Aula Prática – Fundamentos de Física
R$ 100,00
Este produto é um Relatório de Aula Prática de Fundamentos de Física para o curso de Matemática. A atividade trabalha conservação de energia, energia cinética, energia potencial gravitacional, energia térmica e atrito, com uso do simulador PhET e análise de dados, cálculos, gráficos e conceitos relacionados ao movimento.
O que é esta aula prática?
O material corresponde a uma atividade de Fundamentos de Física, desenvolvida no formato de Relatório de Aula Prática para o curso de Matemática. O roteiro utiliza o simulador PhET para explorar situações relacionadas à conservação de energia e à movimentação de um skatista em diferentes condições.
A proposta integra observação, registro de dados, aplicação de fórmulas e interpretação dos fenômenos físicos. O estudante precisa organizar as informações obtidas na simulação e relacioná-las aos conceitos estudados na disciplina, mantendo clareza na apresentação dos cálculos e das análises.
Quais conteúdos são trabalhados?
A aula prática contempla fundamentos importantes da Física, como:
- Conservação de energia mecânica;
- Energia cinética e energia potencial gravitacional;
- Energia térmica e transformação de energia;
- Fricção ou atrito;
- Influência da massa e da gravidade;
- Altura, velocidade e energia total;
- Comparação entre dados medidos e valores calculados;
- Uso de gráficos para interpretar relações físicas;
- Aplicações da energia na engenharia e em soluções sustentáveis;
- Uso de simuladores no ensino de Física.
Como desenvolver o relatório?
O desenvolvimento começa pela leitura cuidadosa do roteiro e pela compreensão dos objetivos da atividade. Em seguida, é necessário acessar o simulador indicado, conhecer seus menus e selecionar os recursos de medição apropriados. A coleta deve ser feita de maneira organizada, registrando as grandezas solicitadas e mantendo consistência entre as diferentes etapas.
Depois da observação, o relatório deve apresentar os cálculos correspondentes às grandezas físicas, incluindo a energia cinética, a energia potencial gravitacional e a energia total. Também é importante verificar possíveis diferenças entre os valores fornecidos pelo simulador e os resultados obtidos pelas fórmulas, explicando a análise com base na teoria.
Organização dos dados e cálculos
Tabelas bem estruturadas facilitam a conferência de unidades, valores e relações entre as variáveis. A atividade solicita registros associados à altura, à velocidade, às parcelas de energia e aos erros relativos. Ao preencher cada quadro, o aluno deve conferir se os dados estão coerentes e se as unidades foram mantidas corretamente.
Os gráficos também fazem parte da interpretação. A representação das relações entre energia, velocidade e altura ajuda a observar tendências e a conectar a linguagem matemática aos conceitos físicos. O material comercializado preserva os detalhes da resolução para que você possa consultar a organização completa da entrega após a compra.
O que é solicitado no trabalho?
O relatório deve reunir as informações obtidas nos experimentos, os cálculos realizados e uma análise conclusiva sobre os dados. A proposta também solicita a apresentação do princípio de conservação de energia, sua formulação geral e exemplos de transformação energética em contextos como engenharia e energia sustentável.
Outra parte da atividade aborda o uso de simuladores para potencializar a aprendizagem no ensino de Física. Essa etapa envolve uma leitura crítica de texto acadêmico e a organização de um mapa mental sobre o assunto, relacionando aprendizagem, visualização, simulação e ensino de Ciências.
Estrutura esperada para a entrega
A composição pode variar conforme a orientação acadêmica, mas o relatório normalmente reúne elementos de identificação, introdução, desenvolvimento, tabelas, cálculos, gráficos, análise dos resultados, considerações finais e referências bibliográficas. A formatação deve seguir as instruções da instituição e, quando solicitado, observar as normas da ABNT.
