Queda livre

1. Preparar

• Leia todo o material do estudante do aplicativo EV3 Classroom.
• Colete algumas informações sobre as leis de corpos em queda.
• Se você não tiver um tempo de aula de bloco duplo, planeje executar essa aula em sessões múltiplas.

Parte A

2. Envolver (10 min.)

• Use as ideias para a seção Iniciar uma discussão abaixo para envolver seus alunos em uma discussão relacionada a essa aula.
• Divida sua classe em pares.

3. Explorar (35 min.)

• Faça com que os pares de alunos construa a Torre de queda.
• Dê a eles algum tempo para fazer um teste de execução para garantir que o modelo foi construído corretamente e funciona como esperado.

Parte B

4. Explicar (15 min.)

• Faça com que cada equipe realize o experimento pelo menos três vezes e registre seus resultados.
• Certifique-se de que eles podem criar suas próprias tabelas de testes.

5. Elaborar (30 Min.)

• Faça com que seus alunos usem seus dados registrados para calcular a velocidade média e a constante gravitacional usando as leis de corpos em queda.
• Peça a eles que resumam brevemente os resultados de seus experimentos.
• Não se esqueça de reservara algum tempo para a limpeza.

6. Avaliar

• Dê um retorno quanto ao desempenho de cada aluno.
• Você pode usar as rubricas de avaliação fornecidas para simplificar o processo.

Queda livre descreve a aceleração de um objeto devido exclusivamente à gravidade. As pessoas que saltam de um avião têm a velocidade reduzida pela resistência aerodinâmica conforme caem. Uma queda livre verdadeira somente seria possível no vácuo, onde nenhuma outra força, além da gravidade, é capaz de agir. Um ambiente de teste para experimentos desse tipo pode ser encontrado no Centro de Pesquisa Glenn da NASA em Cleveland, Ohio.

Inicie uma discussão sobre queda livre fazendo perguntas relevantes:

• A que o termo queda livre se refere?
• Qual a relação entre aceleração e velocidade?
• No vácuo, um hipopótamo cai na mesma velocidade que uma minhoca?
• Quando o conhecimento sobre queda livre é útil?

Instruções de construção

• Torre de queda

Usando o modelo
Posicione o modelo em uma superfície sólida e nivelada. Execute o programa e espere até que o sensor de toque seja mostrado na tela. Posicione a bola no braço da bola e pressione o sensor de toque na parte de trás da Torre de queda para iniciar um experimento de queda. Se o experimento for bem sucedido, um grande sorriso seguindo do tempo de queda será mostrado na tela. Se não, um rosto triste será exibido. O braço da bola se fecha automaticamente para o próximo experimento.

Executando o experimento
Enquanto seus alunos estiverem executando seus experimentos, lembre-os do seguinte:

• Se o experimento for bem sucedido, o tempo de queda será mostrado na tela.
• Registre o número do experimento e o tempo de queda em uma tabela de teste. Certifique-se de deixar espaço suficiente para colunas adicionais para os próximos cálculos
• Realize o experimento pelo menos três vezes e use os valores médios para garantir os resultados mais confiáveis.

Programa

Simplifique essa aula:

• Trabalhando com seus alunos para resolver alguns cálculos

Leve essa aula a outro patamar:

• Incentivando seus alunos a realizarem cálculos adicionais usando os valores medidos
• Explicando o significado dos valores médios (por exemplo, média aritmética em relação à mediana, suscetibilidade a interferências) que podem ser usadas para equalizar a medição de erros em uma série de experimentos
• Desafiando os alunos a inventarem maneiras de melhorar a precisão de seus experimentos

Lista de verificação de observação do professor
Crie uma escala que corresponda com suas necessidades, por exemplo:

1. Concluído parcialmente
2. Concluído completamente
3. Objetivos excedidos

Use os seguintes critérios de sucesso para avaliar o progresso dos seus alunos

• Os alunos aplicaram conceitos e/ou processos matemáticos para determinar a constante gravitacional.
• Os alunos explicaram que a bola acelera a uma taxa constante
• Os alunos identificaram as variáveis independentes e variáveis controladas de seus experimentos.

Autoavaliação
Faça com que cada aluno escolha o nível que ele sente que melhor representa seu desempenho

• Bronze: Realizei os experimentos, mas não calculei a velocidade média ou a constante gravitacional.
• Prata: Com alguma ajuda, calculei a velocidade média e a constante gravitacional
• Ouro: Calculei a velocidade média e a constante gravitacional
• Platina: Não só calculei a velocidade média e a constante gravitacional, como também realizei cálculos adicionais usando os valores medidos.

Para integrar o desenvolvimento de habilidades da Área de Linguagens, faça com que seus alunos:

• Criem um breve relatório focando no resultado dos seus experimentos e como ele se compara com o valor aceito para g, a aceleração da gravidade próximo à superfície da Terra
• Criem uma apresentação explicando os resultados dos seus experimentos e o que eles aprenderam

Observação: Isto tornará a aula mais longa.

Pode ser que os alunos que gostaram dessa aula fiquem interessados em explorar esses caminhos de carreira:

• Produção e engenharia (Pré-Engenharia)
• Ciência, tecnologia, engenharia e matemática (Ciência e Matemática)