SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ESTUDO DOS CONCEITOS … · Ao meu pai Raimundo Nonato ... do primeiro...
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SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ESTUDO DOS CONCEITOS BÁSICOS DAS
FORÇAS AERODINÂMICAS ENVOLVIDAS EM AVIÕES DE PAPEL E DE
DEPRON.
CARLA PATRÍCIA DE CARVALHO
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação da UNIVASF (Universidade Federal Vale do São Francisco). No Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Orientadora:
Profª. Drª Mariele Pinheiro Gonçalves
Juazeiro-BA 2017
Dedico este trabalho a toda minha família, em especial a minha mãe Zilda, com toda
gratidão por sempre ter me apoiado e incentivado aos estudos. Ao meu pai
Raimundo Nonato (in memorian). A minha filha Danúbia e meu esposo Tércio, pelo
apoio e paciência.
AGRADECIMENTOS
Etapa essa que significa a finalização de um período intenso e eletrizante, que faz com
que lembramos de todo apoio que nos foi facultado desde o início.
Primeiramente agradecer à Deus, pela proteção e força divina.
À minha mãe Zilda, pela paciência, apoio e amor.
À minha filha Danúbia, pela paciência e compreensão da minha ausência em vários
momentos.
A meu esposo Tércio, pela paciência, força, compreensão e companheirismo.
À minha professora e orientadora Mariele Pinheiro, por sua paciência e compromisso.
Aos meus colegas do curso de Mestrado: Alciclébio, Lid, George, Nivaldo, Renato,
Gregório, em especial ao meu amigo Murilo, pela força e apoio; a minha grande amiga Érica,
por me ajudar e aconselhar em todos os momentos difíceis, sem você não teria conseguido,
amigas para sempre.
A minha amiga Valéria, pela insistência na inscrição do curso, pelo apoio e torcida
durante todo o curso, obrigada por fazer parte da minha vida, sem você nada disso teria
acontecido.
Aos meus amigos que me deram apoio para o ingresso do curso: Veronilda Teles, Silva
Guimarães e Edileusa Coutinho.
Às cunhadas, sogro e sogra, pela força;
Aos meus tios e tias, pela força e orações.
Aos meus avós: Antônio e Antônia, pela força e apoio.
A meu amigo Leonel, pela paciência e grande ajuda.
À todas as minhas amigas que me apoiaram em todos os sentidos, em especial: Ailene,
Aucilene, Aurilene, Cintia, Feliciana, Francília, Isabel, Lídia, e Socorro, muito obrigado pela
amizade de vocês.
Aos amigos Francisco Epifânio e Luiza Cecília, pela força e apoio no primeiro ano de
curso, meu muito obrigado.
A todos os conhecidos que torceram por mim direto e indiretamente.
À família da Unidade Escolar Rafael Manoel da Costa, pelo apoio e flexibilidade
durante esse tempo e pela permissão à aplicação do produto educacional na escola; a diretora
Idê Xavier, pela compreensão.
A todos os alunos da Unidade Escolar Rafael Manoel da Costa, em especial aos alunos
do primeiro ano A, pela compreensão, apoio, entusiasmo, dedicação, alegrias e desempenho em
todas as etapas.
A todos os professores do MNPEF da UNIVASF de Juazeiro-BA, obrigado pelo apoio.
Ao professor Dr. Makarius Oliveira Tahim, pela grande colaboração e atenção.
À SBF pela criação do MNPEF.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pelo
apoio financeiro.
“Não existem sonhos impossíveis para aqueles que realmente acreditam que o poder
realizador reside no interior de cada ser humano. Sempre que alguém descobre esse poder,
algo antes considerado impossível, se torna realidade.
Albert Einstein”
RESUMO
SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ESTUDO DOS CONCEITOS BÁSICOS DAS
FORÇAS AERODINÂMICAS ENVOLVIDAS EM AVIÕES DE PAPEL E DE
DEPRON.
Carla Patrícia de Carvalho
Orientadora:
Profª Drª. Mariele Pinheiro Gonçalves
Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação da
Universidade Federal do Vale do São Francisco no Curso de Mestrado Profissional
de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Mestre em Ensino de Física
O ensino da Física tem gerado muita dificuldade de aprendizagem: materiais didáticos
complexos, déficit de aprendizagem, falta de interesse dos alunos, aulas desinteressantes.
Diante disso necessita aos profissionais da área de Física buscar meios para deixar as aulas mais
atraentes. Pensado nisso foi proposto essa sequência didática para o estudo dos conceitos
básicos das forças aerodinâmicas envolvidas em aviões, aviões de papel e de depron, para
alunos do 1º ano do ensino médio, como uma opção de reforço no ensino da Física. Este trabalho
foi desenvolvido com a participação dos alunos do 1º ano “A” do Ensino Médio da Unidade
Escolar Rafael Manoel da Costa. Foi aplicado um questionário que traz dados importantes sobre
as noções básicas destes alunos com aerodinâmica nos voos. Foram realizados experimentos e
competições com aviões de papel, montagem e lançamento de um avião de depron. Os
resultados mostram que aulas práticas desenvolve a curiosidade e desperta o interesse e
participação dos estudantes, além de desenvolver noções básicas sobre essa área importante da
Física que é a Aerodinâmica.
PALVRAS CHAVE: Ensino de Física, Aeromodelo e Aerodinâmica
Juazeiro-BA
2017
ABSTRACT
PROPOSAL OF DIDACTIC SEQUENCE FOR THE STUDY OF THE BASIC CONCEPTS
OF AERODYNAMIC FORCES INVOLVED IN AIRCRAFT, PAPER AND DEPRON
AIRCRAFT
Carla Patrícia de Carvalho
Orientadora:
Profª Drª. Mariele Pinheiro Gonçalves
Master's Dissertation submitted to the Post-Graduation Program of the Federal
University of the Valley of the São Francisco in the Professional Masters Course of
Physics Teaching (MNPEF), as part of the requirements necessary to obtain the
Master's Degree in Physics Teaching
The teaching of physics has generated a lot of learning difficulties: complex didactic materials,
learning deficits, lack of student interest, and uninteresting lessons. He said that physics
professionals need to find ways to make classes more attractive. With this in mind, we propose
this didactic sequence for the study of the basic concepts of aerodynamic forces involved in
airplanes, paper airplanes and depron aircraft, for high school students as an option to reinforce
the teaching of physics. This work was developed with the participation of students of the 1st
year of the High School of the Rafael Manoel da Costa School Unit. A questionnaire was
applied that brings important data about the basics of these students with aerodynamics on the
flights. Experiments were performed with paper airplanes and depron. The results show that
practical classes develops curiosity and awakens students' interest and participation, as well as
developing basic notions about this important area of Physics that is Aerodynamics.
KEY WORDS: Physics Teaching, Aeromodel and Aerodynamics
Juazeiro-Ba
2017
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: (A): Partida brusca de uma moto e (B): freada brusca de uma moto ..................... 16
Figura 2: (A): empurrando um carro vazio e (B): empurrando um carro com passageiros..... 17
Figura 3: pé em contato com o chão ............................................................................... 17
Figura 4: perfil de uma asa, explicando a sustentação....................................................... 18
Figura 5: diagrama de um corpo livre de avião de papel ................................................... 19
Figura 6: Frente da Unidade Escolar Rafael Manoel da Costa ........................................... 23
Figura 7: Materiais para a dinâmica ............................................................................... 26
Figura 8: Dinâmica com as equipes: Equipes A, B e C ..................................................... 26
Figura 9: demonstrando as forças ................................................................................... 28
Figura 10: motor de avião, para explicação da tração ....................................................... 29
Figura 11: desenho da frente de um avião mostrado os winglets nas pontas das asas. .......... 30
Figura 12: Formação da força resultante ......................................................................... 30
Figura 13: desenho na explicação do ângulo de ataque e do stol ........................................ 31
Figura 14: desenho apontando as partes moveis de um avião ............................................ 31
Figura 15: tipos de perfis .............................................................................................. 31
Figura 16: Alguns aviões feitos pelos alunos ................................................................... 33
Figura 17 – A Competidores da modalidade a distância. B) Finalistas do primeiro lançamento
.................................................................................................................................. 34
Figura 18: Avião que ganhou a competição distância. ...................................................... 34
Figura 19: (A) Competidoras da modalidade tempo. (B) Finalistas do primeiro lançamento. 35
Figura 20: Avião planador que ganhou a competição, na modalidade tempo ....................... 35
Figura 21: Finalistas das duas modalidades ..................................................................... 36
Figura 22: Roda de conversa ......................................................................................... 37
Figura 23: Ganhadores da modalidade (A) distância (B) tempo. ........................................ 37
Figura 24: Partes da planta impressa. ............................................................................. 38
Figura 25: (A ) Partes da fuselagem no depron e (B) - Fuselagem pronta ........................... 39
Figura 26: Perfil da asa feita (A) com isopor de 2cm e (B) de isopor com o depron. ............ 39
Figura 27: Aeromodelo pronto ...................................................................................... 40
Figura 28: Peso dentro da fuselagem .............................................................................. 40
Figura 29: Alunos com o aeromodelo e o primeiro tipo de asa, asa reta .............................. 41
Figura 30: Segundo tipo de asa, asa com as pontas menores ............................................. 41
Figura 31: Terceira asa, com winglets nas pontas ............................................................ 42
Figura 32 Lançamentos do Aeromodelo ......................................................................... 42
Figura 33: Aeromodelo voando ..................................................................................... 42
Figura 34: Aeromodelo planando ................................................................................... 43
Figura 35: Voo do aeromodelo com winglets nas asas .................................................... 43
Figura 36: Interação entre os alunos após os lançamentos ................................................. 44
Figura 37: Resultados do primeiro questionamento .......................................................... 45
Figura 38: Resultados do segundo questionamento .......................................................... 46
Figura 39: Resultados do terceiro questionamento ........................................................... 47
Figura 40: Resultados do quarto questionamento ............................................................. 49
Figura 41: Resultados do quinto questionamento ............................................................. 50
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 11
1.1 Objetivos ............................................................................................................................ 12 1.1.1 Objetivo Geral ............................................................................................................................. 12 1.1.2 Objetivos Específicos ................................................................................................................... 12 1.1.3 Justificativa ................................................................................................................................. 13
1.2 Organização da Pesquisa ................................................................................................. 13
2 O ENSINO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS ................................................................. 15
2.1 Aspectos Pedagógicos da Aerodinâmica ......................................................................... 15
2.2 O Ensino da Aerodinâmica .............................................................................................. 15
2.2.1 As Forças Aerodinâmicas ............................................................................................................. 15
2.3 Aviões de Papel e Aeromodelo de Depron no Ensino de Física ................................... 18
3. APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA ............................................................................. 19
3.1 Sequencia Didática ........................................................................................................... 19
3.2 Avaliação Diagnostica ...................................................................................................... 20
3.3 Experimentação no Ensino de Física .............................................................................. 21
4 METODOLOGIA ................................................................................................................ 22
4.1 Sequência Didática ........................................................................................................... 22
4.2 Descrição da Escola .......................................................................................................... 22
4.3 Aplicação da Sequência .................................................................................................... 23
5 RESULTADOS E ANÁLISES ........................................................................................... 25
5.1 Relato das Aulas ............................................................................................................... 25
5.2 Produção do Aeromodelo ................................................................................................. 37
5 3 Analises dos Questionários Antes e Depois da Aplicação da Sequência Didática ...... 44
CONSIDERAÇÕES FINAIS- ............................................................................................... 50
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 52
ANEXOS ................................................................................................................................. 55
11
1 INTRODUÇÃO
A aplicação da sequência didática foi baseada na relevância da aerodinâmica e na
percepção em que o ensino da Física nas escolas estão concentrados na transmissão dos
conteúdos didáticos teoricamente, então se propôs trabalhar uma sequência didática sobre
conceitos básicos da aerodinâmica utilizada nos voos de maneira mais dinâmica, onde os
alunos participam ativamente de cada etapa.
A aerodinâmica é de grande importância para a humanidade, pois foi dominando esses
conhecimentos que o homem conseguiu ir a distâncias mais longas, conseguiu superar
fronteiras. Seu crescimento ocorreu a partir do momento que foi empregada na aviação de
grande escala, pois juntamente com o domínio dos ares veio grandes conquistas e
transformações na sociedade. Essa transformação é um dos pontos que faz os educandos a
despertarem para observação dos voos.
As Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais
(PCN+) apontam com objetivo da área de Ciências da Natureza “compreender o conhecimento
científico e o tecnológico como resultados de uma construção humana, inseridos em um
processo histórico e social” (BRASIL, 2002, p. 67), é importante a discussão sobre esse tema
e a busca por intervenções em sala de aula que a contemplem.
Neste sentido o presente projeto objetiva trabalhar com os conceitos básicos da
Aerodinâmica – Importante ramo da Mecânica dos Fluidos que estuda a dinâmica dos corpos
que se movem dentro de fluídos, como o ar – através da confecção de aviões de papel e depron
e uma competição a fim de trabalhar com as quatro forças aerodinâmicas: Sustentação, Arrasto,
Peso e Tração, uma vez que uma abordagem centrada na visualização, verificação e
experimentação de fenômenos físicos, e não na sua descrição puramente teórica, mesmo que
qualitativa, tende a contribuir de forma eficaz na absorção dos conceitos visto que a Física é
uma disciplina de caráter observacional. Portanto, com a Física do Voo é possível obter
parâmetros aerodinâmicos importantes que estão sendo negligenciados no ensino atual.
Desenvolvendo nos alunos do 1º ano do Ensino Médio a curiosidade, o interesse e a
motivação pela Física através da prática, sugerindo esta proposta didática, teve-se a pretensão
de compartilhar como trabalhar um assunto estudado nas aulas de Física, por meio de aulas
atrativas e descomplicadas, onde se acredita que ao associar essa recomendação os discentes
serão oportunizados a participar de um trabalho prático, contribuindo na expansão de novas
cognições e impulso a inovações atuais de aprendizagem.
12
A sequência didática se dividiu em 4 etapas, com duração de seis aulas de 50 minutos
cada. A primeira e segunda etapa teve duração de duas aulas (1h e 40min) a terceira e quarta
etapa teve duração de duas aulas cada (1h e 40min).
A 1ª etapa permitiu ao professor, identificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre
fundamentos da aerodinâmica, relembrou se dos conceitos das Leis de Newton e o
conhecimento do que diz a teoria do princípio de Bernoulli, fez se uma avaliação diagnóstica
com cinco (5) questões, que foi aplicada na 1ª e 3ª etapa, realização de uma dinâmica onde os
alunos perceberam o movimento de outro objeto no ar, na 2ª etapa teve as informações e regras
sobre a competição de aviões de papel, além de dicas para pesquisa.
