Segunda lei de Newton

Os alunos responderam três questões que necessitavam do conceito referente à segunda lei de Newton. A primeira questão foi a seguinte: Seu tio chama você para dar um passeio de canoa num lago e ela possui um motor de popa. Suponha que o motor de popa exerça na água uma força de intensidade 100N e que as massas da canoa, do seu tio e sua sejam, respectivamente, 60kg, 80kg e 45kg. Desprezando os atritos e considerando a segunda Lei de Newton, o que se poderia afirmar sobre o movimento da canoa? Justifique sua resposta. A segunda questão foi a seguinte: Imagine que você esteja em um aeroporto assistindo os aviões decolarem. Num determinado momento você assiste a decolagem de um avião que possui turbinas, partindo do repouso, com uma aceleração constante de intensidade 5m/s2 e massa igual a 1.500kg. Valendo-se da segunda Lei de Newton, explique como o avião se movimenta. E a terceira questão foi a seguinte: Imagine você andando de bicicleta, que suas pernas exerçam uma força horizontal na bicicleta de intensidade 50N e que as massas da bicicleta e sua sejam, respectivamente, 50kg e 45kg. Desprezando-se os atritos e valendo-se da segunda Lei de Newton, o que se pode dizer sobre o movimento da bicicleta?

Nesta primeira questão dez alunos (A04, A05, A09, A10, A12, A15, A17, A20, A23 e A26) deram indícios que não interiorizaram o conceito da segunda lei de Newton. Os alunos A05, A10 e A20, respectivamente, escreveram:

A força aplicada supera o peso da canoa (A05).

A força aplicada na água faz com que a canoa tenha um movimento de 185 em aceleração (A10).

A força aplicada que se movimenta a canoa é 1,85 (A20).

canoa" e não conseguiu caracterizar o movimento como sendo uniformemente variado. A aluna A10 lançou mão dos conceitos força, movimento e aceleração, mas não conseguiu alcançar a relação geral básica representada no modelo Fr = m . a. O aluno A20 respondeu

equivocadamente que a força aplicada na canoa é de 1,85, visto que no enunciado do exercício constava que é de 100 N, e não explicou como se daria o movimento.

Dezesseis alunos (A01, A02, A03, A06, A07, A08, A11, A14, A16, A18, A19, A21, A22, A24, A25 e A27) calcularam a aceleração imprimida na canoa a partir da aplicação da segunda lei de Newton, mas não caracterizaram o movimento como uniformemente variado, um conceito já estudado por eles em aulas anteriores. Os alunos A07, A08 e A22, respectivamente, escreveram:

Quando a canoa estiver com massa maior, a canoa se movimentará devagar. Já quando a massa for menor deslocará com mais facilidade (A07).

Que a aceleração da canoa será menor, pois irá ter muito peso na mesma (A08). Pode-se afirmar que a canoa se move com aceleração de aproximadamente 0,54m/s2

porque foi exercida uma força de 100N (A22).

A aluna A07 mostrou em sua resposta que avançou no sentido do pensamento teórico ao relacionar a massa com o movimento. A aluna A08 também fez uma relação, mas se equivocou ao relacionar a aceleração com o peso. O aluno A22 também se aproximou do pensamento teórico ao admitir que a aceleração de 0,54 m/s2 foi devida à força aplicada.

Na segunda questão seis alunos (A05, A09, A14, A23, A24 e A26) deram indícios que não interiorizam o conceito da segunda lei de Newton. Os alunos A05 e A14, respectivamente, escreveram:

5 m/s2 _{= 1500 kg (A05).}

O avião se movimenta devido a aceleração constante com intensidade e a sua massa (A14).

Os alunos A14, A23, A24 e A26 não responderam a questão. O aluno A05 estabeleceu uma relação equivocada ao escrever que "5 m/s2 = 1500 kg". A aluna A14 estabeleceu uma relação ao escrever que "o avião se movimenta devido a aceleração constante", mostrando um avanço no desenvolvimento do seu pensamento, mas não alcançou o conceito.

