Aula 10 — Regra de Três Simples e Composta: Ferramenta indispensável para cálculos físicos.
50 minObjetivo geral
Compreender e aplicar a regra de três simples e a regra de três composta como ferramentas para resolver problemas físicos que envolvem grandezas proporcionais, identificando corretamente quando cada grandeza é diretamente ou inversamente proporcional à grandeza procurada.
Objetivos específicos
- Montar corretamente uma regra de três simples a partir de duas grandezas diretamente proporcionais.
- Montar corretamente uma regra de três simples a partir de duas grandezas inversamente proporcionais, invertendo uma das razões.
- Identificar, em problemas com três ou mais grandezas, quais são diretamente e quais são inversamente proporcionais à grandeza procurada, para montar uma regra de três composta.
- Resolver corretamente uma regra de três composta, aplicando a inversão correta das grandezas inversamente proporcionais.
- Aplicar a regra de três simples e composta a problemas físicos que envolvam grandezas em notação científica.
Conhecimentos prévios
- Conforme Ausubel, a aprendizagem significativa depende de ancorar o conteúdo novo em algo que o aluno já sabe. Antes desta aula, o aluno precisa ter:
- Os conceitos de razão e proporção, e a diferença entre grandezas diretamente e inversamente proporcionais (Aula 9).
- Operações com potências de dez e notação científica (Aulas 6 a 8), pois problemas físicos com regra de três frequentemente envolvem grandezas em ordens de grandeza distintas.
- Operações básicas de multiplicação e divisão com frações, já trabalhadas na Matemática do Ensino Fundamental.
Recursos didáticos
- Apresentação de slides — Possor_Aula10_RegraDeTres.pptx (10 slides).
- Quadro/lousa e material de escrita, para a resolução guiada (Momento 4).
- Calculadora científica (opcional) — para os alunos conferirem os cálculos de regra de três.
- 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 subsunçoresO professor inicia perguntando: "Na Aula 9 aprendemos a diferença entre grandezas diretamente e inversamente proporcionais. Será que conseguimos usar essa ideia para montar uma ferramenta de cálculo, sem precisar decorar fórmulas para cada situação física?" Ouvir 2 ou 3 respostas espontâneas. O objetivo é conectar diretamente com a Aula 9, mostrando que a regra de três é apenas um procedimento organizado para aplicar a proporcionalidade já estudada.
Problematização Inicial
5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipadoEscrever no quadro: "8 operários constroem um muro em 6 dias. Quantos dias 4 operários levariam para construir o mesmo muro? Resposta: 6 × 4 ÷ 8 = 3 dias." e perguntar se o procedimento está correto. Muitos alunos dirão que sim, pois a conta "parece" uma regra de três, mesmo estando montada sem inverter a razão das grandezas inversamente proporcionais — o que leva a um resultado numericamente plausível, mas conceitualmente errado (o correto seria 12 dias, já que menos operários levam mais tempo). Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): a aplicação mecânica do "multiplica cruzado" sem verificar antes se a relação entre as grandezas é diretamente ou inversamente proporcional — o que leva a inverter (ou deixar de inverter) a razão errada, produzindo um resultado com a lógica invertida. Esse obstáculo é resolvido explicitamente no Momento 3, com a definição formal do procedimento de montagem da regra de três, que exige a classificação prévia de cada grandeza antes de montar a proporção.
Desenvolvimento Conceitual
20 min · exposição dialogadaApresentação dos slides 2 a 7 da Possor_Aula10_RegraDeTres.pptx: Slide 2: por que a regra de três é indispensável na Física — motivação prática (conversões de unidade, cálculo de velocidade, densidade, proporções em misturas). Slide 3: regra de três simples direta — passo a passo de montagem quando as duas grandezas são diretamente proporcionais. Slide 4: regra de três simples inversa — passo a passo de montagem quando as duas grandezas são inversamente proporcionais, com a inversão de uma das razões; retoma e resolve o obstáculo do Momento 2, com o exemplo dos operários corrigido para 12 dias. Slide 5: regra de três composta — quando há três ou mais grandezas envolvidas, cada uma deve ser comparada individualmente com a grandeza procurada antes de montar a equação final. Slide 6: passo a passo para classificar cada grandeza da regra de três composta como diretamente ou inversamente proporcional, usando o critério da Aula 9 (razão constante = direta; produto constante = inversa). Slide 7: erro comum — inverter a grandeza errada (ou esquecer de inverter uma grandeza inversamente proporcional) na montagem da regra de três composta. Intercalar a exposição com perguntas rápidas de verificação (ex.: "se dobrar o número de máquinas, o tempo de produção dobra ou é dividido por dois?") para monitorar a compreensão em tempo real.