Na 3ª etapa falou se do conhecimento sobre aerodinâmica e suas forças através de
imagens e conceitos. Foi refeita a avaliação diagnóstica após o conhecimento do conteúdo. Na
4ª etapa teve a montagem dos aviões de papel e a competição, cada aluno fez seu modelo de
avião de acordo com a modalidade que escolheu para competir, após a montagem os alunos
praticaram com seus aviões, antes da competição. No campeonato ocorreu primeiro uma
modalidade depois a outra (modalidade distância e modalidade tempo).
O passo a passo para a construção do aeromodelo, esteve na parte final do produto, como
sugestão, onde o professor construiu com os alunos, utilizando aulas extraclasse. O aeromodelo
feito de
.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo Geral
Apresentar aos alunos do 1º ano do Ensino Médio as primeiras noções básicas de
aerodinâmica, mostrado através de explicações com imagens e exemplos práticos: lançamento
de aviões de papel e criação de aeromodelo de depron. Além disso pretende-se desenvolver
nestes alunos a curiosidade, despertar o interesse pela Física.
1.1.2 Objetivos Específicos
Mostrar aos alunos noções básicas da aerodinâmica através de princípios físicos.
13
Desenvolver nos alunos do 1º ano do Ensino Médio a curiosidade, o interesse e a
motivação pela Física através da prática.
Demonstrar aos alunos do 1º ano do Ensino Médio noções básicas de voos e de
aerodinâmica através do lançamento de aviões de papel e aeromodelo de depron.
1.1.3 Justificativa
Ao sugerir esta proposta didática, teve-se a pretensão do compartilhamento de como
trabalhar um assunto pouco estudado em aulas de Física. Por meio de aulas atrativas e
descomplicadas, onde se acredita que ao associar essa recomendação os discentes serão
oportunizados a participar de um trabalho prático, contribuindo na expansão de novas cognições
e impulso a inovações atuais de aprendizagem. Justificando similarmente ao pouco uso
metodológico da Física em ensinamentos práticos nas escolas, deixando assim uma lacuna na
mente do aluno entre as teorias explicadas e como elas funcionam. Apesar das infinidades de
práticas, ainda existe uma grande indisposição por parte de alguns docentes. Tendo a disposição
um material didático com tutorial de aulas práticas se torna mais vertiginoso e oportuno
ministrar aulas diferenciadas. Além do mais, a aerodinâmica é um assunto fascinante em todos
os seus aspectos, e trabalhar seus conceitos básicos de forma dinâmica acenderá a curiosidade
dos alunos. Esses foram os motivos a trabalhar esse tema.
1.2 Organização da Pesquisa
A pesquisa foi organizada da seguinte forma: neste capítulo que entre outros aspectos
buscou trazer a importância de pesquisar sobre aerodinâmica e sua contribuição para a aviação,
os objetivos da pesquisa, a justificativa, e passar as primeiras impressões sobre a pesquisa.
O Capítulo II, denominou-se Referencial Teórico, apresentou se os aspectos
relacionados ao Ensino da Aerodinâmica, as Forças Aerodinâmicas, os Aspectos Pedagógicos
da Aerodinâmica.
O Capítulo III, também denominado Referencial Teórico, apresentou se os conceitos
de Sequência Didática, Avaliação Diagnóstica, Experimentação no Ensino de Física e Aviões
de Papel e eromodelos de Depron no Ensino de Física.
O Capítulo IV, denominado Metodologia traz a Organização da Sequência didática, a
descrição da escola e o Relato das Aulas.
14
O Capítulo IV, denominado Análises dos Questionários Antes e Depois da Aplicação
da Sequência Didática, apresenta os resultados obtidos nos questionamentos feito aos alunos.
Capítulo V, denominado Considerações Finais, dispõe das reflexões e conclusões
obtidas na pesquisa.
O Capítulo VI, apresenta as Referências Bibliográficas utilizadas na pesquisa. E por
fim vem os Anexos com Apêndices e documentos usados no decorrer da pesquisa.
15
CAPÍTULO II- REFERENCIAL TEORICO
2 O ENSINO DA MECÂNICA DOS FLUIDOS
2.1 Aspectos Pedagógicos da Aerodinâmica
Segundo Paula (2011), o interesse e a curiosidade pela aviação é algo natural nas
crianças e esse despertar de saber como essas máquinas funcionam continua no momento que
esses jovens tem contato com a Física, especialmente quando se trabalha aerodinâmica. Neste
sentido (PAULA, 2011, p.01-02) afirma que
Cabe ao educador ter consciência deste potencial juvenil que tem sobre seu
controle e transformá-lo em ação educacional. Ensinar aerodinâmica é uma grande
oportunidade pedagógica para despertar o conhecimento que está reminiscente na
curiosidade natural das pessoas. Estimular a curiosidade passo a passo, à medida que
se aprofunda no mundo da aeronáutica, bem como o prazer pelo despertar científico
ao desvendar os segredos do voo, é a base pedagógica para educação em aerodinâmica
e aeronáutica (PAULA, 2014, p.01-02).
2.2 O Ensino da Aerodinâmica
O Instituto de Aviação Civil (IAC, 2002) define a aerodinâmica como o ramo da física
que trata do movimento do ar (ou outros gases) e das forças agindo sobre um objeto em
movimento nele imerso, ou de um objeto que esteja estacionário em uma corrente de ar.
O termo aerodinâmica é derivado da combinação de duas palavras gregas “AER”,
significando ar; e "DYNE", significando força (de potência). Assim, quando juntamos aero e
dinâmica, temos aerodinâmica, significando o estudo dos objetos em movimento através do ar
e as forças que produzem ou mudam tal movimento (IAC, 2002).
2.2.1 As Forças Aerodinâmicas
De acordo com a Associação Brasileira de Aviação Geral (ABAG, 2016) o princípio
do voo pode ser explicado pela 3ª Lei de Newton, (ação e reação) que rege as forças surgidas
da interação entre corpo sólido e fluido ou forças aerodinâmicas que são: Sustentação, força
responsável por manter a aeronave no ar resultante da interação da asa com o escoamento;
16
Arrasto força de resistência ao movimento da aeronave no ar; Peso, inerente à massa e à
gravidade (P = mg); Tração ou Empuxo ( força gerada pelo(s) motor(es) oposta ao arrasto
(exceções: planadores, asas-delta, paragliders)
O Princípio da Inércia, De acordo com PIETROCOLA (2010), a Primeira Lei de
Newton diz que todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em
linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.
Portanto se temos um avião parado no solo, ele somente se moverá se seus motores forem
ligados e a tripulação acionar o voo.
Um corpo em repouso poderá, por sua inércia permanecer em repouso. Um corpo em
movimento poderá, por sua inércia manter-se constante sua velocidade.
Por exemplo: uma moto com duas pessoas, em uma partida brusca, o corpo do
passageiro, que estava em repouso, tende a permanecer em repouso até que uma força aja sobre
ele. Nesse caso, a moto sofre a ação de uma força e se desloca, enquanto o corpo do passageiro
tende a permanecer em repouso, dando a impressão de ir para trás (figura 1A). Em uma freada
brusca, o corpo do passageiro, que estava em movimento, tende a permanecer em movimento
até que uma força aja sobre ele. Nesse caso, ao sofrer a ação de uma força, a moto para, enquanto
o corpo do passageiro tende a permanecer em movimento, continuando a ir para frente (figura
1B).
Figura 1: (A): Partida brusca de uma moto e (B): freada brusca de uma moto
Fonte: Silva e Filho, 2010, p.168 e 169.
A segunda Lei de Newton diz que “a variação do movimento de um corpo é
proporcional à ação efetiva das forças aplicadas e se dá na mesma direção da força resultante”
(PIETROCOLA, 2010, p. 266).
17
Se um avião voar na direção contrária ao vento a velocidade diminuirá, se o vento for
lateral, haverá uma tendência de empurrar a aeronave para outra direção, a menos que o piloto
corrija a ação.
Força resultante: é igual a massa do corpo multiplicada pela aceleração adquirida por
ele, soma vetorial de todas as forças que agem sobre um corpo.
Por exemplo: ao empurrar um carro e ter a resultante não nula das forças que agem
sobre o carro é a mesma, diferenciando somente a massa. Empurrando um carro vazio (figuras
2A), empurrando um carro com passageiros (figura 2B).
Figura 2: (A): empurrando um carro vazio e (B): empurrando um carro com passageiros
Fonte: Silva e Filho, 2010, p.173
A 3ª lei de Newton: Princípio da Ação e Reação, serve para analisar as forças que agem
nos corpos quando há interações entre eles. Onde possui forças com a mesma intensidade,
mesma direção e sentidos opostos.
Essa lei pode ser enunciada da seguinte forma: “A toda ação existe uma reação de
mesma intensidade e direção, mas de sentido oposto” (PIETROCOLA, 2010, p. 271).
Por exemplo: Quando uma pessoa inicia uma caminhada sobre uma superfície, o pé
age empurrando o chão para trás. Nesse mesmo instante, o chão age no pé, no sentido oposto
(figura 3).
Figura 3: pé em contato com o chão
18
Fonte: Silva e Filho, 2010, p.179.
Daniel Bernoulli, um cientista suíço do século XVIII, estudou o movimento de fluidos
em tubos, diz que onde a rapidez do fluido cresce, a pressão interna do mesmo decresce e vice-
versa.
Esse princípio se aplica também as asas de um avião, para compreender melhor a força
de sustentação que mantêm um avião no ar, as asas são construídas de maneira que o ar é
forçado a fluir com mais rapidez na parte superior da asa, onde terá menor pressão e com menor
velocidade na parte de baixo da asa, terá maior pressão (figura 4)
Figura 4: perfil de uma asa, explicando a sustentação
Fonte: http://livrepouso.com.br/porqueoaviaovoa/ disponível em 20 de março de 2017
2.3 Aviões de Papel e Aeromodelo de Depron no Ensino de Física
Das quatro forças básicas da aerodinâmica vistas anteriormente, podemos utilizar três delas
para explicarmos o voo de alguns segundos dos aviões de papel, (Figura 5).
19
Figura 5: diagrama de um corpo livre de avião de papel
Fonte: http://fisicagrupoquatro.blogspot.com.br/2015/04/curiosidade-fisica-por-traz-do-aviao-de.html.
Disponível em 22 de março de 2017
FS = Força de Sustentação; FA= Força de Arrasto; P= Força Peso
3. APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA
Segundo MOREIRA, (2012, p.01) “a aprendizagem significativa é aquela em que
ideias expressas simbolicamente interagem de maneira substantiva e não-arbitrária com aquilo
que o aprendiz já sabe. ”
A aprendizagem significativa de acordo com Moreira (2010), é aquela em que o
conhecimento sistematizado já adquirido pelo indivíduo ajuda tanto a produzir novos
conhecimentos, como a reorganizar os conhecimentos já adquiridos, a partir das semelhanças e
da internalização dos significados.
A principal característica da aprendizagem significativa de acordo com Moreira (2010)
é a interação entre conhecimentos já adquiridos e novos conhecimentos, nesse processo os
novos conhecimentos adquirem significados para o indivíduo e os conhecimentos já adquiridos
adquire novos significados .
O autor nos diz ainda as condições para aprendizagem significativa: a primeira
condição é que os materiais de aprendizagem tenham significado lógico e a outra condição é
que o indivíduo deve ter vontade, disposição em aprender.
3.1 Sequencia Didática
“De modo simples e numa resposta direta, sequência didática é um modo de o
professor organizar as atividades de ensino em função de núcleos temáticos e procedimentais”
(ARAUJO, 2013, p.323).
20
Uma sequência didática é um conjunto de atividades escolares organizadas, de
maneira sistemática, em torno de um gênero oral ou escrito. (...) quando nos
comunicamos, adaptamo-nos à situação de comunicação. (...). Os textos escritos ou
orais que produzimos diferenciam-se uns dos outros e isso porque são produzidos em
condições diferentes. (ROJO e GLAÍS, 2004, p. 97 apud SOUSA el al, 2010, p. 03).
Nascimento (2009, p. 68, apud GONÇALVES e FERRAZ, 2016, p 126) nos mostra a
importância da sequência didática:
[...] esse dispositivo didático contribui para uma conscientização a
necessidade de repensar o ensino e a aprendizagem da escrita em uma perspectiva que
ultrapassa a decodificação de fonemas, grafemas, sintagmas, frases, indo em direção
ao letramento (que implica a aquisição da leitura e escrita). (Nascimento, 2009: 68).
Sousa el al (2010) ressalta a principal função da sequência didática como instrumento
metodológico de ensino
A utilização da sequência didática tem como função primordial a facilitação do
entendimento sobre os gêneros textuais. A organização destes, de forma coerente e
adequada ao seu destinatário, é pouco abordada em sala de aula, tendo em vista que
os educadores não conseguem abrangê-los em sua totalidade, o que, por conseguinte,
leva-os a uma abordagem reduzida dos chamados “tipos textuais”: dissertação,
narração e descrição. Há, então, grande dificuldade de transmitir para os alunos o
conceito e aplicabilidade dos gêneros textuais (SOUSA el al, 2010, p. 03).
3.2 Avaliação Diagnostica
Segundo Costa (2009) o processo de avaliação é frequente. Pode se avaliar de diversas
formas, pegar um momento estático, avaliar um produto finalizado. É necessário estabelecer
critérios e determinar os instrumentos a ser utilizados. Entre essas formas de avaliação está a
avaliação diagnóstica, na qual descreve sua função: “a avaliação diagnostico permite o
conhecimento da realidade, o que é condição para o planejamento, onde serão determinados os
objetivos selecionados os conteúdos e/ ou conceitos e os procedimentos metodológicos a serem
utilizados. ”
Neste aspecto, há três concepções de avaliação: avaliação somativa e/ou
classificatória, avaliação formativa e avaliação diagnóstica da qual, discutiu-se neste trabalho:
A avaliação diagnóstica é constituída por uma sondagem, projeção e
retrospecção da situação de desenvolvimento do aluno, dando-lhe elementos para
verificar o que aprendeu e como aprendeu. É uma etapa do processo educacional que
tem por objetivo verificar em que medida os conhecimentos anteriores ocorreram e o
que se faz necessário planejar para selecionar dificuldades encontradas (SANTOS e
VARELA, 2007, p. 04)
21
3.3 Experimentação no Ensino de Física
Segundo Pereira, Bezzera e Silva, (2010) mostra a importância do uso de experimento
no ensino de Física, segundo eles, devido à falta de interesse e foco dos alunos nessa disciplina
que exige concentração, a absorção do conteúdo torna prejudicada. Nesse sentido eles afirmam
que os experimentos atraem a atenção e desperta curiosidade, fazendo com que o aluno consiga
aprender.
