Plano de Aula | Metodologia Ativa | Hidrostática: Pressão

Premissas: Este Plano de Aula Ativo pressupõe: uma aula de 100 minutos de duração, estudo prévio dos alunos tanto com o Livro, quanto com o início do desenvolvimento do Projeto e que uma única atividade (dentre as três sugeridas) será escolhida para ser realizada durante a aula, já que cada atividade é pensada para tomar grande parte do tempo disponível.

Objetivos

Duração: (5 - 10 minutos)

Esta etapa tem como finalidade estabelecer os objetivos claros da aula, orientando os alunos sobre o que se espera que aprendam e sejam capazes de fazer ao final. Ao definir os objetivos, os alunos têm uma visão nítida do que precisam focar durante as atividades práticas, facilitando a aplicação dos conceitos estudados previamente em casa e maximizando o aproveitamento do tempo em sala.

Objetivos principais:

1. Capacitar os alunos a compreender a definição de pressão como a razão entre a força perpendicular a uma superfície e a área sobre a qual atua.

2. Habilitar os alunos a calcular a pressão exercida em diferentes corpos ou superfícies a partir de dados fornecidos.

3. Desenvolver o entendimento sobre a pressão atmosférica e sua importância.

Objetivos secundários:

1. Incentivar a aplicação prática dos conceitos teóricos aprendidos em casa.

Introdução

Duração: (15 - 20 minutos)

A introdução serve para engajar os alunos e revisar o conhecimento prévio através de situações problema que estimulam o pensamento crítico e a aplicação prática dos conceitos de pressão. Além disso, contextualiza a importância do estudo da pressão através de exemplos do mundo real, aumentando o interesse dos alunos e mostrando a relevância do tema em diversas situações e aplicações práticas.

Situações Problema

1. Imagine um submarino mergulhando nas profundezas do oceano. Como a pressão aumenta com a profundidade, qual seria a pressão exercida nas paredes do submarino a 500 metros de profundidade, sabendo que a pressão atmosférica ao nível do mar é de aproximadamente 101.3 kPa?

2. Um alpinista está escalando o Monte Everest, a mais de 8.000 metros acima do nível do mar. Sabendo que a pressão atmosférica nessa altitude é drasticamente menor que ao nível do mar, como essa pressão reduzida afeta a capacidade do alpinista de respirar e de preparar alimentos?

Contextualização

A pressão não é apenas um conceito físico abstrato; ela desempenha um papel crucial em muitos aspectos da vida cotidiana e em situações extremas, como na exploração espacial ou submarina. Por exemplo, entender como a pressão muda com a altitude é vital para projetar sistemas de suporte de vida em altas montanhas ou em espaçonaves. Além disso, curiosidades como o fato de que a pressão atmosférica varia com o clima e com a altitude podem despertar o interesse dos alunos e destacar a relevância do estudo da hidrostática.

Desenvolvimento

Duração: (65 - 75 minutos)

A etapa de Desenvolvimento é projetada para permitir que os alunos apliquem de maneira prática e concreta os conceitos de pressão estudados previamente. Trabalhando em grupos, eles enfrentarão desafios que simulam situações reais onde a compreensão da pressão é essencial, como no design de submarinos, na segurança de alpinistas em grandes altitudes e na engenharia de barragens. Esta abordagem não só solidifica o aprendizado teórico como também desenvolve habilidades colaborativas, de resolução de problemas e de apresentação.

Sugestões de Atividades

Recomenda-se que seja realizada apenas uma das atividades sugeridas

Atividade 1 - Missão Submarina: Desvendando a Pressão nas Profundezas

> Duração: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar o conceito de pressão e entender como ela varia com a profundidade, além de desenvolver habilidades de trabalho em equipe e apresentação.

- Descrição: Os alunos serão divididos em grupos de até 5 pessoas e receberão a tarefa de projetar um submarino que possa resistir a diferentes pressões em profundidades variadas. Cada grupo receberá uma pasta com informações sobre a pressão atmosférica em nível do mar e dados sobre como a pressão aumenta com a profundidade. Eles deverão usar esses dados para calcular a pressão que o submarino deve suportar a 500, 1000 e 1500 metros de profundidade.

- Instruções:

• Forme grupos de até 5 alunos.

• Distribua as pastas com os dados sobre pressão atmosférica e a variação da pressão com a profundidade.

• Peça que cada grupo calcule e desenhe um esquema do submarino, indicando em que profundidade ele estará e qual a pressão que deverá resistir.

• Os alunos deverão apresentar seus projetos, explicando os cálculos e as escolhas de materiais para garantir a segurança do submarino.

