Sequência Didática - IdUFF

1

Uma Proposta Interdisciplinar: Compreendendo o Mundo

das Cores e as Ilusões Produzidas Pelo Cérebro

Sequência

Didática

Alessandro Silva da Motta Araujo

Orientador: Thadeu J. Pereira Penna

2

3

Sequência

Didática Uma proposta interdisciplinar: Compreendendo o

mundo das cores e as ilusões produzidas pelo

cérebro

Alessandro Silva da Motta Araujo

Orientador: Dr Thadeu J. P. Penna

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS Programa de Pós Graduação em Ensino de Física

Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF)

Campus Aterrado – Volta Redonda

4

5

Sumário

INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 6

O QUE É UMA SEQUENCIA DIDÁTICA? .................................................................... 7

O QUE SE OBJETIVA COM O USO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA .................... 7

QUAIS SÃO AS ETAPAS DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA ..................................... 7

ROTEIRO DE AULAS

AULA 1: ONDULATÓRIA ............................................................................................... 8

AULA 2: FENÔMENOS ONDULATÓRIOS..................................................................... 12

AULA 3: REFORÇANDO OS CONCEITOS DE ONDA E SEU FENÔMENOS ........... 19

AULA 4: O ARCO ÍRIS DE MAXWELL .......................................................................... 23

AULA 5: O ESPECTRO VISÍVEL E A PALETA DE CORES DE VAN GOGH ............. 28

AULA 6: MERGULHANDO NO MUNDO DAS CORES ................................................. 30

AULA 7: COMO FUNCIONAM NOSSOS OLHOS ........................................................... 32

AULA 8: ILUSÃO DE CORES ............................................................................................ 33

APÊNDICE I - ROTEIRO DOS ALUNOS

AULA 1 .................................................................................................................................. 38

AULA 2 .................................................................................................................................. 41

AULA 5 .................................................................................................................................. 49

AULA 6 .................................................................................................................................. 51

APÊNDICE II – Construção das Molas para os Experimento ............................................... 55

APÊNDICE III – A Metodologia “Peer Instruction” e o Aplicativo Plickers ..................... 58

APÊNDICE IV – Construção das Fontes de Luz ................................................................... 62

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 63

6

INTRODUÇÃO

Produto educacional para a pesquisa de dissertação Uma Proposta Interdisciplinar:

Compreendendo o Mundo das Cores e as Ilusões Produzidas pelo Cérebro é a

elaboração de uma sequência didática, usando diversos recursos educacionais, entre eles os chamados

Objetos de Aprendizagem (OA), que são reconhecidos por estimularem o desenvolvimento das

capacidades pessoais, como, por exemplo, imaginação e criatividade. Dentre os OA fizemos uso

especialmente de vídeos e de Simulações Computacionais de Experimentos de Física. A utilização

destes OA, aliada ao uso de experimentações simples se contrapões ao ensino tradicional que é,

segundo os próprios estudantes, conteudista, abstrato, memorístico e livresco. Ainda com relação aos

recursos didáticos observou-se também os preceitos da interdisciplinaridade, propiciando um

desenvolvimento do conteúdo dentro dos preceitos estabelecidos pelos Parâmetros Curriculares

Nacionais.

Esta sequência didática foi concebida com o intuito de desenvolver todas as habilidades e

competências previstas, no currículo mínimo do estado do Rio de Janeiro, para o terceiro bimestre da

terceira série do Ensino Médio. Sendo assim ela se inicia abordando o conceito de onda, passando

pelos fenômenos ondulatórios até chegar ao modelo ondulatório da luz, culminando com a

apresentação do olho como um detector de ondas eletromagnéticas, sendo este o momento onde são

feitas as maiores integrações curriculares, trabalhando os aspectos físicos, químicos e biológicos da

visão, onde procurou-se destacar não só a estrutura do olho, como geralmente é feito nos livros

didáticos, mas também os processos que ocorrem na retina, através da apresentação do funcionamento

das células fotorreceptoras, e o papel do cérebro no que diz respeito a visualização de imagens.

Em suma podemos dizer que a proposta desta sequência didática é servir como um material

de apoio para o professor, apresentando-se como uma opção no que diz respetivo ao seu contínuo

esforço na busca de promover aulas mais atrativas para os, através de uma abordagem significativa

dos assuntos a serem tratados através da utilização de variados recursos uma vez que na sala de aula

nem todos aprendem da mesma forma.