Batista el al (2009) afirma que o experimento no ensino de física é necessário, pois na
maioria das vezes o aluno tem dificuldade de relacionar a teoria vista em sala de aula com a
realidade ao seu redor. Ainda segundo os autores ao lidar com os passos de elaboração de um
experimento o aluno sente a necessidade de entender como funciona e para que irá servir, nesse
processo o conhecimento não ficará memorizado apenas instantaneamente, mas levará consigo
para a vida.
Nessa perspectiva, Batista el al (2009) destaca o papel do professor no momento de
realização dos experimentos:
Nessa direção, a atuação do professor como orientador, mediador e assessor
das atividades experimentais inclui: lançar ou fazer emergir do grupo uma questão-
problema; motivar e observar continuamente as reações dos alunos, propiciando
orientações quando necessário; salientar aspectos que não tenham sido observados
pelo grupo e que sejam importantes para o encaminhamento do problema; produzir,
juntamente com os alunos, um texto coletivo que seja fruto de discussões da
comunidade de sala de aula sobre os conceitos estudados.
.
22
4 METODOLOGIA
4.1 Sequência Didática
A sequência didática criada a partir de pesquisas sobre a aerodinâmica, tendo em vista
um assunto bem interessante. Podendo ser explicada através de experimentos, que mesmo com
tanta tecnologia os aviões não deixam de ser vistos por crianças e adolescentes, através dos
aviões de papel.
A sequência é fundamentada no estudo dos conceitos básicos das forças
aerodinâmicas, através dos aviões (por imagens) e aplicações nos aviões de papel, para a
explicação das forças aerodinâmica, através de montagem e competição de aviões de papel.
Além de uma sugestão bastante divertida, que é a construção de um aeromodelo de depron.
Uma sequência didática a qual se conhece as forças aerodinâmica por partes, esses
conteúdos foram elaborados através de pesquisas na internet e em vídeo aula, de uma maneira
dinâmica, os alunos através dos conhecimentos adquiridos pelo conteúdo, pesquisam modelos
de aviões de papel, que tenham como objetivo, voar mais longe ou demorar mais tempo no ar,
as duas modalidades do campeonato.
Os alunos devem montar seu avião de papel e participarem entre eles de uma
competição entre a modalidade escolhida. Após a competição os alunos e professor devem
conversar sobre o que foi estudado e identificar suas observações e aprendizagem, que ocorreu
durante as etapas da sequência didática.
As forças aerodinâmicas envolvidas nos aviões são as mesmas nos aviões de papel e
em um aeromodelo de depron. Com a intenção de observar os conceitos estudados de uma
maneira prática e divertida, juntamente com a sugestão da construção de um aeromodelo de
depron, Material encontrado em sites de venda na internet, e de fácil manipulação.
4.2 Descrição da Escola
O Produto Educacional apresentado como uma proposta de sequência didática para o
estudo dos conceitos básicos das forças aerodinâmicas envolvidas em aviões de papel e de
depron, para alunos do 1ª ano do ensino médio, aplicada na Unidade Escolar Rafael Manoel da
Costa, na Avenida Pedro Martins, Nº 630, localizada na cidade de Massapê do Piauí-PI (figura
6).
23
Figura 6: Frente da Unidade Escolar Rafael Manoel da Costa
Fonte: elaborada pela autora (2017).
A Turma do 1º ano “A”, do período vespertino contém 21 alunos, sendo apenas quatro
alunas que residem na sede da cidade, os restantes dos alunos são de localidades rurais do
município. A faixa etária dos alunos é entre 15 e 18 anos. Todos os alunos vêm de escola
pública, com níveis de aprendizagem muito baixo, o IDEB entre os anos de 2013 e 2015 variou
de 2,4 a 3,5.
4.3 Aplicação da Sequência
A sequência didática tem carga horária de seis aulas, com cinquenta minutos cada aula.
Sendo dividida por etapas, onde a 1ª e 2ª etapa (juntas) tem duração de duas aulas, a 3ª etapa
dura duas aulas e a 4ª etapa também duas aulas. A construção do aeromodelo como sugestão,
pode ser feito em dias letivo ou em aulas extraclasse, dependerá da disponibilidade do professor
e dos alunos, essa parte não está computada nas seis aulas.
A sequência didática se divide em 4 etapas, com a duração de seis aulas de 50 minutos
cada. A primeira e segunda etapa terão duração de duas aulas (1h e 40min) a terceira e quarta
etapa terão duração de duas aulas cada (1h e 40min).
A 1ª etapa permite ao professor, identificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre
fundamentos da aerodinâmica, relembrar os conceitos das Leis de Newton e conhecer o que diz
a teoria do princípio de Bernoulli, o professor fará uma avaliação diagnóstica com cinco (5)
questões, que será aplicada na 1ª e 3ª etapa, realização de uma dinâmica para os alunos
perceberem o movimento de outro objeto no ar, na 2ª etapa terá as informações e regras sobre
a competição de aviões de papel, além de dicas para pesquisa.
24
Na 3ª etapa começa a parte do conhecimento sobre aerodinâmica e suas forças através
de imagens e conceitos. Será refeita a avaliação diagnóstica após o conhecimento do conteúdo.
Na 4ª etapa será a montagem dos aviões de papel e a competição, cada aluno fará seu modelo
de avião de acordo com a modalidade que vai concorrer, após a montagem os alunos irão
praticar com seus aviões, antes da competição. No campeonato ocorrerá primeiro uma
modalidade depois a outra (modalidade distância e modalidade tempo).
O passo a passo para a construção do aeromodelo, está na parte final do produto, em
sugestões, onde o professor pode construir com os alunos, utilizando aulas extraclasse, ou
construção por partes em aulas durantes semanas, fica a critério das disponibilidades de
professor e alunos.
Os materiais que serão utilizados para a sequência didática são:
Quadro, Pincel, Apagador (necessário para os desenhos)
Secador de cabelo, extensão e de doze a vinte bolinhas de plástico ou de isopor (para
a dinâmica).
Folhas de papel sulfite (para montagens dos aviões de papel).
Brinde para os ganhadores da competição de aviões de papel.
Data show, notebook e caixa de som, (caso o professor use algum vídeo.)
25
5 RESULTADOS E ANÁLISES
5.1 Relato das Aulas
A aplicação do produto educacional, iniciou-se no dia vinte e oito de março de dois
mil e dezessete, na aula da disciplina de Física, que ocorreu em duas aulas de cinquenta minutos,
por semana. No início da aplicação da sequência, foi explicado aos alunos do que se tratava a
sequência didática, e deixou claro que as atividades foram desenvolvidas com conteúdo básico
de aerodinâmica e de fácil assimilação.
ETAPAS 1 E 2
No começo investigou os conhecimentos prévios sobre aerodinâmica, através da
resolução de cinco questões sobre o que seria visto mais adiante, onde os alunos responderam
com seus poucos conhecimentos, antes de estudar o assunto, questões essas que foram aplicadas
no final da terceira etapa, após explicação dos conteúdos.
A seguir uma revisão sobre as leis de Newton, com explicações e exemplos. e ainda
um estudo sobre o princípio de Bernoulli, que se aplica as asas de um avião para uma melhor
compreensão a força de sustentação.
Ainda na primeira etapa realizou-se uma dinâmica para ativar os alunos e perceberem
outro objeto se movendo no ar, associando a dinâmica com o princípio de Bernoulli e ainda
puderam brincar, a dinâmica foi feita utilizando uma extensão, um secador de cabelo e bolinhas
de plástico (Figura 7), aonde a turma se dividiu em três grupos. Tal princípio pode ser enunciado
da seguinte forma: “Se a velocidade de uma partícula de um fluido estiver aumentando enquanto
a mesma escoa ao longo de uma linha de corrente, a pressão desse fluido deve diminuir e se sua
pressão aumenta, sua velocidade deverá diminuir”. Nesse caso, quando o fluido passa por um
corpo, tão maior será a velocidade, quanto menor for a diferença de pressão. Também explica
a sustentação em uma asa de avião, indicando que onde quer que a velocidade seja relativamente
alta, a pressão deve ser relativamente baixa e onde quer que a velocidade seja relativamente
baixa, a pressão deverá ser relativamente alta gerando uma substancial sustentação (ALMEIDA
e SILVA, 2015).
26
Figura 7: Materiais para a dinâmica
Fonte: elaborada pela autora (2017).
Cada grupo escolhia dois representantes para participar da dinâmica, cada equipe teve
dois minutos para levar a maior quantidade de bolinhas de um lado para o outro, sem utilizar as
mãos, apenas com o secador ligado, uma equipe por vez (Figura 8).
Figura 8: Dinâmica com as equipes: Equipes A, B e C
Fonte: elaborada pela autora (2017)
No término da dinâmica os alunos descreveram o que observaram:
Aluno A:
“Nossa! Bem legal, o vento do secador não joga a bola longe, pelo contrário. ”
Aluno B:
“ Podemos perceber a diferença de pressão”
Aluno C
27
“ Uma brincadeira que podemos aprender e nos divertir, gostei muito”
Aluno D
“ Na hora da brincadeira se torna muito eletrizante, qualquer descuido a bolinha cai”
Aluno E:
“ Então o que sustenta a bolinha é o vento que sai do secador, mesmo com maior
velocidade, não joga a bolinha para fora”
Após as conversas os alunos foram informados sobre a competição com os aviões de
papel que seriam feitos por eles, explicações das regras para a competição, explicações também
das modalidades sugeridas, os aviões de papel que fosse o mais longe e os que demorassem
mais tempo no ar.
Regras:
Confecção de diferentes modelos de aviões de papel.
Divisão dos modelos por tempo e distância.
Treinamento com os aviões confeccionados.
Lançamentos por modalidade.
Premiação por modalidade.
- Dica: os alunos serão alinhados para o lançamento.
Ainda foi indicado alguns sites de pesquisa para que os alunos pudessem ter noções de modelos
de aviões de papel e escolherem a modalidade a concorrer:
MUNDO INFORMATIZADO. Como fazer um avião de papel (fácil e rápido).
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=yihAnqpZi8k>.
EASY ORIGAMI. Origami: avião de competição. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=kC-eLgKupQ8 >.
ORIGAMIES. Easy paper fighter jet. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=aETGusBLJJ8>.
ETAPA 3
A terceira etapa aconteceu no dia quatro de abril de dois mil e dezessete, iniciada com
os conceitos de aerodinâmica e suas forças, falando que a aerodinâmica é a parte da Física que
estuda os acontecimentos que conduz alguma dinâmica vinculado com um corpo e o ar que o
envolve, gerando forças. E que essas forças ainda auxiliam na compreensão do porquê de corpos
se moverem no ar, como: automóveis, barcos e aviões, sendo esse último a ser estudado sobre
28
suas forças e explicado que tanto nos aviões convencionais, como nos aviões de papel são
aplicadas as mesmas forças.
Em seguida assistiram um vídeo sobre como os aviões voam, (pela televisão, por falta
do data show) e logo depois a professora conversou com os alunos sobre o vídeo, pontuou
assuntos do vídeo sobre as forças. vídeo (A GENTE EXPLICA. Como os aviões voam?
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=_cf_i-JA_bc&t=26s >. Uma boa opção
para que os alunos comecem a clarear suas mentes em relação ao que irão estudar.
O vídeo fala de como os aviões voam, ele começa com imagens de homens e suas
máquinas voadoras, mostra bem como o voo de aviões com alguns passos, fala também de
alguns obstáculos, e que foi através da física que começou os estudos. Também se fala das
forças: sustentação, tração, peso e arrasto, e ainda mostra alguns modelos de aviões e como
construir um avião.
Essas forças são divididas em quatro, e que as quatro forças são: Tração, Sustentação,
Peso e Arrasto (Figura 9) explicadas através de imagem ou desenho, explicando cada parte. Na
prática foi explicado através de desenho, por motivo de falta do Datashow na escola (o que
tinha estava com problemas).
Figura 9: demonstrando as forças
Fonte: elaborada pela autora (2017)
A força Tração é o esforço gerado pelo motor do avião e é alcançado uma aceleração
de massa de ar superior à do avião, sendo desenhado uma parte do motor na lousa (Figura 10),
e que para sua explicação também se usa a 1ª e 3ª lei de Newton: na primeira lei de Newton,
quando um objeto está em repouso, esse ficará em repouso até que seja exercido uma força
resultante sobre esse objeto. Sendo assim o avião permanecerá em repouso, caso não haja uma
força resultante.
29
Usando o princípio da ação e reação (3ª lei de Newton), a força do motor do avião
impulsiona o ar para trás (ação) e o ar empurra o avião para frente (reação).
Figura 10: motor de avião, para explicação da tração
Fonte: elaborada pela autora
A força de Sustentação é a principal força aerodinâmica, mostra a melhor condição
que um avião dispõe, sua capacidade de se manter no voo e seu aspecto ainda é de controlar o
peso do avião assegurando o voo. Dependendo ainda da sua velocidade e do ângulo de ataque
da asa. A sustentação pode ser explicada pelo princípio de Bernoulli, onde diz que: na asa de
um avião, conforme maior velocidade do ar por cima da asa, a pressão será menor e numa
velocidade menor por baixo da asa, a pressão será maior, gerando sustentação.
Já na força Peso, que tem a ver com a força de atração da gravidade sobre um objeto,
com sentido para baixo, que essa força atrai o avião para a Terra, e que precisa ser nivelada pela
força de sustentação para manter o avião no ar.
A força de arrasto se opõe ao movimento de um avião agindo de forma paralela e na
mesma direção do vento relativo, confrontando o movimento do avião, explicou-se os tipos de
arrasto, através de desenhos.
Comentou-se também, sobre o arrasto induzido, que aparece em baixas velocidades,
gerando os vórtices de ponta de asa. Os winglets nas pontas das asas servem exatamente para
diminuir esse tipo de arrasto. (Figura 11)
30
Figura 11: desenho da frente de um avião mostrado os winglets nas pontas das asas.
Fonte: elaborada pela autora (2017)
A seguir esclareceu-se aos estudantes que essas quatro forças trabalham juntas da
seguinte maneira:
Para velocidade constante: Tração é igual a Arrasto.
Para altitude constante: Sustentação é igual ao Peso.
Para Aceleração do avião: Tração maior que Arrasto.
Desaceleração do avião: Tração menor que Arrasto.
Para subida do avião: Sustentação maior que Peso.
Para descida do avião: Sustentação menor que Peso.
Continuamente ainda se falou da relação entre sustentação e arrasto, onde acontece a
formação da resultante aerodinâmica (Figura 12), que é quando essas forças se agregam e
acontece a formação da resultante aerodinâmica, empurrando a asa para cima e para trás,
aplicada a um ponto chamado de centro de pressão.
