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Metodologia de Ensino de Matemática: Números, Operações, Grandezas e Medidas Responsável pelo Conteúdo: Prof.ª Me. Conceição Aparecida Cruz Longo Revisão Textual: Prof.ª Me. Fátima Furlan Unidades de Volume e Capacidade Unidades de Volume e Capacidade • Explorar a ideia e conceito de medida de capacidade e de volume; • Resolver e elaborar problemas envolvendo as ideias e os conceitos de capacidade e de volume; • Utilizar instrumentos adequados para fazer as medições de volume e capacidade. OBJETIVOS DE APRENDIZADO • Introdução; • Volume ou Capacidade? • O Litro e o Mililitro. UNIDADE Unidades de Volume e Capacidade Contextualização Para introduzir o assunto sobre volume e capacidade, vamos conhecer alguns instrumentos que mediam os volumes bem antigamente. Tabela 1 Teiga Quarta Canada Recipiente de granito, cilíndri- co com dois bicos laterais no bordo, com aproximadamente a capacidade de 1 litro. Vasilha quadrangular, em bron- ze (1,6 litros) com duas asas mol- dadas e decoradas. Era a medida padrão por volta de 1575 desti- nada à aferição legal de cereais. Vasilha em cobre com uma asa lateral. Medida padrão cama- rária, destinada à medição de líquidos. Quartilho Quarteirão Litro Vasilha de cobre (0,5 litros) com uma asa lateral. Medida padrão destinada à medição de líquidos. Vasilha em cobre (0,125 li- tros) com uma asa lateral. Medida padrão destinada à medição de líquidos Vasilha em madeira, com uma asa e bico, destinada à medição de líquidos usada no século XIX. Fonte: Adaptado de https://bit.ly/2AHuOC0 8 9 Introdução As medidas de volume possuem gran- de importância nas situações envolvendo capacidades de sólidos. Os sólidos geo- métricos são objetos tridimensionais que ocupam lugar no espaço. Por isso, eles possuem volume. Podemos encontrar sóli- dos de inúmeras formas, retangulares, cir- culares, quadrangulares, entre outras, mas todos irão possuir volume e capacidade. Podemos definir volume como o es- paço ocupado por um corpo ou a capa- cidade que ele tem de comportar algu- ma substância. Você professor ou futuro professor, pense ou proponha aos estudantes que refli- tam sobre a seguinte notícia: Negócio da China! Ã? É comum encontrarmos estabelecimentos em que a água mineral é comercializada. Analise a seguinte situação: Um botijão de água mineral com 20 litros é vendido numa distribuidora de bebidas por R$ 5,00. Numa lanchonete um copo com água mineral medindo 200 ml é vendido por R$ 1,00. a) Calcule o valor arrecadado com a venda de toda a água mineral do botijão; b) Com um botijão de 20 litros quantos copos de 200 ml podem ser vendidos? c) Calcule o valor arrecadado se forem vendidos 250 copos com 200 ml de água mineral; d) Se um copo de água mineral for vendido por R$ 1,50 qual o percentual de lucro? e) Se um copo com água mineral sofrer um aumento de 20% qual o valor a ser cobrado? f) Qual o valor arrecadado om o reajuste de 20% no preço do copo de água mineral? A partir dos resultados obtidos com as questões apresentadas, o professor pode promover vários questionamentos aos alunos. A seguir apresentamos alguns deles. É um bom negócio vender água mineral? O lucro com a venda de água mineral depende apenas do volume de água que está envasado no botijão? Quais conhecimentos sobre o volume ou sobre capacidade são necessários para que o aluno consiga responder as questões anteriores? Percebam que muitas situações do nosso cotidiano exigem um conhecimento sobre medidas, dentre elas as medidas de volume e capacidade. Figura 1 Fonte: Getty Images 9 UNIDADE Unidades de Volume e Capacidade Volume ou Capacidade? Segundo Imennes (2002), em seu dicionário matemático a “Capacidade é volume interno de um recipiente. Duas unidades de medida de capacidade muito usadas são o litro e o mililitro. Dizemos, por exemplo, que certo recipiente tem capacidade para 2,0 litro de água”. Já Centurión (2003) indica que quando consideramos garrafas, copos, tambores, na maior parte das vezes o volume do objeto, em si não importa. O que im- porta é o volume que ele pode conter, ou seja, a Capacidade do objeto. Neste mesmo livro define que o “Volume de um objeto é a medida do espaço que ele ocupa”. Mas, como diferenciar volume de capacidade? Vejamos um exemplo: Uma caixa sem tampa é feita com placas de madeira de 0,5cm de espessura. Depois de pron- ta, observa-se que as medidas da caixa, pela parte externa, são 51cm × 26cm × 12,5cm, conforme mostra a figura abaixo. 