ciência e da engenharia.

3. Materiais Extras (1 - 2 minutos): O professor deve então sugerir alguns materiais extras para os alunos que desejam aprofundar seus conhecimentos sobre o empuxo. Isso pode incluir vídeos online que demonstram o empuxo de maneira visual, sites com problemas de empuxo para os alunos resolverem, e livros ou artigos que explicam o empuxo em maior detalhe. O professor deve incentivar os alunos a explorar esses materiais em seu próprio tempo e a trazer quaisquer perguntas ou insights que possam ter para a próxima aula.

4. Importância do Assunto (1 minuto): Por fim, o professor deve resumir a importância do empuxo para a vida cotidiana e para diversas áreas da ciência e da engenharia. O professor pode, por exemplo, mencionar novamente como o empuxo permite que os seres humanos flutuem na água, como os submarinos subam e desçam na água, e como os balões de ar quente voam. O professor deve enfatizar que, ao entender o empuxo, os alunos estão ganhando uma compreensão fundamental da física que eles podem aplicar em muitos contextos diferentes.

A Conclusão é uma parte essencial da aula, pois ajuda a solidificar o que os alunos aprenderam, a conectar a teoria com a prática e a aplicação, e a fornecer uma visão geral do tópico. Além disso, ao fornecer materiais extras e destacar a importância do assunto, o professor está incentivando os alunos a continuar aprendendo sobre o empuxo fora da sala de aula e a ver a relevância e a aplicabilidade do que eles aprenderam.