Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreender o conceito de trabalho e a sua relação com a força elástica, de forma a ser capaz de aplicar essa teoria a problemas práticos.
2. Desenvolver habilidades para calcular o trabalho realizado por uma força elástica, utilizando a fórmula W = 1/2 k x², onde W é o trabalho, k é a constante elástica e x é a deformação elástica.
3. Aplicar a teoria aprendida para resolver problemas práticos que envolvam a força elástica e o trabalho, proporcionando aos alunos uma oportunidade de consolidar o seu conhecimento e habilidades.

Objetivos Secundários

• Estimular o pensamento crítico e a resolução de problemas, incentivando os alunos a aplicar o conhecimento teórico em situações práticas.
• Promover a interação entre os alunos, incentivando a discussão e a troca de ideias durante as atividades práticas.
• Desenvolver habilidades de pesquisa e estudo autônomo, uma vez que a aula invertida requer que os alunos estudem o material previamente.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de Conceitos Anteriores: O professor inicia a aula relembrando os conceitos de trabalho e energia potencial elástica, que foram estudados anteriormente. Serão feitas perguntas para os alunos para verificar a retenção desses conceitos, garantindo assim uma base sólida para o novo conteúdo que será abordado. (3 - 4 minutos)

2. Situação Problema 1: O professor propõe a seguinte situação problema: "Imaginem que vocês estejam brincando com um estilingue. Ao esticar a borracha do estilingue, vocês estão aplicando uma força que gera uma deformação elástica. Quando soltam o estilingue, ele impulsiona um objeto. Como podemos calcular o trabalho realizado pela força elástica do estilingue nesse caso?" (3 - 4 minutos)

3. Situação Problema 2: O professor propõe outra situação problema: "Vamos supor que temos um elástico de cabelo. Ao esticá-lo, observamos que quanto mais esticamos, mais difícil fica de esticar ainda mais. Por que isso acontece e como podemos calcular a força elástica que estamos aplicando?" (3 - 4 minutos)

4. Contextualização: O professor explica que a força elástica é um conceito físico que está presente em diversas situações do nosso cotidiano, como ao usarmos elásticos, molas e estilingues. Além disso, a compreensão desse conceito é fundamental em diversas áreas, como engenharia, arquitetura e design. (2 - 3 minutos)

5. Ganhar a Atenção dos Alunos: Para despertar o interesse dos alunos, o professor pode compartilhar algumas curiosidades, como o fato de que a força elástica é usada para medir a rigidez de materiais em experimentos científicos ou que a força elástica é a força responsável pelo funcionamento de muitos brinquedos e equipamentos, como carros de brinquedo e trampolins. Além disso, o professor pode mostrar imagens ou vídeos de exemplos reais de força elástica em ação, como o estilingue sendo usado para lançar um projétil. (2 - 3 minutos)

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Apresentação da Teoria (10 - 12 minutos)

   1.1. Força Elástica (3 - 4 minutos): O professor inicia a apresentação teórica explicando que a força elástica é a força que um objeto elástico, como uma mola ou um estilingue, exerce quando é esticado ou comprimido. Esta força é diretamente proporcional à deformação do objeto elástico, ou seja, quanto mais o objeto é esticado ou comprimido, maior será a força elástica que ele exerce.

   1.2. Trabalho (3 - 4 minutos): Em seguida, o professor explica o conceito de trabalho na física, que é a energia transferida para um objeto quando uma força atua sobre ele, causando um deslocamento. O trabalho é calculado multiplicando-se a força pelo deslocamento na direção da força.

   1.3. Relação entre Força Elástica e Trabalho (3 - 4 minutos): O professor então conecta os conceitos de força elástica e trabalho, explicando que o trabalho realizado por uma força elástica pode ser calculado usando a fórmula W = 1/2 k x², onde W é o trabalho, k é a constante elástica do objeto e x é a deformação elástica.

2. Resolução de Problemas (8 - 10 minutos)

   2.1. Problema 1 - Trabalho realizado por um estilingue (4 - 5 minutos): O professor propõe o primeiro problema, que é calcular o trabalho realizado por um estilingue ao impulsionar um objeto. Os alunos devem utilizar a fórmula W = 1/2 k x², onde k é a constante elástica do estilingue e x é a deformação elástica. O professor orienta os alunos a identificar as informações necessárias no enunciado do problema e a substituí-las na fórmula para encontrar a resposta.