- Apresente o tema e os objetivos da aula;
- Explique os conceitos físicos necessários para compreender a atividade;
- Registre os dados observados no simulador;
- Organize os cálculos e as comparações em tabelas;
- Interprete os gráficos e as diferenças encontradas;
- Relacione a experiência aos resultados de aprendizagem;
- Finalize com uma síntese coerente e referências adequadas.
O que você encontra no material?
Ao adquirir este produto, você terá acesso ao material completo da atividade, com a estrutura do relatório de aula prática, os conteúdos relacionados à conservação de energia, as orientações da proposta, os campos de análise e a organização necessária para compreender a entrega solicitada.
O arquivo digital é indicado para quem precisa consultar uma produção acadêmica sobre Fundamentos de Física, entender a disposição das etapas e conferir como os elementos de uma aula prática podem ser apresentados em um relatório. Use o conteúdo como referência de estudo e adapte a identificação e a formatação às exigências da sua instituição.
Para quem este material é indicado?
Este relatório é indicado para estudantes do curso de Matemática que precisam desenvolver uma atividade de Fundamentos de Física com apoio de simulação computacional. Também pode ser útil para alunos EAD que desejam compreender melhor a relação entre dados experimentais, fórmulas, gráficos e análise acadêmica.
Confira o material completo e descubra como organizar um relatório de aula prática sobre conservação de energia com mais clareza, respeitando os conteúdos e as exigências apresentados no roteiro.
Veja o Manual / Enunciado Completo
Roteiro
Aula Prática
FUNDAMENTOS DE FÍSICA
Público
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
FUNDAMENTOS DE FÍSICA
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Nessa aula prática abrangeremos os seguintes temas: conservação de energia, energia cinética, energia potencial, energia térmica, fricção (atrito), entre outros.
Nossos objetivos de aprendizagem são:
- Explicar o conceito de Conservação de Energia Mecânica usando energia cinética, energia potencial gravitacional e energia térmica.
- Descrever como a alteração da massa, fricção ou gravidade afeta a energia do skatista.
- Descrever o que ocorre com a energia no sistema quando a altura de referência muda.
RESULTADO DE APRENDIZAGEM:
UTILIZANDO O SIMULADOR PHET PARA O ESTUDO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
O PhET (Interactive Simulations) da Universidade do Colorado oferece simulações de ciência e matemática divertidas, gratuitas, interativas e baseadas em pesquisa. Cada simulação é testada e avaliada extensivamente para garantir a eficácia educacional. Esses testes incluem entrevistas com alunos e observação do uso da simulação em salas de aula. As simulações são escritas em HTML5 (com algumas simulações legadas em Java ou Flash) e podem ser executadas online ou baixadas para o seu computador. Todas as simulações são de código aberto. As simulações HTML5 podem ser executadas em sistemas iPads, Chromebooks, PC, Mac e Linux.
Nessa etapa de nossa aula atividade, você irá trabalhar com o simulador “Energia na pista de skate” (figura abaixo) o qual aborda um tema muito importante na Física: a lei de conservação de energia mecânica.
O ALUNO DEVERÁ ENTREGAR UM TEXTO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS
O Princípio de Conservação de Energia é uma das leis fundamentais da física e afirma que:
"A energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma em outra."
Explicando: Em um sistema isolado (ou seja, sem trocas de energia com o ambiente), a quantidade total de energia permanece constante ao longo do tempo. Isso significa que toda energia que entra ou sai do sistema aparece em outra forma — nunca desaparece.
Exemplos de Transformações de Energia:
- Mecânica em Térmica: Quando você freia um carro, a energia cinética se transforma em calor nos freios.
- Química em Elétrica: Em uma bateria, reações químicas geram corrente elétrica.
- Elétrica em Luminosa: Em uma lâmpada, a eletricidade se transforma em luz (e também em calor).
- Potencial em Cinética: Ao soltar um objeto em queda, a energia potencial gravitacional se transforma em energia cinética.
