Artigo publicado no boletim da Sociedade Brasileira de Física

Projeto do MNPEF desenvolve atividades com o corpo em sala de aula para ensinar física

Figura retirada do artigo citado abaixo – Método da Pendura aplicado em sala de aula

O uso do próprio corpo dos alunos como uma ferramenta para aprender um conceito de física é um experimento sem custo e que não depende de laboratório, trazendo conhecimento de maneira lúdica. Foi assim que a professora de física Tatiana Arenas ensinou o conceito de centro de gravidade para alunos de escolas públicas em Niterói no Rio de Janeiro. As atividades foram desenvolvidas em sua dissertação de mestrado orientada pela Professora Rosana Bulos Santiago, que atua no Polo 30 do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), localizado na Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO). A experiência uniu diferentes áreas do saberes e trouxe reflexão para os estudantes.

Conforme Rosana explica, a ideia surgiu com familiaridade pelo esporte entre ela e Tatiana. Além da dissertação, o projeto resultou em um artigo publicado em 2018 no Caderno Brasileiro de Ensino de Física. Duas escolas tiveram turmas que passaram por esse experimento, entretanto somente uma delas foi selecionada para a análise de dados. Fatores ligados à frequência dos alunos foram fundamentais para essa decisão. Um dos colégios está localizado em uma área de constante violência, o que  afeta a assiduidade nas aulas.

Para levar o conteúdo de centro de gravidade aos estudantes, foram propostos diferentes experimentos em sala de aula, utilizando basicamente o corpo dos alunos em movimentos que desafiavam o equilíbrio, no intuito de dar a sensação necessária para o entendimento do conceito. O objetivo da atividade era levar os alunos a experimentarem o centro de gravidade corporal, sem a necessidade de recorrerem ao formalismo matemático. Dentre os benefícios de realizar uma aula em que os alunos se envolvem bastante estão o surgimento natural do interesse pelo assunto e o desenvolvimento de uma noção intuitiva para a realização dos cálculos, sem que essa seja a primeira etapa do aprendizado.

Outra estratégia usada em sala de aula foi o “método da pendura” (figura acima). Quando um corpo é suspenso por uma extremidade, sua posição de equilíbrio é tal que o centro de gravidade fica em uma linha imaginária que liga o ponto de suspensão ao chão. Em sala de aula, o professor pode improvisar esse método utilizando diferentes figuras geométricas. Nas atividades realizadas por Tatiana em sala de aula, um boneco preso a uma garrafa PET ilustrou esse método, simulando o que aconteceria com uma pessoa.

O  experimento prossegue em etapas com questionários que ilustram as figuras humanas em diferentes posições. Em cada etapa os alunos tiveram que identificar os movimentos e responder se conseguiriam ficar em equilíbrio. Esses dados foram coletados e apresentados por meio de gráficos pelas pesquisadoras. Rosana complementa que experimentos devem ser valorizados pelas escolas, de forma que deem aos estudantes a sensação de apropriação do espaço e construam um olhar de que a instituição escolar deve ser zelada e protegida.

O gosto pelo esporte fez a professora Rosana desenvolver diferentes pesquisas em  Física do Esporte. “Quando a gente conversa com os atletas, com pessoas que têm mais interação com o esporte, eles conseguem responder a uma série de perguntas que também são feitas  na nossa ciência física”, explicou.

O uso da força física para explicar conceitos científicos dá um caráter interdisciplinar e empírico ao ensino. Pensando dessa forma, o saber na sala de aula ganha mais uma ferramenta que atrai estudantes. “Fui pesquisar sobre a pista half-pipe de skate e descobri que a half-pipe tem uma curva matemática muito conhecida e que possui propriedades surpreendentes, a cicloide”, contou Rosana, que  tem outros trabalhos nessa linha orientando alunos do MNPEF, como por exemplo a análise de um golpe de caratê que resultou em uma publicação na revista Física na Escola, da SBF.

A pesquisadora considera o curso do MNPEF uma “iniciativa espetacular que possibilita uma formação continuada dos licenciados em física”. Para Rosana, a experiência adquirida no mestrado profissional entrega saberes e permite reflexão sobre o que é ser professor.

