Lei de Hooke e conservação de energia : uma proposta experimental aplicada ao primeiro ano do ensino médio

Abstract

RESUMO: No Ensino Médio, temos a percepção de que a lei de Hooke e a conservação da energia mecânica, quando abordadas na componente curricular de Física, ainda são temas pouco explorados e/ou com mínima compreensão dos estudantes. A inexistência de estratégias didáticas estimuladoras e a falta de recursos materiais para as atividades práticas nas escolas são apontadas como alguns dos principais fatores que acentuam o desconhecimento e a incompreensão dos alunos a respeito da lei de Hooke e da conservação da energia mecânica. Um dos objetivos deste trabalho de mestrado foi instigar os estudantes a respeito desse princípio de conservação a partir de experimentos que foram realizados utilizando os kits de laboratório de Física disponibilizados pelo Ministério da Educação às escolas públicas do estado do Paraná. A sequência didática contém atividades experimentais com cinco experimentos envolvendo o sistema massa mola e a conservação de energia mecânica utilizando materiais já existentes na escola. Os resultados experimentais foram analisados por meio da perspectiva da Teoria de D. Ausubel relacionada a uma aprendizagem significativa. A sequência didática foi aplicada aos alunos da Primeira Série do Ensino Médio na qual realizaram medidas estáticas e dinâmicas com molas buscando, inicialmente, a determinação da constante elástica das mesmas a partir de análises gráficas. Posteriormente, se buscou a correlação dos resultados experimentais com o conceito de conservação de energia mecânica. Como resultados, pode se constatar que os estudantes conseguem assimilar os conceitos físicos abordados com maior facilidade quando estes são desenvolvidos de forma prática com uso de materiais simples e presentes no cotidiano, tais como, as molas helicoidais. Em contrapartida é perceptível a grande dificuldade dos alunos com a manipulação de gráficos e a interpretação física dos parâmetros envolvidos. Percebemos, portanto, a urgente e necessária atuação interdisciplinar entre a Física e a Matemática, colocando a leitura, interpretação de gráficos, manipulação de escalas e uso de funções matemáticas em resultados experimentais de atividades práticas de Física como principais desafios a serem superados.

ABSTRACT: In high school, the perception of the Hooke's law and the conservation of mechanical energy, when approached on the curricular component of physics, are still less explored themes and/or with minimal comprehension by the students. The nonexistent stimulating didactic strategies and the lack of material resources for the practical activities on the schools are some of the mentioned factors that stress the ignorance and the lack of comprehension of the students on the Hooke's law of conservation of mechanical energy. One of the objectives of this Master’s degree work was to instigate students on the matter of these principles of conservation carrying out experiments using the physics lab kits that were available on the public schools of Paraná, given by the ministry of education. The didactic sequence includes experimental activities with five experiments, involving spring mass system and the conservation of mechanical energy using already existent materials at schools. The experimental results were analyzed thru the perspective of the D. Ausubel’s theory, related a meaningful learning. The Didactic sequence was applied on the first year of high school, in which they take static and dynamic measurements with coils, searching initially to establish the elastic constant from graph analysis. After that, search the correlation of the experimental results with the concept of mechanical energy conservation. As a result, we can perceive that the students achieve an easy assimilation of the physics concepts, when they have developed in a practical way using simple materials of the everyday life, such as coil springs. On the other hand, is clear the students’ struggle on manipulating the graphs and interpreting the physical parameters involved. We see, however, the urgent and necessary cross disciplinary interaction between Physics and Mathematics, presenting as a focus mater the Reading, graph interpretation, scale manipulation and the use of mathematical functions on the results of experiments of practical activities on the Physics discipline as main challenges to overcome.