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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 Esp. Kelciane da Rocha Campos Prof.ª Me. Fátima Furlan Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície • Identificar a medida como um número que representa o resultado da comparação entre duas grandezas de mesma natureza, por meio da divisão (quantas vezes cabe); • Identificar a importância social da escolha de unidades padronizadas e de seu uso; • Construir o conceito de medida levando em conta o número que descreve a comparação de duas grandezas e sua importância social; • Explorar a ideia de medida de comprimento e efetuar as transformações entre as unidades. Resolver e elaborar problemas envolvendo as ideias de perímetro e área (sem e com o em- prego de fórmulas). Utilizar instrumentos de medidas para realizar medições. OBJETIVOS DE APRENDIZADO • O que é Medir? Por que Medimos? • A Medida em Nossas Vidas; • Medidas de Comprimento e Superfície; • Construindo o Conceito de Perímetro; • Construindo o Conceito de Comprimento com Unidades Padronizadas; • Medida de Comprimento: Metro, seus Múltiplos e Submúltiplos; • Medidas de Superfície: Metro Quadrado, seus Múltiplos e Submúltiplos. UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Contextualização As medidas incríveis do corpo humano Vocês já pensaram quanto mede a nossa pele? Ou quantos litros de sangue são bombeados pelo coração em uma hora? Ou quantos músculos tem o corpo humano? Ou quantas células tem o corpo humano? São as medidas interagindo com o corpo humano! Mas atenção! Essas medidas variam de pessoa para pessoa e serão apresentadas com seus valores médios. Afinal, não existem dois indivíduos completamente iguais! Divirtam-se. Quantas vezes trocamos de pele? As células da pele se renovam a cada 20 ou 30 dias. Ao longo da vida, “troca- mos” de pele mais ou menos mil vezes! Qual a capacidade de ar dos pulmões? Cerca de 5 litros de ar, porém somente meio litro é renovado a cada respiração. Como a frequência respiratória é de cerca de 15 movimentos por minuto, respira- mos 450 litros de ar em uma hora; 10.800 litros por dia ou ainda 3,9 milhões de litros em um ano! Qual a quantidade de sangue que circula no corpo humano? Cinco litros em média. Com o coração batendo na média de 70 vezes por minuto, a cada batida ele bombeia 90 mililitros de sangue, que percorrem o corpo em apenas um minuto. Qual a quantidade de espermatozoides? O homem produz 8 trilhões de espermatozoides durante a vida. Durante a ejacu- lação, são liberados entre 250 milhões e 500 milhões de espermatozoides. Qual a quantidade de veias e artérias? São 97.000 quilômetros de veias, artérias e vasos capilares. Se estes fossem ali- nhados, dariam 2,5 voltas em torno da Terra. Qual a quantidade de cabelos do corpo humano? O corpo humano possui cerca de 5 milhões de pelos; 15.000 deles em forma de cabelos. Cada olho possui mais de 200 cílios. Como vemos, as medidas estão presentes em várias situações do cotidiano humano. Ao longo desta unidade, descobriremos outras. 8 9 As medidas e os números Tanto quanto os números, as medidas são muito antigas. As raízes estão na his- tória de povos muito antigos como os sumérios e assírios, que habitavam a Meso- potâmia (onde atualmente é o Iraque), localizada entre os rios Tigre e o Eufrates, há mais de 5 000 anos. Estudos mostram que as medidas surgiram quando os homens começaram a cul- tivar as primeiras plantações. Para saber de quanta terra os agricultores dispunham surgiram os primeiros indícios das medidas de comprimento e superfície. As cheias do Rio Nilo, no antigo Egito, derrubavam as marcações das divisórias entre as propriedades, o que obrigava o faraó a enviar os medidores de terra (pri- meiros agrimensores) para demarcar novamente essas terras, a fim de cobrar os impostos proporcionais ao tamanho real da propriedade. Medir é comparar! No início, os processos de medição eram muitos simples. Comparava-se o que se queria medir com o que estivesse mais “a mão”, logo as próprias mãos foram usadas. Outras comunidades mediam comprimentos usando varas como padrões de com- primento. Com o desenvolvimento do comércio e das ciências, os padrões de medida tinham de ser mais precisos que as partes do corpo das pessoas. Diferentes povos usavam diferentes unidades de medida. Com o tempo, os governantes passaram a determinar por decreto o padrão a ser usado para efetuar medidas. Figura 1 Outras comunidades mediam comprimentos usando varas como padrões de com- primento. Com o desenvolvimento do comércio e das ciências, os padrões de medida tinham de ser mais precisos que as partes do corpo das pessoas. Diferentes povos usavam diferentes unidades de medida. Com o tempo, os governantes passaram a determinar por decreto o padrão a ser usado para efetuar medidas. 9 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície O que é Medir? Por que Medimos? Basta um momento de reflexão para percebermos que as grandezas e medidas estão presentes em nosso cotidiano. Pense e responda: o que você já mediu hoje? O ato de medir, em geral, leva à necessidade do uso de números e nos permite: • Fazer previsões: quantos dias faltam para o Natal? Qual a distância entre a cidade de São Paulo e a cidade do Rio de Janeiro? • Relacionar e comparar medidas: podemos escolher entre comprar um refri- gerante de dois litros por R$ 5,40 ou dois refrigerantes de um litro por R$ 2,80 cada litro; • Controlar desempenhos físicos: um atleta nadou 500 metros em meia hora, enquanto que o outro atleta nadou 700 metros em meia hora. Além do uso das medidas no cotidiano, os conhecimentos relativos às grandezas e medidas também são necessários em algumas atividades profissionais, tais como agricultura, culinária, engenharia, medicina, comércio, entre outras. De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN): Na vida em sociedade, as grandezas e as medidas estão presentes em quase todas as atividades