Figura 12: Formação da força resultante
Fonte: elaborada pela autora (2017)
31
Em seguida falou-se também de um termo utilizado pela aerodinâmica, que é o ângulo
de ataque (inclinação em graus das asas em relação a horizontal) que atua claramente na aptidão
de produzir a sustentação no perfil, e o ângulo crítico acontece quando o ângulo de ataque
ultrapassar os 45º ou quando tiver num ângulo negativo, ao acontecer isso chamará de stol.
Então o stol pode acontecer a partir do ângulo crítico (Figura 13).
Figura 13: desenho na explicação do ângulo de ataque e do stol
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Logo depois, mostrou-se o desenho de um avião, apresentando suas partes fixas. Como
os estabilizadores horizontais e verticais que se localizam na cauda do avião, e também as partes
móveis que são os ailerons, leme de duração e profundores (Figura 14).
Figura 14: desenho apontando as partes moveis de um avião
Fonte: elaborada pela autora
Tornou-se necessário falar dos tipos de perfis, simétrico e assimétrico (Figura 15),
onde o perfil simétrico é indicado para ser usado na empenagem (leme e profundor) do avião e
o perfil assimétrico adequado para as asas, onde produz maior sustentação e diminui o arrasto.
Figura 15: tipos de perfis
32
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Seguiu-se na explicação das forças aerodinâmicas para os aviões de papel, onde
novamente se explica sobre as forças uma de cada vez. Sem motor num avião de papel para que
ele produza tração, essa força poderá ser a mão do lançador.
As asas de um avião de papel precisam produzir sustentação suficiente para compensar
o seu peso. Quanto mais rápido se deslocar, maior sustentação as asas produzirão, mantendo-o
no ar. As asas e o corpo do avião de papel também produzem arrasto, que cresce quanto mais
rápido voar o avião.
Como não há motor para produzir tração, o avião de papel tem que conseguir
velocidade de outra forma. Também se falou da maneira de se lançar um avião de papel e
dependendo do modelo do avião e apontando ele para baixo, trocando altitude por velocidade,
permite que ele voe rápido o suficiente para gerar a sustentação necessária para seu peso. E
apontando o avião para cima, só terá um bom desempenho, se o modelo for um planador, onde
ficará mais tempo no ar.
Logo após os conteúdos, nessa terceira etapa, novamente os alunos responderam as
cinco questões, que foram respondidas por eles no início das etapas 1 e 2, pois a partir da
apresentação do assunto, os alunos já devem ter uma base melhor sobre as respostas a serem
dadas nas questões. Depois de respondido o questionário finaliza-se a terceira etapa da
sequência didática.
ETAPA 4
Competição dos aviões de papel
33
A quarta e última etapa, foi realizada no dia onze de abril de dois mil e dezessete,
ocorreu a competição dos aviões de papel, e para isso deu-se alguns minutos para que os alunos
preparassem seu modelo de avião de papel.
Para montagem dos aviões de papel foi preciso apenas folhas sem pauta, onde foram
montados pelos próprios alunos, eles mesmo escolheram seus modelos e modalidade,
pesquisados na internet pelos mesmos. Os alunos estudaram seu modelo passo a passo e fizeram
a montagem em sala de aula. Após a montagem, cada aluno testou seu avião e a melhor maneira
de lançamento, em seguida participaram de uma competição de aviões de papel.
Modelos de aviões de papel, pesquisados pelos alunos para a competição (Figuras 16A
e 16B).
Figura 16: Alguns aviões feitos pelos alunos
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Em seguida, quem fosse terminando seu avião, já treinava seu lançamento, de acordo
com sua modalidade, na modalidade distância e na modalidade tempo. No momento que todos
terminaram e estavam preparados para a competição, seguiram todos para um espaço aberto,
onde o espaço era maior e assim a competição poderia acontecer de ter problemas de os aviões
de papel parar por conta do choque com algum objeto. A competição ocorreu dentro da própria
escola. Primeiro teve a competição entre os aviões que concorriam na modalidade distância
(Figura 17 A e 17 B).
34
Figura 17 – A Competidores da modalidade a distância. B) Finalistas do primeiro lançamento
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Na modalidade distancia, teve três aviões que chegaram na mesma distância, onde
foram lançando novamente. O modelo que ganhou a competição foi o tradicional aviãozinho
de papel (Figura 18). Por ser um modelo de ponta fina.
Figura 18: Avião que ganhou a competição distância.
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Logo após, teve a modalidade tempo (Figura 19A e 19B).
35
Figura 19: (A) Competidoras da modalidade tempo. (B) Finalistas do primeiro lançamento.
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Os lançamentos foram feitos mais de uma vez, para se tirar a certeza de quem
realmente ganhou em cada modalidade.
Na modalidade tempo, o modelo que ganhou a competição foi tipo planador (Figura
20). Esse modelo possui asas maiores, e dependendo do lançador tende a permanecer mais
tempo no ar.
Figura 20: Avião planador que ganhou a competição, na modalidade tempo
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Ganhadores da competição nas duas modalidades (Figura 21).
36
Figura 21: Finalistas das duas modalidades
Fonte: elaborada pela autora (2017)
De volta para a sala de aula, teve-se a finalização da sequência didática, com uma roda
de conversa entre os alunos e professora (Figura 22), momento único onde todos os alunos
tiveram a oportunidade de se explicar e avaliar o que realmente aprenderam e gostaram durante
todas as etapas e sobre a competição.
Aluno A
“ Achei muito interessante conhecer um pouco sobre a aerodinâmica”
Aluno B
“ Assunto que nunca ouvi falar, mas sempre me despertou a curiosidade de entender como um
avião voa”
Aluno C
“ No final tudo se encaixa, a sustentação da bolinha no secador e os aviões de papel com seus
segundos no ar”
Aluno D
“ O interessante é que podemos perceber nos diferentes modelos de aviões de papel e até mesmo
nos aviões convencionais as mesmas forças estudadas”
Aluno E
“ Meu avião de papel era um planador, no momento do lançamento eu poderia ter estudado o
ângulo de ataque, e nem lembrei, meu avião já saiu em ângulo crítico”
37
Figura 22: Roda de conversa
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Finalização da sequência didática com Premiação dos ganhadores da competição
(Figuras 23A e 23B).
Figura 23: Ganhadores da modalidade (A) distância (B) tempo.
Fonte: elaborada pela autora (2017)
5.2 Produção do Aeromodelo
No dia vinte e dois de abril de dois mil e dezessete, um sábado letivo, aproveitou-se
um evento na escola municipal da cidade, para vinda dos alunos do 1º ano A da Unidade Escolar
Rafael Manoel da Costa, para produção do aeromodelo de depron parte do produto educacional.
38
Para o aeromodelo de depron é preciso que seja impresso a planta do aeromodelo, essa
planta se consegue gratuitamente pelo site: <http://www.hobbiebrasil.com.br>.
Ao entrar no site, vai na opção planta e escolhe o modelo cessna 182 grátis. Baixe a
planta e imprima, a impressão é feita por partes (Figura 24). A dica é colar as partes que se
enquadram uma na outra e colar numa cartolina.
Figura 24: Partes da planta impressa.
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Os materiais necessários são: 4 placas de depron de 5mm, 1 isopor de 2cm, cola de
isopor, cola quente, pincel, estilete, pinceis permanente, pedaço de pneu ou borracha, uma pedra
média (para que a parte da frente tenha um peso a mais que a parte de trás) lixa para madeira
(grossa e fina), tesoura, régua, cordão para amarrar a as na fuselagem.
A turma foi dividida em dois grupos, onde um grupo construiu a fuselagem e o outro
construiu as asas, nesse caso três tipos de asas. O grupo 1 construiu a fuselagem, começaram
passando a planta da fuselagem para a cartolina e da cartolina para o depron, recortaram as
partes no depron com estilete e colaram as partes montando a fuselagem (Figura 25A e 25B),
colocando a cola nas partes, esperando secar e colando em seguida, maneira rápida para se colar
melhor.
39
Figura 25: (A ) Partes da fuselagem no depron e (B) - Fuselagem pronta
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Enquanto isso o grupo 2, fazia as asas, cortando as medidas certas no isopor, e lixaram
na forma de um perfil assimétrico, logo após colaram a parte de depron nos lados inferior e
superior das asas. Após, colarem o depron, lixaram novamente até as asas ficarem no formato
ideal, onde o depron lixado ficou bem fino na parte do bordo de fuga e lixado de forma
arredondada na parte do bordo de ataque. As asas são feitas com isopor de 2cm, coberto com
depron nas partes superior e inferior da asa. Antes de colar os depron, é preciso lixar a asa na
parte superior de forma arredondada na parte do bordo de ataque e lixar para ficar mais fino na
parte do bordo de fuga. Deixa a parte inferior reta, para que fique um perfil assimétrico (Figura
26A e 26B).
Figura 26: Perfil da asa feita (A) com isopor de 2cm e (B) de isopor com o depron.
Fonte: elaborada pela autora (2017)
A B
40
Após a asa já lixada, colar o depron, da mesma maneira, colocar a cola de isopor em
toda parte a ser colada e deixar secar por alguns minutos, antes de secar totalmente colar o
depron na asa, depois de totalmente seco lixar o bordo de ataque até juntar depron e isopor.
Lixar também as laterais, juntando o depron ao isopor.
Recortar na asa a parte que vai se encaixar na fuselagem, após encaixar a asa, amarrar
a asa na fuselagem com um cordão. Deixar o cordão bem apertado, de forma que a asa não
fique folgada (Figura 27) e está pronto.
Figura 27: Aeromodelo pronto
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Para terminar a fuselagem, os alunos colocaram dentro dela, um pedaço de borracha
com uma pedra dentro, uma pedra média, colaram com cola quente na parte da frente (Figura
28).
Figura 28: Peso dentro da fuselagem
Fonte: elaborada pela autora (2017)
41
Foram feitos três modelos de asas, uma asa reta, uma asa reta com as pontas menores
e uma asa com winglets nas pontas das asas, usado para reduzir o arrasto induzido, logo após
amarraram as asas uma de cada vez na fuselagem, com um cordão. Em seguida se deslocaram
para uma roça vizinha da escola, onde tinha mais espaço e uns matinhos para aliviar a queda do
aeromodelo, já no local os alunos se alternavam para fazer o lançamento do aeromodelo e
perceberam as forças estudadas (Figuras 29, 30 e 31).
Figura 29: Alunos com o aeromodelo e o primeiro tipo de asa, asa reta
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Figura 30: Segundo tipo de asa, asa com as pontas menores
Fonte: elaborada pela autora (2017)
42
Figura 31: Terceira asa, com winglets nas pontas
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Algumas fotos do aeromodelo no ar (Figuras 32, 33, 33, 35)
Figura 32 Lançamentos do Aeromodelo
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Figura 33: Aeromodelo voando
Fonte: elaborada pela autora (2017)
43
Figura 34: Aeromodelo planando
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Figura 35: Voo do aeromodelo com winglets nas asas
Fonte: elaborada pela autora (2017)
Após o lançamento, ainda no local foi feito uma roda de conversa entre professora e
alunos (Figura 35), no momento avaliaram as razões dos lançamentos e os porquês de alguns
não darem certo (stol), falaram do que faltou no momento do lançamento (modo de lançamento
e ângulo errado), conversaram dos seus conhecimentos e do que conseguiram aprender (prática
após o assunto, assunto bem mais esclarecedor).
Aluno A
“ Agora sim, vimos que as diferenças das asas são visíveis”
Aluno B
“ Pude observar que nos lançamentos, tiveram ângulos diferentes, onde muitos aconteceram o
chamado stol”
Aluno C
44
“ Essa asa com o winglet, que serve para reduzir o arrasto, é a asa que faz o voo mais
sensacional”
Aluno D
“ A força de tração nas mãos de alguns dos meus colegas estava em falta”
Aluno E
“ Entendi o porquê do peso (pedra) dentro do avião, ao ser lançado o avião cai com a ponta para
baixo, e nesse momento as asas passam a fazer o seu papel”
Figura 36: Interação entre os alunos após os lançamentos
-
Fonte: elaborada pela autora (2017)
5 3 Analises dos Questionários Antes e Depois da Aplicação da Sequência Didática
Em pesquisa através de questionário descrito no produto educacional realizado na
Unidade Escolar Rafael Manoel da Costa com 21 alunos do primeiro ano do Ensino Médio.
Nessa pesquisa, todos responderam o questionário antes e depois da aula experimental.
Organizamos as respostas em grupo por semelhança das respostas, utilizamos as letras doa
alfabeto para representar cada grupo. Os resultados obtidos estão expressos a seguir:
Antes e Depois da Aplicação do produto:
45
Inicialmente os alunos foram questionados sobre o que entendem por aerodinâmica,
para ser analisado, as respostas foram divididas em grupos.
Para essa pergunta dividiu-se as respostas semelhantes em 4 grupos: Grupo A (alguma
coisa que envolve o ar); Grupo B (estuda os aviões); Grupo C (fala das aeronaves em
movimento); Grupo D (não responderam ou apresentaram resposta fora de contexto).
No Grupo A, aproximadamente 14% dos alunos responderam ser alguma coisa que
envolve o ar. No Grupo B, aproximadamente 24% afirmaram que a aerodinâmica estuda os
aviões. No Grupo C, aproximadamente, 33% dos alunos afirmaram que a aerodinâmica fala
das aeronaves em movimento. No Grupo D, aproximadamente, 29% não responderam ou
deram resposta fora de contexto.
Após a aplicação fez-se a aplicação do mesmo questionário novamente com intuito de
verificar se os alunos conseguiram ter alguma noção do que é aerodinâmica e sua importância
no voo. Todos os 21 alunos responderam novamente.
A respostas foram de 57%, 10%,19% e 14%, respectivamente para os Grupos A, B,
C e D. Ao comparar as respostas com a indagação feita antes da apresentação do produto, (fig.
37), percebe que houve uma pequena evolução na forma como é colocada as respostas, se
aproximando mais do conceito real de aerodinâmica após a aplicação do produto. Era esperado
que os alunos tivessem dificuldade de responder correto inicialmente devido a falta de noção
do conteúdo.
Figura 37: Resultados Sobre o que os Alunos Entendem por Aerodinâmica
Fonte: Pesquisa, 2017
0
2
4
6
8
10
12
14
A B C D
Alunos
Grupos
Antes da Aplicação do Produto
Depois da aplicação do produto
46
Em seguida os alunos foram questionados sobre como é possível que um avião
convencional voe: Para essa pergunta dividiu-se as respostas em 3 grupos, cada grupo com
respostas semelhantes: Grupo E (apenas força do motor); Grupo F (com ajuda das asas, do
motor e da gravidade) e Grupo G (não souberam responder ou apresentaram respostas fora de
contexto.
