Física 177

FÍSICA
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 –
EM TODO LUGAR TEM CIÊNCIA?
MOMENTO 1 – ONDE ESTÁ A CIÊNCIA?
Observe a imagem ao lado e o seu contexto, busque responder à seguin-
te questão: onde a ciência pode estar? Escreva em seu caderno e socialize com
seus colegas os processos e fenômenos onde a ciência pode estar presente.
A ciência pode estar em todo lugar, basta observarmos alguns fenô-
menos com um olhar investigativo, que lá a encontraremos. Nessa ativida-
de, vamos continuar explorando os diversos lugares onde a ciência pode
estar. Para começar, que tal falarmos sobre energia?
Você já reparou que precisamos de energia o tempo todo para reali-
zarmos qualquer tipo de atividade?! Por exemplo, para um ônibus se mover,
diversas transformações energéticas são necessárias desde o momento
em que o motorista dá a partida até o final do percurso realizado. Além
disso, para colocarmos um objeto em movimento, é necessária a aplicação Elaborado para o material
de uma força, podendo ocorrer uma transformação de energia.
Em uma reportagem de uma revista científica, é apresentada a Top Thrill Dragster, uma monta-
nha-russa localizada no estado de Ohio, nos Estados Unidos. A queda de 130 metros permite que os
carrinhos atinjam até 200 km/h. Como podemos explicar seu funcionamento? Para responder a essa
questão você é convidado a refletir e elaborar algumas hipóteses sobre as seguintes situações:

Pixabay

1.1 Você já reparou que o primeiro topo da montanha russa é sempre o mais alto? Por que será que
isso ocorre? Seria possível, depois de descer o topo mais alto, voltar a subi-lo novamente sem
utilizar um motor. Anote suas respostas para depois socializá-las com seus colegas.

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 178 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

1.2 Algumas montanhas russas possuem Looping. Por que as pessoas, quando estão no topo do
looping não caem, já que elas ficam de cabeça para baixo?

MOMENTO 2 – ATIVIDADE MÃO NA MASSA: LOOPING VERTICAL COM

UM COPO DE ÁGUA.
Neste experimento, vamos colocar em prática alguns conceitos discutidos no Momento 1, como
movimento, velocidade, aceleração e energia mecânica:

Materiais:
1 copo descartável de plástico
50 cm de barbante (aproximadamente)
Água para encher o copo
Material pontiagudo para furar o copo (pode ser um prego,
ponta de um compasso etc.)

Procedimento:
Com o auxílio do material pontiagudo, faça dois furos no
copo próximo à borda em duas extremidades opostas
(como na figura ao lado). Amarre cada ponta do barbante
nos furos do copo. Encha o copo de água. Posicione o
meio do barbante em seu dedo indicador, faça o copo girar Elaborado para o material
e observe o que acontece.

Ao girar o copo observe que, ao atingir uma determinada velocidade, mesmo quando está de
cabeça para baixo, a água não cai do copo. Agora, com base no que você aprendeu nas atividades
anteriores, busque responder à seguinte questão: Por que a água não se desloca para fora do copo?
Registre suas ideias e depois compartilhe com seus colegas da sala.

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 –
ENERGIA EM MOVIMENTO
MOMENTO 1 – A ENERGIA QUE SE TRANSFORMA EM MOVIMENTO
Na primeira situação de aprendizagem falamos um pouco sobre energia, suas transformações e
conservações. Você chegou a perceber que para que os objetos não caiam quando estão de cabeça
para baixo, no caso do carrinho da montanha russa e a água no copo da atividade experimental, além
da conservação e transformação de energia, é essencial que haja movimento? Que tal entendermos
um pouco como a energia e os movimentos estão relacionados?
Para iniciar, vamos pensar em algumas situações, nas quais há energia e movimento. Essa ativi-
dade pode ser desenvolvida em grupo e para organizar suas ideias, sob a orientação de seu(sua)
professor(a), vocês podem elaborar um mapa conceitual.

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 Física 179

1.1 Imagine uma corrida de carros de Fórmula 1, o que é necessário para que um piloto ganhe a
corrida? Quais são os elementos científicos que podem estar relacionados à energia e ao movi-
mento nesse contexto?
1.2 Agora vamos pensar no triathlon, um esporte no qual os atletas precisam realizar três modalida-
des diferentes: a natação, o ciclismo e a corrida. Quais são os elementos relacionados à energia
e ao movimento, que você consegue perceber nesse esporte? Quais as principais semelhanças
e diferenças entre os elementos encontrados?

MOMENTO 2 – VAMOS CORRER, NADAR E PEDALAR?

Você sabia que o triathlon é composto de diferentes modalidades e o tempo de duração pode
chegar até três dias? As provas são classificadas de acordo com as distâncias percorridas, em cada
modalidade:
A primeira modalidade é a Sprint que contempla 750 m de natação, 20 km de ciclismo e 5 km de
corrida. Na sequência, temos as modalidades Olímpica, o Meio Ironman, o temeroso Ironman e por
fim, o Ultraman, que contempla 10 km de natação, 421 km de ciclismo (dividido em dois dias) e 84 km
de corrida. No triathlon paralímpico, aqui no Brasil, as distâncias adotadas são 750 m para natação,
20km de ciclismo e 5 km de corrida

2.1 Ao ler o texto sobre as modalidades do triathlon, você deve ter notado que existem elementos
presentes, que indicam grandezas físicas acompanhados de uma unidade de medida. Como
você definiria grandezas físicas? O que elas representam? E as unidades de medidas, o que
elas indicam?
2.2 Com o objetivo de padronizar a unidade de medida, que deverá ser utilizada para representar
determinada grandeza física, foi estabelecido em 1960, durante a Conferência Geral de Pesos e
Medidas, o Sistema Internacional de Unidades conhecido como SI. Faça uma pesquisa sobre os
padrões de unidades de medida utilizadas mundialmente e sistematize os dados encontrados em
uma tabela.
2.3 Observe as imagens abaixo. O que você acha que as setas estão indicando, com relação ao
deslocamento do barco e da bola?

