Movimento de apropriação da segunda lei de Newton

O professor propôs a tarefa de estudo composta por duas bolinhas, uma de plástico e uma de gude, e canudinhos. Segue a descrição deste episódio:

Professor: O objetivo da nossa aula de hoje é estudar a segunda lei de Newton. Preciso de um voluntário de cada grupo. A05 e A15, por favor.

A05: Sopra a bolinha de plástico. A15: Sopra as bolinha de plástico. Professor: Agora vamos trocar a bolinha. A05: Sopra a bolinha de gude.

A15: Sopra a bolinha de gude.

Professor: A15, qual é a massa da esfera de plástico? A15: 6,8 gramas.

Professor: A15, qual é a massa da esfera de gude? A15: 19,5 gramas.

Alunos: Uuuh!

A bolinha de plástico tem massa menor que a bolinha de gude. O experimento consistiu nos alunos soprarem por meio de um canudinho as bolinhas que se encontravam em cima de uma superfície plana e horizontal e observassem o ocorrido. O professor convidou os alunos A05 e A15 para que pudessem executá-lo. A intenção do professor foi que os alunos percebessem que a força do sopro aplicada às bolinhas geravam movimentos com características diferentes, ou seja, movimentos com acelerações diferentes. O aluno deveria associar o sopro a uma força que estava sendo aplicada nas bolinhas e perceber que quando a massa é maior, o módulo da aceleração é menor. Se o sopro é realizado com a mesma

intensidade, as forças têm o mesmo módulo. A atividade visou despertar o caráter investigativo do aluno, uma vez que ele deveria realizar a atividade e buscar as relações por meio da análise dos dados fornecidos pela atividade.

A tarefa foi elaborada de forma que o aluno por meio da investigação se apropriasse do conceito. Para isso o aluno primeiro visualizou o movimento das esferas que foram diferentes, em que as esferas de menor e maior massa tiveram, respectivamente, uma maior e uma menor intensidades de aceleração. Em seguida a aluna A15 mediu a massa das duas esferas e a manifestação dos alunos mostrou que ficaram surpresos ao saberem que a bola de gude possuía massa muito maior que a de plástico.

O professor pediu que os alunos abrissem o livro texto e pesquisassem qual era o valor da aceleração da gravidade. A aluna A08 respondeu que valia 9,8 m/s2 e o professor disse que este valor seria arredondado para 10 m/s2. Os alunos já haviam estudado aceleração e coube a eles entenderem que a aceleração da gravidade é um caso particular da aceleração que eles estudaram em aulas anteriores.

Em seguida o professor propôs uma nova tarefa de estudo que consistiu nos alunos aferirem a massa do objeto em uma balança e em seguida verificarem a força que esse objeto exercia verticalmente para baixo quando colocado em um dinamômetro. O professor pediu que os alunos fizessem a seguinte tabela:

Tabela 1. Modelo de tabela a ser construída pelos alunos.

mobj A Fr mobj + a mobj - a mobjx a mobj: a

em que:

mobj - massa do peso;

a - módulo da aceleração da gravidade; Fr - força resultante.

Segue a descrição deste episódio:

Professor: Façam esta tabela, por favor. Qual é o valor da aceleração? A05: 10 m/s2_.

Professor: Qual é o valor da massa em quilograma? A05: 0,05 kg.

Professor: Quero que dois representantes de cada grupo venham e meçam o peso desta massa. A24: 0,49 N. A22: 0,49 N. A06: 0,49 N. A08: 0,50 N. A12: 0,49 N.

Professor: Agora quero que completem a tabela. A22: E as medidas?

A18: Só os números!

Newton, que é Fr = m.a. Para isso os alunos deveriam preencher a tabela e comparar os

resultados obtidos até chegarem ao modelo. Alguns alunos ao preencherem a tabela viram que havia alguns absurdos. Estes comentários evidenciaram que os alunos já estavam chegando no conceito que o professor estava ministrando. Muitos também verificaram inconsistências ao colocarem as unidades de acordo com o que estava pedindo na tabela. Esta é uma outra evidência que os alunos estavam interiorizando o conceito ministrado pelo professor. Após a tabela ficar toda preenchida, muitos alunos demoraram a chegar no modelo, ou seja, perceber que o valor que estava na coluna Fr era o mesmo valor que estava na coluna m . a, revelando

um ponto muito importante, que é a importância de respeitar o tempo de aprendizagem dos alunos, visto que uns levam mais tempo que outros para aprender, cabendo ao professor dar oportunidades a todos.