COMO ACESSAR O SIMULADOR
- Para acessar o simulador PhET “Energia na Pista de Skate” é necessário acessar o link https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/energy-skate-park ou https://phet.colorado.edu/pt_BR/.
- Clique na seta mostrada para ter acesso ao simulador.
- Clique duas vezes em “Medições”.
- A figura abaixo mostra o simulador.
MENUS DO SIMULADOR “ENERGIA NA PISTA DE SKATE
- No canto inferior esquerdo, selecione a opção “Grade”. A grade lhe auxiliará a encontrar o valor da altura em que o skatista estará durante seu movimento.
- No quadro da direita, selecione “Gráfico Setorial”. Essa opção permite que um gráfico (do tipo pizza) apareça, juntamente com o skatista em movimento, onde serão mostradas as parcelas de energia cinética, energia potencial, energia térmica e energia total. Do lado superior esquerdo está a legenda.
- No quadro da direita, selecione “Rapidez”. Ao selecionar essa opção, aparecerá um tipo de velocímetro onde será mostrada a velocidade do skatista durante seu movimento.
- No quadro da direita, clique com o mouse no cronômetro e, mantendo a tecla esquerda do mouse apertada, posicione o cronômetro como na figura abaixo.
- No quadro da direita, há uma opção que permite que você escolha o tipo de pista a ser utilizada.
- No quadro da direita, na opção “Atrito”, você pode escolher se haverá ou não atrito entre as rodas do skate e a pista.
- No quadro da direita, na opção “Gravidade”, você pode escolher o valor da aceleração da gravidade que estará agindo sobre o skatista.
- No quadro da direita, na opção “Massa”, você pode escolher o valor da massa do skatista.
- No canto superior esquerdo (em roxo) há um medidor dos tipos de energia que estão agindo no sistema. O terminal deve ser posicionado na pista. Para tanto, clique no terminal com o botão esquerdo do mouse e, sem soltar o botão, posicione-o no local em que você quer medir as energias. Durante o movimento do skatista, quando ele passar pelo ponto marcado, você poderá obter: o valor da velocidade, o valor da altura e os valores das energias.
- Clicando no skatista com o botão esquerdo do mouse e, sem soltar o botão, você consegue posicioná-lo na pista. Quando o skatista estiver na pista, aparecerá o gráfico setorial juntamente com ele.
- Para começar o movimento do skatista, basta acessar o menu inferior central. Nesse menu você poderá escolher se quer que o movimento seja mostrado lentamente ou mais rapidamente. O ideal para obter os dados é a escolha do movimento lento. Você poderá pausar o movimento quando você quiser.
- Exemplo:
- Para voltar à configuração inicial, basta clicar em (canto inferior direito do simulador).
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade n° 1: Conservação de energia em um sistema.
Avaliado os resultado
(1) Posicione o terminal do menu energia em 5 pontos da pista e preencha a tabela abaixo. Considere mskatista = 60 kg, g = 9,8 m/s2 e atrito nulo.
Tabela 1.1 – Dados obtidos pelo simulador (mskatista = 60 kg)
| h (m) | v (m/s) | K (J) | U (J) | E (J) |
|---|---|---|---|---|
sendo: h a altura em metros; v a velocidade (rapidez) em m/s; K a energia cinética em Joule; U a energia potencial gravitacional em Joule e E a energia total (E = K + U) em Joule.
Analise a última tabela, está reportando algum princípio da física? Considerando os dados de altura e de velocidade da tabela, faça uma tabela com dados calculados dos valores de K, U e E utilizando as fórmulas teóricas.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade n° 2: Conservação de energia em um sistema.
Proposta: Analisar o movimento de um skatista numa pista com atrito
(2.1) Considerando os dados de altura e velocidade da Tabela 1, faça uma Tabela 2 com dados calculados dos valores de K, U e E utilizando as fórmulas teóricas. Verifique se há as discrepâncias entre dados obtidos (Tabela 1.1) e os dados calculados (Tabela 2.1). O aluno deverá apresentar a seguinte tabela. Justifique sua resposta.