Pixabay

2.4 Na física, existem grandezas escalares e vetoriais, faça uma pesquisa sobre as características de
cada uma delas e busque identificar, se o deslocamento do barco e da bola do item anterior é
uma grandeza escalar ou vetorial. Após a pesquisa, quais outras grandezas você pode classificar
como escalar ou vetorial?

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 180 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

MOMENTO 3 – VAMOS NOS MOVIMENTAR?

Que tal agora fazer uma atividade para descobrir sua velocidade? Reúna-se em grupo, escolha
um local para realizar a atividade e meça a distância que será percorrida por você e seus colegas.
Após isso, um a um, os integrantes do grupo devem percorrer o espaço definido enquanto outro inte-
grante cronometra e anota o tempo, que cada um levou para realizar o percurso.
Sabendo o valor da distância percorrida e o tempo transcorrido, sob orientação de seu professor,
calcule a velocidade de cada integrante. Para facilitar a organização dos dados, você pode elaborar
uma tabela.

MOMENTO 4 – VELOCIDADE NO ATLETISMO

Você já se perguntou o quanto a velocidade é importante para um atleta de corrida?

4.1 Você já deve ter assistido às competições de atletismo ou mesmo a uma Olimpíada, em que os atle-
tas de corrida precisam desenvolver altas velocidades, para concluir a prova e tentar ser o primeiro a
cruzar a linha de chegada. Podemos usar como exemplo, o jamaicano Usain Bolt, conhecido como
o homem mais rápido do mundo, que chegou a marca de 9,58 s, na Olimpíada de Berlim 2012,
correndo uma distância de 100 m rasos. A prova de 100 m rasos é uma modalidade olímpica de
corrida e uma das mais rápidas do atletismo, a prova toda tem a duração de cerca de 10 s.

a) Como podemos calcular a velocidade desse grande corredor que, até hoje, não foi superada?
b) Com seus colegas pesquise alguns aplicativos que permitem fazer a conversão da velocidade
de m/s para km/h. Qual a velocidade do item anterior em km/h?
c) Agora, sob a orientação de seu(sua) professor(a) encontre a velocidade em km/h utilizando
algoritmos. Compare os resultados obtidos com os resultados do item anterior.

4.2 A tabela abaixo apresenta alguns recordes mundiais do atletismo nas Olimpíadas e Maratonas.
Com base nos conhecimentos desenvolvidos até o momento sobre velocidade média, complete
a tabela com os valores correspondentes em cada situação.

RECORDE MUNDIAL
DISTÂNCIA VELOCIDADE MÉDIA*
(até início de 2018)

100 m 9,58 s 10,4 m/s , 37,4 km/h

1m 41s 7,9 m/s , 28,4 km/h

2000 m 4m45s

5000m 6,6 m/s, 23,8 km/h

10.000 m 26m18s

Maratona 5,7 m/s, 20,5 km/h

*Valores arredondados. Fonte: Associação Internacional de Federações de Atletismo – https://www.worldathletics.org/

records/by-category/world-records – Acesso em: 15 jul. 2020.

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 Física 181

Para pesquisar: A energia em Paraolimpíada

.
Pixabay

Um estudo realizado por pesquisadores de biomecânica, que é a ciência que estuda os

movimentos e os efeitos das forças mecânicas no corpo humano, revelou que o atleta sul-africano
Oscar Pistorius que disputa Jogos Paraolímpicos usando próteses nas pernas, consegue correr na
mesma velocidade que corredores que não utilizam próteses, contudo, com um gasto energético
25% menor. Analisando sua passada, foi descoberto que a quantidade de energia desenvolvida
pelas lâminas, ao tocarem o solo, é superior quando comparada com à da articulação humana.
Faça uma pesquisa sobre algumas modalidades paraolímpicas e busque relacionar os conceitos
físicos abordados até o momento como energia, movimento, velocidade etc.

MOMENTO 5 – A VELOCIDADE EM UMA BOLINHA

5.1 Já que estamos falando de esportes, você conhece o jogo de golfe? Este esporte tem como objetivo
usar um taco para arremessar uma pequena bola até um buraco no chão. Ganha o jogo o jogador que
acertar os 18 buracos com o menor número de tacadas possível. Dependendo da distância em que se
encontra a bola do buraco é possível que as tacadas favoreçam movimentos retilíneos ou parabólicos.

Pixabay

a) A jogada mais complexa do golfe é chamada “hole in one” e consiste em acertar o buraco com
uma única tacada. Ao realizar uma tacada hole in one, em um campo nivelado, próximo ao
buraco, como você descreveria a trajetória formada pela bola?
b) Na imagem abaixo o jogador de golfe deu duas tacadas. Na primeira tacada a bolinha se deslocou
2 m, como mostra a figura abaixo. Na segunda tacada o jogador bate na bolinha e ela adquire uma

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 182 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

velocidade de aproximadamente 10 km/h. Considerando que o tempo que a bolinha se move é de

2 segundos e que sua velocidade é constante durante todo o trajeto, escreva uma expressão ma-
temática que represente o deslocamento da bolinha em função do tempo e responda se foi possí-
vel ela atingir o alvo na segunda tacada, considerando que ela se encontra a 1,5 m do buraco.

