Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Compreensão do Conceito: Os alunos devem ser capazes de entender claramente o que é um sistema não conservativo e como ele difere de um sistema conservativo. Eles devem entender que em um sistema não conservativo, a energia mecânica não é constante.

2. Identificação de Exemplos: Os alunos devem ser capazes de identificar e diferenciar exemplos de sistemas conservativos e não conservativos em seu ambiente. Isso pode incluir situações que eles encontram no dia a dia, como um pêndulo, um carro em uma montanha-russa, ou uma bola rolando em uma superfície inclinada.

3. Análise e Resolução de Problemas: Os alunos devem ser capazes de analisar e resolver problemas relacionados a sistemas não conservativos. Isso pode incluir a determinação de forças dissipativas, a variação da energia mecânica e a velocidade ao longo do tempo.

Objetivos Secundários:

• Desenvolvimento de Pensamento Crítico: Ao trabalhar com sistemas não conservativos, os alunos são incentivados a pensar criticamente sobre como a energia é transferida e transformada. Isso ajuda a desenvolver suas habilidades de pensamento crítico.

• Aplicação Prática: Os alunos devem ser capazes de aplicar o conceito de sistemas não conservativos a situações do mundo real, ajudando-os a entender a relevância e a importância do tópico.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de Conceitos Prévios (3 - 5 minutos): O professor inicia a aula relembrando os conceitos de trabalho e energia, que foram abordados em aulas anteriores. Essa revisão é feita de maneira interativa, fazendo perguntas aos alunos e incentivando a participação ativa. É importante garantir que todos os alunos estejam familiarizados com esses conceitos antes de avançar para o tópico do dia.

2. Situações Problema (5 - 7 minutos): Para despertar o interesse dos alunos e contextualizar o assunto, o professor apresenta duas situações problema:

   • A primeira situação envolve um carro em uma montanha-russa. O professor pergunta aos alunos por que o carro perde velocidade à medida que sobe a montanha e ganha velocidade à medida que desce.
   • Na segunda situação, o professor apresenta o exemplo de um pêndulo. Ele pergunta aos alunos por que o pêndulo eventualmente para, mesmo que não haja atrito aparente.

3. Relevância do Tópico (2 - 3 minutos): O professor então explica a importância do estudo de sistemas não conservativos, destacando que muitos fenômenos do mundo real são melhor compreendidos quando consideramos que a energia não é sempre conservada. Ele pode mencionar exemplos como o movimento de um carro, o funcionamento de um relógio de pêndulo, ou mesmo a dissipação de energia em nosso corpo durante a realização de atividades físicas.

4. Introdução ao Tópico (3 - 5 minutos): Para ganhar a atenção dos alunos, o professor introduz o tópico de sistemas não conservativos com duas curiosidades:

   • A primeira curiosidade envolve a Lei da Conservação de Energia, que diz que a energia total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo, mesmo que possa ser transformada de uma forma para outra. O professor pode perguntar aos alunos se eles sabem quem é o cientista responsável por essa lei (James Prescott Joule).
   • A segunda curiosidade envolve o paradoxo dos pêndulos de Newton, que são uma série de pêndulos acoplados que, apesar de perderem energia para o ar, parecem continuar oscilando indefinidamente. O professor pode desafiar os alunos a pensarem sobre como isso é possível.

5. Contexto e Objetivos (1 - 2 minutos): Finalmente, o professor estabelece o contexto e os Objetivos da aula, explicando que o objetivo é entender o que são sistemas não conservativos, ser capaz de identificá-los no dia a dia e resolver problemas relacionados a eles. Ele também reforça a importância do pensamento crítico e da aplicação prática dos conceitos aprendidos.

