ATIVIDADE EXPERIMENTAL VIRTUAL DO PLANO INCLINADO (Contém as Atividades Prático-Laboratoriais 2.1 e 2.3 do 10º ano de Escolaridade)
Esta Atividade Experimental Virtual (AEV) representa a interação física entre as superfícies de um corpo e de um plano inclinado, onde os únicos parâmetros físicos variáveis e suscetíveis de serem alterados, são os coeficientes de atrito entre as superfícies de contacto, a massa dos corpos, a área da superfície de contacto, o ângulo do plano inclinado e a posição inicial do corpo no plano inclinado. A simulação foi concebida para complementar e aprofundar o estudo experimental da atividade prática laboratorial APL 2.1 e APL 2.3 do programa de Física do 10º ano. O objetivo desta simulação é oferecer aos estudantes a possibilidade de efetuarem experiências virtuais, sobre a relação entre a energia e as forças não conservativas em sistemas mecânicos. As atividades propostas permitem os estudos energético, cinemático e dinâmico do fenómeno, potenciando ainda a compreensão da influência dos coeficientes de atrito no movimento translacional e rotacional dos corpos. A teoria de erros também é contemplada nesta AEV, aproveitando o caráter didático que a abordagem deste tema proporciona, no mundo virtual, ao nível da compreensão do que é o alcance e a sensibilidade de um instrumento de medição, bem como a incerteza e o erro na medida de grandezas físicas. A simulação é disponibilizada em duas versões, uma para o professor e outra para o aluno. A diferença entre as duas versões está no objetivo didático que se pretende estabelecer. Na versão do professor, pode-se conhecer e alterar os coeficientes de atrito, observar gráficos e visualizar os vetores das forças aplicadas. O professor poderá utilizar essa informação para mostrar ou explorar com os alunos alguns dos resultados experimentais obtidos por eles, bem como demonstrar e exemplificar de forma dinâmica diversos conceitos físicos relacionados com o fenómeno. Na versão do aluno, as características referidas na versão do professor não estão disponíveis, pois o objetivo é que os alunos façam medições (sujeitas a erros de medição), que permitam dar resposta às questões colocadas nas atividades propostas. Embora esta simulação seja principalmente vocacionada para os ensinos básico e sobretudo secundário, algumas das atividades propostas contemplam conteúdos avançados que podem servir de estímulo para os alunos mais interessados, bem como para estudantes universitários que frequentem unidades curriculares de Física Geral.
DESCRIÇÃO DOS MENUS Em Introdução, é feita uma breve descrição do fenómeno do deslizamento de corpos num plano inclinado, fazendo referência ao conceito de coeficiente de atrito entre duas superfícies.
A atividade 1 contém uma série de questões que levam o utilizador a familiarizar-se com a simulação e as diversas funções disponibilizadas. Permite também aperfeiçoar a técnica de medição usando as diversas ferramentas disponibilizadas na simulação (essencial para a obtenção de resultados fiáveis), ao mesmo tempo que introduz o conceito de atrito e a sua relação qualitativa com diferentes grandezas físicas. Esta atividade pode ser usada a partir do 9º ano para a introdução do conceito de atrito e dos fatores de que depende, assim como promover o pensamento experimentalista necessário para o ensino secundário. Na atividade 2 propõe-se uma abordagem às Medições e Incertezas, durante a qual o aluno é levado a explorar conceitos relacionados com a medição de grandezas e os instrumentos de medição, no sentido de melhorar os seus conhecimentos sobre este tema. Desta forma, espera-se que o aluno fique melhor preparado para os aplicar em todas as atividades que envolvem medições de incertezas, nomeadamente em experiências virtuais. Esta abordagem pode ser enquadrada em aulas sobre a temática da Medição em Ciências Físico-Químicas, contemplada nos programas do Ensino Secundário. A atividade 3 contém uma série de atividades e questões que abordam a cinemática/dinâmica do plano inclinado bem como as energias envolvidas, permitindo que os alunos aprendam a tratar e a analisar dados e a construir tabelas e gráficos. A atividade 4 corresponde à prática laboratorial APL 2.1 – Energia Cinética ao Longo de um Plano Inclinado, e a atividade 5 corresponde à da prática laboratorial APL 2.3 – O Atrito e a Variação da Energia Mecânica do programa curricular da Física e Química A do 10º ano. Estas atividades podem ser usadas para complementar ou, eventualmente, substituir a atividade laboratorial real, em caso de impossibilidade logística de esta ser realizada na escola. Trata-se de uma experiência virtual para os alunos realizarem na sala de aula, como complemento da atividade laboratorial real, ou então fora dela como trabalho de casa. Os instrumentos de medição usados na simulação são, naturalmente, diferentes dos utilizados no laboratório. Todavia, os objetivos da atividade e a atitude perante o problema são os mesmos, quer se trate de uma experiência real ou virtual. A atividade 6 permite a exploração desta simulação num contexto do 11º ano, associando-a à atividade prática laboratorial APL 1.1 – Queda Livre. Esta atividade virtual é apresentada na forma de um problema, que complementa e aprofunda a atividade laboratorial APL 1.1. Em particular, a atividade 6 permite discutir o problema de Galileu e de Aristóteles, sobre o tempo de queda de objetos com massas diferentes. A atividade 7 aborda o conceito de coeficiente de atrito e pode ser realizada por alunos do 12º ano de Física, ou do ensino universitário de uma unidade curricular de Física Geral. A atividade 8 corresponde à elaboração de um Glossário, que para além de conter um conjunto de conceitos e leis que situam e contextualizam, em Física, o fenómeno abordado nesta simulação, proporciona também ao aluno, enquanto atividade prática, o desenvolvimento de pesquisas e de estudos, melhorando a aprendizagem e compreensão da Física. A Ajuda é uma página com informações e dicas úteis para o manuseamento da simulação.