Elaborado para o material

c) Após calcular o percurso da bolinha no item ”b”, na segunda tacada, percebemos que ela ul-
trapassou o alvo. O jogador terá direito a uma terceira tacada para conseguir atingir o buraco.
Considerando a nova posição da bolinha e o tempo da trajetória como 3 segundos, qual deve
ser o valor da velocidade para que, finalmente, a bolinha consiga atingir o alvo?

Elaborado para o material

d) Vamos recordar até aqui? No item ‘a’ vimos que a bolinha percorreu uma trajetória retilínea até
o buraco. No item ‘b’ descobrimos uma equação matemática que descreve a trajetória da
bolinha no Movimento Uniforme. Nosso desafio agora é: será que é possível visualizar a traje-
tória que a bolinha realizou em um gráfico? Sob a orientação do(a) seu(a) professor(a), esboce
o gráfico do espaço em função do tempo (S x t) descrito na equação S = 2 + 2,7. t, onde S
representa o espaço e t o tempo.
e) Vimos no item ‘c’, que a bolinha passou do buraco, sendo necessária uma nova tacada para
que alcançasse o alvo. Sob a orientação do(a) seu(a) professor(a), esboce o gráfico do espaço
em função do tempo (S x t) que representa esta situação.

MOMENTO 6 – HORA DE PRATICAR

Que tal criar um jogo ou esporte utilizando os conceitos desenvolvidos durante as aulas? Nesse
momento, você é convidado(a) a elaborar um jogo ou escolher um esporte de sua preferência e iden-
tificar como os conceitos de deslocamento, velocidade e tempo estão presentes nele. Além disso,
você deverá apresentar qual a relevância dessas grandezas físicas para o jogo ou esporte, indicando
aplicações, marcações e unidades de medidas utilizadas. Se você preferir pode analisar um jogo já

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 Física 183

existente como vôlei, futebol, basquete ou algum um outro esporte de sua preferência e identificar
como os elementos físicos estão presentes. Essa atividade pode ser realizada em grupo e deverá ser
apresentada para seus colegas de classe.

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 –
COMBUSTÍVEIS QUE MOVEM O MUNDO
Sabemos que carros de corrida aparecem como uma das paixões dos brasileiros(as), até pelo
fato das lembranças de alguns corredores como Ayrton Senna, Emerson Fittipaldi, Nelson Piquet, Ru-
bens Barrichello, Felipe Massa entre tantos outros. Será que você sabe o que está por trás das “má-
quinas” dirigidas por esses pilotos? Vamos entender um pouco como esses esportistas chegaram ao
tão desejado pódio.

Pixabay

Corridas de automobilismo são populares no mundo todo, mas o que faz esses carros atingirem
altas velocidades? Bom, vários aspectos podem influenciar, entre eles a evolução dos combustíveis e
dos motores que conseguem utilizar melhor a energia resultante da combustão em tempo mais curto
– o resultado, maior velocidade! Mas, será que é possível analisarmos o desempenho dos veículos?
Nos momentos a seguir, você irá conhecer um pouco mais sobre esses conceitos e irá entender como
os combustíveis movem o mundo, nesse caso, como os combustíveis movem os carros.

MOMENTO 1 – CONDUTOR CONSCIENTE

Pixabay

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 184 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

Você sabia que acelerar ou desacelerar um veículo pode gastar mais combustível? Uma pesquisa
realizada por uma revista especializada em automóveis, mostrou que veículos que alteram muito a
velocidade consomem mais combustível em comparação a veículos que mantém uma velocidade pra-
ticamente constante, ao longo do trajeto. Além desse fator, é possível perceber que a condução de um
veículo, acima de 100 km/h, exige que o motorista imprima uma maior pressão sobre o pedal do ace-
lerador e isso acarreta aumento de consumo combustível. Por exemplo, em altas velocidades, os veí-
culos mais leves e que possuem baixa potência podem apresentar maior consumo de combustível,
para o mesmo trecho ser percorrido em menor velocidade.

1.1 Faça uma pesquisa sobre os motores a gasolina, álcool e a diesel. Anote as principais semelhan-
ças e diferenças entre eles e busque discutir com seus colegas, qual desses combustíveis pode
tornar o motor mais eficiente.
1.2 Quando pesquisamos sobre a ficha técnica de carros nos deparamos com diversos valores como,
por exemplo, o consumo de combustível. A tabela abaixo apresenta a diferença no consumo de
combustível em vias urbanas e rodovias.

Consumo
Urbano Rodoviário
9,6 km/L (Álcool) 12,2 km/L (Álcool)
13,7 km/L (Gasolina) 17 km/L (Gasolina)

a) O que significam os valores e as unidades de medida presentes na tabela? Por que há diferen-
ça no consumo do combustível no deslocamento em vias urbanas, em comparação ao deslo-
camento em rodovias?
b) Um motorista viajou por uma rodovia percorrendo uma distância de 470km procurando utilizar
o máximo possível o piloto automático do veículo, durante todo o percurso. O veículo foi abas-
tecido antes de iniciar a viagem e, foram gastos para percorrer essa distância, 30 litros de
gasolina. Qual foi o consumo médio do veículo?

Sugestão de leitura: Sugerimos a leitura do artigo: “Estudantes de Lorena

apresentarão novo biodiesel em competição internacional de biologia
sintética” Jornal da Usp. Disponível em: <https://jornal.usp.br/ciencias/
estudantes-de-lorena-apresentarao-novo-biodiesel-em-competicao-
internacional-de-biologia-sintetica/>. Acesso em: 05 ago. 2020.