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Atividade 1: Montanha-russa Virtual (10 - 12 minutos)

   • Contextualização (2 - 3 minutos): O professor introduz a atividade apresentando um cenário de um parque temático onde os alunos estão projetando uma nova montanha-russa. Ele explica que a tarefa dos alunos é determinar como a velocidade do carrinho da montanha-russa muda à medida que ele sobe e desce nas diferentes partes do percurso.
   • Descrição da Atividade (2 - 3 minutos): O professor distribui folhas de papel e lápis para cada grupo de alunos. Ele desenha um diagrama esquemático de uma montanha-russa com várias seções, cada uma com uma inclinação diferente. Os alunos devem calcular a velocidade do carrinho em cada seção, considerando que há forças dissipativas devido ao atrito.
   • Execução da Atividade (5 - 6 minutos): Os alunos, em seus respectivos grupos, calculam as velocidades do carrinho da montanha-russa em cada seção. Eles discutem suas soluções em grupo e registram seus resultados. Eles também devem identificar os sistemas conservativos e não conservativos presentes na atividade.
   • Discussão dos Resultados (1 - 2 minutos): O professor pede a cada grupo que compartilhe suas soluções e conclusões com a classe. Ele corrige quaisquer erros conceituais e reforça a ideia de que a presença de forças dissipativas transforma o sistema de conservativo para não conservativo.

2. Atividade 2: Pêndulo de Newton (10 - 12 minutos)

   • Contextualização (2 - 3 minutos): O professor apresenta a atividade explicando que os alunos irão construir um modelo simples de pêndulo de Newton. Ele esclarece que o pêndulo de Newton é um ótimo exemplo de um sistema não conservativo, pois, embora possa continuar oscilando por um tempo, eventualmente para devido às forças dissipativas.
   • Descrição da Atividade (2 - 3 minutos): O professor distribui os materiais necessários para cada grupo: uma série de bolas de gude presas a cordas de diferentes comprimentos, que serão usadas como pêndulos.
   • Execução da Atividade (5 - 6 minutos): Os alunos, em seus grupos, devem pendurar as bolas de gude em diferentes alturas e observar o movimento. Eles devem registrar suas observações e tentar explicar por que o pêndulo eventualmente para de oscilar.
   • Discussão dos Resultados (1 - 2 minutos): O professor pede a cada grupo que compartilhe suas observações e explicações. Ele reforça o conceito de forças dissipativas e a transformação de um sistema conservativo para não conservativo.

3. Atividade 3: Debate sobre Energias Renováveis (5 - 6 minutos)

   • Contextualização (2 - 3 minutos): O professor introduz o debate explicando que as energias renováveis, como a eólica e a solar, são consideradas fontes de energia conservativas, pois a energia que elas geram é constantemente renovada pela natureza. Por outro lado, as fontes de energia não renováveis, como o petróleo e o carvão, são consideradas não conservativas, pois uma vez que são queimadas, a energia é liberada, mas não pode ser reutilizada.
   • Execução do Debate (3 - 4 minutos): O professor divide a classe em dois grupos - um a favor das energias renováveis e outro a favor das não renováveis. Cada grupo deve apresentar argumentos para apoiar sua posição, considerando o conceito de conservação e não conservação de energia.
   • Conclusão do Debate (1 - 2 minutos): O professor conclui o debate destacando os pontos principais apresentados por cada grupo e reforçando o conceito de conservação e não conservação de energia, aplicando-o a um contexto relevante para os alunos.

Retorno (10 - 12 minutos)

1. Discussão em Grupo (4 - 5 minutos)

   • Compartilhamento de Soluções (2 - 3 minutos): O professor pede a cada grupo que compartilhe suas soluções e conclusões das atividades realizadas. Cada grupo tem até 2 minutos para apresentar. Durante as apresentações, o professor deve fazer perguntas para garantir que os conceitos foram compreendidos corretamente e para estimular o pensamento crítico.
   • Pontos Chave (1 - 2 minutos): Após todas as apresentações, o professor destaca os pontos principais apresentados por cada grupo, reforçando os conceitos de sistemas conservativos e não conservativos, bem como a presença de forças dissipativas. Ele também reforça a ideia de que entender esses conceitos é crucial para analisar e resolver problemas relacionados a sistemas não conservativos.

