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Aula 1 — O Sistema Internacional (SI): Unidades fundamentais e derivadas.

50 min
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Objetivo geral

Compreender o conceito de grandeza física, diferenciar grandezas escalares de vetoriais e reconhecer a necessidade e a estrutura do Sistema Internacional de Unidades (SI).

Objetivos específicos

  • Definir grandeza física como algo que só tem sentido físico completo quando acompanhado de uma unidade.
  • Diferenciar grandezas escalares (número + unidade) de grandezas vetoriais (que exigem também direção e sentido).
  • Explicar por que a ciência precisou de um sistema único e internacional de unidades.
  • Identificar as sete unidades de base do SI e as grandezas que elas medem.

Conhecimentos prévios

  • Como esta é a aula de abertura do módulo, os subsunçores aqui são majoritariamente do cotidiano, não de aulas anteriores de Física:
  • Experiência prática com medir (usar régua, balança de cozinha, relógio, velocímetro de carro etc.).
  • Noção intuitiva de número (contagem, comparação de quantidades).
  • Vocabulário básico de direção (para frente, para trás, para cima, para baixo).

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_Aula1_FisicaSI.pptx (10 slides).
  • Quadro/lousa e material de escrita, para a resolução guiada (Momento 4).
  • Opcional: objetos do cotidiano para ilustrar as 7 unidades de base (ex.: uma garrafa d'água para volume/massa, um celular para mostrar corrente elétrica na bateria).
  • Lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano), impressa ou projetada.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor inicia com uma pergunta disparadora: "O que vocês acham que a Física estuda? Dá para descrever completamente um fenômeno do dia a dia usando só palavras, sem nenhum número?" Ouvir 2 ou 3 respostas espontâneas, sem corrigir ainda. O objetivo é trazer à tona a intuição de que descrever o mundo com precisão exige medir, preparando terreno para o conceito de grandeza física.

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Apresentar a situação de uma porta: "Se alguém diz 'aplique uma força de 10 N nesta porta', você já sabe o que fazer?" Deixar a turma perceber que falta informação (empurrar ou puxar, de que lado). Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): a crença de que um valor numérico sozinho já descreve completamente qualquer grandeza física. Esse obstáculo é resolvido explicitamente no Momento 3, com a distinção entre grandezas escalares e vetoriais.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 8 da Possor_Aula1_FisicaSI.pptx: Slides 2-3: para que serve a Física e o que é uma grandeza física (número + unidade) — retoma o exemplo do "5" isolado vs. "5 metros". Slides 4-5: grandezas escalares vs. vetoriais — resolve diretamente o obstáculo do Momento 2 (a força da porta precisa de direção e sentido). Slide 6: a necessidade de padrões — por que a ciência criou o SI (história do foguete com peças medidas em polegadas e centímetros, sem conversão). Slides 7-8: as sete unidades de base do SI e o que cada uma mede. Intercalar a exposição com perguntas rápidas de verificação (ex.: "força é escalar ou vetorial? E temperatura?") para monitorar a compreensão em tempo real.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

O professor classifica em voz alta, pensando passo a passo, três grandezas como escalares ou vetoriais (sugestão: energia, aceleração, tempo). Em seguida, propõe uma lista semelhante para os alunos classificarem sozinhos ou em duplas (sugestão: massa, deslocamento, força, temperatura), circulando pela sala para dar suporte individual.

Exercícios de Fixação

7 min · prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano), que também aparece de forma resumida no slide 9 da apresentação. O professor circula pela sala, de olho especialmente em alunos que ainda classificam grandezas vetoriais como se fossem escalares.

Síntese e Fechamento

3 min · consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta disparadora do Momento 1 ("o que a Física estuda?") e pedir que a turma a responda agora com o vocabulário correto: grandeza física, unidade, escalar, vetorial, SI. Reforçar o resumo do slide 10: medir exige um padrão, e grandezas podem ser escalares ou vetoriais.

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 de fixação, com atenção especial à confusão entre escalar e vetorial — o erro mais recorrente do tema. Instrumento complementar: para uma avaliação mais formal, gerar questões pela plataforma Possor filtrando pelo Assunto "Grandezas e SI".

Lista de exercícios

1. Classifique cada grandeza como escalar ou vetorial: a) Energia b) Deslocamento c) Tempo d) Força e) Massa

Gabarito: a) escalar b) vetorial c) escalar d) vetorial e) escalar

2. Complete: a unidade de comprimento no SI é o ____ (símbolo ____); a unidade de massa é o ____ (símbolo ____).

Gabarito: metro (m); quilograma (kg)

3. Um carro se desloca a 60 km/h em linha reta, rumo ao leste. Essa informação está completa para descrever a velocidade do carro como grandeza vetorial? Justifique.

Gabarito: Sim. A informação traz valor (60 km/h), direção (linha reta) e sentido (rumo ao leste) — os três elementos exigidos por uma grandeza vetorial.

4. Cite duas das sete grandezas fundamentais do SI e as respectivas unidades de medida.

Gabarito: Qualquer duas entre: comprimento (metro), massa (quilograma), tempo (segundo), corrente elétrica (ampère), temperatura termodinâmica (kelvin), quantidade de matéria (mol), intensidade luminosa (candela).

5. Por que a comunidade científica adotou um sistema internacional único de unidades, em vez de cada país ou instituição usar o seu próprio sistema de medidas?

Gabarito: Para evitar erros de conversão e de comunicação entre cientistas, engenheiros e instituições de diferentes países, garantindo que cálculos e resultados sejam compatíveis e verificáveis em qualquer lugar do mundo (ex.: o caso do foguete com peças medidas em polegadas e centímetros, sem conversão, apresentado no slide 6).

Observações e extensão

Para casa (opcional): pedir que o aluno liste 5 objetos de casa e classifique, para cada um, uma grandeza física associada (massa da embalagem, volume do recipiente etc.) como escalar ou vetorial. Próxima aula: Conversão de Unidades — fatores de conversão e regras práticas de transformação. Nota para o professor: a confusão entre escalar e vetorial tende a reaparecer fortemente quando a turma chegar a Cinemática (distância x deslocamento, velocidade escalar x vetorial). Vale retomar brevemente o critério "precisa de direção e sentido?" nessa futura aula, em vez de assumir que o conceito já está consolidado.

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