   2.2. Problema 2 - Força elástica de um elástico de cabelo (4 - 5 minutos): O professor propõe o segundo problema, que é calcular a força elástica de um elástico de cabelo dado um determinado alongamento. Os alunos devem utilizar a fórmula da força elástica, F = k x, onde F é a força elástica, k é a constante elástica do elástico e x é o alongamento. O professor orienta os alunos a identificar as informações necessárias no enunciado do problema e a substituí-las na fórmula para encontrar a resposta.

3. Discussão e Esclarecimento de Dúvidas (2 - 3 minutos): O professor encerra a etapa de Desenvolvimento promovendo uma discussão sobre as soluções dos problemas propostos. Os alunos são incentivados a compartilhar suas soluções e a esclarecer quaisquer dúvidas que possam ter. O professor aproveita esta oportunidade para reforçar os conceitos discutidos e para corrigir quaisquer equívocos que possam ter ocorrido.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Conexão com o Mundo Real (3 - 4 minutos): O professor deve incentivar os alunos a fazer a conexão entre o que foi aprendido na aula e o mundo real. Para isso, pode propor a discussão dos seguintes tópicos:

   1.1. Aplicações Práticas: O professor pode perguntar aos alunos sobre outras situações do dia a dia em que a força elástica está presente, além das já discutidas. Por exemplo, o funcionamento de um trampolim, a suspensão de um carro, a pressão de um arco e flecha, entre outros. Essa discussão não apenas reforça o conceito aprendido, mas também permite que os alunos percebam a relevância da física no mundo ao seu redor.

   1.2. Relevância da Fórmula: O professor pode também retomar a fórmula do trabalho realizado pela força elástica (W = 1/2 k x²) e questionar os alunos sobre sua importância. O professor pode explicar que essa fórmula não apenas permite calcular o trabalho, mas também fornece informações sobre a elasticidade do objeto, indicando, por exemplo, que quanto maior a constante elástica (k), maior será o trabalho realizado.

2. Reflexão sobre o Aprendizado (2 - 3 minutos): O professor pede aos alunos que reflitam individualmente sobre o que aprenderam na aula. Para ajudá-los nesse processo, o professor pode propor as seguintes perguntas:

   2.1. Momento mais Importante: Qual foi o conceito mais importante aprendido hoje? Por quê?

   2.2. Dúvidas Restantes: Quais dúvidas ainda não foram esclarecidas? O que você gostaria de aprender mais sobre o assunto?

3. Compartilhamento das Reflexões (2 - 3 minutos): Em seguida, os alunos são convidados a compartilhar suas reflexões com a turma. Essa atividade não apenas permite que os alunos consolidem seu aprendizado, mas também promove a interação entre eles, incentivando a troca de ideias e o respeito pelas opiniões dos outros.

4. Feedback do Professor (1 minuto): Por fim, o professor fornece um feedback geral sobre a aula, destacando os pontos fortes e apontando áreas que ainda precisam de mais atenção. O professor também reforça a importância do assunto, incentivando os alunos a continuarem estudando e praticando os conceitos aprendidos.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Resumo do Conteúdo (2 - 3 minutos): O professor recapitula os principais pontos abordados durante a aula. Isso inclui o conceito de trabalho, a definição e a importância da força elástica, e a fórmula para calcular o trabalho realizado por uma força elástica (W = 1/2 k x²). O professor também relembra os problemas práticos que foram resolvidos e como eles ajudaram a ilustrar a aplicação dos conceitos teóricos.

2. Conexão entre Teoria, Prática e Aplicações (1 - 2 minutos): O professor enfatiza como a aula conectou a teoria, a prática e as aplicações. Ele reitera que a compreensão teórica do conceito de força elástica e trabalho é crucial para a resolução de problemas práticos, e que essas habilidades são valiosas em várias aplicações do mundo real, desde o projeto de estruturas até o funcionamento de dispositivos cotidianos.

3. Materiais Extras (1 minuto): O professor sugere materiais adicionais para os alunos que desejam aprofundar seu entendimento sobre o assunto. Esses recursos podem incluir livros de física, vídeos educativos online, simuladores de física interativos e sites de perguntas e respostas. O professor pode, por exemplo, indicar um experimento simples que os alunos podem realizar em casa para observar a força elástica em ação.

4. Relevância do Assunto (1 - 2 minutos): Por fim, o professor ressalta a importância do assunto para o dia a dia. Ele reitera que a força elástica é um conceito fundamental em muitas áreas da ciência e da engenharia, e que compreender como calcular o trabalho realizado por uma força elástica pode ser útil em várias situações práticas. O professor pode, por exemplo, mencionar como a compreensão da força elástica é crucial para o Desenvolvimento de novos materiais e tecnologias, como a criação de molas mais eficientes ou a otimização do design de estruturas que precisam absorver impactos.