MOMENTO 2 – TESTES AUTOMOBILÍSTICOS

Algumas revistas especializadas em carros costumam fazer testes, avaliar e comparar os veícu-
los quanto ao seu desempenho. Quando comparamos dois veículos diferentes precisamos estar aten-
tos a alguns aspectos físicos importantes. Se considerarmos que os veículos estão partindo do repou-
so, podemos fazer a comparação do tempo que eles gastam para atingir uma determinada velocidade.
A atividade a seguir é composta por três estações diferentes, você e seus colegas deverão
passar por elas e ao final, socializar os conhecimentos desenvolvidos nesse momento.

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 Física 185

1ª Estação: Pesquisar em mídias digitais Roda de debate:

o tempo gasto para acelerar um veículo a) Qual veículo possui maior aceleração?
de passeio (de 0 a 100 km/h), um carro b) Carros de Fórmula 1 desenvolvem sem muito esforço,
de Fórmula 1 (de 0 a 100 km/h) e um velocidades acima de 250 km/h. Você sabe qual o
avião decolando (de 0 a 100 km/h), e combustível que essas máquinas utilizam para atingir
buscar informações sobre o combustível
essa velocidade?
utilizado em cada veículo. Você também
pode escolher outros tipos de veículos. c) Em uma matéria veiculada em um site de veículos é
2ª Estação: Calcular a aceleração média noticiado que o carro com aceleração mais veloz do
de cada veículo pesquisado. mundo tem 2.012 cv e custa R$ 13,3 mi”. Esse veícu-
3ª Estação: Elaborar uma tabela lo é capaz de acelerar de 0 a 100 km/h em 1,9 se-
comparativa com os tipos dos veículos, gundos. Compare a aceleração desse carro com os
tempo de aceleração e a aceleração média. valores da aceleração dos veículos obtidos na 2ª es-
tação, o que você pode concluir?

MOMENTO 3 – ACELERA!
Um determinado veículo pode variar sua velocidade de 0 Km/h para 100km/h em apenas 10
segundos, isso significa que nesse momento, ele apresenta um movimento acelerado.

3.1 Utilizando as informações sobre o veículo mencionado, qual a distância que esse veículo percor-
re a cada segundo, nos 10 primeiros segundos? Você diria que esse movimento é progressivo
ou retrógrado?
3.2 Utilizando os valores da distância percorrida pelo carro calculados no item anterior, construa um
gráfico que represente o deslocamento do veículo, no intervalo em está acelerando. (Compare
com o gráfico construído na Situação de Aprendizagem 2, o qual descreve a deslocamento de
uma bolinha de golfe. Quais são as principais semelhanças e diferenças entre esses gráficos?)
3.3 Imagine uma situação hipotética, em que o piloto desse mesmo carro se depara com um obstá-
culo e precise frear rapidamente. Considerando que ele se encontra a uma velocidade de 100
km/h e que o carro leva 3 segundos para parar totalmente, calcule a distância que ele, ainda, irá
percorrer até sua velocidade final ser igual a zero, ou seja, até o carro parar. Se o obstáculo estiver
a 50m de distância, o carro conseguirá parar antes ou irá colidir?

Sugestão de Pesquisa: Quando o sinal fica amarelo é melhor acelerar ou frear?

Quando estamos dirigindo, sempre questionamos se devemos passar ou não o sinal amarelo.
Então o que é melhor? Acelerar e tentar passar antes dele ficar vermelho ou frear e parar sem
avançar o sinal? Que tal pesquisar em revistas especializadas de carros e debater com os colegas?

MOMENTO 4 – APRENDIZAGEM MÃO NA MASSA:

Nesse momento, você irá calcular seu tempo médio de reação, ou seja, o tempo médio que o
cérebro leva para perceber uma situação, escolher uma reação e mandar sinais para que nosso corpo
a execute. Essa atividade será dividida duas etapas: na primeira, iremos calcular o tempo de reação
com total atenção ao desafio proposto; no segundo momento, iremos utilizar algo para tirar nossa
atenção. Será que o seu tempo de reação será o mesmo nessas duas situações?

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 186 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

Materiais necessários para a atividade:

1 régua (mínimo de 30 cm) algum objeto utilizado para distrair (celular, livro etc.)

Procedimento:

Sob a orientação do seu (sua) professor(a) reúnam-se em duplas e posicionem-se um em frente

ao outro. Um dos integrantes da dupla deverá ser o responsável por segurar e soltar a régua em queda
livre, enquanto o outro deverá pegá-la. O(a) estudante responsável por segurar e soltar a régua (estu-
dante 1) deverá segurá-la pela extremidade de maior valor, enquanto o(a) estudante que irá agarrar a
régua (estudante 2) deverá posicionar seus dedos indicador e polegar, em forma de pinça, próximo à
indicação zero da régua, como ilustrado na figura abaixo.

Elaborado para o material

1ª etapa: O (a) estudante 1 deverá soltar a régua, que irá começar a cair em movimento acelera-
do devido à ação da gravidade. O estudante 2 deverá segurá-la com os dedos o mais rápido possível.
Estudante 1, tome cuidado para não jogar a régua, mas apenas soltá-la. Estudante 2, procure não
mover sua mão para segurar a régua, mas apenas fechar seus dados. Após isso anote qual foi a dis-
tância percorrida pela régua, para isso basta olhar em qual valor numérico encontram-se os dedos do
estudante 2 ao agarrar a régua em queda livre. Repita esse procedimento, no mínimo 10 vezes. Com
os dados anotados, calcule a distância média percorrida pela régua nessa primeira etapa.
2ª etapa: Agora vocês deverão escolher algo para tirar sua atenção. Para isso você pode usar um
celular, um livro, ou qualquer outro objeto para o qual você irá direcionar sua atenção. Repita o procedi-
mento descrito na 1ª etapa, mas agora sua atenção deve estar totalmente voltada ao objeto escolhido.
Faça as anotações necessárias e calcule a distância média percorrida pela régua, nessa segunda etapa.
Após realizadas a primeira e segunda etapas, vamos pensar nas seguintes questões:

• A distância percorrida pela régua foi a mesma na primeira e na segunda etapas?