Por Joice Santos

Bolsista Mídia Ciência – FAPESP

Processo 2019/02744-3

Artigo“Proposta para o ensino-aprendizagem do centro de gravidade a partir do equilíbrio do corpo humano”

Rosana Bulos Santiago e Tatiana Arenas

Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 35, n. 3, p. 956-979, dez. 2018

DOI: http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2018v35n3p956

Dissertação de mestrado

“Metodologia para o ensino-aprendizagem do Centro de Gravidade a partir do equilíbrio do corpo humano”

Autora: Tatiana Arenas Mora

Orientadora: Professora Drª Rosana Bulos Santiago

Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física da UNIRIO no Curso de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física (MNPEF)

O ouro de Isaquias no Mundial da Hungria

Neste domingo, o baiano, Isaquias Queiroz conquistou o título no Mundial de canoagem velocidade no C1 1000m, prova individual. Foi a segunda medalha dele em Szeged, Hungria: antes, já havia sido bronze nas duplas. O brasileiro foi o único a terminar abaixo dos quatro minutos: 3min59s23. Ao término da prova ele declarou:

- Vim sem estar totalmente preparado, com uma gripe, mas é trabalho. Eu botei o tronco embaixo e fui remando.

Inteligentemente, ao abaixar o tronco, ele reduziu o efeito da força de arrasto, facilitando o seu deslocamento.  Esta força surge devido a presença da resistência do ar sobre o corpo em movimento, que se opõe ao deslocamento do corpo. Assim, quanto menor for a área frontal a direçao de movimento, menor será a força de arrasto.

Com este resultado Isaquias conseguiu se classificar para a próxima Olimpíada em Tóquio.

Como a onda perfeita se forma

Vale pena ver este vídeo sobre como são geradas ondas no mar.

O protagonista é surfista e professor de Física. Ele  explica de maneira bem simples e com lindas imagens, o que são ondas e como são geradas no mar.

https://www.dw.com/pt-br/como-a-onda-perfeita-se-forma/av-49598447

A velocidade média do saque do voleibol

O vôlei foi criado em 1895, pelo americano William G. Morgan, então diretor de educação física da Associação Cristã de Moços (ACM) na cidade de Holyoke, em Massachusetts, nos Estados Unidos. No Brasil, o voleibol profissional masculino nas quadras teve início no ano de 1954 e ao longo de meio século teve inúmeras conquistas sendo três títulos olímpicos, em 1992, 2004 e 2016 nos Jogos de Barcelona, Atenas e Rio de Janeiro, respectivamente; tricampeão mundial com três medalhas de ouro conquistadas nos Campeonatos Mundiais na Argentina (2002), no Japão (2006) e na Itália (2010) e bicampeão na Copa do Mundo, onde possui cinco medalhas, sendo duas de ouro (2003 e 2007) ambos no Japão.

Hoje o esporte tem um caráter científico na qual pesquisadores e estudiosos contam com ajuda da tecnologia para melhorar o desempenho dos profissionais dentro de quadra. Em 2013, a equipe técnica de Renan dal Zotto, utilizou radares para medir a velocidade dos saques dos atletas com a finalidade de evoluir os jogadores nesse fundamento e alcançar o ponto máximo dos jogadores.No vôlei masculino, o saque é muito importante, pois dificulta o passe do adversário, facilitando o trabalho do bloqueio.

O uso do equipamento permitiu medir, que alguns jogadores sacam em média 110 km/h (aproximadamente 30 m/s) como é o caso de Isaac, Rodriguinho e Wallace. Nas Olímpiadas do Rio, em 2016, o país se consagrou como tricampeão e um dos jogadores que teve grande destaque e que mais salta na seleção é Wallace Souza, que tem 1,98m de altura e consegue se projetar a uma altura de 3,65 no ataque, segundo dados do site da Federação Internacional de Vôlei (FIVB).

Conforme imagem acima, vemos o jogador Wallace se projetar no ataque contra a Itália. Nesse lance ele sobe aproximadamente a um metro do solo e alcança a bola a quase três metros de altura. Nesse momento podem ocorrer duas situações:

·         1ª situação: o time adversário bloqueia o lance que pela física equivale ao Princípio da Ação e Reação em que a bola bate no bloqueio e retorna a quadra com mesma velocidade (aproximadamente 30 m/s), mesma direção e sentido oposto, que seria ponto contra o Brasil.

·         2ª situação: ocorrência real, o time da Itália não conseguiu bloquear a bola do jogador e essa fez um percurso da diagonal descendente em linha reta (movimento horizontal), o que seria descrito por uma parábola, mas devido a alta velocidade e o curto espaço percorrido pela bola, a curva se tornou praticamente uma reta, facilitando os cálculos, e caindo na zona de defesa do adversário a aproximadamente dois metros em relação a linha do meio da quadra, marcando o 24º ponto do último set do jogo a favor do Brasil.