No Grupo E, aproximadamente 33% dos alunos responderam ser apenas a força do
motor responsável por fazer o avião voar. No Grupo F, aproximadamente 29% dos alunos
afirmaram que o que ajuda no voo são as asas, o motor e a gravidade. No Grupo G,
aproximadamente 38% dos alunos não souberam responder ou apresentaram respostas fora de
contexto.
As respostas foram de 29%, 57% e 14%, respectivamente para os Grupos E, F e G.
O esperado é que os alunos tivessem dificuldade de responder correto incialmente, devido à
falta de noção do conteúdo. Na comparação com os resultados apresentados antes da aplicação
do produto, percebe-se que já há uma noção de quais são algumas forças aerodinâmica
empregadas no voo e também o número dos que não souberam responder diminuiu bastante
(Fig. 38).
Figura 38: Resultado Sobre como é Possível que um Avião Convencional Voe
Fonte: Pesquisa, 2017
Questionados também sobre quais forças estariam envolvidas no voo de um avião.
0
2
4
6
8
10
12
14
E F G
Alunos
Grupos
Antes da aplicação do produto
Depois da aplicação do produto
47
Para essa pergunta dividiu-se as respostas 4 grupos, sendo cada grupo de resposta com
respostas semelhantes. Grupo H (força do motor); Grupo I (força do vento e força do motor);
Grupo J (Força de gravidade e tração) e Grupo K (não souberam responder ou deram respostas
fora de contexto).
No Grupo H, aproximadamente 29% dos alunos pesquisados responderam que a força
atuante é apenas a força do motor. No Grupo I, aproximadamente 14% dos alunos responderam
que as forças atuantes é a força do vento e a força do motor. No grupo J, aproximadamente
14% responderam que as forças atuantes são forças de tração e força peso. No grupo K,
aproximadamente 43% não souberam ou apresentaram respostas fora de contexto.
As respostas foram de 19%, 52% e 14% e 14%, respectivamente para os Grupos H,
I, J e K. O esperado é que os alunos sentissem dificuldade em responder inicialmente de forma
correta. Nesse questionamento em comparação ao aplicado antes do produto, constata que os
alunos tinham pouca noção de quais forças estão envolvidas no voo de um avião e teve um
melhor aproveitamento após aplicação do produto e também reduziu o número dos não
respondeu por não ter noção anteriormente, (Fig. 39).
Figura 39: Resultados sobre quais Forças estão envolvidas no Voo de um Avião
Fonte: Pesquisa, 2017
0
2
4
6
8
10
12
H I J K
Alunos
Grupos
Antes da aplicação do produto
Depois da aplicação do produto
48
Perguntados se o tipo de asa influencia no voo do avião e foi pedido para justificar a
resposta. Para essa pergunta dividiu-se em 4 grupos: Grupo L (Sim. As asas ajudam a segurar
o avião); Grupo M (Não. O motor que faz o avião voar); Grupo N (Sim. As asas ajudam na
direção e no pouso) e Grupo O (não souberam responder ou apresentaram respostas fora de
contexto)
No Grupo L, aproximadamente 29% responderam Sim, as asas ajudam segurar o
avião no ar. No Grupo M, aproximadamente 14% dos alunos responderam “Não”, quem faz o
avião voar é o motor. No Grupo N, aproximadamente, 19% dos alunos responderam “sim” as
asas ajuda na direção e no pouso. No Grupo O, aproximadamente, 38% dos alunos não
souberam ou apresentaram respostas fora de contexto.
A respostas foram de 38%, 19% e 33% e 10%, respectivamente para os Grupos L, M,
N e O. O esperado é que inicialmente não soubessem a resposta correta, (Fig. 39). Após a
aplicação do produto, a maior parte de alunos responderam que as asas ajudam a sustentar o
avião no ar e ajuda na direção e no pouso, compreendendo assim um pouco da importância das
asas no voo do avião.
49
Figura 40: Resultado Sobre se o Tipo de Asas Influencia no Voo do Avião
Fonte: Pesquisa, 2017
Na comparação com as repostas antes da aplicação do produto, teve-se a constatação
de um bom entendimento em relação a essa pergunta. Reduzindo-se a porcentagem das
respostas em dúvida. O esperado é que inicialmente tivessem pouca noção sobre o conteúdo.
E finalmente ao serem questionados sobre o que tem em comum entre um avião de
papel e um avião convencional, obteve as seguintes respostas que foram divididas entre 4
grupos, cada grupo com respostas semelhantes: Grupo P (os dois voam no ar); Grupo Q (os
dois possuem asas); Grupo R (as mesmas forças), Grupo S (nada ou não souberam responder)
No Grupo P, aproximadamente 24 % dos alunos disseram que o que tem em comum
entre aviões de papel e aviões convencionais é que os dois voam no ar. No Grupo Q,
aproximadamente 38% dos alunos afirmaram que os dois utilizam a força do ar. No Grupo R,
aproximadamente 5% afirmaram que utilizam as mesmas forças, No Grupo S,
aproximadamente 33% dos alunos afirmaram não ter nada em comum ou não responderam.
A respostas foram de 14%, 14% e 67% e 5%, respectivamente para os Grupos P, Q,
R e S. Espera-se incialmente maior dificuldade em responder corretamente, (Fig. 40). Após a
aplicação do produto percebe-se que, à maioria dos alunos compreenderam que tantos os
aviões de papel como os aviões convencionais utilizam as mesmas forças.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
L M N O
Alunos
Grupos
Antes da aplicação do Produto
Depois da aplicação do produto
50
Figura 41: Resultado Sobre o Que Tem em Comum Entre aviões de Papel e aviões Convencionais
Fonte: Pesquisa, 2017.
CONSIDERAÇÕES FINAIS-
A aerodinâmica é uma parte importante e considerável na Física, através das
informações obtidas e constatadas durante a elaboração deste trabalho mostra que ao fazer aulas
práticas com voos de aviões de papel e depron desperta nos alunos o interesse e a participação.
Constatou que ao fazer aulas práticas, o aluno absorve o conteúdo com mais facilidade
e consegue ter noções básicas da aerodinâmica, levando consigo não somente a teoria, mas
também o desejo de pesquisar e aprofundar o estudo na área.
Constatou ainda, através das aulas práticas e dos resultados, que foi despertado nos
estudantes o interesse pela pesquisa científica, despertou o interesse por investigar o que é
repassado a eles, isso foi possível devido aos aviões de papel e ao aeromodelo que instigou a
curiosidade, onde no aeromodelo de depron perceberam também a grande diferença de uma asa
para outra, e tiraram suas conclusões.
Os resultados iniciais nos mostraram que os discentes se encontravam com pouca
noção sobre a aerodinâmica e suas aplicações, evidenciando que despertar a curiosidade e abrir
a mente destes para a experimentação é necessário. O lançamento de aviões de papel e
aeromodelos de depron ajudou na compreensão dos conceitos Físicos empregados no voo, pois
0
2
4
6
8
10
12
14
16
P Q R S
Alu
no
s
Grupos
Antes da aplicação do produto
Depois da aplicação do produto
51
os resultados obtidos nos questionamentos depois da aplicação do produto educacional nos
mostram essa evolução.
O lançamento dos aviões de papel e aeromodelos de depron aproximou os alunos
daquilo que foi repassado nas teorias físicas. A participação e curiosidade em aprender, em
querer saber cada detalhe permite-nos a dedução que os ensinamentos colhidos nessa
experiência será levado por eles para suas vidas.
Tanto os autores estudados nesta obra como os resultados mostraram que a
experimentação no ensino de Física é fundamental para despertar o interesse e a participação,
na prática desse trabalho verificou-se que a curiosidade dos alunos foi despertada, assim foi
possível interagir e observar os conceitos de aerodinâmica com os lançamentos de aviões de
papel e aeromodelos de depron.
Constata-se que os alunos conseguiram obter êxito na compreensão dos conceitos
básicos de aerodinâmica nos quais na nossa fundamentação teórica demostra a importância
deste para o voo de aviões.
52
REFERÊNCIAS
REFERÊNCIAS
AEROMODELISMO-PRESIDENTE PRUDENTE –SP. Disponível
em:<http://aeropp.blogspot.com.br/2013/06/comandos-e-partes-de-um aeromo-
delo.html.disponível > Acesso em 22 de março de 2017.
ALMEIDA, B.S.G; SILVA, R.C. Aerodinâmica de bolas. Revista Brasileira de Ensino de
Fìsica. Rio de Janeiro, v.37, p.02-04, jul/set. 2015. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172015000300505
dinâmica >. Acesso em 10 de março de 2017.
ANDERSON, D.; EBERHARDT, S. Como os aviões voam: uma descrição física do vôo. Física
na Escola, v. 7, n. 2, p. 43 – 51, 2006.
ARAUJO, D. L. O que é (e como faz) sequência didática?. Entrepalavras, Fortaleza - ano 3,
v.3, n.1, p. 322-334, jan/jul 2013.
Associação Brasileira de Aviação Geral (ABAG). Aeronaves: conceitos e anatomias. 2016.
BATISTA, M. C. el al. Reflexões sobre a importância da experimentação no ensino de
Física. Acta Scientiarum, Maringá, v.1, p. 43-49, 2009.
BLOG CLIPEER 440. Flight Simulator, Miniaturas de Aviões e Curiosidades da Aviação.
Disponível em: <http://clipper440.blogspot.com.br/2015/07/13-de-julho-estudando html>
Acesso em: 21 de março de 2017.
BLOG HANGAR 33. Conheça quais os princípios que possibilitam a aerodinâmica do voo.
Disponível em: <http: //blog.hangar33.com.br/os-principios-da-aerodinamica-do-voo/>.
Acesso em 21 de março de 2017
BRASIL. IAC – Instituto de Aviação Civil. Divisão de Instrução Profissional Matérias Básicas,
tradução do AC 65-9A do FAA (Airframe & Powerplant Mechanics-General Handbook).
Edição Revisada,2002.
CABRAL, F. Física no avião. Disponível em:
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfZOsAA/monografia-final-aviao?part=4>. Acesso
em 21 de março de 2017.
COSTA, R. C. S. el al. Avaliação Diagnóstica. MPMG Jurídico, Belo Horizonte, n. 17, jul/set
2009.
DAHMEN, Silvio Renato. Física na Escola, v. 7, n. 2, p. 36 – 42, 2006
DELATORRE, R. G. el al. A Física no voo de aviões de papel: uma abordagem prática e
experimental para o ensino de Física e de conceitos aerodinâmicos Disponível em:
53
<http://www.fadep.br/engenharia-eletrica/congresso/pdf/117227_1.pdf>. Acesso em 22 de
fevereiro de 2017.
DIÁRIO DE BORDO. Vortices ou vortex entenda o fenômeno.< http
//diariodebordohofmann.blogspot.com.br/2012/05/vortices-ou-vortex-entenda-o feno-
meno.html>. Acesso em 21 de março de 2017.
DOLZ, J.; SCHNEUWLY, B.; NOVERRAZ, M. Sequências didáticas para o oral e a escrita:
apresentação de um procedimento. Gêneros orais e escritos na escola, 2004.
ERTHAL, J. P. C. & GASPAR, A. Atividades experimentais de demonstração para o ensino
da corrente alternada ao nível do ensino médio. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v.
23, n. 3, 2006. p.[345]-359.
ESPAÇO DE CIDADANIA E TECNOLOGIA. Como um avião voa. Disponível em
<http://ectjoinville.com/AttractionsAndEquips/HowWorksDetail/8645>. Acesso em 21 de
março de 2017
Física-Grupo 4. Disponível em:
<http://fisicagrupoquatro.blogspot.com.br/2015/04/curiosidade-fisica-por-traz-do-aviao-
de.html>. Acesso em 22 de março de 2017.
GASPAR, P. Fisica Mecanica. 1. ed. [S.l.]: Editora Ática, 2010. HOMA, J. Aerodinâmica e
Teoria do Voo - Noções Básicas. 29. ed. [S.l.]: Aerodinâmica e Teoria do Voo - Noções
Básicas, 2010.
GONÇALVES, A. V. ; FERRAZ, M. R. R. Sequências Didáticas como instrumento potencial
da formação docente reflexiva. DELTA, vol.32 no.1 São Paulo Jan./Apr. 2016.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. Booman, São Paulo, 2015.Disponível em
<https://books.google.com.br/books?id=QgKbCgAAQBAJ&pg=PA275&lpg=P275&dq=bern
oulli+paul+hewitt&source=bl&ot=O4JfxoDkvH&sig=YYbiiiBzSCZQyWVpoAB4fbPQ44&
hl=ptBR&sa=X&ved=0ahUKEwjE3N6ej8LTAhVSlpAKHe1wB4IQAEIRzAF#v=onepage&
q=bernoulli%20paul%20hewitt&f=false>. Acesso em 02 de abril de 2017.
IAC, B. I. de A. C. . Divisão de Instrução Profissional Matérias Básicas, tradução do AC 65-
9A do FAA (Airframe & Powerplant Mechanics-General Handbook). 2002.
INSTITUTO DE FÍSICA DE SÃO CARLOS. Disponível em:<
http://www.ifsc.usp.br/index.php?option=com_content&view=article&id=2163:a-fisica-nas-
aeronaves&catid=7:noticias&Itemid=224>. Acesso em 21 de fevereiro de 2017.
INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. O que faz um avião voar?. Disponível
em: http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20031/Andre/ acesso em 22 de fevereiro de 2017
LIVRE POUSO. Aeronaves e motores. Disponível em: <
http://livrepouso.com.br/porqueoaviaovoa/> Acesso em 20 de março de 2017.
MENTES IRREQUIETAS. Disponível em
:<http://mentesirrequietas.blogspot.com.br/2012/01/demonstracao-do-principio-de-
bernoulli.html>. dinâmica >. Acesso em 12 de março de 2017
54
MOLDES PARA AEROMODELOS. Disponível
em:<http://www.hobbiebrasil.com.br/produtos/aeros/kits.html>. Acesso em 05 de março de
2017.
MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa. Brasília: Editora da UnB. Revisado em 2012.
MOREIRA, M. A. O que é afinal aprendizagem significativa?. Instituto de Física,
Universidade Federal do Mato Grosso, Cuiabá, 2010.
MUNDO INFORMATIZADO. Como fazer um avião de papel (fácil e rápido). Disponível
em: <https://www.youtube.com/watch?v=yihAnqpZi8k>.acesso em 28 de março de 2017.
NASCIDOS PARA VOAr. Teoria de voo. Disponível em:
<https://nascidosparavoar.wordpress.com/comissario-de-bordo/bloco-4/cga conhecimentos-
gerais-de-aeronaves/cga-2-teoria-de-voo>. Acesso em 22 de março de 2017.
PAULA, Adson Agrico; FREIRE, Cesar Monzu. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, EPUSP.