• Em qual situação a distância percorrida foi maior?
• Por que será que existe essa diferença na distância percorrida pela régua na primeira e segunda
etapas da atividade experimental?

Com o auxílio de seu(sua) professor(a) calcule seu tempo de reação em ambas as etapas e socia-
lize os valores encontrados.

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 Física 187

Questões de reflexão: Você deve ter notado que a distância percorrida pela régua aumentou na
situação em que havia um objeto distrator. Isso ocorreu, provavelmente porque o tempo de reação
também foi maior, já que sua atenção estava sendo dividida. Agora vamos levar essa situação para
outro contexto. De acordo com o artigo 252 do Código de Trânsito Brasileiro - CTB, caso o condutor
do veículo segure o celular ou o manuseie é considerada uma ação gravíssima. Considerando os con-
ceitos abordados nesse momento da atividade experimental, como você justificaria o uso de celular
pelo condutor do veículo como uma ação gravíssima?

Sugestão de pesquisa:

Você sabe explicar o que é radar? Quais os tipos de radares e como funcionam?
Pesquise em seu bairro se há esse tipo de equipamento.
Existem outras possibilidades de controle de velocidade? Quais?
Qual o número de acidentes ocorridos no local, para justificar a instalação desses equipamentos?
Qual a velocidade ideal para tal área?

MOMENTO 5 – AÇÃO SOCIAL

A ONU (Organização das Nações Unidas) propôs os ODS (Objetivos de Desenvolvimento Sustentá-
vel ). São 17 objetivos para transformar o nosso mundo. No ODS 3: Saúde e bem-estar o objetivo é: “As-
2

segurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todas e todos, em todas as idades”. Dentre os 9
itens desse objetivo, destacamos o item 3.6: Até 2020, reduzir pela metade as mortes e os ferimentos glo-
bais por acidentes em estradas. Considerando os conceitos e habilidades desenvolvidas nessa atividade, o
desafio agora é promover uma ação na sua escola, em sua casa ou em seu bairro para contribuir para esse
objetivo. Para isso, sob a orientação do seu(sua) professor(a), organizem-se em grupos e pensem em quais
ações vocês poderiam realizar, para conscientizar as pessoas sobre os perigos e acidentes no trânsito e
como os conhecimentos científicos poderiam contribuir para a segurança da população. Vamos lá?!

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 – RECURSOS PARA A

MANUTENÇÃO DA VIDA
Nessa atividade você é convidado(a) a compreender como os conhecimentos científicos podem
contribuir na preservação e manutenção da vida, fornecendo maneiras de minimizar os acidentes no
trânsito e os impactos ambientais causados pelos transportes. Vamos lá?

MOMENTO 1 – NEWTON NO TRÂNSITO

Vamos pensar em alguns itens de segurança presentes nos veículos, faça uma lista e tente des-
crever a utilização de cada um deles. Busque identificar os conceitos físicos, que podem estar envolvi-
dos ou que expliquem o funcionamento ou utilização desses acessórios

2 Disponível em: <https://nacoesunidas.org/pos2015/>. Acesso em: 04 ago. 2020.

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1.1 Os itens de segurança e a 1ª Lei de Newton

Provavelmente um dos primeiros itens de segurança que você pensou foi o cinto de segurança.
Atualmente sua utilização é obrigatória, inclusive no banco traseiro. Para entender os conceitos físicos
envolvidos nesse item, vamos pensar na seguinte situação:

a) Imagine que você está em pé em um ônibus em alta velocidade. O condutor avista um obstá-
culo à frente e precisa frear bruscamente. No momento da frenagem, seu corpo se desloca em
alguma direção? Caso o ônibus comece a se movimentar novamente, o que irá acontecer com
seu corpo no momento em que o veículo está acelerando?
b) Em testes de colisões entre veículos, é comum a utilização de bonecos dentro dos carros, que
simulam passageiros. No momento da colisão, o que ocorre com os bonecos dentro dos car-
ros, caso eles não estejam usando cinto de segurança?
c) A definição da 1ª lei de Newton, a lei da inércia, diz que “Todo corpo tende a permanecer em
repouso ou em movimento retilíneo constante, a menos que uma força externa seja aplicada
sobre ele”. Com base nessa definição e nas situações analisadas anteriormente, você conse-
gue identificar quais itens de segurança estão relacionados a esse conceito científico? Busque
elaborar uma explicação científica que justifique o uso desses itens, que contribuem na preser-
vação da vida no trânsito.

1.2 Por que os veículos devem se deslocar em baixa velocidade em certas situações? A 2ª
lei de Newton explica

a) Você já deve ter notado que próximo às escolas existem algumas placas e sinais de trânsito,
sinalizando para que os veículos trafeguem com menor velocidade. Você já viu algum desses
sinais? O que eles indicam? Você consegue identificar algum conceito físico envolvido nessas
sinalizações?
b) Algumas situações temporais exigem que os veículos trafeguem com velocidade reduzida,
você sabe quais são elas? Quais os fatores científicos, que podem justificar a importância do
controle de velocidade nessas ocasiões?
c) Um dos fatores, que podem ser considerados para determinar a redução da velocidade dos
veículos em certos locais, é a força produzida por eles. Essa força está relacionada à massa e
á aceleração do veículo. Imagine um carro com massa igual a 900 kg que trafega próximo à sua
escola. Sabendo que ele atingiu a velocidade de 5 m/s (18 km/h) em 5 segundos, calcule qual
a força F produzida por esse veículo. Caso ele apresentasse uma velocidade igual a 50 km/h,
na mesma variação de tempo, qual seria o valor da força F? Que conclusão podemos tirar sobre
os valores encontrados?