Os demais 20 alunos (A01, A02, A03, A04, A06, A07, A08, A10, A11, A12, A15, A16, A17, A18, A19, A20, A21, A22, A25 e A27) utilizaram o modelo da segunda lei de Newton expressa na relação Fr = m . a, e encontraram o valor da força resultante que faz com que o

avião tenha uma aceleração e possa decolar, dando indícios que interiorizaram o conceito. Os alunos A19 e A27, respectivamente, escreveram:

F = 7.500 N. Segundo a segunda lei de Newton o avião movimenta graças à força da turbina aplicada sobre o avião (A19).

Para que o avião se movimente e pegue uma velocidade de 5 m/s2 _{ele exerce uma}

Um ponto a ser destacado é a utilização da unidade na resposta e 9 alunos a colocaram corretamente, ou seja, N (Newton). Cinco alunos não colocaram e os demais colocaram unidades equivocadas, como por exemplo, F e m/s2. Vale ressaltar a dificuldade que os alunos apresentam em saber qual é a unidade correta, sendo de extrema importância, pois sua falta, na maioria dos casos, deixa a resposta sem sentido. Os alunos A19 e A27 utilizaram o modelo para achar o módulo da força resultante que atua no avião, 7.500 N. O aluno A19 explicou que "o avião se movimenta graças à força da turbina aplicada". O aluno A27 ao explicar porque o avião se movimenta escreveu que para alcançar a velocidade de 5 m/s2 deve exercer a força de intensidade igual a 7.500 N, mostrando um movimento em direção ao pensamento teórico, mas ele confundiu os conceitos velocidade e aceleração.

Na terceira questão nove alunos (A05, A09, A10, A12, A14, A17, A20, A23 e A26) deram indícios nas respostas que não interiorizaram o conceito. As alunas A10 e A14, respectivamente, escreveram:

O movimento da bicicleta será de 475 de aceleração com o que fará ela se movimentar para qualquer local ou lugar (A10).

A bicicleta se move devido a força na ação das pernas e também devido as massas levando em conta o princípio da ação e reação de corpos diferentes em mesma direção (A14).

A aluna A10 escreveu equivocadamente que "o movimento da bicicleta será de 475 de aceleração". A aluna A14 utilizou os conceitos força e massa para justificar sua resposta, mas não conseguiu explicá-la utilizando o conceito da segunda lei de Newton e no final ao escrever "levando em conta o princípio da ação e reação" mostrou que confundiu com o conceito da terceira lei de Newton.

Dezessete alunos (A01, A02, A03, A04, A06, A07, A08, A11, A15, A16, A18, A19, A21, A22, A24, A25 e A27) encontraram o valor da aceleração utilizando o modelo da segunda lei de Newton, mas não caracterizam o movimento da bicicleta como uniformemente variado. Os alunos A21 e A22, respectivamente, escreveram:

O movimento da bicicleta desprezando os atritos é 0,52m/s2 _(A21).

Pode-se dizer que a bicicleta se movimenta com uma aceleração de, aproximadamente, 0,52m/s2 _{porque foi exercida uma força de 50N pelas minhas}

pernas (A22).

A resposta da aluna A21 mostrou que ela tem um domínio menor do conceito estudado quando escreveu que o movimento é de 0,52m/s2, podendo ter caracterizado como aceleração. A resposta do aluno A22 deu indícios que avançou na direção do pensamento teórico, mas não justificou qual seria o movimento da bicicleta nestas condições.

Esperava-se que os alunos identificassem como núcleo do conceito da segunda lei de Newton a “relação entre força resultante, massa e aceleração”. No conjunto das respostas dos

alunos às questões relacionadas ao conceito de Inércia, verifica-se que 10 alunos forneceram indícios que permaneceram com os conhecimentos cotidianos e que 16 alunos, ainda que não tenham formado o conceito teórico, mostraram indícios de início de mudanças em seu método de pensamento.