Primeira Lei de Newton: um plano de aula que explica o conceito de inércia aos alunos

Material para o ensino médio traz exemplos e aborda referencial inercial

Por Elves Silva Moreira do Instituto Claro

Área de conhecimento: Física / Nível de ensino: Ensino Médio

Conteúdos

● Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia);
● O que é inércia;
● Referencial inercial.

Objetivos

● Compreender a Primeira Lei de Newton;
● Entender o conceito de inércia;
● Assimilar o que é um referencial inercial.

Palavras-Chave:

Primeira Lei de Newton. Princípio da Inércia de Galileu. Inércia. Referencial inercial.

Sugestão de aplicação para o ensino remoto:

As sugestões estão organizadas em tópicos com uma breve explicação de cada recurso.
● Jitsi Meet: é um sistema de código aberto e gratuito, com o objetivo de permitir a criação e implementação de soluções seguras para videoconferências via Internet, com áudio, discagem, gravação e transmissão simultânea. Possui capacidade para até 200 pessoas, não há necessidade de criar uma conta, você poderá acessar através do seu navegador ou fazer o download do aplicativo, disponível para Android e iOS.

Trabalhando com essa ferramenta, é possível:

– Compartilhar sua área de trabalho, apresentações e arquivos;
– Convidar usuários para uma videoconferência por meio de um URL simples e personalizado;
– Editar documentos simultaneamente usando Etherpad (editor de texto on-line de código aberto);
– Trocar mensagens através do bate-papo integrado;
– Visualizar automaticamente o orador ativo ou escolher manualmente o participante que deseja ver na tela;
– Reproduzir um vídeo do YouTube para todos os participantes.

● Gravação de videoaula usando o Power Point: o PPT, já tão utilizado por nós professores para preparamos nossas aulas, também permite a gravação de uma narração para os slides, que tanto nos auxiliam na explanação dos conteúdos. É possível habilitar a função de vídeo enquanto grava, assim, os alunos verão o professor em uma janelinha no canto direito da apresentação. Essa ferramenta é bem simples e eficaz. Veja um guia.

● Envio de Podcast aos alunos: podcast nada mais é do que um áudio gravado (como os enviados pelo Whatsapp). Podem ser utilizados para narrar uma história, para correção de atividades, revisar ou aprofundar os conteúdos. Para tanto, sugiro o app Anchor, que pode ser baixado no seu celular. Ele é muito fácil e simples de utilizar.

● Plataforma Google Classroom: permite a criação de uma sala de aula virtual. Essa ação irá gerar um código que será compartilhado com os alunos, para que acessem a sala. Nesse ambiente virtual, o/a professor/a poderá criar postagens de avisos, textos, slides do PPT, conteúdos, links de vídeos, roteiros de estudos, atividades, etc. É uma forma bem simples e eficaz de manter a comunicação com os alunos e postar as aulas gravadas, usando os recursos anteriormente mencionados. Confira outros recursos oferecidos pela Google, como a construção de formulários (Google Forms) para serem realizados pelos alunos.

Sugerimos aulas com até 30 minutos de duração. Além disso, nem toda aula precisa gerar uma atividade avaliativa, para não sobrecarregar os alunos. As aulas virtuais também podem ser úteis para correção de exercícios e plantões de dúvidas.

Previsão para aplicação:

3 aulas (30 min./aula)

1ª Etapa: Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia)

inércia

Para essa etapa sugerimos o agendamento de uma aula síncrona, através da plataforma Jitsi Meet, apresentada anteriormente neste plano. Nela, é possível, através do recurso de compartilhamento de tela do seu computador, apresentar slides aos alunos com as informações sugeridas abaixo, facilitando a explicação dos conteúdos propostos neste plano, além de permitir uma aula expositiva dialogada, com a participação dos alunos através do chat e/ou habilitação do microfone dos alunos.

Professor(a), você poderá iniciar a aula compartilhando a seguinte notícia com os alunos: “Após 21 anos, 70% das vítimas de trânsito morrem sem cinto”. Em seguida, questione qual a relação do tema abordado na notícia com o tema da aula. Espera-se que os estudantes reconheçam o cinto de segurança como um importante dispositivo para parar a inércia. De qualquer forma, assistam a este vídeo (ele será utilizado para explicar o fenômeno da inércia). Ao final, peça aos alunos para escreverem, com suas palavras, o que entenderam sobre inércia e citem outro exemplo do nosso cotidiano em que isso pode ser observado. Em seguida, diga aos alunos que irá aprofundar o tema na próxima aula síncrona, para tanto, você pode utilizar o texto e as imagens contidas nesse plano, adaptá-los para uma apresentação de slides que poderá ser compartilhada com os alunos. Faça o mesmo para as etapas 2 e 3 deste plano.

Quando você terminar a explicação dos conteúdos, sugerimos a elaboração de uma lista de exercícios, com o auxílio do Google Forms e seu compartilhamento com os alunos através do Google Classroom, dessa forma, os estudantes poderão exercitar o que foi aprendido e tirar dúvidas.

Quando se trata do estudo do movimento dos corpos, ou ausência de movimento (corpos em repouso), alguns indivíduos são reconhecidamente bastante relevantes.
Em um primeiro momento, pode-se citar os estudos feitos pelo grande filósofo grego Aristóteles (384 – 322 a.C., que nasceu em Estagira, na Macedônia). As ideias que Aristóteles elaborou para explicar a presença, ou ausência, de movimento dos corpos são bastantes intuitivas, ou seja, muito próximas do senso comum. De maneira tal que pode ser interessante apresentar as ideias aristotélicas sobre o movimento dos corpos para estudantes que terão o primeiro contato com o assunto.
Contudo, vários séculos se passaram, e outros pensadores se debruçaram sobre o mesmo assunto, o estudo do movimento dos corpos, e chegaram a conclusões completamente diferentes das que foram apontadas por Aristóteles. Por tais conclusões estarem mais de acordo com o que é observado na Natureza, as ideias de Aristóteles foram refutadas.