realizadas. Desse modo, desempenham papel importante no currículo, pois mostram claramente ao aluno a utilidade do conhecimento matemático. (BRASIL, 1997, p. 56) Ou seja, as habilidades matemáticas que envolvem as noções de grandezas e me- didas estão presentes nas atividades humanas desde as mais corriqueiras até as mais elaboradas da tecnologia e ciências. Podemos verificar a presença dessa diversidade de grandezas quando estimamos ou medimos a distância entre duas regiões, a capacidade de um recipiente, a massa de um objeto ou corpo. Ou quando comparamos áreas de terrenos ou proprieda- des rurais ou, ainda, quando observamos a temperatura de um ambiente, quando refletimos sobre o valor, em dinheiro, de um determinado produto ou controlamos o tempo de uma determinada atividade. Outra razão para a ênfase no eixo Grandezas e Medidas diz respeito à ampliação do significado de números: ao estudar grandezas e medidas, aprendemos que os números não servem apenas para contar, mas também para expressar uma compa- ração entre duas grandezas. A importância do eixo de Grandezas e Medidas também se justifica pela ne- cessidade de desenvolver o senso sobre medidas, ou seja, a capacidade de estimar medidas, que é tão útil e valorizada no cotidiano e que, algumas vezes, vemos negli- genciada na escola. Finalmente, o objeto de estudo justifica-se por ser um eixo composto por diferen- tes grandezas (comprimento, capacidade, massa, volume, tempo, superfície) e pelas 10 11 diferentes formas de mensurar essas grandezas – com ligações importantes com outras áreas do conhecimento, tais como as medidas em Ciências, Física, Química, os estudos de tempo em História e de escalas e medidas em Geografia. Figura 2 Fonte: Adaptado de Getty Images Algumas definições segundo o dicionário Novo Aurélio Século XXI,Ferreira (1999): Medida: s. f. (de medir e suf. ida, do lat. metire, por metiri), no sentido de padrão como qualquer objeto destinado a medir uma quantidade; como dimensão, tamanho; meio de comparação e julgamento, estalão; ato ou processo de comparar uma grandeza com outra tendo por objetivo associar à primeira um número característico do seu valor em face da grandeza com a qual foi comparada; medição; resultado de um processo de medida; Medir: v. (do lat. metiri), avaliar, calcular, estimar, ponderar, refletir; aferir o tamanho, a esta- tura, o comprimento; determinar uma medida ou extensão tendo por base uma escala fixa; Grandeza: s. f. (de grande e suf. eza, do lat. itia), qualidade ou caráter de grande, extenso, vasto; entidade suscetível de medida; tudo o que é suscetível de aumentar ou diminuir. Tratamento honorífico dos antigos grandes do reino. Nobreza de ânimo; generosidade, libe- ralidade. Em astronomia, magnitude; Quantidade: s. f. (do lat. quantitas, quantitatum), significa, grandeza expressa em número; aquilo que é suscetível de aumento ou diminuição; qualidade do que pode ser medido ou numerado; certo número, grande número; parte de um todo...; Número: s. m. (do lat. numeru), palavra ou símbolo que expressa quantidade; a soma total dos elementos ou unidades de um conjunto, série; porção ou parcela de um grupo, conjunto; nome, símbolo ou representação de uma quantidade; entidade abstrata que corresponde a um aspecto ou a uma característica mensurável de algo (quantidade, grandeza, intensi- dade, etc.) e que é matematicamente definida como conjunto de todos os conjuntos equi- valentes a um conjunto dado. Quantidade, porção, abundância, série, categoria, classe, rol. Podemos observar que as definições nos trazem algum conhecimento em nível de linguagem comum, mas não o entendimento matemático sobre o que é grandeza ou o que é medida ou o que é medir. No entanto, nos apontam algumas questões importantes, como, por exemplo, que os significados matemáticos de cada palavra estão fortemente correlacionados com os significados das demais. Os significados não 11 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície matemáticos das palavras mencionadas anteriormente, como observam Bellemain e Lima (2000), não podem ser deixados de lado, pois eles podem estar presentes nas situações do dia a dia dos professores e alunos que os trazem para a escola. Para Chamorro Plaza e Belmonte Gómez (2000, p. 15), as grandezas “são con- sideradas e percebidas como atributos ou propriedades de coleções de objetos”; e, para medi-las, as comparamos diretamente através dos sentidos ou indiretamente com a ajuda de meios auxiliares ou instrumentos adequados. Para Caraça (2002), a medida consiste em comparar duas grandezas da mesma espécie – dois comprimentos, dois pesos, dois volumes, etc., esclarecendo a neces- sidade de um estalão (unidade de medida da grandeza) único para essa compara- ção. Caraça (2002, p.30) completa: “há no problema da medida, três fases e três aspectos distintos – escolha da unidade; comparação com a unidade; expressão do resultado dessa comparação por um número”. Exemplos Medição a olho nu: Compare os livros da imagem a seguir. É possível identificar quais são os maiores, os menores ou os iguais apenas com o olhar? Figura 3 Fonte: Getty Images Expectativa de resposta É possível saber se algumas peças são do mesmo tamanho simplesmente por estarem juntas. Já outras exigirão o uso de uma régua ou outro instrumento de me- dida - as duas grandes, que estão deitadas, são iguais às que estão em pé? O objetivo dessa atividade é que se conclua que às vezes é possível ter uma ideia de uma medida só ao olhar. Porém, outras vezes, por segurança, é necessário medir. 