O

7

O QUE É SEQUÊNCIA DIDÁTICA?

Uma sequência didática é um conjunto de atividades, estratégias e intervenções planejadas

etapa por etapa pelo docente para promover o entendimento do conteúdo ou do tema proposto pelos

alunos (KOBASHIGAWA et al., 2008). Elas se assemelham a planos de aula no entanto é mais amplo

por se tratar de uma sequência de vários dias e por abordar várias estratégias de ensino e

aprendizagem.

O QUE SE OBJETIVA COM O USO DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA?

Conduzir os alunos a uma reflexão e, deste modo, promover a compreensão dos

assuntos abordados na sequência;

Fazer com que os conhecimentos adquiridos sejam levados à vida dos estudantes, e não

somente no momento da aula ou da avaliação.

QUAIS AS ETAPAS DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA?

As sequências didáticas apresentam etapas parecidas com um plano de aula,

diferenciando-se deste por tratar um determinado assunto durante algumas semanas permitindo assim

que os alunos se aprofundem no assunto e, consequentemente se apropriem do conteúdo.

QUAIS OBJETIVOS DESTA SEQUÊNCIA DIDÁTICA?

Está sequência foi concebida pensando em propiciar ao aluno os conhecimentos básicos

da ondulatória, concentrando-se principalmente no despertar da curiosidade científica e evitando ao

máximo expressões complexas da matemática, que de um modo geral acabam afastando o aluno da

Física. Os trabalhos foram elaborados de forma interdisciplinar, mostrado a física inserida em

diversas disciplinas até chegarmos ao funcionamento do olho humano, de uma forma bem diferente

da que costumamos ver nos livros textos. Mostramos que a visão vai além da simples recepção de

ondas eletromagnéticas, que o fenômeno da cor não é uma característica intrínseca, mas que ela

depende diversos fatores e que a visão depende da interpretação que o cérebro faz dos impulsos que

recebe.

Para motivar os alunos avaliou-se uso de diversos recursos didáticos como experimentos

simples, utilização de simuladores computacionais, vídeos, apresentação de pequenos seminários e

uma dinâmica de “instrução aos pares” (peer instruction).

8

As simulações computacionais são predominantemente do PhET, um programa da

Universidade do Colorado que pesquisa e desenvolve simulações na área de ensino de ciência. O

PhET foi protagonizado por Carl Wieman, vencedor do Nobel de Física de 2001. Wieman constatou

que as simulações eram atraentes e motivadoras do ponto de vista educacional, independentemente

do nível de formação para o qual apresentava as simulações.

Os vídeos utilizados são os episódios 2 e 5 da Nova Série Cosmo, com Neil deGrasse

Tyson, o Documentário Testando os Limites do Corpo Humano: Visão e um Vídeo Chamado Ilusão

de Cores.

Para a realização da Aula em Modelo “Peer Instruction” optou-se pela utilização do

aplicativo Plicker, de distribuição gratuita, e que atrai mas a atenção dos alunos devido ao apelo

tecnológico, além de tornar a avaliação dos acertos mas rápido, sem a necessidade da avalição do

professor, já que o aplicativo faz a correção das questões e nos fornece o percentual de acerto

instantaneamente, o processo encontra-se melhor explicado no apêndice III. A dinâmica peer

instruction também pode ser aplicada com a utilização de cartões. Sugerimos que o professor veja

mais sobre o assunto no trabalho publicado por Rogério Wanis (Wanis, Rogério, 2015).

A sequência está estruturada em 8 encontros, cada um com 2 tempos de 50 min, mas o

professor pode adaptar alguns aspectos para adequar à sequência à sua realidade de tempo e ao seu

planejamento anual. Alguns vídeos, por exemplo, podem ser editados de modo a reduzir o tempo de

exibição. Outra coisa possível de ser feita é conduzir os experimentos, dando orientações diretas aos

alunos de como realizá-las, mas isto teria como consequência a perda do caráter exploratório da

experiência, que passaria a ser apenas ilustrativa.

Para auxiliar o professor foram elaborados roteiros de aulas com algumas sugestões, mas

ninguém melhor que o professor da turma para avalia as necessidades específicas. Para algumas aulas

foram elaborados roteiros também para os alunos. Estes encontram-se disponíveis no apêndice I.

