SP-071

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90-120 min

6 ao 9 ano

Intermediário

Atrito: interação entre superfícies.

Nesta aula, você irá montar um carro com sensor de distância para estudar o comportamento da interação entre superfícies, o atrito.

Aula criada por:

Vagner Jandre Monteiro

Suporte ao Professor

Objetivos da Aula

• Compreender a origem da força de atrito;
• Perceber a diferença entre atrito estático e atrito cinético;
• Identificar fatores que influenciam a intensidade do atrito.

Preparar

Confira os materiais necessários para a aula e certifique-se de que todos os componentes eletrônicos estão funcionando corretamente.

Material do Aluno

• Conjunto SPIKE Prime por grupo

• Notebook ou computador com o software do SPIKE instalado.

• Régua ou trena.

• Cronômetro.

• Materiais para criar diferentes texturas sobre a superfície (areia etc.).

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Envolver

Quando andamos, não percebemos, mas estamos “empurrando o chão”. Atividades simples do dia a dia, como andar, só são possíveis graças a uma interação entre superfícies, o atrito. O atrito é uma força bastante comum no cotidiano e surge devido a tendência de movimento entre superfícies. Com o melhor entendimento do comportamento do atrito, foi possível desenvolver tecnologias que melhoraram a vida e a segurança das pessoas, como exemplo, podemos citar o sistema de freios ABS (abreviação do termo inglês Antilock Braking System). Nesse sistema, as rodas do veículo não travam com o acionamento do freio, evitando a perda de controle e diminuindo a distância de frenagem. Quando a roda não trava, sobre ela atua o atrito estático. Já quando a roda trava, sobre ela atua o atrito cinético. Como o atrito estático atinge uma intensidade maior que o atrito cinético, o freio ABS acaba sendo mais eficiente que o sistema convencional. Diferentes fatores podem afetar o atrito das rodas com o chão, por exemplo, a largura da roda, a superfície na qual a roda está passando e o peso do carro. Nesta atividade, vamos verificar o comportamento do movimento do carro, em diferentes superfícies e com diferentes rodas.

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Explorar

Agora, utilize o manual de instruções para a construção da base do seu veículo de teste, acesse o software SPIKE. Clique na aba “Construir” e utilize o passo a passo presente no manual “Base Motriz 1”. Após a construção, será necessário conectar o sensor ultrassônico (ou sensor de distância) em um passo à parte, posicione-o na parte que será a dianteira do seu veículo. 

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Explicar

Nesta atividade, os alunos deverão testar o veículo em pelo menos duas superfícies. Para cada superfície, sugira a troca das rodas (disponíveis no kit SPIKE PRIME), ao menos uma vez. Para o levantamento de dados, deverão registrar a distância percorrida, o tempo gasto e calcular a velocidade média do robô em cada superfície (lembre-se que a velocidade do motor programada não deverá ser alterada nos testes). Para a organização dos dados levantados, sugerimos uma tabela com as anotações da “distância percorrida”, “tempo gasto”, “velocidade média” e “observações” para cada situação.

Ao final da coleta de dados, os alunos devem anotar suas observações, levando em consideração a comparação dos dados anotados. Espera-se que haja conclusões quanto a influência das trocas de superfícies e o desenvolvimento da velocidade dos carros. Também podem ser consideradas as observações quanto a distância de frenagem para cada situação. Lembre-se de instigar os alunos as conclusões mais complexas referente as superfícies e suas interações além de possibilitar um momento para que haja uma troca de informações entre os alunos e suas respectivas conclusões. 

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Elaborar

Para que haja um padrão no levantamento dos dados, utilize réguas (ou trenas) fixas a superfície para facilitar as medições de distância. Também, deixe um obstáculo final (um aglomerado de elementos LEGO, por exemplo) sempre na mesma posição, ele servirá como limite para o movimento. Além disso, não esqueça de manter um padrão para as medidas de tempo. A distância de frenagem é um ponto delicado, pois poderá ser difícil de medi-la por ser muito curta, caso o motor esteja programado com uma velocidade baixa. É importante trazer isso para a discussão.

Se julgar necessário, proponha que os alunos façam as gravações de cada etapa, para que se possa verificar posteriormente as distâncias com maior precisão. Por fim, observe as diferenças de comportamento para cada situação, fazendo as devidas conexões com a interação entre superfícies.

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Avaliar

Durante a realização da atividade, procure verificar se os alunos estão envolvidos na investigação e atentos a indicações dos aspectos realmente relevantes para os efeitos observados.

Desenvolva uma auto-avaliação para que os alunos possam abordar os resultados obtidos e identificar a importância desta aula na construção do conhecimento. 

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Dicas para o professor

Forneça aos alunos informações e perguntas que os ajude e os instigue a pensar sobre as grandezas que influenciam no experimento.

Esta atividade pode ser uma oportunidade de relembrar conceitos elementares da cinemática, como trajetória, posição, deslocamento e velocidade média.

Material de apoio e aprofundamento para o professor:

http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20042/juliana/atrito.htm

https://www.cbpf.br/~nanos/Apostila/14.html

Diferenciar