Atividade 2 - O Desafio do Alpinista: Respirando em Grandes Altitudes

> Duração: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Entender os efeitos da pressão atmosférica em altitudes elevadas e desenvolver habilidades de resolução de problemas e apresentação.

- Descrição: Nesta atividade, os alunos, em grupos, deverão calcular como a pressão atmosférica em grandes altitudes afeta a capacidade de um alpinista de respirar e cozinhar alimentos. Eles usarão dados reais sobre a pressão em diferentes altitudes e deverão propor soluções para aumentar a segurança e o conforto dos alpinistas.

- Instruções:

• Divida a classe em grupos de até 5 alunos.

• Forneça dados sobre a pressão atmosférica em altitudes diferentes, como a do Monte Everest.

• Os alunos deverão calcular a porcentagem de oxigênio disponível em diferentes altitudes e como isso impacta a respiração.

• Cada grupo deverá propor soluções práticas para aumentar a segurança dos alpinistas, baseando-se nos cálculos realizados.

• Apresentação dos resultados e soluções propostas.

Atividade 3 - Construtores de Barragens: O Peso da Água

> Duração: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar o conhecimento de pressão hidrostática na engenharia civil, desenvolver habilidades matemáticas e de raciocínio crítico.

- Descrição: Os alunos, organizados em grupos, assumirão o papel de engenheiros responsáveis por projetar uma barragem capaz de suportar a pressão da água em um reservatório. Eles deverão considerar a pressão hidrostática e calcular a quantidade de água que a barragem deve suportar.

- Instruções:

• Agrupe os alunos em equipes de até 5 pessoas.

• Entregue dados sobre o volume de água e a profundidade do reservatório.

• Os alunos deverão calcular a pressão exercida pela coluna de água e projetar a barragem de forma segura.

• Cada grupo apresentará seu projeto, explicando os cálculos realizados e as estratégias de construção.

Retorno

Duração: (20 - 30 minutos)

A finalidade desta etapa é permitir que os alunos articulem o que aprenderam, compartilhem suas descobertas e reflitam sobre as aplicações dos conceitos de pressão. Esta discussão ajuda a consolidar o conhecimento, identificar áreas que podem precisar de revisão e promover uma aprendizagem mais profunda. Além disso, ao ouvir as experiências dos colegas, os alunos podem ganhar novas perspectivas e abordagens para problemas similares.

Discussão em Grupo

Ao final das atividades práticas, organize uma discussão em grupo com todos os alunos. Inicie a conversa com uma breve introdução: 'Agora que todos tiveram a oportunidade de aplicar os conceitos de pressão em situações práticas, vamos compartilhar o que aprendemos e discutir as soluções encontradas. Cada grupo terá alguns minutos para resumir seu projeto e os principais desafios que enfrentaram. Vamos usar este momento para refletir e aprender com as experiências de cada um.'

Perguntas Chave

1. Quais foram os principais desafios ao aplicar os conceitos de pressão nas atividades práticas?

2. Como a compreensão da pressão pode ser aplicada em outras áreas do conhecimento ou em situações do cotidiano?

3. Havia alguma parte do cálculo ou do projeto que vocês gostariam de ter feito de maneira diferente? Por quê?

Conclusão

Duração: (5 - 10 minutos)

A finalidade desta etapa é garantir que os alunos tenham uma compreensão clara e consolidada dos conceitos de pressão abordados na aula, vinculando o aprendizado teórico com as aplicações práticas exploradas. Além disso, visa destacar a relevância do estudo da hidrostática para a vida cotidiana e para o desenvolvimento de habilidades analíticas e de resolução de problemas em diversas situações.

Resumo

Nesta etapa final, o professor deve resumir os principais pontos abordados durante a aula, reforçando a definição de pressão como a razão entre a força perpendicular a uma superfície e a área sobre a qual atua. Deve-se também recapitular as fórmulas e métodos de cálculo utilizados para determinar a pressão em diferentes situações, como em profundidades oceânicas e altitudes elevadas, além de discutir a importância da pressão atmosférica.

Conexão com a Teoria

Ao longo da aula, os alunos tiveram a oportunidade de aplicar a teoria da pressão em situações práticas, como no projeto de submarinos, no cálculo da pressão atmosférica em grandes altitudes e na engenharia de barragens. Essas atividades serviram para demonstrar como a teoria pode ser utilizada para resolver problemas reais e complexos, mostrando a relevância do estudo da hidrostática.

Fechamento

Para concluir, o professor deve enfatizar a importância da compreensão da pressão não apenas para o entendimento de fenômenos físicos, mas também para sua aplicação em diversas áreas do conhecimento e da vida prática, como na engenharia, na medicina e na meteorologia. Este conhecimento é essencial para o desenvolvimento de soluções inovadoras e para a segurança em situações cotidianas e extremas.