12 13 1. Todos os objetos estão cheios de água. Qual deles pode conter exatamente 1 litro de água? a) A caneca. b) A jarra. c) O garrafão. d) O tambor. Figura 4 Fonte: Adaptado de Getty Images Solução: b) A jarra. Nesse caso a resposta é dada apenas por estimativa. Refletindo sobre a questão: o que é medir? Responder a essa pergunta nos leva a pensar que medir significa comparar gran- dezas de mesma natureza. Dessa comparação será obtida uma medida, expressa por um número. Nesse processo de medição, alguns aspectos devem ser levados em conta: É necessário escolher uma unidade adequada, comparar essa unidade com o objeto que se deseja medir e contar o número de unidades que foram utilizadas. Essa unidade escolhida arbitrariamente deve ser da mesma natureza do atributo que se deseja medir, e deve-se levar em conta o tamanho do objeto a ser medido e a preci- são que se pretende alcançar nessa medição. Quanto maior o tamanho da unidade, menor é o número de vezes que a utilizamos para medir um objeto. • O ato de medir envolve essencialmente a existência de unidades de medida que são os comparativos usados na medição; • Medição é a atividade de comparar uma quantidade com um padrão pré-definido; • Através da medição o homem pode expressar numericamente qualidades de um objeto ou fenômeno; • Sem a medição, o homem fica refém de conceitos como “grande/pequeno”, “forte/fraco”, “largo/fino“, etc.; • Com a medição, o homem pode raciocinar com mais precisão acerca das refe- ridas qualidades. 13 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Exemplos Você já sabe que tudo aquilo que se pode medir num objeto ou contar numa co- leção é chamado de grandeza. Procure identificar que grandezas foram medidas em cada uma das situações seguintes. Figura 5 Fonte: Adaptado de Getty Images Solução Velocidade da bola. Altura da criança. Relacione a unidade de medida mais apropriada para aquilo que queremos medir: Tabela 1 O que medir Unidade de medida ( ) Comprimento da mesa da professora 1) Cabo de vassoura ( ) A altura da sala 2) Palmos ( ) Comprimento do meu lápis 3) Palitos de fósforo ( ) A largura da quadra da escola ( ) A profundidade de uma piscina Solução Na primeira coluna, a sequência será: (2) (1) ou (2) (3) (1) (1) ou (2) Assim, medir é uma síntese das operações de mudar de posição e de subdividir; é comparar uma dada quantidade de comprimento, massa, volume com o comprimento, massa ou volume de um dado objecto a que chamamos unidade, permitindo associar um número a uma quantidade de grandeza (PONTE; SERRAZINA, 2000). 14 15 Mas, para que o aluno esteja em condições de medir, ele terá de primeiramente perceber o princípio da conservação da grandeza, isto é, que, por exemplo, o com- primento de um objeto não se altera quando muda de posição. Para a aquisição do conceito de unidade de medida, Ponte e Serrazina, identificam cinco passos: • Ausência de unidade de medida: medida meramente visual e comparativa, com a qual as crianças podem comparar dois objetos; • Unidade ligada a um objeto: é uma unidade ligada a um único objeto e clara- mente relacionada com o que deve medir-se; • Unidade ligada à situação: a unidade depende fortemente do objeto a medir, podendo mudar de um objeto para outro, desde que se realize as respectivas medições e se conserve uma relação; • Unidade figural: a unidade a construir e o objeto a medir vai perdendo relação, observando no entanto uma certa tendência em medir objetos grandes/peque- nos com unidades grandes/pequenas; • Unidade propriamente dita: é totalmente livre do objeto considerado, usando- -se a mesma unidade para medir todos os objetos. Exemplo: Veja esse texto, adaptado da revista “Ciência Hoje das Crianças”, nº 111: A jacutinga é uma ave que pesa, em média, 1,4 quilos e mede cerca de 74 centímetros da ponta do bico à ponta da cauda. Seu cardápio inclui diversos frutos, sementes, moluscos e alguns insetos. A jacutinga bota de 2 a 3 ovos grandes – medindo cerca de 7,2 centímetros de comprimento por 5,1 centí- metros de largura – que são totalmente brancos e apresentam casca um pou- co rugosa. Como muitas outras espécies de animais, a jacutinga está ameaça- da de extinçãopor causa da destruição das florestas das quais depende para viver. O risco aumenta com a caça ilegal, pois, além de ser um animal manso, fácil de ser capturado, sua carne é saborosa, atraindo muitos caçadores. Figura 6 Fonte: Wikimedia Commons Após a leitura, escreva aqui que tipos de medidas foram feitas para a revista poder preparar esse texto sobre a jacutinga. 15 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Solução Foram feitas medidas de comprimento (74 centímetros; 7,2 centímetros; 5,1 centí- metros) e de massa (peso) (1,4 quilo) para que o texto pudesse descrever a jacutinga. O caminho para a abstração • Uso da comparação direta – entre dois; • Medir uma distância pode ser entendido como simplesmente percorrê-la, até mesmo com passos de diferentes tamanhos; • Uso da comparação indireta – envolve vários; • Indica que o caminho para o estabelecimento de uma unidade de medida está aberto; • Uso de unidade de medidas não padronizadas; • Percebe a conveniência de escolher uma mesma unidade de medida para medir todos os objetos, sendo que os objetos e a unidade devem ser da mesma natureza; • Uso de unidades de medida padronizadas; • Percebe conservação de medida e a necessidade de estabelecer uma unidade de medida padronizada. Exemplos de grandezas • Comprimento: Inicialmente, os alunos devem utilizar adequadamente expres- sões como “é tão comprido como”, “mais curto que”. Só mais tarde aprenderão a medir usando o próprio corpo e objetos. Será com a própria experiência de medir comprimentos que os alunos irão sentir a necessidade do aparecimento de uma unidade padrão de medida de comprimento; • Área: Para a introdução do conceito de área, os alunos devem realizar experi- ências que conduzam à cobertura e uma superfície, de forma a que não sobrem espaços vazios nem haja sobreposições. Com essas experiências, os alunos po- derão compreender a necessidade de padronização das medidas de área; por exemplo, o metro quadrado; • Volume e Capacidade: Intuitivamente, podemos dizer que volume é o espaço ocupado por um corpo sólido. Nesse sentido, é fundamental a realização de experiências como as de mergulhar um corpo num líquido e observar a subida