KIT FÍSICA II - HIDROSTÁTICA

 Física: Mecânica II - Hidrostática

Olá professor, vamos dar início a nossa aula sobre hidrostática. Nesse plano de aula faremos um direcionamento para que o uso do Kit e o seu experimento seja um sucesso.

PLANO DE AULA

Componente Curricular: Ciências da Natureza/Física

Indicação de ano: Ensino Médio

Duração prevista: 50 minutos

Abertura da aula:

Local: A atividade pode ser realizada em sala de aula ou  no laboratório. 

Organização da turma: A turma deve ser dividida em até 10 grupos com número de integrantes variável de acordo com o número de estudantes da turma.

Montagem dos materiais: O material pode ser montado em conjunto com o professor conforme suas orientações.

*Recomendamos que os estudantes tenham alguns instantes para explorar os materiais antes do início das instruções. Assim, evitamos que se distraiam durante a fala do professor.

Levantamento de conhecimento prévio: Perguntas iniciais que você professores pode fazer para que a turma levante hipóteses e se engaje no experimento. 

1 - Natação e Flutuação:

Por que você acha que é mais fácil flutuar na água do mar do que na piscina? Dica: pense no que o mar e a piscina têm de diferente!

2 - Balões de Festa:

Quando soltamos um balão cheio de hélio, ele sobe. Como você explicaria isso usando o que sabemos sobre objetos flutuando ou afundando na água?

3 - Iceberg e Água:

Por que a maior parte de um iceberg fica abaixo da superfície da água?

4 - Banhos de Banheira:

Você já notou que a água sobe quando você entra na banheira? Por que você acha que isso acontece?

5 - Pesca com Boia:

Ao pescar, por que a bóia afunda um pouco na água quando um peixe morde a isca, mas não afunda completamente?

Desenvolvimento da prática:

Antes de começar o professor deve distribuir para cada grupo a folha de atividade do kit intitulada: “Princípio de Arquimedes - Empuxo. Parte I – Medida da densidade de um sólido”.

1. Montagem do Suporte:

A primeira coisa que se deve fazer é preparar o nosso espaço de trabalho. Monte o suporte para o dinamômetro. Tenha certeza de que está bem montado e estável para evitar erros nas medições.

2. Preparação do Dinamômetro:

Com o suporte pronto, fixe o dinamômetro ao suporte. Isso garante que nossas medições sejam o mais precisas possível.

3. Medição do Peso do Cilindro:

Antes de adicionar qualquer água, vamos medir o peso do cilindro usando o dinamômetro. Anote esse valor, \(p\), na tabela, precisamente ao lado do espaço para o 'Volume Inicial'.

4. Adição de Água ao Béquer:

Agora que temos o peso do cilindro, adicione 100 mL de água em um béquer. Use o medidor para ser exato e registre esse volume inicial, chamado \(V_i\), na nossa tabela, na área designada para o 'Volume Inicial'.

5. Imersão do Cilindro:

Com cuidado, submerja o cilindro na água, assegurando que ele não toque o fundo do béquer. Ao mantê-lo submerso, meça a força aparente, \(p_a\), com o dinamômetro. É importante registrar tanto o peso real, \(p\), quanto a força aparente, \(p_a\), na tabela.

6. Registro do Volume Final:

Observe e anote o novo volume de água no béquer, conhecido como \(V_f\), após a imersão do cilindro. Este dado é vital para entender o deslocamento de água.

7. Medições Finais do Cilindro:

Para concluir, meça o diâmetro e a altura do cilindro utilizando uma régua.

Resultado esperado: 

• Apreender o conceito de empuxo

• Verificar experimentalmente o Princípio de Arquimedes

• Determinar a densidade de um sólido

Condução das discussões

Entendendo a prática: 

O que foi feito?

Observação do comportamento de objetos submersos em um fluido, como água.

Conceitos explicativos:

Princípio de Arquimedes: A força de empuxo exercida sobre um objeto submerso em um fluido é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto.

Densidade: A relação entre a massa e o volume de um objeto, determinando se ele flutua ou afunda em um fluido.

Para além da sala de aula: 

Generalização: "Quanto mais volume um objeto submerso tem, maior é a força de empuxo que ele experimenta."

Exemplo Cotidiano: Ao brincar na piscina, você percebe que um balão cheio de ar flutua mais do que um pequeno cubo de plástico. Isso ocorre porque o balão desloca mais água, experimentando assim uma força de empuxo maior.

Atividade Científica: Os cientistas investigam como diferentes formas e tamanhos de objetos afetam a quantidade de fluido que eles deslocam. Isso é importante para entender a flutuação de navios e submarinos, por exemplo.

Generalização: "Objetos leves flutuam, enquanto objetos pesados afundam na água."

Exemplo Cotidiano: Uma bola de plástico flutua facilmente na piscina, enquanto uma bola de ferro afunda rapidamente. Isso ocorre porque a bola de plástico é menos densa que a água, enquanto a bola de ferro é mais densa.

Atividade Científica: Os cientistas usam essa propriedade para estudar a densidade de diferentes materiais e como eles interagem com fluidos, o que é útil na fabricação de embarcações e na exploração de oceanos.

Materiais disponibilizados no kit 

Ao fazer o pedido deste kit, você receberá:

• Pasta com possíveis atividades do kit para desenvolver com os estudantes 

• Folhas de papel milimetrado

• Réguas (50 cm)

• Transferidores com imã 

• Linha

• Álcool isopropílico

• Tesoura 

• Pano

• Pesos com diferentes formatos e massas

• Polias 

• Cronômetros

• Béqueres (150 ml)

• Conta gotas

• Sal de cozinha 

• Ganchos para dinamômetro 

• Dinamômetro 

• Base 

• Haste de metal 

• Suporte

Materiais complementares

- Folha de atividades do CDCC intitulada “Princípio de Arquimedes - Empuxo. Parte I – Medida da densidade de um sólido”. O número de folhas será de acordo com o número de estudantes da turma.