Desenvolvimento de novas ferramentas didáticas para ensino de mecânica dos fluidos e
elementos de aeronaves, 2011. Monografia
PEREIRA, A. B.; BEZERRA, C. J. S.; SILVA, O. Uso da experimentação no ensino de
Física: um relato de experiência na dilatação linear. Instituto Federal de Pernambuco, Recife,
2013.
PIETROCOLA, M. et al. Física em Contextos: Pessoal, social e histórico. [S.l.]: FTD, 2010.
SANTOS, M. R. ; VARELA, S. A Avaliação como um Instrumento Diagnóstico da Construção
do Conhecimento nas Séries Inicias do Ensino Fundamental. Revista Eletrônica de
Educação. Ano I, No. 01, ago. / dez. 2007.
SILVA, C. X. S.; FILHO, B. B. Coleção de Física Aula Por Aula. FTD, v.1, São Paulo, 2010.
SLIDESHARE. Disponível em: <https://www.slideshare.net/mastermidia/cga-e-tva-pp-e-cms-
2007?nomobile=true>. Acesso em 22 de março de 2017.
SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Demonstração do Princípio de Bernoulli.
Disponível em: < http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol7/Num2/v13a08.pdf>. acesso em 20 de
fevereiro de 2017
SOUSA el al, O papel do aluno de letras como professor de língua materna no Ensino
Médio: os desafios do PIBID. UFPB, João Pessoa, n. 12, Jan/Jun 2010.
STUDART, N.; DARMEN, S. R. A física do vôo na sala de aula. Física na Escola, v. 7, n. 2,
2006. .Disponível em:< http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol7/Num2/v13a07.pdf>. Acesso em
20 de fevereiro de 2017
56
ANEXO I
Questionário
1. O que você entende por aerodinâmica?
2. Como é possível que um avião convencional voe?
3. Quais forças estariam envolvidas no avião durante o voo?
4. O tipo de asa de avião influencia no seu voo? Justifique.
5. O que tem em comum entre os aviões convencionais e os aviões de papel?
57
ANEXO II
TERMO DE CONSENTIMENTO LIVRE E ESCLARECIDO – PAIS E
RESPONSÁVEIS.
AUTORIZAÇÃO PARA DIVULGAÇÃO DE IMAGEM PARA OS PAIS E
RESPONSÁVEIS DOS ALUNOS DA UNIDADE ESCOLAR RAFAEL MANOEL DA
COSTA – MASSAPÊ DO PIAUÍ – PI.
Eu, ______________________________________________________________, portador (a)
da carteira de identidade de Nº______________________ , autorizo a Professora Carla
Patrícia de Carvalho, pesquisadora do programa Mestrado Nacional Profissional em Ensino
de Física da UNIVASF, polo Juazeiro-BA, cujo trabalho se intitula: “Proposta de sequência
didática para o estudo dos conceitos básicos das forças aerodinâmicas envolvidas em
aviões de papel e de depron, para alunos do 1º ano do ensino médio”, a utilizar imagens de
meu (minha) filho (a) ______________________________________________________, do
1º ano A da Unidade Escolar Rafael Manoel da Costa. Declaro estar ciente de que se trata de
uma pesquisa sobre o estudo dos conceitos básicos de aerodinâmica nas aulas de física no
Ensino Médio, e que o material citado será divulgado apenas com fins científicos, na área de
Física, não havendo identificação, nem exposição de conteúdos particulares que ofereçam
riscos ou prejuízos ao (à) aluno (a). O material levantado por esta pesquisa ficará em poder do
pesquisador, em envelope lacrado, pelo período de cinco (5) anos.
Fui informado de que, a qualquer momento, poderei desistir da participação do meu filho (a)
neste trabalho. A pesquisadora em questão poderá ser encontrada na escola nos turnos
vespertino e noturno, nas segundas e terças e ainda no telefone: (89) 999001764 (celular), além
do endereço de e-mail: [email protected] para quaisquer esclarecimentos.
Desde já agradeço a sua colaboração.
Atenciosamente:
Carla Patrícia de Carvalho (Orientanda)
Profª. Drª. Mariele Pinheiro Gonçalves
Massapê do Piauí (PI), ______ de maio de 2017. (Orientadora)
_________________________________________________________________
Assinatura do pai e/ou responsável
_________________________________________________________________
Assinatura da pesquisadora responsável.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO
FRANCISCO – UNIVASF/ Juazeiro-BA.
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO
DE FÍSICA.
Av. Antônio C. Magalhães, 510 – Country Club,
Juazeiro-BA 48902300
Telefone: (74) 2102 - 7654
59
SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ESTUDO DOS CONCEITOS BÁSICOS DAS
FORÇAS AERODINÂMICAS ENVOLVIDAS EM AVIÕES DE PAPEL E DE
DEPRON.
CARLA PATRÍCIA DE CARVALHO
Juazeiro-BA
2017
60
Estimado (a) Professor (a)
A “SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ESTUDO DOS CONCEITOS BÁSICOS
DAS FORÇAS AERODINÂMICAS ENVOLVIDAS EM AVIÕES DE PAPEL E DE
DEPRON” é um produto educacional, parte da dissertação do Mestrado Nacional Profissional
em Ensino de Física, do polo de Juazeiro –BA.
O interesse pela aerodinâmica é despertar os educandos para observação dos voos e
no contato com o conhecimento científico empregado na sala de aula.
A aerodinâmica é de grande importância para a humanidade, pois foi dominando
esses conhecimentos que o homem conseguiu ir a distâncias mais longas, conseguiu superar
fronteiras. Seu crescimento ocorreu a partir do momento que foi empregada na aviação de
grande escala, pois sabemos que juntamente com o domínio dos ares veio grandes conquistas
e transformações na sociedade.
Levando em consideração essa relevância da aerodinâmica a percepção que o ensino
da Física nas escolas está muito concentrado na transmissão dos conteúdos didáticos, se
propôs trabalhar uma sequência didática sobre a aerodinâmica utilizada nos voos.
A sequência didática é um conjunto de atividades escolares organizadas, de maneira
sistemática, em torno de um gênero textual oral ou escrito, segundo Dolz, Noverraz e
Schneuwly, 2004, p. 97. Nesse sentido a sequência didática vai proporcionar aos educadores e
educandos uma proposta didática com uma programação de conteúdo que facilitará o
entendimento e a compreensão. Além de ser uma opção ao professor de Física como auxílio as
atividades em sala de aula.
A sequência mostra os conceitos em voos de aviões convencionais e de papel, a partir
da montagem de aviões de papel e finalizando com uma competição em duas modalidades. Há
também a sugestão da construção de um aeromodelo feito de depron e isopor, utilizado para
melhor entendimento dos conceitos estudados e dinamizar a sequência.
O objetivo desta dessa sequência didática é apresentar aos alunos do 1º ano do Ensino
Médio conceitos básicos da aerodinâmica, mostrado através de explicações com imagens e
exemplos práticos, como os aviões de papel e um aeromodelo de depron. Mostrar aos alunos
noções básicas da aerodinâmica através de princípios físicos. Desenvolvendo nos alunos do 1º
ano do Ensino Médio a curiosidade, o interesse e a motivação pela Física através da prática.
Ao sugerir esta proposta didática, teve-se a pretensão de compartilhar como trabalhar
um assunto estudado nas aulas de Física, por meio de aulas atrativas e descomplicadas, onde se
acredita que ao associar essa recomendação os discentes serão oportunizados a participar de um
61
trabalho prático, contribuindo na expansão de novas cognições e impulso a inovações atuais de
aprendizagem.
A sequência didática se divide em 4 etapas, com a duração de seis aulas de 50 minutos
cada. A primeira e segunda etapa terão duração de duas aulas (1h e 40min) a terceira e quarta
etapa terão duração de duas aulas cada (1h e 40min).
A 1ª etapa permite ao professor, identificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre
fundamentos da aerodinâmica, relembrar os conceitos das Leis de Newton e conhecer o que diz
a teoria do princípio de Bernoulli, o professor fará uma avaliação diagnóstica com cinco (5)
questões, que será aplicada na 1ª e 3ª etapa, realização de uma dinâmica para os alunos
perceberem o movimento de outro objeto no ar, na 2ª etapa terá as informações e regras sobre
a competição de aviões de papel, além de dicas para pesquisa.
Na 3ª etapa começa a parte do conhecimento sobre aerodinâmica e suas forças através
de imagens e conceitos. Será refeita a avaliação diagnóstica após o conhecimento do conteúdo.
Na 4ª etapa será a montagem dos aviões de papel e a competição, cada aluno fará seu modelo
de avião de acordo com a modalidade que vai concorrer, após a montagem os alunos irão
praticar com seus aviões, antes da competição. No campeonato ocorrerá primeiro uma
modalidade depois a outra (modalidade distância e modalidade tempo).
O passo a passo para a construção do aeromodelo, está na parte final do produto, em
sugestões, onde o professor pode construir com os alunos, utilizando aulas extraclasse, ou
construção por partes em aulas durantes semanas, fica a critério das disponibilidades de
professor e alunos.
Os materiais que serão utilizados para a sequência didática são:
Quadro, Pincel, Apagador (necessário para os desenhos)
Secador de cabelo, extensão e de doze a vinte bolinhas de plástico ou de isopor (para
a dinâmica).
Folhas de papel sulfite (para montagens dos aviões de papel).
Brinde para os ganhadores da competição de aviões de papel.
Data show, notebook e caixa de som, (caso o professor use algum vídeo.)
ETAPA 1: Investigando o tema
62
Nesta etapa o professor investigará os conhecimentos prévios dos alunos sobre
fundamentos da Aerodinâmica. Será realizada uma avaliação diagnóstica com cinco questões
sobre o assunto. As respostas dos alunos servirão para nortear os conteúdos previstos. Escreva
as questões no quadro para que os alunos respondam ou entregue o questionário em folha
impressa.
QUESTIONÁRIO
1. O que você entende por aerodinâmica?
2. Como é possível que um avião convencional voe?
3. Quais forças estariam envolvidas no avião durante o voo?
4. Para que um avião tenha uma boa sustentação no ar, como deve ser a velocidade e
pressão do ar nas asas de um avião?
5. Você sabia que podemos observar alguns conceitos da Física nos aviões de papel?
Indagar aos alunos sobre o que sabem, ou entendem ou imaginam a respeito da
aerodinâmica nos aviões (neste instante o professor deixará os alunos a vontade com suas
respostas). Discorra sobre os conceitos básicos das forças aerodinâmicas nos aviões que serão
estudados.
Relembrar as leis de newton:
Princípio da Inércia: de acordo com PIETROCOLA (2010), a Primeira
Lei de Newton diz que todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento
uniforme em linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças
imprimidas sobre ele. Portanto se temos um avião parado no solo, ele somente se moverá
se seus motores forem ligados e a tripulação acionar o voo.
Um corpo em repouso poderá, por sua inércia permanecer em repouso. Um
corpo em movimento poderá, por sua inércia manter-se constante sua velocidade.
Por exemplo: uma moto com duas pessoas, em uma partida brusca, o corpo do
passageiro, que estava em repouso, tende a permanecer em repouso até que uma força
aja sobre ele. Nesse caso, a moto sofre a ação de uma força e se desloca, enquanto o
corpo do passageiro tende a permanecer em repouso, dando a impressão de ir para trás
(figura 1A). Em uma freada brusca, o corpo do passageiro, que estava em movimento,
tende a permanecer em movimento até que uma força aja sobre ele. Nesse caso, ao sofrer
a ação de uma força, a moto para, enquanto o corpo do passageiro tende a permanecer
em movimento, continuando a ir para frente (figura 1B).
63
Figuras 42A e 1B: 1ª Partida brusca de uma moto e 1B freada brusca de uma moto
Fonte: Silva e Filho, 2010, p.168 e 169.
A segunda Lei de Newton diz que “a variação do movimento de um corpo é
proporcional à ação efetiva das forças aplicadas e se dá na mesma direção da força resultante”
(PIETROCOLA, 2010, p. 266).
Se um avião voar na direção contrária ao vento a velocidade diminuirá, se o vento for
lateral, haverá uma tendência de empurrar a aeronave para outra direção, a menos que o piloto
corrija a ação.
Força resultante: é igual a massa do corpo multiplicada pela aceleração adquirida por
ele, soma vetorial de todas as forças que agem sobre um corpo.
Por exemplo: ao empurrar um carro e ter a resultante não nula das forças que agem
sobre o carro é a mesma, diferenciando somente a massa. Empurrando um carro vazio (figuras
2A), empurrando um carro com passageiros (figura 2B).
A B
64
Figuras 2A e 2B: 2A empurrando um carro vazio e 2B empurrando um carro com passageiros
Fonte: Silva e Filho, 2010, p.173
3ª lei de Newton: Princípio da Ação e Reação, serve para analisar as forças que agem
nos corpos quando há interações entre eles. Onde possui forças com a mesma
intensidade, mesma direção e sentidos opostos.
Essa lei pode ser enunciada da seguinte forma: “A toda ação existe uma reação de
mesma intensidade e direção, mas de sentido oposto” (PIETROCOLA, 2010, p. 271).
Por exemplo: Quando uma pessoa inicia uma caminhada sobre uma superfície, o pé age
empurrando o chão para trás. Nesse mesmo instante, o chão age no pé, no sentido oposto
(figura 3).
Figura 3: Pé em contato com o chão
Fonte: Silva e Filho, 2010, p.179.
Faça uma explicação básica do princípio de Bernoulli
Daniel Bernoulli, um cientista suíço do século XVIII, estudou o movimento de fluidos
em tubos, diz que onde a rapidez do fluido cresce, a pressão interna do mesmo decresce
e vice-versa.
B
A
65
Esse princípio se aplica também as asas de um avião, para compreender melhor a força
de sustentação que mantêm um avião no ar, as asas são construídas de maneira que o ar
é forçado a fluir com mais rapidez na parte superior da asa, onde terá menor pressão e
com menor velocidade na parte de baixo da asa, terá maior pressão (figura 4)
Figura 4: perfil de uma asa, explicando a sustentação
Fonte: http://livrepouso.com.br/porqueoaviaovoa/ disponível em 20 de março de 2017
Explicar aos alunos o que diz o princípio de Bernoulli utilizando essa dinâmica. Tal
princípio pode ser enunciado da seguinte forma: “Se a velocidade de uma partícula de um fluido
estiver aumentando enquanto a mesma escoa ao longo de uma linha de corrente, a pressão desse
fluido deve diminuir e se sua pressão aumenta, sua velocidade deverá diminuir”. Nesse caso,
quando o fluido passa por um corpo, tão maior será a velocidade, quanto menor for a diferença
de pressão. Também explica a sustentação em uma asa de avião, indicando que onde quer que
a velocidade seja relativamente alta, a pressão deve ser relativamente baixa e onde quer que a
velocidade seja relativamente baixa, a pressão deverá ser relativamente alta gerando uma
substancial sustentação (ALMEIDA e SILVA, 2015, ).
