Objetivos (5 - 10 minutos)

1. Compreender o conceito de Dilatação linear: O professor deve garantir que os alunos entendam o que é a dilatação linear e como ela se aplica na física. Isso inclui a definição do termo, os princípios básicos envolvidos e exemplos de situações do mundo real onde a dilatação linear ocorre.

2. Aplicar a Fórmula de Dilatação linear: Os alunos devem ser capazes de aplicar a fórmula de dilatação linear para resolver problemas e situações propostas. Eles devem entender como interpretar os diferentes termos da fórmula e como usá-la para calcular o resultado desejado.

3. Resolver Problemas Práticos: O objetivo final é que os alunos sejam capazes de resolver problemas práticos que envolvam a dilatação linear. Isso inclui a habilidade de identificar o que é dado e o que é necessário para resolver o problema, de aplicar a fórmula corretamente e de chegar a uma resposta precisa.

• Objetivos Secundários:

  1. Desenvolver Pensamento Crítico: Além do conteúdo específico da dilatação linear, o professor deve incentivar os alunos a desenvolverem suas habilidades de pensamento crítico. Isso pode ser feito através da discussão de diferentes abordagens para a resolução de problemas e da reflexão sobre a aplicação do conceito de dilatação linear em situações do mundo real.

  2. Promover o Trabalho em Grupo: Uma vez que a aula segue o modelo de Aula Invertida, é importante que os alunos se sintam confortáveis em trabalhar em grupo. O professor deve promover a colaboração entre os alunos, incentivando a discussão e a troca de ideias durante as atividades práticas.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de Conceitos Necessários: O professor deve começar a aula relembrando os conceitos de termometria e calorimetria, que são fundamentais para o entendimento da dilatação. Essa revisão pode ser feita através de um rápido questionário ou discussão em grupo para garantir que todos os alunos estão na mesma página.

2. Situações Problema Iniciais:

   • Problema 1: "Imagine que você tem uma barra de ferro e a aquece. O que você acha que vai acontecer com o seu comprimento? E se esfriarmos a barra, o que esperamos que aconteça?"

   • Problema 2: "Imagine que você tem uma ponte suspensa e ela está exposta a altas temperaturas durante o verão. O que você acha que poderia acontecer com a ponte devido à dilatação linear? E se a ponte estiver em uma região muito fria?"

   Essas situações problema servirão como ponto de partida para a Introdução da teoria da dilatação linear. Os alunos serão incentivados a discutir em grupo e a formular suas próprias hipóteses.

3. Contextualização:

   • O professor deve explicar que a dilatação linear é um fenômeno que ocorre constantemente ao nosso redor, seja em objetos do cotidiano como barras de metal, pontes e trilhos de trem, ou em aplicações mais complexas como a construção de estruturas que levam em consideração a dilatação de materiais.

   • É importante enfatizar que entender a dilatação linear é essencial para muitas áreas da engenharia e da física, pois ajuda a prever e a lidar com os efeitos da temperatura em diferentes materiais.

4. Introdução ao Tópico:

   • Curiosidade 1: "Você sabia que o Eiffel Tower, o famoso monumento em Paris, pode se expandir até 6 polegadas devido à dilatação térmica? Isso ocorre porque o metal usado na construção da torre se expande quando a temperatura aumenta e se contrai quando a temperatura diminui."

   • Curiosidade 2: "E se eu dissesse que a dilatação linear é um dos princípios fundamentais que torna possível a construção de grandes arranha-céus? Sem a capacidade dos materiais de se expandirem e contraírem com a temperatura, muitas das estruturas que vemos ao nosso redor não seriam possíveis."

   • O professor deve então apresentar o tópico da aula: dilatação linear. Explicar que, ao longo da aula, eles irão explorar mais a fundo esse conceito, aprender a fórmula para calcular a dilatação linear e a resolver problemas práticos.

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Atividade Prática 1: "Dilatação em Ação" (10 - 15 minutos):

   • O professor deve dividir a turma em grupos de 4-5 alunos e fornecer a cada grupo uma barra metálica (preferencialmente de alumínio) de comprimento conhecido, um suporte para a barra e uma lanterna.

   • Cada grupo deve medir o comprimento da barra com uma régua milimetrada e, em seguida, aquecer a barra com a lanterna por alguns minutos. Eles devem observar as mudanças no comprimento da barra e registrar os dados.

   • Após o resfriamento da barra, os grupos devem repetir o processo de medição. Isso permitirá que eles vejam a dilatação e a contração linear em ação.

   • Os alunos devem registrar os dados obtidos e compartilhar com a turma o que observaram e as conclusões que podem tirar dessas observações. O professor deve guiar a discussão, fazendo perguntas que estimulem os alunos a pensar sobre o fenômeno que estão observando.

2. Atividade Prática 2: "Construindo um Termômetro de Dilatação" (10 - 15 minutos):

   • Ainda em grupos, os alunos receberão uma seringa, uma palhinha de plástico, água e um recipiente com gelo.

   • A tarefa é construir um termômetro de dilatação. Eles devem prender a palhinha à seringa, de forma que ela possa se mover livremente. Em seguida, devem preencher a seringa com água e fechá-la.

   • O grupo deve então mergulhar a seringa no gelo e observar o que acontece. Eles devem notar que a água se contrai e a palhinha se move para dentro da seringa.

   • Em seguida, eles devem retirar a seringa do gelo e aquecê-la suavemente com as mãos. Eles devem observar a água se dilatando e a palhinha se movendo para fora da seringa.

   • Esta atividade permitirá aos alunos verem a dilatação térmica em ação de uma maneira prática e divertida. Além disso, eles terão a oportunidade de construir um dispositivo que demonstra o princípio da dilatação térmica, o que pode ser um ótimo recurso para futuras aulas.