Resolução Guiada
10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento ProximalO professor resolve no quadro, pensando em voz alta, o exemplo prático completo do slide 8 (regra de três composta envolvendo número de torneiras, número de horas e volume de um tanque). Em seguida, propõe uma variação semelhante — por exemplo, um problema de regra de três composta envolvendo número de trabalhadores, dias e quantidade de peças produzidas — para os alunos tentarem sozinhos ou em duplas, circulando pela sala para dar suporte individual.
Exercícios de Fixação
7 min · prática independenteAplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano), que também aparece de forma resumida no slide 9 (problema de regra de três simples inversa envolvendo velocidade e tempo). O professor circula pela sala, de olho especialmente em alunos que esquecem de inverter a razão de uma grandeza inversamente proporcional, tanto na regra de três simples quanto na composta.
Síntese e Fechamento
3 min · consolidação (fechamento circular)Retomar a pergunta disparadora do Momento 1 ("dá para usar a ideia de proporção para montar uma ferramenta de cálculo sem decorar fórmulas?") e pedir que a turma a responda agora com o vocabulário correto: regra de três simples, regra de três composta, inversão de razão. Reforçar o resumo do slide 10.
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 a quem esquece de inverter a razão de grandezas inversamente proporcionais, tanto na regra de três simples quanto na composta. Instrumento complementar: para uma avaliação mais formal, gerar questões pela plataforma Possor filtrando pelo Assunto "Regra de Três Simples e Composta".
Lista de exercícios
1. Se 5 litros de combustível custam R$ 25, quanto custarão 12 litros do mesmo combustível?
Gabarito: Diretamente proporcional. 25/5 = x/12 → x = R$ 60.
2. Um carro percorre 240 km em 4 horas, a velocidade constante. Se a velocidade fosse mantida, quanto tempo levaria para percorrer 360 km?
Gabarito: Diretamente proporcional. 240/4 = 360/x → x = 6 horas.
3. Uma torneira enche um tanque em 8 horas. Se fossem usadas 4 torneiras iguais, mantendo a mesma vazão cada uma, em quantas horas o tanque seria cheio?
Gabarito: Inversamente proporcional (mais torneiras, menos tempo). 8/x = 4/1 (invertida) → x = 2 horas.
4. 6 máquinas produzem 300 peças em 5 dias. Quantas peças 9 máquinas produzirão em 8 dias, mantendo o mesmo ritmo de produção?
Gabarito: Regra de três composta: máquinas e dias são diretamente proporcionais às peças. (6×5)/300 = (9×8)/x → x = 720 peças.
5. 4 pedreiros, trabalhando 6 horas por dia, constroem um muro em 10 dias. Quantos dias levarão 3 pedreiros, trabalhando 8 horas por dia, para construir o mesmo muro?
Gabarito: Regra de três composta: pedreiros e horas/dia são inversamente proporcionais aos dias. 4 × 6 × 10 = 3 × 8 × x → x = 10 dias.
Observações e extensão
Para casa (opcional): pedir que o aluno formule um problema próprio de regra de três composta, com pelo menos uma grandeza inversamente proporcional, e traga a solução para a próxima aula. Próxima aula: a definir conforme a sequência curricular do módulo de Pré-Física. Nota para o professor: o erro de esquecer a inversão de uma grandeza inversamente proporcional tende a reaparecer em qualquer cálculo físico futuro que envolva mais de duas grandezas relacionadas (por exemplo, nas leis dos gases ou em cálculos de vazão). Vale reforçar, sempre que o tema reaparecer, o hábito de classificar cada grandeza (direta ou inversa) antes de montar qualquer equação de proporção.