Pixabay modificada pelos autores

d) Para desacelerar ou parar um veículo, precisamos de uma força contrária à aceleração, que irá
agir no sistema de frenagem. Você consegue identificar que força é essa?

0_49734019_SPFE 1a Serie EM Aluno MIOLO.indb 188 07/01/2021 10:58:00

 Física 189

e) Parar um veículo em um terreno asfaltado é igual a pará-lo em um terreno revestido por para-
lelepípedo ou pedregulhos? Quais fatores podem influenciar nessa desaceleração?
f) Um veículo com massa igual a 1 tonelada trafega em uma via local plana de paralelepípedo,
cujo coeficiente de atrito dinâmico, quando o solo está seco, é de 0,78 e quando molhado, é
de 0,60. Qual seria a força de atrito entre a superfície em um dia seco e em um dia de chuva?
O que você pode concluir sobre os valores encontrados?
g) Após responder às questões dos itens anteriores, você deve ter percebido que para evitar
acidentes, é importante que os veículos respeitem as sinalizações das vias e trafeguem com
velocidade reduzida em dias de chuva, em especial em vias com grande fluxo de pessoas,
como escolas, hospitais etc. Existe uma área especializada nesses estudos, chamada enge-
nharia de trânsito. Pesquise como é o trabalho dessa área e como os conceitos físicos são
utilizados para determinar as sinalizações e infraestruturas das vias. Para sistematizar essas
ideias, anote e socialize suas experiências, aprendizados e conclusões sobre o tema.

1.3 3ª Lei, a ação e reação nos movimentos

Na segunda lei de Newton, falamos basicamente sobre a necessidade de parar os veículos em

diferentes solos, mas será que existem conceitos físicos que explicam por que existem superfícies
nas quais é mais difícil iniciar um movimento? Para responder a essa questão, vamos observar a
seguinte situação:

a) É comum que em terrenos arenosos ou terrosos, em dias de chuva, os veículos, que não pos-
suem tração nas quatro rodas, acabem atolando. Ao acelerar o veículo, o condutor pode
afundar ainda mais o carro, ao invés de colocá-lo em movimento. Observe a imagem abaixo,
analisando o sentido no qual a lama está sendo lançada. É possível identificar qual o sentido
da rotação dos pneus do carro? Caso o carro se mova, qual seria o sentido desse movimento?
Tente responder: por que ao acelerar o carro, o condutor pode acabar afundando ainda mais
o veículo, ao invés de colocá-lo em movimento?

Pixabay

b) Com base na 3ª Lei de Newton e observando a imagem, você consegue perceber alguma
relação entre o sentido de rotação dos pneus e o sentido da lama? Para sistematizar suas
ideias, faça um esquema indicando os vetores das forças presentes nessa situação e elabore
uma solução para que o condutor do veículo da imagem consiga tirar o carro da situação de
atolamento. Anote em seu caderno e socialize com seus colegas.

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 190 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

1.4 Sistematizando as ideias... Mão na massa!

Nesse primeiro momento, você pode ver como os conceitos físicos estão presentes em nosso dia a
dia e como eles podem contribuir de forma significativa na preservação da vida. Agora chegou o momento
em que você e seus colegas devem analisar uma situação-problema presente em seu bairro e elaborar
propostas de melhoria, com base nos conhecimentos científicos desenvolvidos até o momento. Vamos lá?

Para essa atividade, sob a orientação de seu(sua) professor(a), você e seus colegas devem se or-
ganizar em grupo, observar e identificar algum problema de trânsito presente em seu bairro próximo à sua
residência ou à sua escola. Inicialmente, vocês deverão anotar qual o problema, suas causas, os im-
pactos sociais que ele acarreta e se já ocorreu algum tipo de acidente. Em seguida, deverão
elaborar possíveis soluções, com bases nos conhecimentos desenvolvidos até o momento, que po-
deriam minimizar ou solucionar o problema em questão. Busque divulgar suas ideias nos meios de
comunicação da escola como redes sociais, jornal ou rádio escolar etc. Você pode até mesmo entrar em
contato com a instituição que regulamenta o trânsito em sua cidade, ou com a subprefeitura local.

MOMENTO 2 – SEGURANÇA NAS ESTRADAS

Certamente, você já viu em estradas ou rodovias placas com limites de velocidades diferentes
para veículos leves como carros de passeio e motocicletas e veículos pesados como caminhões e
ônibus. Discuta com seus colegas os motivos pelos quais veículos leves podem trafegar com velocida-
de maior que veículos pesados, lembre-se de considerar os conceitos físicos envolvidos e também o
trabalho da engenharia de trânsito abordados nos momentos anteriores. Respeitar essas sinalizações
de trânsito podem contribuir para minimizar os acidentes nas pistas? Em uma colisão entre um cami-
nhão e uma motocicleta, qual dos dois veículos seria mais prejudicado? Quais fatores você considera
relevantes para essa discussão?