resultante, ou encher caixas com cubos. Outro aspecto a realçar é o de, muitas vezes, a capacidade ser confundida com o volume. Contudo, se o volume é o es- paço que um corpo ocupa, a capacidade é a quantidade de líquido ou de espaço que pode conter. A unidade de medida de capacidade é o litro, que corresponde ao decímetro cúbico; • Massa: É comum ouvirmos algumas expressões como “eu sou mais pesado que você”, “a borracha é mais leve que o caderno”, quando deveríamos ou- vir “a minha massa é superior à sua”, “a massa da borracha é superior à massa do caderno”. Essas duas grandezas são diferentes. Enquanto a grandeza 16 17 massa não varia em qualquer local da Terra em que o objeto se situe, a grandeza peso depende do lugar em que nos encontramos, porque esta é definida como a força que atrai um corpo para o centro da Terra. A massa diz respeito à quan- tidade de matéria que um corpo possui; • Tempo: Quem nunca ouviu as expressões. “Esse tempo nunca mais passa.”, “Faltam 5 minutos para acabar a prova.” O que nos indicam? A primeira é a característica do tempo subjetivo, enquanto que a segunda, por nos ser dada por um instrumento de medida – o relógio, identifica o tempo objetivo. O tempo é uma grandeza difícil de ensinar, pois trata-se de algo que não é “palpável”. Como medir o tempo? A medição dessa grandeza foi sofrendo várias alterações ao longo dos tempos. Para medir o tempo já se recorreu ao Sol, à água, à areia, mas nos dias atuais usamos calendários e relógios; • Dinheiro: Para os alunos, essa grandeza não está diretamente ligada à medida, uma vez que eles recorrem ao dinheiro para comprar o que querem e não para medir. É a partir de situações do quotidiano e dos conhecimentos que os alunos já têm do dinheiro que estes irão compreendê-lo como uma grandeza; vão per- ceber quantas moedas de um tipo são necessárias para perfazer outra ou atingir um determinado valor que corresponde a um preço. A Medida em Nossas Vidas O ato de medir leva em geral à necessidade do uso de números – quilômetro (km), quilograma (kg), faltam tantos dias para o meu aniversário, a temperatura, a umidade do ar, entre outros. O ato de medir está tão presente no nosso dia a dia como o de contar. O ato de fazer a medição é expresso em números. Já o senso de medida é um processo longo e complexo. Envolve o processo para a construção do conceito de medida e: • Se inicia na comparação visual e direta entre dois objetos; • Posteriormente, faz-se a comparação indireta; • Passa pela utilização da unidade de medida, primeiramente não padronizada e, depois, padronizada. O senso de medida culmina quando a medida for compreendida como uma rela- ção entre medir e contar e essa relação é representada pelo número. Por onde começar o trabalho com o senso de medidas? Por meio da vivência de experiências relatadas por expressões tais como “é perto”, “está muito quente”, “é alto”, “está pesado”, “mais bonito”, etc., em que está embutida a ideia de comparação, mas ainda não aparece a unidade de medida (LORENZATO, 2006). 17 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Mas, nem sempre foi assim... Como fazia o homem, cerca de 4.000 anos atrás, para medir comprimentos? Baseava-se em partes do corpo humano, pois estas eram referências universais. Assim surgiram a polegada, o palmo e o pé. Figura 7 Algumas dessas medidas são usadas até os dias de hoje. Vejam os corresponden- tes de algumas dessas medidas em centímetros (aproximadamente): • 1 polegada = 2,54 cm; • 1 pé = 30,48 cm; • 1 jarda = 91,44 cm. Outras medidas imperiais de comprimento: • Côvado: distância entre o cotovelo e aponta dos dedos – 52,4 cm. • Légua: distância de uma caminhada por uma hora – 4 a 7 km; 6 600 m. Com a comercialização entre os povos, surgiram muitas dificuldades para a conversão das diversas unidades de medida, pois os corpos das pessoas têm ta- manhos diferentes. Em 1789, numa primeira tentativa de resolver esse problema, o Governo Repu- blicano Francês solicitou à Academia de Ciência da França que criasse um sistema de medidas que se baseasse em uma “constante natural”, ou seja, que não fosse arbitrária. E assim, foi criado o Sistema Métrico Decimal, formado primeiramente por três unidades básicas: o metro (m), o litro (l) e o quilograma (Kg). Posteriormente, esse Sistema foi substituído pelo Sistema Internacional de Unidades (SI). 18 19 O metro Em 8 de maio de 1790 na França, estabe- lecia-se que a nova unidade deveria ser igual à décima milionésima parte de um quarto do me- ridiano terrestre. Utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha). Feitos os cálculos, chegou-se a uma dis- tância que foi materializada numa barra de plati- na. O comprimento dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padrão metro, termo que vem do grego metron, que significa medir. Você Sabia? A toesa é uma antiga unidade de medida de comprimento originária da França pré-revolucionária. Equivalia a seis pés e aproximadamente um metro e oitenta e dois centímetros. Esse metro foi transformado em uma barra de platina e passou a ser denominado metro dos arquivos. Com o desenvolvimento da ciência, verificou-se que uma medição mais precisa do meridiano provavelmente daria um metro diferente. Foi assim que a primeira defini- ção do metro foi substituída por: Metro é a distância entre os dois extremos da barra de platina depositada nos Ar- quivos da França e apoiada nos pontos de mínima flexão na temperatura de 0ºC. Com o avanço científico, as exigências tecnológicas foram ficando cada vez mais maiores. Estudiosos concluíram que o metro dos arquivos apresentava al- guns inconvenientes: • O paralelismo das faces não era tão perfeito; •O material era relativamente “mole” e poderia desgastar-se; • A barra não era suficientemente rígida. Outras mudanças e outras definições para o metro surgiram, até que atualmente o metro está assim definido: Metro é a unidade de medida de comprimento do Sistema Internacional, de símbolo m, que equivale ao comprimento do trajeto percorrido pela luz no vazio, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 do segundo. Figura 8 Fonte: Wikimedia Commons 19 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Figura 9 Fonte: Getty Images Medidas de Comprimento e Superfície Vimos anteriormente que medir é comparar grandezas de mesma espécie. Então, para medir uma superfície ou um comprimento, comparamos com outra tomada como unidade de medida. Para medir o piso de uma cozinha, por exemplo, assentamos todos os ladrilhos e depois contamos. 