   • Ao final da atividade, os alunos devem discutir em seus grupos sobre o que observaram e como isso se relaciona com o conceito de dilatação linear. O professor deve então guiar uma discussão em classe, destacando os pontos importantes e esclarecendo quaisquer dúvidas.

3. Discussão e Reflexão (5 - 10 minutos):

   • Após a Conclusão das atividades práticas, o professor deve promover uma discussão em classe onde os alunos compartilharão suas observações e conclusões.

   • O professor deve fazer perguntas que incentivem os alunos a refletir sobre o que aprenderam e como isso se aplica em diferentes situações do mundo real.

   • Essa discussão não só reforçará o conceito de dilatação linear, mas também ajudará os alunos a desenvolverem suas habilidades de pensamento crítico e resolução de problemas.

Retorno (10 - 15 minutos)

1. Discussão em Grupo (5 - 7 minutos):

   • O professor deve reunir a turma e iniciar uma discussão em grupo sobre as soluções encontradas por cada equipe nas atividades práticas. Os alunos devem ser incentivados a compartilhar o que observaram, as dificuldades enfrentadas e como conseguiram superá-las.
   • Durante a discussão, o professor deve fazer perguntas que estimulem os alunos a refletirem sobre seus processos de pensamento e a se aprofundarem no conceito de dilatação linear. Por exemplo: "Por que a dilatação ocorre em alguns materiais e não em outros?" ou "Como a dilatação linear pode ser aplicada na construção de edifícios ou pontes?".
   • O professor deve garantir que todos os alunos tenham a oportunidade de participar da discussão e que suas contribuições sejam valorizadas. Isso ajudará a promover a confiança dos alunos em suas habilidades e a facilitar a aprendizagem colaborativa.

2. Conexão com a Teoria (3 - 5 minutos):

   • Depois da discussão, o professor deve fazer a ligação entre as atividades práticas e a teoria apresentada no início da aula.
   • O professor deve reforçar o conceito de dilatação linear e como ele se aplica em diferentes situações do dia a dia, como nas estruturas que nos rodeiam ou na construção de termômetros.
   • O professor pode também retomar a fórmula de dilatação linear e explicar como ela pode ser usada para prever a variação de comprimento de um objeto em função da variação de temperatura.

3. Reflexão Individual (2 - 3 minutos):

   • Para encerrar a aula, o professor deve propor um momento de reflexão individual. Os alunos devem pensar silenciosamente sobre o que aprenderam na aula e sobre quaisquer questões que ainda possam ter.
   • O professor pode fazer perguntas orientadoras para ajudar os alunos em sua reflexão, como: "Qual foi o conceito mais importante que você aprendeu hoje?" ou "Quais questões ainda não foram respondidas?".
   • Após um minuto de reflexão, os alunos devem ser convidados a compartilhar suas reflexões com a turma, se desejarem. O professor deve ouvir atentamente a contribuição de cada aluno e fornecer feedback construtivo.
   • Este momento de reflexão permitirá aos alunos consolidar o que aprenderam, identificar quaisquer áreas de dificuldade e pensar sobre como podem continuar a explorar o tópico da dilatação linear.

4. Feedback do Professor (1 - 2 minutos):

   • Finalmente, o professor deve dar um feedback geral sobre a aula, destacando os pontos fortes e as áreas que podem precisar de mais prática ou estudo.
   • O professor deve encorajar os alunos a continuar a explorar o tema da dilatação linear em casa, seja através da pesquisa individual, da resolução de problemas adicionais ou da discussão com os colegas.

Conclusão (5 - 10 minutos)

1. Resumo e Recapitulação (2 - 3 minutos):

   • O professor deve começar a Conclusão reiterando os pontos principais abordados na aula. Isso inclui a definição de dilatação linear, a fórmula para calcular a dilatação linear e a aplicação deste conceito em situações do dia a dia, como na engenharia de estruturas.
   • O professor deve relembrar as atividades práticas realizadas, destacando as observações feitas pelos alunos e as conclusões que podem ser tiradas a partir delas.
   • É importante ressaltar como a teoria e a prática se complementam, ajudando os alunos a entenderem de forma mais profunda o conceito de dilatação linear.

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

   • O professor deve enfatizar como a aula conectou a teoria da dilatação linear com sua aplicação prática e relevância no mundo real.
   • Ele pode, por exemplo, referir-se à atividade prática do "Termômetro de Dilatação" e como ela demonstrou um exemplo concreto de como a dilatação linear é usada para medir a temperatura.
   • Além disso, o professor pode destacar a importância do conceito de dilatação linear em campos como a engenharia civil, onde a dilatação de materiais de construção devido a mudanças na temperatura deve ser levada em consideração.

3. Materiais Extras (1 - 2 minutos):

   • O professor deve sugerir alguns materiais extras para os alunos que desejam aprofundar seu entendimento sobre a dilatação linear. Esses materiais podem incluir:
     1. Vídeos explicativos online que demonstram a dilatação linear em ação.
     2. Problemas extras para resolver, que ajudarão a reforçar o uso da fórmula de dilatação linear.
     3. Leituras adicionais sobre a aplicação da dilatação linear em diferentes campos da ciência e da engenharia.

4. Aplicação no Dia a Dia (1 - 2 minutos):

   • Por fim, o professor deve reforçar como a dilatação linear é um conceito que se aplica no dia a dia de todos.
   • Ele pode mencionar exemplos como a expansão das rachaduras na estrada durante o verão devido ao calor, ou o fato de que muitos objetos de metal, como panelas e canos, podem se expandir e contrair com as mudanças de temperatura.
   • Ao fazer essas conexões, o professor ajudará os alunos a entender a relevância do que aprenderam e a aplicá-lo em suas próprias vidas.