51 cm 26 cm 12,5 cm Figura 2 Primeiro vamos calcular o volume da caixa. Para calcular o volume de um prisma retangular multiplicamos as medidas das duas dimensões, neste caso: 51cm × 26cm × 12,5cm = 16.575 cm³. Este é o “espaço” que este sólido ocupa no espaço. A capacidade dessa caixa é “volume” que ela pode conter. Para tanto, precisamos descontar a espessura da caixa. As dimensões internas dessa caixa passam de 51cm para 50cm, de 26cm para 25cm. A altura é a mesma: 12,5cm. Agora, basta multiplicar essas dimensões e encontramos a capacidade da caixa: 50cm × 26cm × 12,5cm = 15.625cm³. Geometria Espacial – Paralelepípedo, disponível em: https://bit.ly/3fdiSXT O trabalho com as medidas de capacidade e de volume deve ser realizado com ativi- dades bastante próximas do nosso cotidiano, como por exemplo: situações de compra e venda, embalagens de alimentos ou produtos, bulas de remédios, receitas de comidas etc. Não há necessidade de um aprofundamento com unidades de medidas des- conhecidas ou desprezadas nas transações comerciais do cotidiano, como, por exemplo, decalitro, centilitro etc. 10 11 O Litro e o Mililitro Nesta fase do aprendizado, é aconselhável ao professor que peça aos alunos que tragam embalagens vazias de produtos, como por exemplo, caixas de remédios, latas de refrigerantes, garrafas de leite ou sucos, produtos líquidos de limpeza ou de higiene pessoal etc. Propor aos alunos que observem essas embalagens e procurem as indicações de sua capacidade e anotem as medidas encontradas. Provavelmente as mais comuns serão: 1 litro ou 1,5 litros ou 5l, 10 litros ou 10l, 150 mililitros ou 150 ml, 250 mililitros ou 250 ml, 30 mililitros ou 30 ml. Na sequência, o professor explica o que significa litro. O Litro O litro é a quantidade de líquido capaz de encher completamente um cubo oco, com 10 cm de aresta (Figura 3). Aresta: nome que se dá à linha que separa uma face da outra. Os lados dos quadrados que formam o cubo são as arestas do cubo. Quantos litros cabem num metro cúbico? Para responder a essa pergunta vamos imaginar uma caixa cúbica com 1 metro de aresta e muitos cubinhos com 10 cm de aresta. Cada um desses cubinhos corresponde a 1 litro de água (Figura 4). Podemos arrumar os cubinhos dentro da caixa grande em fileiras de 10, de forma que o fundo da caixa fique com 10 x 10 = 100 cubinhos. Como podemos formar 10 camadas, temos: 10 x 10 x 10 = 1.000 cubinhos. Portanto: 1m³ = 1.000l 10 cm 10 cm 10 cm Figura 3 1 m 1 m 1 litro1 m Figura 4 11 UNIDADE Unidades de Volume e Capacidade O Mililitro Em muitas situações cotidianas, o volume a ser medido é tão pequeno que o litro se torna uma unidade inadequada. Isso acontece, por exemplo, quando queremos indicar a quantidade de líquido de um vidro de remédio. Nesse caso usamos o mililitro (ml). O mililitro é a quantidade de líquido que cabe num cubo oco com 1cm de aresta. 1 cm 1 cm 1 cm Figura 5 • Volume: 1 cm³ • 1 cm³: 1 ml As latas de refrigerante costumam ter em seu rótulo a indicação em mililitros de seu volume. Repare: Figura 6 Fonte: Adaptado de Getty Images Muitas vezes é importante que saibamos relacionar duas unidades. Veja: • 1l = 1.000 cm³; • 1m³ = 1.000 l; • 1cm³ = 1ml; • 1l = 1dm³. Veja alguns exemplos • Uma lata de refrigerante contém 350 ml de líquido, dessa forma podemos dizer que o seu volume é igual a 350 cm³; 12 13 • Uma caixa d’água possui 10 m³ de volume, isto é, sua capacidade é de 10.000 litros dearmazenamento; • Uma caixa de leite longa vida tem 1 decímetro cúbico de volume, então dizemos que sua capacidade é de 1 litro. Importante! É Importante lembrar que a medida de capacidade 1 litro corresponde a 1000 mililitros (ml). O professor pode apresentar uma tabela com os múltiplos e submúltiplos do litro, mas cabe ao professor lembrar que no Brasil só se costuma trabalhar com o litro e