Logo em seguida, a seleção conquistou sua terceira medalha de ouro em Olimpíadas, ficando em primeiro lugar no ranking mundial olímpico, seguido pela Rússia e Estados Unidos.

Referências

·    2017.cbv.com.br/14-17/midia/ultimas-noticias/item/53-historia-do-volei-brasleiro.html consultado em 10/07/2019.

·         https://globoesporte.globo.com/volei/noticia/de-olho-na-liga-mundial-brasil-usa-radares-para-medir-velocidades-e-evoluir-no-saque.ghtml consultado em 10/07/2019.

·         https://saidaderede.blogosfera.uol.com.br/2017/03/27/novo-astro-do-volei-alcanca-mais-de-80cm-acima-do-aro-de-basquete/

   Matéria escrita pela professora de Física Carolina Apoliano.

Instituto de Física da Uerj une ciências e esportes

Projeto visa ensinar a disciplina de uma maneira simples e divertida

por Davi Vasconcelos Santos25/04/2019

A Física dos Esportes, projeto de extensão criado pela professora adjunta do Instituto de Física da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (Uerj), Rosana Bulos Santiago, surgiu da necessidade de tornar o ensino da disciplina no nível superior mais tátil e atraente para os alunos. Ele é produto de uma parceria da Universidade com o Governo do Estado do Rio de Janeiro para atrair as Olimpíadas para a capital em 2016. “O meu projeto nasceu da necessidade de inovar o ensino de física [...]. Por um gosto pessoal, já vim com essa ideia de juntar física e esportes, pois sempre gostei e acompanho esportes”, diz Rosana.

O projeto busca estabelecer um diálogo dos esportes não apenas com a física, mas também com outras áreas do conhecimento como a geologia e a química. Os exemplos usados em sala de aula, retirados de eventos esportivos, permitem essa abordagem multidisciplinar, como explica a professora. “Falando de física dos esportes, posso falar de biologia, química, posso usar a matemática, posso falar um pouco sobre geologia. Na contextualização, trago para sala de aula algum acontecimento do final de semana como uma partida de vôlei ou uma partida de futebol e descrevo fisicamente”.

Tecnologia e esportes

Umas das questões esportivas mais discutidas fora dos campos, quadras, ginásios e pistas é a tecnologia empregada nos treinos e competições. Desde a década de 1970, todas as modalidades esportivas se valeram do boom tecnológico para tornar as competições mais justas e maximizar o desempenho dos atletas. Os materiais esportivos como chuteiras, camisas e bolas se tornaram mais leves e performáticos, mas exigem um alto investimento por parte do esportista. “Diante disso, vemos que a pesquisa de materiais tem evoluído muito, apesar de ainda os custos serem altos, tanto para produção quanto para compra pelo atleta profissional ou pelo amador”, avalia Rosana.

Os novos materiais são uma parte do atual arsenal de recursos dos esportes. Os uniformes, por exemplo, são produtos de constante aprimoramento tecnológico. “A engenharia de materiais primeiramente buscou uma camisa mais leve, que levou ao nylon. Contudo, este tecido não deixava o corpo do atleta respirar, pois esquenta muito rápido. Coisa que foi conquistada pelo Dry-Fit, consistindo em um tecido leve, permitindo o corpo respirar”, explica a professora.

Menos suor e videogames realistas

Os tecidos Dry-Fit e Climacool, produzidos, respectivamente, pela Nike e pela Adidas, permitem a ventilação do corpo, evitando que a roupa fique encharcada de suor. Além de ganhar peso extra, o que afeta o seu desempenho, a roupa molhada em contato com o corpo expõe o atleta a doenças como gripe ou pneumonia.

Uma das áreas que a física dos esportes também estuda são os chamados simuladores esportivos para videogames ou os jogos de esportes como FIFA, Madden NFL e UFC produzidos pela divisão de esportes da Eletronic Arts, a EA Sports, fora outros como F1: The official videogame, produzido pela Codemasters. A cada versão lançada, os fenômenos físicos como o movimento, por exemplo, parecem mais realista. A professora observa que, por trás dos designs e gráficos, há um time que entende bastante de física. “A interface que vemos não é somente bonita. Há por trás disso programadores e físicos que escrevem um código cheio de expressões que faz o programa (jogo) para aquele que estiver em casa usar perfeitamente com o mínimo de esforço possível”.

