TESTES CONCEITUAIS EM FÍSICA BÁSICA: Apresentação e ...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Instituto de F?sica Programa de P?s-Gradua??o em Ensino de F?sica Mestrado Profissional em Ensino de F?sica

TESTES CONCEITUAIS EM F?SICA B?SICA: Apresenta??o e an?lise dos itens

Fausto Lima Cust?dio &

Marta Feij? Barroso

Parte integrante da disserta??o de Mestrado apresentada ao Programa de P?s-Gradua??o em Ensino de F?sica, Instituto de F?sica, da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Rio de Janeiro Dezembro de 2012

Neste trabalho encontram-se os testes aplicados aos estudantes de F?sica I da Universidade Federal do Rio de Janeiro em 2011/2, com a an?lise da resposta e dos distratores e os resultados dos testes aplicados.

Para cada item ? feito um breve coment?rio sobre os conceitos envolvidos na elabora??o e na resolu??o do item, bem como uma an?lise das poss?veis dificuldades conceituais que levam o aluno a escolher cada distrator.

Desta forma este trabalho apresenta uma contribui??o aos professores de mec?nica introdut?ria, tanto nos anos iniciais de um curso superior quanto no ensino m?dio, para a elabora??o de testes e exames com car?ter formativo, uma vez que ap?s sua aplica??o muitas dificuldades conceituais podem ser rapidamente detectadas e consequentemente corrigidas. A estat?stica apresentada em cada item, resultado da aplica??o dos testes neste trabalho, pode servir de guia para apontar as dificuldades mais comuns e para uma primeira calibra??o quanto ao n?vel de dificuldade e a qualidade do item.

Temas dos testes:

Teste 1 Teste 2 Teste 3 Teste 4 Teste 5 Teste 6 Teste 7 Teste 8 Teste 9 Teste 10 Teste 11

Conceitos b?sicos de cinem?tica Movimentos em mais de uma dimens?o Compreens?o das leis de Newton Fundamentos da din?mica Energia cin?tica e trabalho de uma for?a A conserva??o da energia A conserva??o do momento linear Colis?es entre part?culas A conserva??o do momento angular Torque de uma for?a e momento angular Movimentos de rota??o num plano

p. 3 a 6 p. 7 a 10 p. 11 a 15 p. 16 a 19 p. 20 a 23 p. 24 a 27 p. 28 a 31 p. 32 a 35 p. 36 a 39 p. 40 a 43 p. 44 a 47

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Conceitos abordados Coment?rios

Enunciado Resposta

Distratores

Teste 1 - Item #1 (T1Q1)

Posi??o, velocidade, deslocamento, tempo, intervalo de tempo.

A maneira (simplificada) com que algumas equa??es s?o

apresentadas aos alunos dificulta o entendimento, pois s?mbolos

iguais s?o utilizados para coisas diferentes (tempo e intervalo de

tempo, posi??o e deslocamento).

Uma pessoa caminha sobre uma estrada reta e plana, com

velocidade constante. Ao passar pela marca de 5 km, seu rel?gio

marca 1h. Quando seu rel?gio marca 3h, ela se encontra na marca de

9 km. Qual o valor do m?dulo de sua velocidade?

a) 2 km/h

Aplica??o correta do conceito de velocidade m?dia, que no MRU ? a pr?pria velocidade.

O aluno utiliza a equa??o v=d/t sem se dar conta de

que d ? deslocamento e n?o posi??o, sendo

b) 3 km/h necess?rios 2 pontos para obt?-lo. Do mesmo modo

n?o distingue entre instante de tempo e intervalo de

tempo.

c) 5 km/h

Igual ao anterior, por?m calculada com a 1? posi??o fornecida.

d) 4,5 km/h

Apesar de entender o intervalo de tempo, assume que posi??o = deslocamento.

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Conceitos abordados Coment?rios Enunciado Resposta

Distratores

Teste 1 - Item #2 (T1Q2)

Velocidade, acelera??o, lan?amento vertical no v?cuo.

A maioria dos estudantes ao tentar definir acelera??o acaba dando

uma defini??o semelhante ou igual a que eles deram para velocidade.

O conceito de acelera??o como uma varia??o na velocidade em um

intervalo de tempo, por estar intrinsecamente ligado aos conceitos de

intervalo de tempo e velocidade, ? complicado para a grande maioria

dos estudantes.

Considere duas situa??es: Situa??o 1: uma bola ? lan?ada

verticalmente para cima; Situa??o 2: uma bola ? largada do alto de

uma torre. Despreze a resist?ncia do ar. Qual das afirmativas est?

correta?

a) Nas duas situa??es a bola tem a mesma acelera??o.

O aluno entende a diferen?a entre velocidade e acelera??o, e percebe que em um movimento vertical no v?cuo a acelera??o ? sempre a da gravidade.

Erro induzido pelo h?bito de alguns

b) Na primeira situa??o, a professores e textos de adotarem

acelera??o ? vertical para referenciais diferentes em problemas de

cima e na segunda ?

lan?amento e queda livre, o que faz

vertical para baixo.

com que em alguns casos a gravidade

seja positiva e em outros negativa.

c) A acelera??o depende da velocidade com que a bola ? lan?ada na situa??o I, e da altura que ? largada

na situa??o II.

Esta resposta evidencia a confus?o entre velocidade e acelera??o. O "mais alto" ganharia mais velocidade e, portanto mais acelera??o.

O aluno percebe que h? uma rela??o

d) Nada podemos afirmar entre velocidade e acelera??o, por?m

sobre as acelera??es, pois n?o entende que no movimento vertical

n?o conhecemos as

no v?cuo as acelera??es s?o iguais e

velocidades.

independem da velocidade, s?

dependendo da varia??o de velocidade.

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Conceitos abordados Coment?rios Enunciado Resposta

Distratores

Teste 1 - Item #3 (T1Q3)

Velocidade, acelera??o, movimento com acelera??o vari?vel.

Este item confronta o estudante com um movimento com acelera??o

n?o constante o que apesar de bastante enriquecedor ? raro em

cursos introdut?rios.

Um objeto move-se sobre uma linha reta, o eixo X. No instante t=0

parte do repouso da coordenada x=0. No instante t=5s sua

coordenada x vale 40m e sua velocidade, 11m/s. O que podemos

afirmar sobre sua acelera??o?

Ao calcular a acelera??o com as

velocidades fornecidas, e em seguida a

posi??o com a acelera??o encontrada,

a) ? vari?vel

percebe-se que a posi??o encontrada ? menor que 40m, o que nos leva ?

conclus?o de que a acelera??o ?

vari?vel, ou seja, as equa??es do MUV

n?o se aplicam.

O aluno, conhecendo o conceito de

b) ? igual a zero.

acelera??o, deve perceber que a acelera??o n?o pode ser zero uma vez

que a velocidade est? variando.

Em se tratando de cinem?tica h? uma

tend?ncia do aluno a esperar que a

acelera??o sempre seja constante. Ao

c) ? constante diferente de calcular a acelera??o com as fun??es

zero.

hor?rias da velocidade e da posi??o o

aluno deve encontrar resultados

diferentes, e deve concluir que a

acelera??o n?o ? constante.

Mesmo o movimento n?o sendo

d) Com os dados

uniformemente variado, podemos

apresentados nada

afirmar que sua acelera??o n?o ?

podemos afirmar sobre sua constante, afinal o MUV ? um tipo muito

acelera??o.

particular de movimento, e existe

cinem?tica al?m do MUV!

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