com o mililitro. Tabela 2 Múltiplos do litro Submúltiplos do litro Quilolitro (kl) 1 kl = 1 000 l Mililitro (ml) 1 ml = 1/1000 do litro Hectolitro (hl) 1 hl = 100 l Centilitro (cl) 1 cl = 1/100 do litro Decalitro (dal) 1 dal = 10 l Decilitro (dl) 1 dl = 1/10 do litro O volume é uma grandeza associada ao espaço ocupado por um objeto ou ao espaço disponível em recipientes. No caso referente ao espaço disponível, o volume é também chamado capacidade do recipiente. Comumente, a comparação do volume é feita pela medição, a partir da escolha de uma unidade de volume. O número de vezes que a unidade cabe no volume a ser medido é a medida do volume nessa unidade. A unidade-padrão para volume no sistema métrico decimal é o metro cúbico, cujo símbolo é m³. Um metro cúbico equivale ao volume de um cubo que tem 1 metro de comprimento, 1 metro de altura e 1 metro de largura: 1 metro 1 metro 1 metro Volume = 1m3 Figura 7 Importante! Qualquer outro sólido geométrico de mesmo volume que o cubo mostrado anterior- mente também medirá 1m³, independentemente de sua forma. A capacidade de um recipiente é o espaço nele disponível para conter coisas. Antigamente, os instrumentos para medir capacidade eram objetos que o homem 13 UNIDADE Unidades de Volume e Capacidade encontrava, de acordo com as regiões: cabaças, conchas, cascas de ovo etc. Esses objetos variavam de capacidade, pois havia cuias de todos os tamanhos. Suponha a seguinte situação de sala de aula: Um aluno pergunta ao professor de onde surgiu o volume. Aproveite este momento para resgatar alguns tópicos da história da matemática, como este que apresentaremos a seguir. Os primeiros estudos sobre volume de sólidos e capacidade surgiram a partir da ne- cessidade de armazenamento de alimentos em diversas sociedades agrícolas. Segundo Brito (2005), no Papiro de Rhind, os problemas de número 62, 66, 69 a 78 e 82 a 84 referem-se a situações de armazenagem, distribuição e comércio de alimentos. Segue abaixo um outro problema retirado do papiro de Rhind e sua resolução. Problema 41: Descobre o volume de uma tulha cilíndrica de diâmetro 9 e altura 10. Resolução: Tira 1/9 do diâmetro do seu diâmetro, isto é 1; o resto é 8. Multiplica 8 por 8; o que faz 64. Multiplica 64 por 10; faz 640 cúbitos cúbicos. Adiciona ½ deste a elȩ dá 960, o seu conteúdo em khar. Toma 1/20 de 960, nomeadamente 48. 4800 héqat de cereal caberão nele. Você Sabia? Papiro de Rhind ou papiro de Ahmes é um documento egípcio de cerca de 1650 a.C., onde um escriba de nome Ahmes detalha a solução de 80 problemas de aritmética, fra- ções, cálculo de áreas, volumes, progressões, repartições proporcionais, regra de três simples, equações lineares, trigonometria básica e geometria. Figura 8 – Papiro de Rhind Fonte: Wikimedia Commons 14 15 Dessa necessidade foram se desenvolvendo métodos para o cálculo aproximado de volumes, até serem elaboradas as fórmulas para o cálculo de volume de alguns sólidos geométricos, tais como prismas, cilindros, pirâmides. Para as próximas experiências, propomos que o professor utilize diferentes mate- riais de fácil acesso para os alunos, como, por exemplo: arroz, água, areia, serragem, ou qualquer outra coisa que possa ser transferida de um recipiente para o outro. Como descobrir a capacidade de um copo comum? Proponha ao estudante que encha o copo (com arroz, água etc...) e verifique quantos desses copos são necessá- rios para encher um recipiente com 1 litro. Em geral, serão 4 copos, assim, conclu- ímos que a medida de cada copo é ¼ de litro, ou ¼ de 1000ml, o que dá 250 ml. Também é possível despejar o líquido da garrafa em vários copos. Pense em outras experiências que possam ser feitas transferindo-se algum mate- rial de um recipiente para o outro. Usando as embalagens trazidas por alunos, o professor pode propor a seguinte investigação: Peça aos alunos que observem as embalagens com suas respectivas capacidades, como mostra a figura a seguir: 1 litro 2 litros 2,5 litros600 ml350 ml290 ml Figura 9 Fonte: Adaptado de Getty Images Formule algumas questões, como por exemplo: • Em quais recipientes cabem menos de ½ litro de refrigerante? • Quantos mililitros de refrigerante cabem no recipiente maior? • Transforme em litros as medidas dos recipientes que estão em mililitros. • Se uma pessoa comprar todos os refrigerantes, quantos litros de refrigerante ela irá comprar? E quantos mililitros essa quantidade representa? • Crie outras investigações. Imagine-se professor. Quais questões você abordaria usando esses recipientes de refrigerante? Copos graduados também são bastante usados na compreensão do conceito de volume. Veja a experiência a seguir. 