1 unidade 16 unidades Figura 10 Fonte: Adaptado de Getty Images Assim, para que se construa o conceito de superfície ou de área faz-se necessário vivenciar experiências de compor e decompor figuras planas. Vamos fazer uma projeção: imagine que você já está formado e lecionando em uma escola da Educação Básica. Agora reflita: Como será que este processo de construção de conhecimento (áreas) ocorre dentro da sala de aula? Quais seriam as dificuldades enfrentadas pelos alunos? E por você? Quais os recursos possíveis para a superação dessas dificuldades? Você consegue imaginar? Ao longo desta unidade, iremos sugerir algumas propostas de atividades a serem desenvolvidas em sala de aula. Caso queira experimentá-las convide crianças da sua família ou amigos e divirta-se! Você verá que, cada vez que desenvolver uma atividade 20 21 como esta sempre haverá algo novo para aprender. Assim é a prática docente, apren- demos a cada dia, a partir das diferentes interações que esta profissão nos possibilita. Proposta 1 Composição e decomposição de figuras planas Material necessário: Cartolina Peça aos alunos que construam dois quadrados e corte-os ao meio ficando com 4 triângulos, como mostra a figura seguinte: Figura 11 Oriente os alunos para que formem figuras livremente com os quatro triângulos. Esta etapa do trabalho é muito importante, pois irá proporcionar ao estudante a familiaridade com as peças que serão manipuladas. Na sequência, proponha que os alunos construam: • Um triângulo usando dois desses triângulos. • Um paralelogramo usando dois desses triângulos. Pergunte aos alunos: O que esta atividade representa? Qual a relação existente entre os dois triângulos menores, o triângulo maior e o paralelogramo? • Com três triângulos forme um trapézio. • Com quatro triângulos, forme um retângulo, um paralelogramo e um quadrado. Após esta etapa, pergunte aos alunos se existe alguma relação entre essas figuras. Essas atividades também propiciam o desenvolvimento das habilidades de compo- sição e decomposição de figuras. Em todos os casos, procure outras soluções. Quando formamos um triângulo a partir de dois triângulos menores, pretende- mos que o aluno perceba que a área da superfície do triângulo maior é a mesma do triângulo menor, veja: Figura 12 21 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Ou quando formamos um paralelogramo com esses mesmos dois triângulos, con- cluímos que a superfície do triângulo é a mesma do paralelogramo, apesar de pos- suírem formas diferentes. Figura 13 Essas duas figuras, apresentam formas diferentes, mas mantêm a mesma área da superfície. Na proposta seguinte, em que se pede para formar um trapézio com três tri- ângulos e com quatro triângulos, formar um retângulo, um paralelogramo e um quadrado o princípio é o mesmo: altera-se a forma, mas a área da superfície é a mesma. A Figura 14 possui a mesma área da superfície dos três triângulos, enquanto a Figura 15 são figuras diferentes, mas possuem a mesma área, veja: Figura 14 Figura 15 Importante! Esta atividade com composição e decomposição de figuras envolvem vários conceitos di- ferentes (paralelismo, perpendicularidade, ângulo, medidas), o que pode gerar algumas dificuldades para os estudantes. São comuns, casos de estudantes que não percebem que as características dos polígonos permanecem mesmo quando sua posição é altera- da. Alguns estudantes têm dificuldade para reconhecer um quadrado com os lados em posição inclinada. 22 23 Proposta 2 Cálculo da área de superfícies planas por meio da composição e decomposição de figuras e por aproximações Material necessário: papel quadriculado, régua e tangram recortado. Construir o Tangram em papel quadriculado (1 cm x 1 cm). Orientar para que o desenho seja feito em um quadrado de 10cm de lado. Recorte cada peça e compa- rem suas áreas. 1 cm Figura 16 No caso desta proposta de construção do triângulo com papel quadriculado, es- peramos que os alunos concluam que o papel quadriculado auxilia na medição das peças e, portanto, pode-se usá-las como unidade de medida de outras figuras. Pergunte aos alunos: • Quais figuras são de maior, menor ou igual área, tendo como auxílio o número de quadradinhos das peças; • Questioná-los se conseguem identificar quais figuras planas apresentam o mes- mo valor de área; • Solicitar que expliquem como chegaram à área da figura; • Verificar se consegue identificar quais das figuras geométricas apresentam a mesma área. Peça que expliquem suas conclusões. O trabalho envolvendo o Tangram favorece o desenvolvimento da linguagem geo- métrica e de noções ligadas ao conceito de área. Por exemplo: o recobrimento, pela unidade de área, da superfície que se quer medir; o fato de superfícies equivalentes terem a mesma área; e o fato de uma superfície formada pela justaposição de duas 23 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície outras ter a área igual à soma das áreas das duas figuras. Essas noções são importan- tes no momento de justificar as fórmulas para o cálculo da área de uma figura plana. Para finalizar proponha aos alunos que determinem a área de cada peça do tan- gram usando como unidade de área uma das peças do Tangram. Para auxiliá-los proponha que preencham a seguinte tabela: Medida da área de Unidades de área Figura 17 O principal objetivo com esta atividade é a familiarização com o cálculo de áreas, quando ele obtém o resultado da medida e um facilitador na compreensão do con- ceito e do cálculo de áreas. É possível construir o tangram com algum material reciclável? Sobras de papel, sobras de E.V.A., tampas de caixas de sapato ou de camisa, poderiam ser usadas? Proposta 3 Construir o Conceito de Área Usando Quadriculados A construção deste conceito pode começar pela observação do piso da própria sala de aula ou de outras dependências que possuam ladrilhamento. É possível que em uma breve observação apareça vários ladrilhamentos. Material necessário: cartolina e papel quadriculado 1º) Divida a sala em grupos, peça a cada grupo para escolher um dos “ladrilhos” para reproduzirem tantas vezes quantas forem necessárias para recobrir o “piso” representado pelo quadriculado desenhado. Mas, atenção! Nenhum buraco deve ser deixado e nenhuma peça pode sobrepor-se a outra. 