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Aula 405 — Adição de vetores

50 min

Objetivo geral

Somar vetores geometricamente pela regra do triângulo (ponta-a-cauda) e algebricamente por componentes.

Objetivos específicos

  • Aplicar a regra do triângulo: desenhar v a partir da extremidade de u; a soma u+v vai do início de u ao fim de v.
  • Somar vetores algebricamente, somando componente a componente.
  • Reconhecer que |u+v| geralmente NÃO é igual a |u|+|v| (só quando u e v têm o mesmo sentido).
  • Verificar a soma de vetores em situações concretas (ex.: dois deslocamentos sucessivos).

Conhecimentos prévios

  • Igualdade de vetores, Aula 404.
  • Teorema de Pitágoras, Módulo 22, Aula 341.

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_MatAula405_Apresentacao.pptx.
  • Quadro/lousa e material de escrita.
  • GeoGebra 3D Calculator, para visualizar e manipular vetores.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: se um vetor tem módulo 3 e outro módulo 4, a soma dos dois tem sempre módulo 7?

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Desenhar u (módulo 3, horizontal) e v (módulo 4, vertical, perpendicular a u) e perguntar o módulo de u+v. Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que o módulo da soma é sempre a soma dos módulos (|u+v|=|u|+|v|) — isso só vale quando os vetores têm a MESMA direção e sentido; em geral, o módulo da soma depende do ÂNGULO entre eles (aqui, perpendiculares, dá |u+v|=√(32+42)=5, não 7).

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 9: regra do triângulo — desenha-se v a partir da PONTA de u; o vetor soma u+v vai do início de u até o fim de v. Algebricamente, soma-se componente a componente: (a,b)+(c,d)=(a+c,b+d). Resolvendo a pergunta do Momento 2: não — com u e v perpendiculares (módulos 3 e 4), |u+v|=√(32+42)=5 (Pitágoras), não 3+4=7; a soma dos módulos só vale quando os vetores apontam no mesmo sentido.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: para u=(3,0) e v=(0,4) (perpendiculares), calcular coletivamente u+v=(3,4) e |u+v|=5. Em duplas: para u=(1,2) e v=(3,-1), calcular u+v=(4,1).

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: não — o módulo da soma depende do ângulo entre os vetores; só quando têm o mesmo sentido a soma dos módulos coincide com o módulo da soma.

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. Descreva a regra do triângulo para somar vetores.

Gabarito: Desenha-se v a partir da extremidade (ponta) de u; o vetor soma vai do início de u até o fim de v.

2. Some algebricamente u=(1,2) e v=(3,-1).

Gabarito: u+v=(1+3, 2-1)=(4,1).

3. Para u=(3,0) e v=(0,4) (perpendiculares), calcule |u+v|.

Gabarito: u+v=(3,4); |u+v|=√(9+16)=5.

4. |u+v| é igual a |u|+|v| nesse caso (3 e 4)?

Gabarito: Não — |u+v|=5, enquanto |u|+|v|=3+4=7; são diferentes porque u e v não têm o mesmo sentido.

5. Encontre o erro: "o módulo da soma de dois vetores é sempre a soma dos módulos."

Gabarito: Errado: isso só vale quando os vetores têm a mesma direção e sentido; em geral depende do ângulo entre eles.