Efetuar uma dinâmica para despertar os alunos ao tema a ser estudado. A dinâmica
(figura 5) se chama “bolas flutuantes” é um bom exemplo para que os alunos percebam o
movimento das bolinhas quando o fluxo de ar sai pelo secador de cabelo. Baseia-se em
posicionar uma bolinha acima do lugar de saída de ar do secador, posicionando-o na vertical, e
em testes também com o secador um pouco inclinado.
Figura 5: Esquema de um secador de cabelo e uma bolinha. A: o secador encontra-se desligado e B: ligado
66
Fonte: elaborado pela autora
A dinâmica deve ser feita, com o secador de cabelo ligado, na vertical e bolinhas (de
plástico ou isopor numa quantidade entre doze e vinte bolinhas). Faça uma divisão de equipes
na sala com no máximo seis alunos por equipe. Para o secador deixe uma extensão elétrica
disponível caso o espaço da sala seja grande, peça que cada equipe indique dois colegas para
representa-los, disponibilização de dois minutos para cada equipe poder levar a maior
quantidade de bolinhas de um lado para o outro (paredes paralelas) sem utilizar as mãos na
bolinha, levando-as apenas com o secador ligado, uma equipe por vez. Vence a equipe que levar
mais bolinhas.
Disponibilização de alguns minutos para que os alunos façam teste com as bolinhas e
o secador um pouco inclinado, momento em que os alunos comentem suas observações sobre
a dinâmica. A dinâmica serve para que os alunos se sintam motivados e animados para as etapas
seguintes, podendo perceber na dinâmica a força que o ar do secador exerce na parte superior
das bolinhas, mantendo-as sustentas. Relembrado a explicação anterior sobre o princípio de
Bernoulli.
ETAPA 2: Informações da competição de aviões de papel
O professor apresentará a competição de aviões de papel, esta será realizada na quarta
e última etapa. É de extrema importância que os alunos observem as explicações da etapa
seguinte, para a construção do seu modelo de avião de papel. Os alunos precisam entender o
porquê do modelo escolhido. Os alunos poderão pesquisar na internet e trazer seu modelo para
ser feito em sala, antes da competição.
67
A competição terá a importância de auxiliar os alunos a compreenderem de forma
prática as forças aerodinâmicas, e observar os conceitos através dos aviões de papel.
Regras:
Confecção de diferentes modelos de aviões de papel.
Divisão dos modelos por tempo e distância.
Treinamento com os aviões confeccionados.
Lançamentos por modalidade.
Premiação por modalidade.
Dica: os alunos serão alinhados para o lançamento.
Alguns links que podem ajudar na pesquisa dos modelos:
MUNDO INFORMATIZADO. Como fazer um avião de papel (fácil e rápido).
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=yihAnqpZi8k>.
EASY ORIGAMI. Origami: avião de competição. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=kC-eLgKupQ8 >.
ORIGAMIES. Easy paper fighter jet. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=aETGusBLJJ8>.
Carga horária: Nas etapas 1 e 2: 2 aulas (1 hora e 40 minutos).
ETAPA 3: Conhecimento sobre a aerodinâmica e suas forças
Como será que um avião consegue voar?
Pois bem, o voo de aviões está fundamentado nos princípios da física.
Nos aviões convencionais suas estruturas são compostas por: Fuselagem, Trem de
pouso, Asas, Empenagens, Superfícies de controle, Controles de voo, Amortecedores, Freios.
Na estrutura de aviões de papel há: Fuselagem (base) e Asa, mas com o objetivo de entender as
observações dos conceitos básicos da aerodinâmica já é o suficiente.
Aerodinâmica é a parte da Física que conduz alguma dinâmica vinculado com um
corpo e o ar que o envolve, gerando forças. Desta maneira, estuda a ação dos fluidos e da força
do ar sobre corpos sólidos que se encontram em movimento, como exemplo temos o avião
sendo o corpo e o ar que o circunda.
68
As forças aerodinâmicas auxiliam na compreensão do porquê de corpos se moverem no ar,
como: automóveis, barcos, aviões, entre outros. Os cientistas e engenheiros se arquitetam em
modelos de aeronaves e automóveis capazes de suportar a força do ar e sustentar um
desempenho ideal. Os princípios da aerodinâmica são aplicados em: projeções, construções de
pontes e prédios, submarinos e outros.
As forças aerodinâmicas auxiliam na compreensão do porquê de corpos se moverem no
ar, como: automóveis, barcos, aviões, entre outros. Os cientistas e engenheiros se arquitetam
em modelos de aeronaves e automóveis capazes de suportar a força do ar e sustentar um
desempenho ideal. Os princípios da aerodinâmica são aplicados em: projeções, construções de
pontes e prédios, submarinos e outros.
Sugestão: O uso de um vídeo (A GENTE EXPLICA. Como os aviões voam?.disponível
em: <https://www.youtube.com/watch?v=_cf_i-JA_bc&t=26s >. Após o vídeo o professor
deve esclarecer aos alunos o que irão estudar e qual o objetivo dessas aulas.
As forças aerodinâmicas aplicadas aos aviões convencionais são os mesmo em
aeromodelo, aviões de papel, em voos de animais e muito mais.
São quatro forças básicas que atuam no avião em voo: Tração, Sustentação, Peso e
Arrasto. (figura 6)
Figura 6: as quatro forças aerodinâmica.
Fonte:http://www.vooleve.com/Pages/Artigos_files/Angulo_ataque/angulo_ataque_2.htm. disponível em
20 de março de 2017.
A fim de que o avião seja capaz de voar, é crucial duas forças: a tração e a sustentação.
Ao passo que as forças de arrasto e peso desaceleram o avião para que permaneça no chão ou
o tende em direção ao chão. Pode-se inferir sobre:
Tração:
69
É o esforço gerado pelo motor do avião e é alcançado uma aceleração de massa de ar
superior à do avião. Com reação de igual veemência, contudo de sentido contrário (explicado
pela 3ª lei de Newton), sendo assim os motores produzem a tração jogando o ar para trás e
impulsionando o avião para frente. (figura 7).
Figura 7: motor de avião, produzindo tração
Fonte: http://ectjoinville.com/AttractionsAndEquips/HowWorksDetail/8645. disponível em 21 de março de
2017.
A primeira lei de Newton também pode ser citada aqui, pois essa lei afirma que quando
um objeto está em repouso, esse ficará em repouso até que seja exercido uma força resultante
sobre esse objeto. Sendo assim o avião permanecerá em repouso, caso não haja uma força
resultante.
Usando o princípio da ação e reação (3ª lei de Newton), a força do motor do avião
impulsiona o ar para trás (ação) e o ar empurra o avião para frente (reação).
Sustentação:
É a constituinte da força aerodinâmica perpendicular à orientação do deslocamento do
voo (figura 8). Mostrando a melhor condição que um avião dispõe, e sua capacidade de se
manter no voo. Sendo manuseada como aspecto de controlar o peso do avião e desta forma
assegurar o voo. Depende em parte do ângulo de ataque da asa, e também do perfil de asa, que
em sua maioria tem a parte superior curvada.
Em inglês Sustentação chama-se Lift, sua equação é:
2..2
.vS
CL l equação 1
Onde: L = Lift (sustentação)
CL = coeficiente de sustentação
= densidade do ar
70
S = área da asa
v2 = velocidade ao quadrado
A sustentação também depende de outros fatores, como a velocidade e o ângulo de
ataque da asa (que é o ângulo formado na inclinação do avião).
Figura 8: avião com sustentação positiva.
Fonte: http://clipper440.blogspot.com.br/2015/07/13-de-julho-estudando.html disponível em: 21 de março de
2017.
O princípio de Bernoulli diz que conforme maior a velocidade de um fluido por qualquer
superfície, a pressão será menor sobre essa superfície. Como por exemplo o ar (como fluido).
A sustentação na asa de um avião, a velocidade por cima da asa será maior e em decorrência
disso a pressão será menor, sendo o inverso na parte inferior (figura 9).
Figura 9: perfil de uma asa gerando sustentação
Fonte: http://livrepouso.com.br/porqueoaviaovoa/ disponível em 20 de março de 2017.
Peso:
Força de atração da gravidade sobre um objeto, com sentido para baixo e intensidade
equilibrada à massa desse objeto. (figura 10). Sendo sua direção perpendicular à superfície da
terra. Esta força atrai o avião para a terra e precisa ser nivelada pela força de sustentação para
manter o avião no ar.
71
Figura 10: peso do avião
Fonte:
https://books.google.com.br/books?id=QgKbCgAAQBAJ&pg=PA275&lpg=PA275&dq=bernoulli+paul+hewitt
&source=bl&ot =O4JfxoDkvH&sig=YYbiiiBzSCZQyWpVpoAB4fbPQ44&hl=pt-
BR&sa=X&ved=0ahUKEwjE3N6ej8LTAhVSlpAKHe1wB4IQ6AEIRzAF#v=onepage&q=bernoulli%20paul%20
hewitt&f=false. Disponível em 02 de abril de 2017
Arrasto :
Força que se opõe ao movimento de um avião agindo de forma paralela e na mesma
direção do vento relativo, confrontando o movimento do avião.
Em inglês o arrasto é chamado de Drag, sua fórmula é:
2..2
.vS
CdD
equação 2
Onde só muda o coeficiente em comparação a de sustentação.
O exterior dos aviões é planejado de tal modo que produzem o menor arrasto possível.
O arrasto aerodinâmico esta pontualmente ligado à velocidade máxima atingida por um avião,
bem como seu consumo e alcance. Existe dois tipos básicos de arrasto: (1) o arrasto parasita
(figura 11) e (2) o arrasto induzido. (Figura 12 e 13).
1. Arrasto parasita: está ligado totalmente com a área frontal do avião. Como um relevo
que faz com que o movimento de ar tenha de se desviar drasticamente, ou seja
quando a sustentação é nula. O arrasto parasita pode acontecer por motivos
estruturais do corpo do avião, pelo contato direto das partículas do fluxo de ar com
a parte externa do avião, ou seja, da parte áspera do avião, e também pelo
posicionamento das asas, podendo aumentar o arrasto em altas velocidades.
72
Figura 11: tipos de arrasto
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfZOsAA/monografia-final-aviao?part=4. Disponível em 21 de
março de 2017.
2. Arrasto induzido: se liga a capacidade de um perfil de asa produzir a sustentação, sendo
assim, quanto maior for o grau de sustentação do perfil, maior será o seu arrasto induzido.
Acontecendo a partir da diferença de pressão existente no extradorso e no intradorso da asa,
gerando nesta situação os vórtices de ponto de asa (figura 12), responsáveis pelo arrasto
induzido.
Figura 12: vórtices
B
Fonte: http://diariodebordohofmann.blogspot.com.br/2012/05/vortices-ou-vortex-entenda-o-
fenomeno.html. disponível em 21 de março de 2017
Esses vórtices afetam a velocidade, o desempenho, o alcance do avião. Uma boa opção
de asa para diminuir esse arrasto, são as asas com curvas “winglets” (figura 13). A velocidade
73
sendo maior, menor será seu arrasto; e numa menor velocidade, maior será seu arrasto, por
exemplo no pouso.
O arrasto induzido costuma aparecer em baixas velocidade, onde a sustentação é bem
maior. Gerando nessa situação os vórtices de ponta de asa, responsáveis por esse arrasto, que
tem a importante função de reduzir os vórtices gerados pelo arrasto induzido. Os winglets serve
para que aconteça uma quebra do fluxo de ar da região inferior para a superior das asas. Eles
não conseguem parar completamente a criação de vórtices, mas ameniza a situação. Na figura
(13), pode se observar que na asa convencional acontece grande vórtice, e na asa com winglet
o vórtice é bem menor.
Figura 13: winglets
Fonte: http://diariodebordohofmann.blogspot.com.br/2012/05/vortices-ou-vortex-entenda-o-fenomeno.html,
disponível em 21 de março de 2017(modificado)
Após as explicações das forças deverá explicar que as quatro forças trabalham juntas:
Para velocidade constante: Tração é igual ao Arrasto.
Para altitude constante: Sustentação é igual a Peso.
Aceleração do avião: Tração maior que Arrasto.
Desaceleração do avião: Tração menor que Arrasto.
Para subida do avião: Sustentação maior que Peso.
Para descida do avião: Sustentação menor que Peso.
Explicar as componentes Sustentação e Arrasto que quando se agregam acontece a
formação da resultante aerodinâmica, empurrando a asa para cima e para trás, aplicada a um
ponto chamado de centro de pressão (figura14)
Figura 14: resultante aerodinâmica, α: ângulo de ataque
74
Fonte: http://blog.hangar33.com.br/os-principios-da-aerodinamica-do-voo/.disponivel em 21 de março de
2017 (modificado)
Um termo utilizado pela aerodinâmica, é o ângulo de ataque (inclinação em graus das
asas em relação a horizontal) que atua claramente na aptidão de produzir a sustentação no perfil
(figura 15), e o ângulo crítico acontece quando o ângulo de ataque ultrapassar os 45º ou quando
tiver num ângulo negativo, ao acontecer isso chamará de stol, o memso pode acontecer a partir
do ângulo crítico (perda da sustentação).
Figura 15: ângulo de ataque e stol
Fonte: https://www.slideshare.net/mastermidia/cga-e-tva-pp-e-cms-2007?nomobile=true.disponível em 22 de
março de 2017
Para manter voo, os aviões ainda utilizam partes fixas como os estabilizadores
horizontais e verticais, que se localizam na cauda do avião. Existe também as partes móveis,
que são conhecidas como superfícies de comando, que são os ailerons, leme de direção e
profundores. (figura16).
75
Figura 16: partes externas de um avião.
Fonte: http://aeropp.blogspot.com.br/2013/06/comandos-e-partes-de-um-aeromodelo.html.disponível em 22 de
março de 2017.
Os aerofólios podem ter perfil assimétrico e simétrico (figura 17). Onde o perfil
assimétrico é adequado para as asas, e o perfil simétrico é indicado para ser usado na
empenagem (leme e profundor) do avião. Produzindo maior sustentação, diminui o arrasto
(figura 18).
Figura 17: perfil de asas
Fonte: https://nascidosparavoar.wordpress.com/comissario-de-bordo/bloco-4/cga-conhecimentos-gerais-
de-aeronaves/cga-2-teoria-de-voo/.disponível em 22 de março de 2017
76
Figura 18: aerofólio
Fonte: https://nascidosparavoar.wordpress.com/comissario-de-bordo/bloco-4/cga-conhecimentos-gerais-
de-aeronaves/cga-2-teoria-de-voo/.disponível em 22 de março de 2017.
AVIÕES DE PAPEL
Das quatro forças básicas da aerodinâmica vistas anteriormente, pode utilizar três delas
para explicarmos o voo de alguns segundos dos aviões de papel (figura 19).