15 UNIDADE Unidades de Volume e Capacidade Usando um copo graduado, encha o copo até certa medida, depois solte um ob- jeto dentro do copo e verifique o quanto o nível da água se alterou. Por exemplo: se a altura inicial estava na marca de 100 ml e depois subiu até 120 ml, então a água deslocada corresponde a 20 ml. Se conhecermos a densidade do fluido (água, neste caso), podemos calcular a massa da água deslocada e assim conhecer a massa do objeto que está boiando. Figura 10 Fonte: Adaptado de Getty Images Na próxima atividade, os estudantes compararão as capacidades de recipientes padronizados para identificar qual contém mais ou menos material. O professor distribuirá uma folha xerocada com a atividade. Use as primeiras figuras para ajudar os estudantes a identificar a equivalência entre as medida-padrão: copo de 250 ml, medidor de 500 ml e jarra com 1 000 ml. Esta atividade pode ser feita despejando- -se algum líquido ou algum material de um recipiente para o outro. Os estudantes entenderão melhor a equivalência de medidas quando experimen- tarem esta atividade. Chame a atenção dos alunos, perguntando se uma jarra de 1 litro tem a capacidade maior ou menor que 5 medidores de 500 ml. Peça que expli- quem o raciocínio que eles usaram para responder a questão. 2 copos de 250 ml = 1 copo de meio litro de 1 litro 2 copos medidores de meio litro = 1 jarra 500 ml500 ml 250 ml = + + = 250 ml 500 ml 1 litro Figura 11 16 17 Compare a capacidade desses recipientes e completo com maior, menor ou igual. 500 ml 500 ml 500 ml 500 ml 500 ml 1 litro a) e 500 ml 1 litro e 500 ml 250 ml 250 ml250 ml e 500 ml 500 ml 250 ml 250 ml250 ml250 ml 250 ml e b) c) d) Figura 12 Todas as respostas devem ser justificadas. Proponha aos estudantes que formulem outras questões. Encerre esta atividade desafiando os estudantes a adivinharem quantos copos de 200 ml cabem em um balde (que deve ser previamente providenciado pelo professor). Peça aos estudantes que façam seus palpites e escrevam em um papel. Depois faça a experiência. 17 UNIDADE Unidades de Volume e Capacidade Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros Pra que serve Matemática? Ângulos IMENES, L. M. Pra que serve Matemática? Ângulos. São Paulo: Atual, 1992. Atividades e jogos com Áreas e Volumes Atividades e jogos com Áreas e Volumes – Investigação Matemática Marion Smoothey: Papirus Scipione, 1997. Vídeos Unidades de Medida de Volume | Matemática Rio https://youtu.be/iT1lrFRlwCk Leitura Professor de matemática ensina a relação entre volume e capacidade: https://glo.bo/2ZWIlhC 18 19 Referências BIGODE, A. J. L. Matemática: soluções para dez desafios do professor: 1º ao 3º ano do ensino fundamental. São Paulo: Ática Educadores, 2011. (Coleção Nós da Educação). BRITO, A. J. et al. História da matemática em atividadesdidáticas. Natal, RN: EDUFRN, 2005. CARAÇA, B. Conceitos Fundamentais da Matemática. Lisboa: Gradiva. 2003. CENTURION, M. Novo Matemática na medida certa, 8ª série, Centurión Jakubo- vic, Lellis. São Paulo: Scipione, 2003. IMENES & LELLIS. Matemática para todos. São Paulo: Scipione, 5ª série, 2002. LORENZATO, S. Educação Infantil e percepção matemática. Campinas: Autores Associados, 2006. (Coleção Formação de Professores). MACHADO, N. J. Medindo Comprimentos. Coleção Vivendo a Matemática: Medindo Comprimentos. Scipione. 2002. PONTE, J.; SERRAZINA, L. Didáctica da Matemática do 1º Ciclo. Lisboa: Uni- versidade Aberta. 2000. REVISTA NOVA ESCOLA. Planos de aula de matemática: grandezas de me- dida. São Paulo. Disponível em: <http://revistaescola.abril.com.br>. Acesso em: 05/05/2009. 19
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