"Bicicleta dinâmica" : uma sequência didática para trabalhar transformações de energia

Abstract

RESUMO: Ensinar Física tem sido um grande desafio nos tempos atuais, pois de acordo com as legislações vigentes esta componente curricular está inserida no contexto de Ciências da Natureza e Tecnologia, com no máximo duas horas aulas semanais. Portanto, buscar ferramentas didáticas em que se possa abranger o maior conteúdo possível de um mesmo tema mostrou-se uma proposta bastante útil. Além disso, buscou-se algo que despertasse o interesse dos alunos, e a escolha do tema foi baseada na realidade do público alvo cuja instituição de ensino situa-se a 1,3 Km da Usina Hidroelétrica a fio d'água de Rosana (SP). Nesse contexto, este trabalho tem como base um produto educacional (PE) que contém uma sequência didática (seguindo as diretrizes de Antoni Zabala) para abordar a utilização de uma montagem experimental em sala de aula. Esse consiste em uma bicicleta acoplada a uma estrutura metálica que possui um alternador automotivo instalado e, entre outros, um calorímetro. O tema a ser trabalhado envolve o conteúdo de mecânica, eletricidade e magnetismo, e termodinâmica, direcionado ao conceito de energia, e suas transformações de forma contínua, com ênfase na mecânica e termodinâmica. Efeito esse obtido ao pedalar girando o pneu traseiro da bicicleta, que por sua vez gira o eixo do alternador convertendo energia cinética em energia elétrica, que é transformada em energia térmica. Dessa forma, ao utilizar a montagem experimental que envolve os conceitos básicos das transformações da energia, obtiveram-se os seguintes resultados: o valor da potência média dissipada pelo resistor elétrico (R= 6,7?) imerso em 0,1 Kg de água contida no calorímetro foi de 15,11 KJ, e a quantidade média de energia térmica convertida pelo efeito joule, no tempo de 492 s do aquecimento da água de 28,3 °C a 63,0°C, foi de 14,52 KJ e assim, verificou-se a quantidade de energia que foi transferida no sistema. Bem como, explicou-se o princípio da conservação da energia em sistemas reais. O PE foi utilizado no 1º ano do ensino médio do Centro Estadual de Educação Profissional do Noroeste do Município de Diamante do Norte - PR. Os aspectos metodológicos foram baseados na Teoria de Aprendizagem Significativa proposto por David Ausubel. Os resultados foram bastante satisfatórios, e ressaltamos a participação e interesse dos alunos durante e posteriormente ao uso do PE

ABSTRACT: Teaching Physics has been a great challenge in the present times, because according to current legislation this curricular component is inserted in the context of Natural Sciences and Technology, with a maximum of two hours of weekly classes. Thus, seeking didactic tools in which one can cover the greatest possible content of the same theme proved to be a very useful proposal. Therefore, we sought something that would arouse the interest of the students, and the choice of the theme was based on the reality of the target audience whose educational institution is located 1.3 Km from the Rosana's Water-fired Hydroelectric Power Plant (SP). In this context, this work is based on an educational product (EP) that contains a didactic sequence (following the guidelines of Antoni Zabala) to address the use of an experimental setup in the classroom. This consists of a bicycle coupled to a metal structure that has an automotive alternator installed and, among others, a calorimeter. The theme to be worked on involves the content of mechanics, electricity and magnetism, and thermodynamics, directed to the concept of energy, and its transformations continuously, with emphasis on mechanics and thermodynamics. This effect is obtained by pedaling by turning the rear tire of the bike, which in turn rotates the alternator shaft, converting kinetic energy into electrical energy, which is transformed into thermal energy. Thus, by using the experimental setup that involves the basic concepts of energy transformations, the following results were obtained: the value of the average power dissipated by the electrical resistor (R = 6.7?) immersed in 0.1_ Kg of water contained in calorimeter was 15.11 KJ, and the average amount of thermal energy converted by the Joule effect, at the time of 492 s of heating water from 8.3? to 63.0?, was 14.52 KJ, and so, the amount of energy that was transferred in the system was verified. As well as, explained the principle of energy conservation in real systems. The Educational Product was used in the 1st year of high school, of the Centro Estadual de Educação Profissional do Noroeste in the Diamante do Norte's city - PR state. The methodological aspects were based on the Meaningful Learning Theory proposed by David Ausubel. The results were very satisfactory, and we highlighted the participation and interest of the students during and after the use of the Educational Product