Formulário:
K = ½mv2
U = mgh
E = K + U
σr = |(Vmedido − Vcalculado) / Vmedido| ∗ 100 ⇒ (erro relativo)
Tabela 2.1 – Dados coletados através do simulador (mskatista = 60 kg)
| h (m) | v (m/s) | K (J) | U (J) | E (J) | σK (J) | σU (J) |
|---|---|---|---|---|---|---|
sendo: h a altura em metros; v a velocidade (rapidez) em m/s; K a energia cinética em Joule; U a energia potencial gravitacional em Joule e E a energia total (E = K + U + ET) em Joule.
Para verificar as discrepâncias entre dados obtidos (Tabela 1.1) e os dados calculados (Tabela
Considerando os dados de altura (2.2) e velocidade da tabela (2.2), recalcule os valores de K e U, utilizando as fórmulas teóricas. Compare os valores das colunas duas últimas e calcule o erro relativo percentual para K e U.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade n° 3: Conservação de energia em um sistema.
Proposta: Analisar o movimento de um skatista numa pista com atrito
(3.1) Posicione o terminal do menu energia em 5 pontos da pista e preencha a tabela abaixo. Considere m = 60 kg, g = 9,8 m/s2 e atrito não nulo.
Tabela 3.1 – Dados coletados
| h (m) | v (m/s) | K (J) | U (J) | ET (J) | E (J) |
|---|---|---|---|---|---|
sendo: h a altura em metros; v a velocidade (rapidez) em m/s; K a energia cinética em Joule; U a energia potencial gravitacional em Joule; ET a energia térmica em Joule e E a energia total (E = K + U + ET) em Joule.
Observação: os valores de h e v devem ser iguais aos valores apresentados na Tabela 1.1.
(2.2) Considerando os dados de altura e velocidade da tabela 3,1, recalcule os valores de K e U, utilizando as fórmulas teóricas. Compare os valores das tabelas 4 e 5 e calcule o erro relativo percentual para K e U.
Formulário:
K = ½mv2
U = mgh
σr = |(Vmedido − Vcalculado) / Vmedido| ∗ 100
Tabela 4.1 – Dados calculados (60 KG)
| h (m) | v (m/s) | K (J) | U (J) |
|---|---|---|---|
Tabela 6 – Erros relativos
| σK (J) | σU (J) | σK (J) | σU (J) |
|---|---|---|---|
Avaliando os resultados
(1) Análise do comportamento do movimento do skatista numa pista sem atrito. Considere mskatista = 60 kg, g = 9,8 m/s2 e atrito não-nulo.
Os dados da Tabela 1.1 referente à análise do comportamento do movimento do skatista numa pista sem atrito, ilustra qual princípio da Física? Justifique sua resposta, enunciando-o.
Usando os dados da Tabela 1.1, faça os gráficos: K × v e U × h.
O que significa cada gráfico?
E os gráficos K × v2 e U × h.
(2) Análise do comportamento do movimento do skatista numa pista sem atrito. Considere mskatista = 60 kg, g = 9,8 m/s2 e atrito não-nulo.
Considerando os dados de altura e velocidade da Tabela 1.1, faça uma Tabela 2.1 com dados calculados dos valores de K, U e E utilizando as fórmulas teóricas. Compare os valores das tabelas 1 e 2 e calcule o erro relativo percentual para K e U mostrados.
Tabela 3.1 – Erros relativos.
| σK (J) | σU (J) |
|---|---|
Quais as conclusões que podem ser tiradas da Tabela 3.
(3) Análise do comportamento do movimento do skatista para diferentes massas.
Analise o movimento de um skatista numa pista sem atrito, considerando a massa do skatista igual a 100 kg.
Compare os valores obtidos com os da Tabela 1 (mskatista 60 kg).