2.1 Quando os acidentes ocorrem, é necessário realizar um levantamento de dados e coletas de in-
formações para analisar o que ocorreu e nesses momentos, o perito de trânsito entra em ação.
Este profissional, que se beneficia dos conceitos físicos é especialista em ciência forense, que é
um conjunto de conhecimentos científicos e técnicas que são utilizadas para desvendar crimes e
outros assuntos do sistema judiciário. O perito de trânsito faz uso dessas técnicas para suas
análises, quando ocorrem acidentes. Para compreender a relação da ciência forense e os concei-
tos físicos, vamos fazer um estudo de caso com base na reportagem fictícia a seguir:

Acidente fere três pessoas em São Paulo

No dia 09 de agosto de 2020, três pessoas ficaram feridas em um acidente de trânsito em uma
estrada que liga dois bairros da cidade de São Paulo. Segundo testemunhas de um posto de
combustível, o motorista do carro estava distraído com o aparelho celular nas mãos e bateu o
veículo em um caminhão carregado de frutas, que estava parado no acostamento.
O motorista e os passageiros do carro tiveram ferimentos leves e foram encaminhados ao hospital
mais próximo. Já o motorista do caminhão não se feriu, apesar do caminhão ter incendiado.

Física News

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 Física 191

2.1 Segundo os peritos do acidente, logo após o choque, ambos os veículos foram arremessa-
dos para frente com uma velocidade estimada em 20 km/h, na mesma direção em que o
carro vinha. Ainda, segundo a investigação, a massa do caminhão era cerca de 2 vezes a
massa do carro. Diante destas informações e sob a orientação do seu(sua) professor(a),
como podemos definir, aproximadamente, a velocidade em que o carro estava no momento
da colisão?
2.2 De acordo com o Conselho Federal de Medicina (CFM), em 2019, a cada 1 hora em média, cerca
se cinco pessoas morreram vítimas de acidente de trânsito. Diante deste fato e do que você es-
tudou em toda esta situação de aprendizagem até o momento, organizem-se em grupos para
pesquisar e trabalhar por rotação nas estações, conforme indicado abaixo:

1ª Estação: Cada grupo de estudantes irá pesquisar sobre com que frequência acidentes de
trânsito em sua cidade ou região são causados pelos motivos: Grupo 1: Uso de aparelho celular en-
quanto dirige; Grupo 2: Passar com o carro no sinal vermelho; Grupo 3: Não respeitar a faixa de pe-
destres; Grupo 4: Dirigir sob o uso de substâncias tóxicas ou bebida alcoólica; Grupo 5: Não respeitar
o limite de velocidade das ruas e/ou rodovias.
2ª Estação: Com os dados obtidos na estação anterior, elabore uma tabela e um gráfico
de barras.
3ª Estação: Analise o gráfico e debata sobre qual o motivo que causa mais acidentes.
4ª Estação: Elabore um cartaz ou murais/painéis virtuais interativos para divulgação da sua pes-
quisa na escola.

MOMENTO 3 – A MÁQUINA HUMANA

3.1 Você viu em uma Situação de Aprendizagem anterior, em Biologia, que o corpo humano é
considerado uma máquina e como qualquer máquina, precisa de uma fonte de energia para
manter-se vivo e realizar diferentes atividades cotidianas como andar, falar, pensar, estudar
etc. A energia de que precisamos para viver provém da energia potencial quimicamente ar-
mazenada nos alimentos convertida em outras formas de energia quando é metabolizada. É
importante pensar que os alimentos que consumimos estão diretamente relacionados à nos-
sa saúde, pois é por meio deles, que iremos obter a energia necessária para sobreviver. Para
isso, vamos investigar a energia presente nos alimentos e como isso pode impactar direta-
mente nossa saúde.

a) Escolha cinco alimentos e observe a embalagem. Na parte de trás, haverá a tabela nutricional.
Anote o total de energia que esses alimentos podem fornecer, ao serem consumidos.
b) Imagine uma pessoa que realiza muito trabalho e gasta mais energia do que consome, o que
pode acontecer com ela? E se essa pessoa gastar menos energia do que consumiu? Como o
consumo de energia está associado à saúde humana?

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MOMENTO 4 – A TODO VAPOR

4.1 Quando vamos comprar um carro, é muito comum verificarmos as especificações e nelas tam-
bém encontrarmos a informação sobre a potência do carro, vejam:

Pixabay

a) O que significa “cv” na especificação da potência do carro? Pesquise outras unidades de me-
dida que podem ser utilizadas para expressar essa grandeza física. E que tal pesquisar um
pouco sobre sua origem?
b) Observando a tabela, é possível verificar que há variação entre valores de consumo de etanol
e gasolina. Por que ocorre essa variação?
c) Qual relação podemos estabelecer entre o consumo de combustível e a potência do veículo?
Essas informações podem nos auxiliar na escolha do combustível que cause menor impacto
ambiental? Será que os combustíveis renováveis podem ser uma boa opção para a manuten-
ção e preservação do meio ambiente? Anote suas respostas e discuta com seus colegas.

Conexão Física e Tecnologia – Carros híbrido

A fabricação e a venda de carros elétricos, ou
híbridos têm aumentado significativamente no
Brasil, nos dois últimos anos e são uma alternativa
sustentável para o meio ambiente. Alguns dos
benefícios do uso dos carros citados são a redução
dos níveis de poluição ambiental, diminuição da
poluição sonora e a preservação de fontes
importantes de recursos naturais do planeta.
Existem os modelos movidos exclusivamente
Pixabay por eletricidade e os híbridos, que misturam
combustíveis e eletricidade.
Um carro híbrido normalmente possui um motor a combustão, alimentado por gasolina e um motor
elétrico, cujo funcionamento se baseia no conceito de indução eletromagnética. A função do motor
elétrico é auxiliar o motor a combustão, reduzindo o consumo de combustível.
Quando o veículo está em baixa velocidade, o motor elétrico é acionado, já em altas velocidades é
o motor a combustão que entra em ação. Para aumentar a eficiência dos carros híbridos, é utilizada
a frenagem regenerativa. Neste tipo de mecanismo, parte da energia cinética que seria dissipada ao
meio ambiente em forma de energia térmica, devido ao atrito dos freios durante a frenagem em um
veículo convencional, é transformada em energia elétrica e armazenada nas baterias.