Uma prática muito usual entre os professores quando se ministra este conteúdo é colocar a fórmula no quadro e fazer alguns apontamentos sobre ela e partir para os exercícios. Este experimento sugeriu que esta forma de ministrar aula não leva em consideração o tempo de aprendizado dos alunos.

Outro ponto de destaque é que levou 4 aulas de 50 minutos cada para ministrar a segunda lei de Newton. O pesquisador e o colaborador chegaram à conclusão que é um tempo considerável quando se analisa a carga horária total dedicada à disciplina Física. A conclusão da viabilidade da proposta veio do próprio Davydov ao afirmar que o professor faz com que os alunos aprendam os conceitos centrais e básicos na disciplina de forma que se tenha uma autonomia para aprender conteúdos novos. As três leis de Newton são a base de toda a Dinâmica e um bom aprendizado é aquele em que o aluno consegue interiorizar os conceitos da disciplina e conseguir fazer generalizações em situações concretas, como na sua vida cotidiana ou no exercício de sua atividade profissional. Não basta o aluno saber resolver os exercícios mecanicamente. Com a interiorização dos conceitos de Física o aluno passa a ter uma gama maior de ferramentas mentais que o deixa mais preparado a enfrentar os desafios da vida e o habilita a aprender outros novos.

O aluno A22 comenta que as unidades de algumas colunas ficariam absurdas e sem sentido. Logo em seguida o aluno A18 comenta que deveriam analisar apenas os números e não deviam se preocupar naquele momento com as unidades. Segue a descrição deste episódio:

A03: Força resultante é igual à massa?

Professor: Veja na tabela. Quais são os valores da massa e da força resultante. A03: - A força resultante é igual a 0,5 e a massa é igual a 0,05.

Professor: - Os valores são iguais? A03: - Não!

Professor: - Viram a relação?

A08: - Sim! Força resultante é igual à massa vezes a aceleração. Professor: - Vocês não viram nenhuma relação?

A12: - Força resultante é igual à massa vezes a aceleração. Professor: - Qual é a relação?

A25: - Força resultante é igual à massa vezes a aceleração. Professor: - Esta é a segunda lei de Newton.

A24: - Aaaah!

O comentário do aluno A22 revelou uma abstração realizada por ele. Segundo Davydov (1988a) a apropriação do conceito científico deve ser realizada pela relação deste aos demais conceitos, em que o aluno estabelece relações entre os conceitos, num processo conhecido por abstração.

O episódio mostrou o movimento do pensamento dos alunos em direção ao pensamento teórico. Os alunos analisaram os dados da tabela obtidos pela medição das massas dos objetos em uma balança, a força resultante obtida por meio do dinamômetro e o valor da aceleração da gravidade por meio da pesquisa no livro. Esta tarefa proporcionou que os alunos construíssem o seu próprio aprendizado e buscassem os dados necessários, não os recebendo prontos. O aluno soube de onde veio cada dado analisado. A tarefa respeitou o tempo de aprendizado de cada aluno, visto que uns chegaram na relação geral básica em menor tempo do que outros. A aluna A03 iniciou achando que força resultante era igual a massa. Este erro é muito frequente entre os alunos ao confundirem peso com massa. Em seguida ela mesma concluiu que não ao dizer que os valores da força resultante e da massa eram diferentes. Esta passagem foi importante para que a aluna verificasse na prática que força resultante e massa são grandezas diferentes. A aluna A08 que participava do mesmo grupo que a aluna A03 encontrou a relação geral básica, que é a força resultante ser o produto da massa pela aceleração. Os alunos, cada um no seu tempo, se apropriaram do conceito da segunda lei de Newton. O aluno A24 ficou surpreso ao saber que a relação geral básica encontrada por eles era a segunda lei de Newton ao dizer "aaaah!".