Tabela 4 1 – Dados calculados
| h (m) | v (m/s) | K (J) | U (J) | E (J) |
|---|---|---|---|---|
(4) Análise do comportamento do movimento do skatista para diferentes acelerações da gravidade.
Refaça a etapa 1.1 (análise do movimento de um skatista numa pista sem atrito) considerando a aceleração da gravidade na Lua.
Compare os valores obtidos com os da Tabela 1.
Tabela 5 – Dados calculados
| h (m) | v (m/s) | K (J) | U (J) | σK (J) | σU (J) |
|---|---|---|---|---|---|
(5) Análise dos resultados dos passos (1) a (4)
Faça uma análise dos dados obtidos tendo como base a teoria sobre Conservação de Energia e os exemplos de aprendizagem do simulador.
CHECKLIST
- ✓ Acessar o site https://phet.colorado.edu/pt_BR/;
- ✓ Clicar no link do experimento ENERGIA NA PISTA DE SKATE;
- ✓ Realizar com atenção os passos que devem ser seguidos para que o simulador tenha todos instrumentos de medida;
- ✓ Coletar os dados fornecidos pelo simulador considerando o movimento de um skatista numa pista sem atrito e comparar esses dados com os obtidos utilizando as fórmulas aprendidas na disciplina. Comparar esses dados para verificar se há algum erro envolvido na atividade;
- ✓ Coletar os dados fornecidos pelo simulador considerando o movimento de um skatista numa pista com atrito e comparar esses dados com os obtidos utilizando as fórmulas aprendidas na disciplina. Comparar esses dados para verificar se há algum erro envolvido na atividade;
- ✓ Analisar o comportamento do movimento do skatista para diferentes massas. Comparar os valores obtidos com os da Tabela 1;
- ✓ Analisar o comportamento do movimento do skatista considerando a aceleração da gravidade na Lua. Comparar com os valores obtidos com os da Tabela 1;
- ✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Escreva um texto contendo as informações obtidas nos experimentos, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb e deve ser enviado.
Inclua referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Inclua no seu texto os conceitos de transformação de energia; enuncie o princípio de conservação de energia e sua fórmula geral. Também inclua algumas aplicações na engenharia, energia sustentável, entre outras.
O Uso de simuladores para potencializar a aprendizagem no ensino de Física.
Faça um pequeno texto sobre ao estudo do uso de simuladores para potencializar a aprendizagem no ensino de Física. Para tanto, baixe o artigo ”Simuladores em aulas de Física: quando utilizar?” e faça uma leitura crítica do mesmo. )https://portal.amelica.org/ameli/journal/509/5092220023/html/)
Tendo como base o artigo proposto, monte um mapa mental sobre o assunto abordado.
Para auxiliá-lo na confecção do mapa, leia o artigo “Mapa mental: como fazer e para que serve” disponível em https://www.estudarfora.org.br/mapa-mental/. Acesso em julho 2022. Nesse link há um vídeo explicando o mapa mental.
Você pode também assistir o vídeo “COMO FAZER MAPA MENTAL / técnica de estudo #mapamental | Study Bel”. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=yX9yiNsdf1s. Acesso em julho 2022.
SILVA, Girleide M. da. Simuladores em aulas de Física: quando utilizar? Anais do CIET: EnPED (Congresso Internacional de Educação e Tecnologias – Encontro de Pesquisadores em Educação a Distância). São Carlos: Grupo Horizonte – SEaD – UFSCar. 2020. ISSN: 2316-8722. ISSN: 2316-8722. Disponível em https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi3s5zxspL5AhUngpUCHeMwDZYQFnoECAYQAw&url=https%3A%2F%2Fcietenped.ufscar.br%2Fsubmissao%2Findex.php%2F2020%2Farticle%2Fdownload%2F1405%2F1070%2F&usg=AOvVaw2cZa95q7wqeK0bMLXIpDZt. Acesso em julho 2022.
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