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 Física 193

4.2 Algumas concessionárias veiculam em mídias propagandas sobre o carro híbrido, destacando
que os mesmos podem economizar combustível e também preservar o meio ambiente. Façam a
leitura do texto Conexão Física e Tecnologia – Carros híbridos, pesquisem na internet ou em
outras fontes confiáveis, vídeos e artigos científicos, para responder aos itens apresentados abai-
xo. Elabore respostas com base em argumentos científicos e façam um debate em sala de aula.

a) De acordo com suas pesquisas, podemos afirmar que, o que está sendo veiculado nas mídias
sobre os carros híbridos é verdadeiro? Por quê?
b) Descreva o funcionamento dos carros híbridos e busque responder o que acontece com a
energia do combustível nesse tipo de veículo?
c) Quais as transformações de energia que ocorrem, quando um carro híbrido é utilizado?
d) A segurança para os passageiros de um carro híbrido é maior? Justifique sua resposta.
e) Quais as vantagens e desvantagens de se ter um carro híbrido? Por que o carro híbrido pode
ser considerado como um veículo sustentável? E os veículos movidos a hidrogênio, seriam
uma solução sustentável?

MOMENTO 5 – O CARRINHO DA MONTANHA RUSSA PRECISA DE MOTOR?

5.1 No início deste volume, na Situação de Aprendizagem 1, iniciamos a discussão sobre o tema
energia, onde foram apresentadas as transformações de energia em uma montanha russa. Ago-
ra chegou a hora de entender melhor como ocorrem essas transformações.

Conexão da Física com a Engenharia

Compreender a energia mecânica, ou a energia do movimento, está na raiz de muitas aplicações da

engenharia e no cotidiano do nosso mundo. Por exemplo: os engenheiros projetam uma ampla
gama de dispositivos como: veículos, eletrodomésticos, hardware de computador e até mesmo
montanhas russas. Lembram?! iniciamos a discussão sobre o tema energia na Situação de
Aprendizagem 1 com a montanha russa, abordando as transformações de energia.
Para que seja possível desenvolver tudo isso, é necessário entender como a energia é gerada,
armazenada e transformada. Seja projetando elevadores, usinas de energia ou carros de corrida, os
engenheiros levam em consideração os conceitos de trabalho e potência. Eles também utilizam os
conhecimentos sobre impulso e colisões para projetar “zonas de deformação” de proteção e
dispositivos de segurança em veículos, para absorver a maior parte da energia que está sendo
transferida durante uma colisão. Em esportes como beisebol e golfe, investigar como o corpo
humano e o equipamento interagem com a bola durante o impacto, ajuda os engenheiros a projetar
equipamentos esportivos melhores e mais seguros.
Para reduzir a força de arrasto e, assim, melhorar o consumo de combustível, pensam em carros
mais aerodinâmicos. O atrito é utilizado para controlar os movimentos e possibilitar que sistemas de
freios possam evitar derrapagens e até a ocorrência de acidentes.

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 194 CADERNO DO ALUNO – ENSINO MÉDIO

A montanha russa da figura ao lado tem altura de 94 m no

primeiro topo. Um carrinho de massa de 600 kg sobe a montanha
A
içado por uma corrente e um motor. Considere que não há atrito
entre os trilhos e a aceleração da gravidade 10 m/s².

a) Descreva as transformações de energia que ocorrem des-

de que o carrinho sai do ponto A, até passar pelo ponto B,
considerando uma montanha russa ideal, ou seja, aquela
que transformaria toda energia potencial gravitacional em B
energia cinética.
b) Você acha que é possível, na vida real, um carrinho, após Pixabay
descer a rampa, subir novamente uma rampa de mesma
altura? Explique.
c) Utilizando uma planilha eletrônica (Excel) ou um simulador3 faça uma tabela ou um gráfico de
barras, comparando a energia cinética e a energia potencial ao longo da descida do carrinho,
até ele chegar ao solo; considere uma montanha russa ideal.
d) Suponhamos que o carrinho, no topo da montanha russa, esteja com a velocidade praticamente
nula, qual a velocidade deste carrinho quando estiver a 70 m de altura? E quando chegar ao solo?
e) Quais as transformações de energias que estão envolvidas no brinquedo montanha-russa?

MOMENTO 6 – PROJETO “PROJETANDO UMA MONTANHA RUSSA COM

SEGURANÇA”
6.1 Você foi convidado a projetar uma montanha russa para um parque de diversões. Para tanto,
considere os seguintes itens:

a) Esquematize como sua montanha russa será projetada.

b) Quais conceitos físicos seriam utilizados na construção da sua montanha russa?
c) Algumas pesquisas na internet sobre parques de diversões apontam, que acidentes com os
brinquedos, nesses locais, são mais comuns do que pensamos. Como o conhecimento sobre
o coeficiente de atrito entre os materiais seriam úteis para a sua construção?

Para ajudar no desenvolvimento do seu projeto:

• Você pode treinar a montagem do seu projeto usando o Simulador que explora
a relação entre energia cinética, potencial e energia total e escolher ou criar a
sua própria montanha russa e observar o que ocorre com o movimento. Roller
Coaster Model. Disponível em: <https://www.compadre.org/precollege/
items/detail.cfm?ID=8228>. Acesso em: 12 ago 2020.

• O vídeo no link abaixo mostra um passeio na montanha russa Sheikra que fica no
parque de diversões Busch Gardens, em Tampa/Flórida. Disponível em: <https://
www.youtube.com/watch?v=mMEed3OdU3A>. Acesso em: 12 ago 2020.

3 Disponível em: <https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/energy-skate-park-basics>. Acesso em: 19 ago. 2020.

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