24 25 Figura 18 Uma dica: É possível reproduzir as peças e o “piso”, recortar os ladrilhos e colar sobre “piso”. A seguir, você pode propor que cada grupo exponha o seu piso e responda algu- mas questões: • Qual dos ladrilhos vocês acham que apresentou menos dificuldade para ser ladrilhar? • Qual apresentou maior dificuldade? Você sabe dizer por quê? Professor: É possível que, em um primeiro momento as respostas sejam que o quadrado é mais fácil de ser ladrilhado, seguido pelo retângulo. Leve os alunos a perceberem que dois triângulos menores formam o quadrado e que os dois triângulos maiores formam o retângulo. Se os alunos chegarem a esta conclusão, provavelmente essa dificuldade não existirá. O importante é levá-los a tal conclusão. Não apresente a solução, discuta com eles,reflita. 2º) Proponha algumas questões aos alunos. • Quantos quadrados foram usados no ladrilhamento? • Quantos retângulos foram usados no ladrilhamento? • Quantos triângulos menores foram usados no ladrilhamento? • Quantos triângulos maiores foram usados no ladrilhamento? Conduza os alunos à conclusão de que existem diferentes superfícies que são to- madas como unidade de medida de piso, assim o mesmo piso terá 48 quadrados; 24 retângulos; 48 triângulos maiores e 96 triângulos menores. 25 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Outras questões para investigação, pergunte aos alunos: • Por que os números obtidos foram diferentes? • Por que a quantidade de quadrados e triângulos maiores são iguais? • Por que a quantidade de quadrados é o dobro da quantidade de retângulos? • Por que a quantidade de quadrados é a metade da quantidade de triângulos maiores? Os números obtidos são diferentes, pois a forma da superfície utilizada para o ladrilha- mento é diferente. O triângulo maior possui a mesma superfície do quadrado. É possível observar isso na prática: dois triângulos maiores formam o retângulo, portanto a medida do triângulo maior é a metade do retângulo. Dois quadrados formam o retângulo, assim, o quadrado mede a metade do retângulo. Concluímos que o quadrado e o retângulo possuem a mesma superfície. Como vimos, o quadrado possui a metade da superfície do retângulo, logo a quantidade de quadrados deve ser o dobro da quantidade de retângulos. Analogamente, dois triângulos menores formam um quadrado. Portanto, a quantidade de quadrados deve ser o dobro da quantidade de triângulos menores. Concluindo: O que cada número obtido representa? Destacamos que cada um desses números representa uma medida e que essa medida chama-se área da su- perfície ladrilhada, no nosso caso essa superfície é um quadrilátero. Área: é a medida da superfície de uma figura. Construindo o Conceito de Perímetro Retomando a proposta de ladrilhamento de um piso, a proposta agora é observar o acabamento na junção entre a parede e o piso da casa, chamado rodapé. O impor- tante é concluir que neste caso não se deve medir a superfície, mas sim, o contorno da sala, ou seja, obter a soma das medidas dos comprimentos dos lados. Essa soma recebe o nome de perímetro. Podemos sugerir aos estudantes que meçam o perímetro de uma sala de aula ou de outra dependência da escola, adotando, para isso, uma unidade de medida adequada. Indicamos que os conceitos de área e perímetro de figuras planas sejam trabalha- dos conjuntamente, como esta que sugerimos a seguir: Proposta 1 Cálculo da área e perímetro de uma figura dada Material utilizado: cópia da atividade Considerando o “quadradinho” como a unidade de medida de área (q) e o com- primento do lado do “quadradinho” como unidade de medida de comprimento (l), vamos calcular a área e o perímetro da figura seguinte. 26 27 Nesse exemplo, temos a área igual a 20 q e o perímetro igual a 26 l. O importante nesta atividade é ve- rificar se o aluno domina as noções iniciais de área e perímetro conside- rando o “quadradinho” como unidade de medida da área e o lado do “qua- dradinho” como unidade de medida do perímetro. Proposta 2 Calcular a área e o perímetro das figuras abaixo usando como unidade de medida as figuras indicadas. Material utilizado: cópia da atividade Unidade de medida Unidade Unidade Unidade Unidade 8 16 8 Área das �guras Figura 4 4 8 16 8A 5 10 20 10B 9 18 36 18C 5 10 20 10D E Figura 20 Figura 19 27 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Depois de encontrada a área e perímetro de todas as figuras, propomos a seguinte reflexão: • O número que indica a área de uma figura é sempre maior que aquele que indi- ca o perímetro? É sempre menor? É igual? • A figura com maior área é sempre aquela que tem o maior perímetro? A que tem menor perímetro tem sempre a menor área? Em complemento a esta atividade, propomos representar em papel quadriculado: • Uma figura em que o número que indica a área é menor que a que indica o perímetro. • Uma figura em que os dois números são iguais. • Duas figuras de mesma área e perímetros diferentes. • Duas figuras de mesmo perímetro e áreas diferentes. Expectativa de resposta Propomos a construção de uma tabela para melhor visualização das respostas. Inserimos