Aulas Saber Ciência Explorando bolas saltitonas

Autoras: Judy Scotchmoor e Lisa White, The University of California Museum of Paleontology, Berkeley

Resumo: Nesta aula, os alunos irão explorar as propriedades físicas de uma variedade de bolas e como elas saltam (ou seja, a sua elasticidade). O objetivo da atividade não é necessariamente que os alunos cheguem a uma explicação exata para o fenómeno que eles estão a investigar, mas sim fornecer aos alunos as seguintes experiências: exploração inicial (observação, conversação, questionar, perguntar); a identificação de uma questão a explorar; articular a questão; desenvolvimento de expetativas/previsões; formular explicações; testar as suas ideias, modificar as suas ideias iniciais; e compartilhar os seus resultados com os outros. Os alunos, em seguida, refletem sobre o processo que eles usaram traçando o seu caminho no Fluxograma da Ciência.

Conceitos:

Nível de Ensino: 6-12

Materiais:

Tempo: Uma aula

Organização: Pequenos grupos e discussão com toda a turma

Informação de Apoio: Esta aula, na verdade, é sobre exploração inicial. No entanto, se você está interessado na física por detrás de como as bolas saltam, os seguintes princípios aplicam-se: A bola começa em repouso a uma altura h com energia potencial mgh, onde m é a sua massa e g é a aceleração devida à gravidade. No primeiro salto a bola sobe até uma altura d, correspondente à energia potencial mgd. O coeficiente de restituição, d/h, é a fração da energia mecânica remanescente após o primeiro salto. Cada vez que a bola salta, energia é dissipada na forma de calor e energia acústica, e a altura é reduzida por aproximadamente o mesmo fator: o coeficiente de restituição. d1/h = d2/d1 = d3/d2 = …. (Extraído de Bouncing Balls por Porter Johnson, Departamento de Física, Illinois Institute of Technology, http://www.iit.edu/~smile/ph9417.html)

Sugestões: O Fluxograma da Ciência deveria ser apresentado aos alunos antes desta atividade. Para sugestões de como o fazer, visite o site Saber Ciência:

Realização da Atividade:

  1. De pé, onde todos os alunos o possam ver, segure uma das bolas à altura do peito. Pergunte aos alunos o que eles acham que vai acontecer quando você soltar a bola. Depois de os alunos terem partilhado os seus pensamentos, deixe cair a bola. Pergunte aos alunos se o que esperavam que acontecesse realmente aconteceu.
  2. Diga aos alunos que você vai repetir o lançamento da bola, mas desta vez eles devem concentrar-se com maior detalhe no que observam. Deixe a bola cair. Peça aos alunos para comunicarem as suas observações.
  3. Segure a bola tão alto quanto puder. Diga aos alunos que você vai deixar cair a bola a partir desta altura. O que eles acham que vai acontecer? Deixe a bola cair. Pergunte aos alunos se o que esperavam que acontecesse realmente aconteceu.
  4. Explique aos alunos que eles vão explorar como as bolas saltam. Mostre-lhes os materiais que irão utilizar (saco de bolas e uma fita métrica). Diga-lhes que, primeiro, eles terão cinco minutos para simplesmente explorar os ressaltos das cinco bolas. Distribua os materiais e deixe-os explorar.
  5. Após cerca de cinco minutos, peça aos alunos para reporem as bolas no saco e pergunte-lhes o que é que eles descobriram. Capture um resumo das suas conclusões no quadro. Peça aos alunos para identificarem as variáveis envolvidas na sua exploração (altura da queda, bola oca ou sólida, massa, superfície do piso, elasticidade, etc.)
  6. Diga aos alunos que eles agora terão 5 minutos adicionais para gerar o maior número de perguntas possível sobre como as bolas saltam. Por exemplo, será que a altura a que eu deixo cair o bola afeta a altura do seu primeiro salto? Diga-lhes que o objetivo é escrever tantas perguntas quantas puderem no prazo previsto. As perguntas devem ser escritas no papel de rascunho fornecido.
  7. Depois de cinco minutos, vá de grupo em grupo e peça-lhes para compartilharem uma das suas perguntas. Escreva a pergunta no quadro. Continue a ir ao redor da sala até todas as perguntas terem sido listadas. Examine a lista e, se necessário, pergunte aos alunos se alguma das perguntas deve ser eliminada por agora, seja porque não é possível investigar a pergunta com os materiais que eles têm à sua disposição, ou porque a pergunta não aborda diretamente o foco da investigação — como as bolas saltam .
  8. Dê dois minutos a cada grupo para selecionar uma questão a investigar. Depois de todos os grupos terem decidido sobre a sua pergunta, forneça o formulário Questão para explorar a cada grupo. Peça-lhes para escreverem a sua pergunta na caixa nº 1 (por exemplo, por que é que algumas bolas saltam mais alto do que as outras no primeiro salto?). Na caixa nº 2 devem escrever o que eles acham que vai acontecer (expetativa/previsão; por exemplo, uma bola de borracha oca vai saltar mais alto do que uma bola de borracha sólida). Na caixa nº 3, devem escrever por que é que eles acham que isso vai acontecer (a sua explicação ou hipótese; por exemplo, o ar dentro de uma bola oca age como uma mola e ajuda a fazer a bola ressaltar do chão melhor do que um sólido). A formulação de uma explicação/hipótese pode ser difícil. Você pode ajudá-los a fazer isso, pedindo-lhes que preencham a seguinte frase: Eu acho que X vai acontecer, porque Y. Y representa a hipótese. Saliente que há uma segunda coluna chamada Modificações. Incentive os alunos a modificar a sua pergunta, a sua expetativa, ou a sua explicação à medida que eles prosseguem a sua investigação. Eles podem descobrir que a sua pergunta inicial precisa de ser definida com maior precisão.
  9. Dê 30 minutos a cada grupo para testar as suas ideias através da realização de uma investigação. NOTA: Você pode optar por ter um aluno em cada grupo a servir de observador da investigação da equipa, começando na etapa 4. Esse aluno pode tirar breves notas sobre o que a equipa está a fazer, como eles estão a trabalhar e, de seguida, traçar o caminho da equipa sobre o fluxograma, com base nas notas tomadas.
  10. Após 30 minutos, os estudantes devolvem todas as bolas ao saco de plástico e preparam-se para compartilhar as suas descobertas com o resto da turma. Ao fazê-lo, devem indicar a sua pergunta, a expetativa, e explicação, e deve incentivá-los a explicar quaisquer modificações que eles tenham feito. Em seguida, eles devem explicar brevemente como testaram as suas ideias, e o que eles descobriram. A partir dos resultados do grupo, resuma o que eles aprenderam sobre a elasticidade e sobre como as bolas saltam.
  11. O componente crítico desta lição é proporcionar aos alunos a oportunidade de refletir sobre o que eles fizeram! Se você teve um observador para cada grupo, essa pessoa deve compartilhar com o grupo o que eles fizeram e mostrar-lhes como traçar a trajetória do grupo no Fluxograma da Ciência. Alternativamente, os membros do grupo podem trabalhar em conjunto para relembrar o que fizeram e traçar o seu caminho no Fluxograma da Ciência.
  12. Partilhe os caminhos desenvolvidos a partir das reflexões dos alunos, mostrando-os na sala e discutindo-os com a turma. Oriente a discussão de forma a que os alunos tenham consciência de que as jornadas científicas variaram de grupo para grupo, que nenhuma delas foi linear, que envolveram várias fases de testes e revisão de ideias, e que não produziram necessariamente uma conclusão firme. Os alunos provavelmente têm muito mais perguntas sobre bolas saltitonas depois desta aula de laboratório do que tinham antes da aula!

 
Uma aula Saber Ciência
© 2010 The University of California Museum of Paleontology, Berkeley, and The Regents of the University of California