2. Conexão com a Teoria (2 - 3 minutos)

   • Identificação de Elementos Teóricos (1 - 2 minutos): O professor retoma os conceitos teóricos apresentados no início da aula e os relaciona com as soluções apresentadas pelos grupos. Ele destaca como os conceitos de sistemas conservativos e não conservativos, bem como a presença de forças dissipativas, foram aplicados nas atividades.
   • Correção de Possíveis Equívocos (1 minuto): O professor verifica se houve algum equívoco na aplicação dos conceitos e, se necessário, faz as correções necessárias. Essa etapa é importante para garantir que todos os alunos tenham uma compreensão clara e correta dos conceitos abordados.

3. Reflexão Final (3 - 4 minutos)

   • Perguntas Reflexivas (2 - 3 minutos): O professor propõe que os alunos reflitam sobre o que aprenderam durante a aula. Ele faz perguntas como: "Qual foi o conceito mais importante que vocês aprenderam hoje?", "Quais questões ainda não foram respondidas?" e "Como vocês podem aplicar o que aprenderam hoje em situações do dia a dia?".
   • Respostas dos Alunos (1 - 2 minutos): Os alunos têm um minuto para pensar sobre essas perguntas e, em seguida, compartilhar suas reflexões. O professor deve encorajar a participação de todos e garantir que todas as perguntas sejam respondidas da melhor maneira possível.

4. Feedback e Encerramento (1 - 2 minutos)

   • Feedback dos Alunos (30 segundos): O professor pede feedback aos alunos sobre a aula, incentivando-os a compartilhar o que gostaram e o que acham que poderia ser melhorado.
   • Encerramento (30 segundos): Finalmente, o professor reforça a importância do tópico estudado para a compreensão de fenômenos físicos do cotidiano e encerra a aula, preparando os alunos para o próximo tópico.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Recapitulação dos Conteúdos (1 - 2 minutos)

   • O professor resume os principais pontos discutidos durante a aula, relembrando a definição de sistemas não conservativos, a diferença entre sistemas conservativos e não conservativos, e a presença de forças dissipativas em sistemas não conservativos.
   • Ele destaca as atividades práticas realizadas, como a análise da montanha-russa virtual e a observação do pêndulo de Newton, que permitiram a aplicação dos conceitos teóricos na prática.

2. Conexão Teoria-Prática (1 - 2 minutos)

   • O professor enfatiza como a aula conseguiu conectar a teoria, apresentada na Introdução, com a prática, através das atividades realizadas pelos alunos.
   • Ele reforça que a compreensão da teoria é essencial para a resolução de problemas práticos, e que a prática, por sua vez, ajuda a solidificar o entendimento teórico.

3. Materiais Complementares (1 - 2 minutos)

   • O professor sugere materiais complementares para que os alunos possam aprofundar seus conhecimentos sobre sistemas não conservativos. Ele pode indicar livros de física, sites educativos, vídeos explicativos e experimentos que podem ser realizados em casa ou no laboratório da escola.
   • Ele também sugere que os alunos revisem os conceitos aprendidos e reflitam sobre como eles se aplicam a situações do dia a dia. Isso pode ser feito, por exemplo, observando o movimento de um pêndulo em um relógio, ou analisando a velocidade de um carro em diferentes partes de uma montanha-russa.

4. Relevância do Assunto (1 minuto)

   • Por fim, o professor reforça a importância do estudo de sistemas não conservativos, destacando que muitos fenômenos do mundo real são melhor compreendidos quando consideramos que a energia não é sempre conservada.
   • Ele pode mencionar exemplos como o movimento de um carro, o funcionamento de um relógio de pêndulo, ou mesmo a dissipação de energia em nosso corpo durante a realização de atividades físicas.
   • O professor encerra a aula, incentivando os alunos a continuarem explorando o mundo ao seu redor através da lente da física.