nessa tabela o número de lados das figuras. É importante que o estudante diferencie perímetro do número de lados. Figura Área Perímetro Área e perímetro no de lados 16 20 8 16 16 4 20 32 20 36 24 4 Figura 21 Com relação às questões apresentadas: • O número que indica a área de uma figura é sempre maior que aquele que indica o perímetro? É sempre menor? É igual? Percebemos na tabela anterior que a área pode ser maior, menor ou igual ao pe- rímetro e vai depender da figura que estamos tomando para cálculo. • A figura com maior área é sempre aquela que tem o maior perímetro? A que tem menor perímetro tem sempre a menor área? 28 29 Também percebemos que essa afirmação não é verdadeira, pois nem sempre a figura que tem maior área é aquela que possui maior perímetro. Na representação em papel quadriculado, segue algumas das soluções, reflita sobre a existência de outras. • Uma figura em que o número que indica a área é menor que a que indica o perímetro. Área = 9 e perímetro = 20 Figura 22 • Uma figura em que os dois números são iguais. Área = 18 e perímetro = 18 Figura 23 • Duas figuras de mesma área e perímetros diferentes. Área = 12 e perímetro = 16 Área = 12 e perímetro = 14 Figura 24 Perímetro: é a medida do contorno de uma figura, ou seja, a soma dos comprimentos de seus lados. 29 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Construindo o Conceito de Comprimento com Unidades Padronizadas Até o momento trabalhamos com unidades de medidas não padronizadas. Intro- duziremos agora, o estudo das unidades-padrão. Partindo da exploração de medidas conhecidas e utilizadas pelas pessoas no dia a dia, provavelmente as unidades mais conhecidas são o metro, o centímetro e o qui- lômetro. As demais unidades serão incorporadas para demonstrar a analogia com o sistema de numeração decimal, uma vez que o metro se relaciona com seus múltiplos e submúltiplos em agrupamentos e trocas na base 10. Quando necessitamos medir a altura de uma pessoa ou o tamanho de uma mesa ou ainda comprar um tecido para fazer uma roupa usamos as medidas de comprimento. Proposta 1 Organize a sala em grupos e entregue aos alunos revistas, folhetos ou jornais para que eles pesquisem diferentes instrumentos de medida. Em seguida, peça que escolham um desses instrumentos e preencham a ficha seguinte: Tabela 2 – Instrumentos de Medida Nome do instrumento: Para que serve: Onde utilizamos: Peça para que cada grupo exponha o que aprendeu e leia a sua ficha. Você pode organizar as fichas em um mural para que todos possam visualizar. Proposta 2 Disponibilizar aos alunos uma cópia do poema: “A Régua” da autora Jaqueline Garcia e propor a leitura A Régua Com uma régua na mão Posso medir quase tudo com precisão A mesa, a porta, o balcão... E até mesmo o tamanho do meu dedão Mas existem algumas coisas Que a régua não mede não A tristeza, a alegria O amor, a compaixão... E outros sentimentos do coração Fonte: GARCIA, J. Coleção Conhecer e Crescer: Alfabetização Matemática. 1º Ano. São Paulo: Escala Educacional, 2011. P. 187. 30 31 Após a leitura, instigue o aluno a refletir e discutir sobre algumas questões refe- rentes ao poema, como por exemplo: • O que podemos medir com a régua? • Você já usou uma régua? • Para que serve a régua? • O que a régua não consegue medir? Por quê? Converse com os alunos e leve-os a concluir que usamos a régua para medir pequenos comprimentos e que usamos a unidade de medida centímetros (cm) para esse comprimento. Se possível, providencie régua para todos os alunos para que possam realizarmedições de diferentes objetos em sala de aula. Podemos organizar uma ficha para registrar essas medidas: Tabela 3 – Comprimento dos objetos Lápis Borracha Caderno ... Leve para a sala de aula outros instrumentos de medida: trena, fita métrica, metro articulado e outros. Dialogue e discuta com os alunos sobre as situações em que cada instrumento é utilizado. Importante! É importante valorizar os conhecimentos prévios dos alunos a respeito do assunto, pro- vavelmente eles já conhecem algumas medidas de comprimento e alguns instrumentos de medida. Proposta 3 Qual é a sua altura? Usando o barbante como instrumento de medida, meça todos os alunos. Organize os barbantes por ordem de tamanho (do menor para o maior). Escolha um local ade- quado para colar os barbantes. Não se esqueça de identificá-los. Faça isso com a ajuda dos alunos. Elabore algumas questões e incentive os alunos a formularem outras. Reflita, por exemplo, sobre as questões: • Quem é o mais alto da turma? E o mais baixo? • A turma tem alunos com a mesma altura? 31 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Figura 25 Fonte: Getty Images Escolha um aluno e pergunte: Quantos são os mais altos que você? Quais são? Quanto eles medem a mais que você? Importante! Perceba que o foco deve estar na resolução de problemas, assim é possível, além de resolvê-los, refletir sobre suas propostas. Veja: ao responder quantos são os mais altos e quanto esses medem, o aluno estará resolvendo uma situação envolvendo a ordenação de números decimais e também da subtração por comparação de números decimais. Proposta 4 Resolver problemas 1. Queremos encomendar um armário a um marceneiro. Quais as medidas que devemos fornecer ao marceneiro para que ele possa construir o armário? 2. Agora, vamos encomendar mais uma carteira e uma cadeira para o mesmo marceneiro. Que medidas devem ser repassadas para o marceneiro? 3. Comparar o tamanho do passo de uma criança com o de um adulto. 