Figura 19: diagrama de um corpo livre de avião de papel
Fonte:. http://fisicagrupoquatro.blogspot.com.br/2015/04/curiosidade-fisica-por-traz-do-aviao-de.html.
Disponível em 22 de março de 2017
FS = Força de Sustentação; FA= Força de Arrasto; P= Força Peso
77
Sustentação - força gerada pelas asas, causada pela diferença de pressão entre a
superfície superior e inferior.
Arrasto - é a força que se opõe contra o avião, diminuindo a velocidade do um avião.
Peso - pode trabalhar a favor ou contra o avião.
Com exceção da força de tração, as outras forças ocorrem no avião de papel. A força de
tração poderá ser aplicada pela mão do lançador, em consequência de o papel ser leve, pode
acontecer do avião de papel conseguir segundos no ar, dependendo também do seu modelo.
As asas de um avião de papel precisam produzir sustentação suficiente para compensar
o seu peso. Quanto mais rápido se deslocar, maior sustentação as asas produzirão, mantendo-o
no ar. As asas e o corpo do avião de papel também produzem arrasto, que cresce quanto mais
rápido voar o avião.
Como não há motor para produzir tração, o avião de papel tem que conseguir velocidade
de outra forma. Dependendo do modelo do avião, um avião de papel de bico fino ele pode ser
apontando para baixo, trocando altitude por velocidade, permite que ele voe rápido o suficiente
para gerar a sustentação necessária para seu peso. E apontando o avião para cima, só terá um
bom desempenho, se o modelo for um planador, onde ficará mais tempo no ar.
Nesse momento o aluno já terá mais conhecimentos, converse com os alunos sobre suas
dúvidas, e os novos conhecimentos. Peça novamente que eles respondam as questões (as
mesmas questões respondidas no começo da primeira etapa). O que se espera é que os alunos
consigam responder com mais facilidade, já que nessa etapa eles já estarão com maior
conhecimento.
QUESTIONÁRIO
1- O que você entende por aerodinâmica?
2- Como é possível que um avião convencional voe?
3- Quais forças estariam envolvidas no avião durante o voo?
4- Para que um avião tenha uma boa sustentação no ar, como deve ser a velocidade e
pressão do ar nas asas de um avião?
5- Você sabia que podemos observar alguns conceitos da Física nos aviões de papel?
78
Carga horária: Na etapa 3: 2 aulas (1 hora e 40 minutos).
ETAPA 4: Preparação dos aviões de papel e competição.
Nesta etapa, os alunos irão preparar seus modelos, disponibilize folhas e alguns
minutos para que cada aluno monte seu avião, após as montagens de todos, será o momento em
que eles apresentarão seus modelos e explicarão o porquê da escolha e qual a função (vai mais
longe ou fica mais tempo no ar) do avião montado por cada um. É importante que cada avião
tenha a identificação, para diferenciá-los.
Ao termino das apresentações dos aviões se desloquem para o espaço onde haverá a
competição de aviões de papel criados por eles com suas devidas estratégias (quadra ou pátio).
Comece com uma modalidade, depois a outra. Solicite que eles se posicionem e, ao sinal dado,
lancem seus aviões. Caso os alunos não consigam perceber na primeira vez, voltem à posição
inicial e repitam o lançamento. A competição finaliza quando chegarem a uma conclusão de
quais modelos foram os vencedores.
Depois da competição, promova uma roda de conversa para que os alunos apresentem
suas considerações a respeito da experiência. Que discutam o que observaram durante o
processo e verificar se conseguiram compreender os conceitos da aerodinâmica nos voos dos
aviões de papel, em um bom ou mal desempenho.
É essencial que o professor converse com os alunos e que indique outras possibilidades
de se observarem as forças aerodinâmica, como: nos voos de animais, carros de corrida,
aeromodelos de pequeno porte, aviões feito com outros materiais, por exemplo: isopor, depron
(tipo de isopor próprio para aviões), papelão, materiais plásticos, entre outros.
Carga horária: Na etapa 4: 2 aulas (1 hora e 40 minutos).
Sugestões:
Avaliação: O professor poderá avaliar a eficácia da sequência, aplicando o questionário
antes e pós execução do conteúdo; participação e comportamento dos alunos; empenho e
desempenho nas aulas, antes e depois da competição.
Proposta para construção de um aeromodelo de nepron:
Uma sugestão que pode corroborar com a sequência é a construção de um aeromodelo
de isopor ou depron (material específico para mini aeromodelo). O modelo desse aeromodelo
é de um Cessna 182, obtido pelo site: http://aerogaropaba.blogspot.com.br/. Pelo site pode ser
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impresso o molde para a confecção (impressão em partes, mas pode ser colado, para ser passado
no tamanho ideal no isopor. Com a base desse aeromodelo podemos diversificar os vários tipos
de asas, figura 20.
Para a construção desse modelo com os alunos, é aconselhável que o professor utilize
aulas extraclasses, ou horário no contra turno, ou até em vários dias, pelo motivo da demora na
construção, fica a critério da disponibilização de tempo entre professor e alunos.
Figura 20: foto do modelo cessna 182 em um aeromodelo de depron, com dois tipos de asas.
Fonte: elaborado pela autora
Para a construção desse aeromodelo é preciso ter em mãos:
A planta da fuselagem;
Cartolina (para colar a planta, ficando mais resistente);
Quatro placas de depron de 5mm;
Estilete;
Cola para isopor;
Isopor de 2cm para as asas;
Pincel para marcar o molde no depron;
Lixas para madeira (a mais grossa e a mais fina) para acabamento das asas;
Peso para ser colocado dentro/ frente do avião (para que a frente fique mais pesado,
pode ser um pedacinho de pneu ou borracha que cole dentro do aeromodelo);
Cola quente para cola o peso dentro do avião;
Pincéis permanente para pintar o aeromodelo;
Régua para medir as asas;
Cordão para amarrar a asa a fuselagem.
Com esses materiais em mãos, recortar na cartolina as partes da fuselagem e passar
essas partes do molde no depron, e recortar com o estilete, colar a parte de baixo da fuselagem
com as laterais, o segredo para que cole rápido é passar a cola de isopor no local, deixar secar
por alguns minutos, quando tiver quase seca cola, cole o depron um no outro (figura 21) dessa
80
maneira cola muito rápido. Cuidado com a parte da frente, pois dá mais trabalho por conta da
curva da frente.
Figura 21: fuselagem após colada
Fonte: elaborado pela autora
Após a construção, os alunos podem pintar o aeromodelo, destacando as janelas e partes
móveis (figura 22).
Figura 22: pintura da fuselagem
Fonte: elaborado pela autora
Antes das asas, colar um pedaço de borracha ou de pneu, algo que fique dentro do avião,
na parte da frente, que no momento que o aeromodelo for cair, caia sempre de frente (figuras
23 A e 23B).
81
Figura 23: na figura 23 A: local onde será colocado a pedra e a borracha e na 23 B: ideia de como fazer o
peso.
Fonte: elaborado pela autora
Para as asas são necessários uma placa de isopor de 2cm, o comprimento da asa já é o
comprimento do isopor, cerca de 1m, e a largura com 17cm; uma placa de isopor dá para duas
asas, recortar a parte que ficará encaixado na fuselagem sempre medindo para não errar. Com
o isopor cortado no modelo da asa, lixar toda a asa de maneira assimétrica, os alunos devem
lixar com a lixa mais grossa e fazer o acabamento com lixa mais fina, após, cole o depron nas
asas tanto na parte superior como inferior, deixando um espaço na parte da frente (figura 24).
Figura 24: asa do aeromodelo
Fonte: elaborado pela autora
Os alunos podem fazer diferentes tipos de asas, asa assimétrica (figura 25 A) e asa com
winglets nas pontas (figura 25 B), os alunos podem estudar e pesquisar qual é melhor modelo.
Encaixar a asa e amarrar com um cordão. Pronto o aeromodelo já estará pronto para ser lançado.
Uma dica bem interessante é procurar um local aberto e espaçoso, e de preferência que tenha
uma vegetação baixa (capim), para amenizar o impacto do aeromodelo no momento da queda.
82
Figura 25: asa assimétrica 25 A e 25 B asa com winglet
Fonte: elaborado pela autora
Os alunos devem pesquisar e estudar as melhores maneiras para se lançar o
aeromodelo, já que é bem diferente dos aviões de papel. O professor deve procurar maneiras
para que todos os alunos tenham a chance de lançar o aeromodelo, lembrando dos diferentes
tipos de asa, onde os alunos podem perceber qual asa tem mais aerodinâmica, e assim poderem
descrever a experiência de uma aula bem divertida.
REFERENCIAS
ABAG, A. B. de A. G. . Aeronaves: conceitos e anatomias. 2016.
AEROMODELISMO-PRESIDENTE PRUDENTE –SP. Disponível
em:<http://aeropp.blogspot.com.br/2013/06/comandos-e-partes-de-um aeromo-
delo.html.disponível > Acesso em 22 de março de 2017.
ALMEIDA, B.S.G; SILVA, R.C. Aerodinâmica de bolas. Revista Brasileira de Ensino de
Fìsica. Rio de Janeiro, v.37, p.02-04, jul/set. 2015. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172015000300505
dinâmica >. Acesso em 10 de março de 2017.
ANDERSON, D.; EBERHARDT, S. Como os aviões voam: uma descrição física do vôo. Física
na Escola, v. 7, n. 2, p. 43 – 51, 2006.
BLOG CLIPEER 440. Flight Simulator, Miniaturas de Aviões e Curiosidades da Aviação.
Disponível em: <http://clipper440.blogspot.com.br/2015/07/13-de-julho-estudando html>
Acesso em: 21 de março de 2017.
BLOG HANGAR 33. Conheça quais os princípios que possibilitam a aerodinâmica do voo.
Disponível em: <http: //blog.hangar33.com.br/os-principios-da-aerodinamica-do-voo/>.
Acesso em 21 de março de 2017
CABRAL, F. Física no avião. Disponível em:
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfZOsAA/monografia-final-aviao?part=4>. Acesso
em 21 de março de 2017.
83
DELATORRE, R. G. el al. A Física no voo de aviões de papel: uma abordagem prática e
experimental para o ensino de Física e de conceitos aerodinâmicos Disponível em:
<http://www.fadep.br/engenharia-eletrica/congresso/pdf/117227_1.pdf>. Acesso em 22 de
fevereiro de 2017.
DIÁRIO DE BORDO. Vortices ou vortex entenda o fenômeno.< http
//diariodebordohofmann.blogspot.com.br/2012/05/vortices-ou-vortex-entenda-o feno-
meno.html>. Acesso em 21 de março de 2017.
DOLZ, J.; SCHNEUWLY, B.; NOVERRAZ, M. Sequências didáticas para o oral e a escrita:
apresentação de um procedimento. Gêneros orais e escritos na escola, 2004.
ESPAÇO DE CIDADANIA E TECNOLOGIA. Como um avião voa. Disponível em
<http://ectjoinville.com/AttractionsAndEquips/HowWorksDetail/8645>. Acesso em 21 de
março de 2017
FÍSICA-GRUPO 4. Disponível em:
<http://fisicagrupoquatro.blogspot.com.br/2015/04/curiosidade-fisica-por-traz-do-aviao-
de.html>. Acesso em 22 de março de 2017.
GASPAR, P. Fisica Mecanica. 1. ed. [S.l.]: Editora Ática, 2010. HOMA, J. Aerodinâmica e
Teoria do Voo - Noções Básicas. 29. ed. [S.l.]: Aerodinâmica e Teoria do Voo - Noções
Básicas, 2010.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. Booman, São Paulo, 2015.Disponível em
<https://books.google.com.br/books?id=QgKbCgAAQBAJ&pg=PA275&lpg=P275&dq=bern
oulli+paul+hewitt&source=bl&ot=O4JfxoDkvH&sig=YYbiiiBzSCZQyWVpoAB4fbPQ44&
hl=ptBR&sa=X&ved=0ahUKEwjE3N6ej8LTAhVSlpAKHe1wB4IQAEIRzAF#v=onepage&
q=bernoulli%20paul%20hewitt&f=false>. Acesso em 02 de abril de 2017.
IAC, B. I. de A. C. . Divisão de Instrução Profissional Matérias Básicas, tradução do AC 65-
9A do FAA (Airframe & Powerplant Mechanics-General Handbook). 2002.
INSTITUTO DE FÍSICA DE SÃO CARLOS. Disponível em:<
http://www.ifsc.usp.br/index.php?option=com_content&view=article&id=2163:a-fisica-nas-
aeronaves&catid=7:noticias&Itemid=224>. Acesso em 21 de fevereiro de 2017.
INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. O que faz um avião voar?. Disponível
em: http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20031/Andre/ acesso em 22 de fevereiro de 2017
LIVRE POUSO. Aeronaves e motores. Disponível em: <
http://livrepouso.com.br/porqueoaviaovoa/> Acesso em 20 de março de 2017.
MENTES IRREQUIETAS. Disponível em
:<http://mentesirrequietas.blogspot.com.br/2012/01/demonstracao-do-principio-de-
bernoulli.html>. dinâmica >. Acesso em 12 de março de 2017
MOLDES PARA AEROMODELOS. Disponível
em:<http://www.hobbiebrasil.com.br/produtos/aeros/kits.html>. Acesso em 05 de março de
2017.
NASCIDOS PARA VOAR. Teoria de voo. Disponível em:
<https://nascidosparavoar.wordpress.com/comissario-de-bordo/bloco-4/cga conhecimentos-
gerais-de-aeronaves/cga-2-teoria-de-voo>. Acesso em 22 de março de 2017.
84
PIETROCOLA, M. et al. Física em Contextos: Pessoal, social e histórico. [S.l.]: FTD, 2010.
SILVA, C. X. S.; FILHO, B. B. Coleção de Física Aula Por Aula. FTD, v.1, São Paulo, 2010.
SLIDESHARE. Disponível em: <https://www.slideshare.net/mastermidia/cga-e-tva-pp-e-cms-
2007?nomobile=true>. Acesso em 22 de março de 2017.
SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA. Demonstração do Princípio de Bernoulli.
Disponível em: < http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol7/Num2/v13a08.pdf>. acesso em 20 de
fevereiro de 2017
STUDART, N.; DAHMEN, S. R. A Física do Voo em Sala de Aula STUDART, Nelson;
DAHMEN, Silvio Renato. Física na Escola, v. 7, n. 2, p. 36 – 42, 2006
STUDART, N.; DARMEN, S. R. A física do vôo na sala de aula. Física na Escola, v. 7, n. 2,
2006. .Disponível em:< http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol7/Num2/v13a07.pdf>. Acesso em
20 de fevereiro de 2017