A Física dos Esportes interessa em primeiro lugar a alunos e professores, que podem aprender e ensinar física de um modo novo e mais descontraído. Mas interessa também ao público em geral, que pode assim entender fenômenos estudados pela física sem se deparar com complexas fórmulas matemáticas.

http://www.leduerj.com.br/agenc/detalhe.php?materia=3439

Corrida: bloco de partida

Ainda falando de corrida de curta distancia, muitos avanços foram implementados, mesmo que empiricamente, segundo fundamentos da física newtoniana. Um bom exemplo é o caso da evolução do bloco de partida. 

Nos tempos remotos das olimpíadas da Grécia Antiga, os corredores da prova Stadium, como era chamada a prova de curta distancia, davam a largada em pé e não abaixados como hoje em dia.

A primeira vez que se tem registro de uma saída baixa foi em 1888, num campeonato regional, nos EUA. Aqui podemos fazer um parenteses para chamar a atenção para vantagem que a saída baixa tem sobre a alta. Nos poucos instantes iniciais, o atleta abaixado sofre menos força de arrasto, já que a área frontal do seu corpo está menor, encolhida. A força de arrasto é proveniente da resistencia do ar e se opõe ao deslocamento do corpo no meio, quanto maior a aŕea frontal do corpo maior ela será. 

Na primeira Olimpíada da Era Moderna, os corredores americanos utilizaram esta técnica e sairão abaixados na prova de 100m, e pela primeira vez, levaram a medalha de ouro com Thomas Burke.

A partir daí, todos os atletas, até mesmo de outros países, passaram a adotar a saída baixa, e começaram a fazer buracos na pista para apoiar as pontas dos pés.

Neste ponto que eu quero destacar a clara utilização da segunda lei de Newton, lei da ação e reação, pelos corredores: o pé empurra a parede do buraco para trás e a parede reage empurrando ele pra frente, e assim o corpo do atleta como um todo sai mais rapidamente do estado de inércia. 

Aqui, também está presente a primeira lei de Newton que constata que um corpo só sairá do seu estado de inercia se uma força atuar sobre ele. E neste caso foi a força de reaçao que a parede fez.

Como cada corredor tem sua perna de apoio e tamanho de passada diferente, as pistas começaram ficar muito danificadas, cheia de buracos, e logo apareceu um engrenagem feita de madeira para substitui-los, conhecida hoje como o bloco de partida.

Desde então, os blocos de partida passaram por várias modificações até chegar ao modelo atual, feito de aço leve, ajustável para cada atleta e munidos de sensores eletrônicos que são capazes de identificar se o atleta queimou a largada ou não.

Corridas: corredores nus

Hoje vou falar sobre alguns aspectos físicos que estão presentes nas provas de corrida.

Como todo mundo sabe, o objetivo de qualquer atleta de corrida é chegar primeiro que os demais competidores.

Este esporte é um dos mais antigos, é disputado desde a primeira olimpíada da Grécia Antiga, data mais ou menos 700 anos ac. Claro que, de lá pra cá muito coisa mudou e novas categorias e regras foram criadas para estas provas.

A corrida é uma das modalidades do atletismo, atualmente elas são dividades em corridas de curta e de longa distancia. As provas de curta distancia são chamadas de provas de velocidade, esse nome sugestivo vem do fato que nestas provas os atletas conseguem atingir velocidades bem altas em pouquíssimos segundos.

E é um episódio dessa história que eu quero contar, muito interessante e até bem divertido; e recheado de conceitos físicos.

No tempo da Grécia Antiga, os atletas que corriam a prova de velocidade, algo entorno de 200m de distancia, não usavam sapatos nem roupas para correr. Acreditem, eles corriam nus! Mas, tudo por conta de aumentar a velocidade.

Embora pareça estranho, correr nu, fazia todo sentido naquela época.

Eles perceberam que o peso adicional da roupa iria requerer mais vigor muscular e prejudicaria o desempenho. E não só isso, como também, perceberam que a roupa aumentava a força de arrasto.

A força de arrasto surge devido a presença da resistencia do ar, e sempre vai se opor ao deslocamento de qualquer corpo neste meio. Matematicamente a gente escreve a força de arrasto diretamente proporcional a densidade do meio, a área frontal do corpo, entre outros grandezas. Portanto, quanto maior a área frontral do corpo do atleta maior a dificuldade de correr neste meio.

Naquela época não haviam estas vestimentas esportivas como as atuais, feitas de tecidos de lycra ou dry fit que são leves, flexíveis e ficam justas a pele. Portanto, a única alternativa daqueles atletas era mesmo correr sem roupa e assim aumentar sua velocidade.

Parecer um certo exagero dos atletas, mas as provas de velocidades são disputadas em poucos segundos, e qualquer pequena diferença no tempo é suficiente para vencer prova.