4. Propor diferentes organizações das mesas da sala de aula sem deslocá-las. Na resolução desses problemas (ou outros que podem ser elaborados pela tur- ma) o importante é explorar as respostam que supostamente possam surgir. Como por exemplo: Quais as medidas que devemos fornecer ao marceneiro para que ele construa um armário. Pode ser que surjam respostas dizendo que é necessário for- necer ao marceneiro as medidas da altura e largura do armário. Entretanto, ainda teremos que fornecer as medidas da profundidade, da altura dos pés, ou de algum outro acessório que este armário conter. Já as medidas da carteira e da cadeira são diferentes, veja: para a carteira, temos que fornecer as medidas do tampão, a altura, a espessura dos pés, entre outros detalhes. O mesmo com a medida das cadeiras, em que será preciso fornecer as medidas do assento, do encosto e da altura dos pés. 32 33 Na situação de comparação dos passos, os alunos perceberão as diferenças, mas somente com a intervenção do professor conseguirão constatar que, quanto maior a unidade (o passo), menos unidades são necessárias para percorrer determinada distância. E vice-versa. Nas diferentes organizações das mesas da sala, ao estimar que o piso de um lado da sala tem 30 lajotas, por exemplo, e que as carteiras ocupam quase três delas, fica fácil concluir que não se podem colocar dez mesas em uma só fileira (vai faltar espaço para circular entre as carteiras). Medida de Comprimento: Metro, seus Múltiplos e Submúltiplos Durante muito tempo, as medidas de comprimento eram baseadas por algumas partes do corpo humano como: tamanho de um palmo, pé, braço ou comprimento de um passo. Os povos foram criando suas unidades de medida. Cada um deles possuía suas próprias unidades-padrão. Com o desenvolvimento do comércio ficavam cada vez mais difíceis a troca de informações e as negociações com tantas medidas diferentes. Era necessário que se adotasse um padrão de medida único para cada grandeza. Foi assim que, em 1791, época da Revolução francesa, um grupo de representan- tes de vários países reuniu-se para discutir a adoção de um sistema único de medidas. Surgia o sistema métrico decimal. Metro A palavra metro vem do grego métron e significa “o que mede”. Foi estabelecido inicialmente que a medida do metro seria a décima milionésima parte da distância do Polo Norte ao Equador, no meridiano que passa por Paris. No Brasil, o metro foi adotado oficialmente em 1928 Os instrumentos utilizados para medir comprimento vão depender do que se quer medir. É possível medir grandes distâncias, como a distância entre a Terra e o Sol, a distância entre a nossa casa e o local de trabalho ou, ainda, medir insetos e pequenos objetos. Em todos os momentos, mesmo sem perceber, estamos fazendo uso das medidas de comprimento. O comprimento deve ser um número positivo, pois segundo nossa experiência cotidiana, não faria qualquer sentido um comprimento negativo. Matematicamente, é muitas vezes útil introduzirmos “comprimentos” negativos, como por exemplo, na teoria da relatividade, onde o espaço é de dimensão quatro, sendo uma das dimensões relacionadas com o tempo. A noção de comprimento neste espaço, denominado espaço de Minkowski, admite valores negativos, e isto é fundamental para que a lei da cau- salidade continue válida no universo. 33 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Medidas de Superfície: Metro Quadrado, seus Múltiplos e Submúltiplos A medida de uma superfície plana é o resultado da comparação dessa superfície com outra, escolhida como unidade padrão. Portanto, área é a medida de uma su- perfície numa certa unidade. Imagine uma sala revestida de lajotas. Tomando a lajota como unidade de área e contando o número delas, teremos a medida da superfície da sala: 30 lajotas de área. Área - 30 lajotas Figura 26 A mesma sala, entretanto, poderia estar revestida com outro tipo de lajota, como se ilustra abaixo, à direita. Para essa nova lajota como unidade de área a medida de superfície para a mesma sala será: 15 lajotas de área. Esse exemplo nos permite refletir sobre o estabelecimento de uma unidade de medida padrão, de modo que a medida seja compreendida por todas as pessoas. A unidade de medida de área é o metro quadrado (m²). O metro quadrado repre- senta um espaço em forma de quadrado. 1 metro 1 metro quadrado1 metro Figura 27 Quando queremos medir grandes porções de terra, como sítios ou fazendas, usamos uma unidade agrária chamada hectare (ha). O hectare é a medida de superfície de um quadrado de 100m de lado. 1 hectare (ha) = 1 hm² = 10 000m². O comprimento é uma medida de uma só dimensão, enquanto a área é uma medida de duas dimensões (comprimento quadrado). 34 35 Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros A Medida do Mundo CREASE, R. P. A Medida do Mundo. Editora Zahar, 2013. Tradução: Georje Schlesinger. Revista Super Interessante, ano 3, n.º 9. 296 pp. Medindo Comprimentos MACHADO, N. J. Medindo Comprimentos. Coleção Vivendo a Matemática: Medindo Comprimentos. Scipione. 2002 Vídeos Novo Telecurso – E. Fundamental – Matemática – Aula 13 (1 de 2) https://youtu.be/GDZHaM73R9I D-20: Grandezas e medidas: medir, estimar e comparar https://youtu.be/FKzAvsw22r0 Na Carriola de Arquimedes – Vídeo 17 – Senso de Medida – Parte 1 https://youtu.be/g3vxZzeov50 Na Carriola de Arquimedes – Vídeo 18 – Senso de Medida – Parte 2 https://youtu.be/zhdzfM0sN9s Na Carriola de Arquimedes – Vídeo 19 – Senso de Medida – Parte 3 https://youtu.be/jelc7dUd7ko Leitura Grandezas e Medidas: surgimento Histórico e Contextualização Curricular https://bit.ly/2VOZpoH A revolução do metro – Após o caos, o Sistema Métrico https://bit.ly/3grXLBg 35 UNIDADE Grandezas e Medidas: Medidas de Comprimento e Superfície Referências BIGODE, A. J. L. Matemática: soluções para dez desafios do professor: 1º ao 3º ano do ensino fundamental – 1ª ed. São Paulo:Ática Educadores, 2011. (Coleção Nós da Educação). CARAÇA, B. Conceitos Fundamentais da Matemática. Lisboa: Gradiva. 2003. LORENZATO, S. Educação Infantil e percepção matemática. Campinas: Autores Associados, 2006. (Coleção Formação de Professores). MACHADO, N. J. Medindo Comprimentos. Coleção Vivendo a Matemática: Me- dindo 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 medida. São Paulo. Disponível em: <http://revistaescola.abril.com.br>. Acesso em:05/05/2009. 36
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