Com toda certeza, o italiano Galileu Galilei (1564-1642) foi um pensador que deu contribuições substanciais para o estudo do movimento dos corpos, a tal ponto que suas conclusões, mesmo após 400 anos, ainda são válidas nos dias de hoje, quando levada em conta as devidas considerações. Não à toa, alguns historiadores da Ciência consideram Galileu Galilei como o pai da Física Moderna, por essa e tantas outras contribuições que ele deixou como herança para toda a humanidade.
Entretanto, como não poderia faltar quando se trata de Física, foi o grande Sir Isaac Newton (1642 – 1727) que organizou as ideias de Galileu sobre o movimento, e as formulou de uma maneira precisa e elegante, apresentando-as como a conhecemos atualmente, ou seja, como a Primeira Lei de Newton.

Galileu foi a primeira pessoa que chegou à conclusão, nada óbvia, que um corpo que se movesse sobre uma superfície perfeitamente lisa¹, a menos que alguma força externa atuasse sobre ele, ele continuaria com o seu movimento eternamente. Essa conclusão pode ser chamada de Princípio da Inércia de Galileu.

Em 1687, juntamente com outras grandes contribuições para o estudo do movimento dos corpos, Newton apresentou, em sua obra prima intitulada “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural”, o Princípio da Inércia de Galileu da seguinte forma:

“Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças aplicadas sobre ele.”

Em outras palavras, se um corpo está parado, se nenhuma força for feita sobre ele, ele permanecerá parado (em repouso). E, se um corpo está em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), se nenhuma força for aplicada sobre o corpo, ele permanecerá nesse estado de movimento.

Numa linguagem mais formal, diz-se que quando o somatório (representado pela letra grega sigma Σ) das forças sobre um corpo é nulo, ele tem duas possibilidades:

Portanto, pode-se dizer que a Primeira Lei de Newton é o Princípio da Inércia de Galileu.

¹ Naturalmente, para que isso seja possível, não pode haver nenhum outro tipo de força atuando sobre o corpo. Não poderia haver também a resistência do ar, por exemplo. Ou seja, o corpo deveria estar se movimentando no vácuo.

A primeira Lei de Newton pode ser facilmente experimentada no nosso dia a dia. Por exemplo: quando estamos dentro de um carro em movimento, quando ele é freado rapidamente, somos arremessados para a frente, pois um corpo em movimento retilíneo uniforme tende a permanecer em movimento retilíneo uniforme. Por esse motivo, é necessário a utilização dos cintos de segurança por todos os passageiros do carro, e não apenas o motorista deve usá-lo, pois todos dentro do carro estão submetidos às mesmas leis da Física.

Sendo assim, quem se recusa a utilizar cinto de segurança dentro de um veículo está ignorando uma lei fundamental da Física. Mas o fato de ignorar uma lei da Física não significa que não sofrerá as suas consequências.

2ª Etapa: O que é inércia?

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Não é difícil perceber que quanto mais massa tem um corpo, mais difícil é para puxá-lo ou empurrá-lo. Ou seja, quanto mais massa tem um corpo, mais difícil é de alterar o seu estado, seja de repouso ou de Movimento Retilíneo Uniforme (MRU).
Para acelerar (mudar o seu estado, seja de repouso ou de velocidade constante em linha reta) um corpo que tenha muita massa, é preciso exercer muita força sobre ele. Significa que quanto mais massa (mais matéria) tem um corpo, mais ele resiste a uma alteração do seu estado.

A resistência que um corpo oferece a uma alteração do seu estado de movimento, ou melhor, a resistência que um corpo oferece para ser acelerado é a sua inércia.
A inércia de um corpo está intrinsecamente relacionada a sua quantidade de matéria, de forma tal que, quantitativamente, a inércia de um corpo é igual a sua massa.

3ª Etapa: Referencial Inercial

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Referencial inercial – Resumo Escolar (crédito: reprodução)

Para determinar quando um corpo está em repouso, ou em Movimento Retilíneo Uniforme, é preciso adotar um determinado referencial.
As Leis de Newton, inclusive a sua primeira, a Lei da Inércia, só são válidas para referenciais inerciais.

Referenciais inerciais são sistemas de coordenadas que não possuem aceleração. Ou seja, são sistemas que estão em repouso ou estão em Movimento Retilíneo Uniforme (MRU).

É importante destacar que todo corpo que está realizando um movimento circular (ou uma curva) está sob o efeito de uma força, a força centrípeta, e, portanto, não é um referencial inercial.

O planeta Terra, por exemplo, possui alguns movimentos, dentre eles, o movimento de rotação. O planeta gira em torno do seu próprio eixo de rotação realizando uma volta completa em aproximadamente 24 horas, ou seja, um dia. Sendo assim, para ser preciso, a Terra não é um referencial inercial.

Contudo, para movimentos de curta duração, pode-se desconsiderar os efeitos devido a rotação da Terra, e ela pode ser considerada como um referencial inercial, durante esse pequeno intervalo de tempo.

Plano de aula elaborado pelo Professor Elves Silva Moreira
Adaptação para o ensino remoto elaborada pela Prof.ª Dr.ª Nathalie Lousan

Conteúdo produzido por institutoclaro.org.br

Denilson Alves

Editor do Portal Nosso Goiás