9

AULAS 1 E 2 – Primeiro Encontro

TEMA: Ondulatória

OBJETIVO: compreender o conceito de Onda e seus elementos bem como suas classificações.

RECURSOS INSTRUCIONAIS: discussões, trabalho em grupo, material didático, computador.

MOTIVAÇÃO: experiências com molas, aplicativo PhET (ondas numa Corda).

TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.

DESENVOLVIMENTO:

Parte 1:

O professor pode iniciar com a pergunta “O que é Onda?”, com objetivo de sondar o que os

alunos sabem sobre o tema. É importante que o professor mantenha-se imparcial, ouvindo

os alunos sem expressar se alguém está certo ou errado, de modo a evitar que os outros

alunos fiquem inibidos e não expressem suas opiniões (tempo: 5 min).

Após ouvir as respostas, se possível organize as ideias dos alunos e conceitue onda. Caso os

alunos não apresentam respostas aproveitáveis, faça perguntas até que eles cheguem ao

conceito de onda (tempo: 5 min).

Parte 2:

O professor deverá agora utilizar a mola (vide informações no Apêndice II) e fazer algumas

demonstrações:

Experiência 1: Peça o auxílio de um aluno para esticar a mola. Produza um pulso. Mostre

aos alunos que a perturbação produzida no meio (mola) se propaga pela extensão da

mesma.

Pergunte aos alunos se houve transporte de energia de uma extremidade para a outra.

Pergunte se houve transporte de matéria.

Formalize o conceito dizendo que “Ondas transportam energia sem transporte de

matéria”.

Peça aos alunos que exemplifiquem outros meios e outras perturbações. Aproveite para

comentar as ondas citadas, destacando as que se propagam em meios materiais.

Pergunte como a energia (calor) se propaga do Sol até a Terra. Pergunte se tem

transporte de matéria neste processo. Faça-os refletir sobre o processo.

Apresente a diferença entre Ondas Mecânicas e Ondas eletromagnéticas.

10

Experiência 2: Ainda com o auxílio de um aluno, produza ondas transversais e

longitudinais na mola para que os alunos vejam a diferença entre elas.

Peça aos alunos para pensarem no funcionamento de um alto-falante e a seguir peça-os

para dizerem em qual das classificações as ondas sonoras se encaixam;

Após ouvir as respostas explique que o som é formado por variações de pressão nos

meios em que se propagam, podendo, portanto, se propagar em gases, líquidos e sólidos.

Mostre-os um trecho de algum filme de ficção científica no espaço, onde ocorra uma

explosão espacial (ou peça-os para pensar em alguma cena de explosão). Peça para

identificar os possíveis erros físicos na cena. (O aluno deverá citar o fato de não poder

existir som no vácuo.)

O professor agora deverá falar que as ondas também são classificadas quanto as

dimensões. Peça agora que os alunos exemplifiquem ondas uni, bi e tridimensionais.

Para auxiliar o aluno na compreensão deste conceito o professor poderá explicar, por

exemplo, que se o som fosse unidimensional somente os alunos cujas orelhas estivessem

na mesma reta de sua boca seriam capazes de ouvi-lo. Se o som fosse bidimensional

somente as pessoas que estivesse em um único plano poderiam ouvir o que fala e que,

como todos podem ouvi-lo, em todas as direções o som é tridimensional.

Experiência 3: Produza agora pulsos na mola com diferentes tensões na mesma. O

professor poderá fazer isso mantendo o aluno fixo e produzindo pulsos em três posições

diferentes, afastando-se do aluno. Peça aos alunos que se atentem para a velocidade de

propagação do pulso. Pergunte-os se eles percebem que a velocidade de propagação é

diferente;

Peça-os para estabelecer uma relação entre a velocidade de propagação e a força tração

na mola. Faça-os perceber que a velocidade de propagação aumenta com a tração.

O professor deverá agora utilizar outra mola, de diferente densidade, de diferente

densidade, para que os alunos percebam que a velocidade de propagação é uma

característica do meio, no caso da mola, depende da densidade e da força de tração. O

ideal seria produzir pulsos simultâneos nas diferentes molas para que os alunos

percebam a diferença na velocidade de propagação.

Parte 3:

O professor deverá agora utilizar o aplicativo “Ondas numa Corda” do PhET para apresentar

os elementos de uma onda. Esta etapa pode variar em função dos recursos oferecidos pela

escola. O ideal é que os alunos possam alterar os controles do simulador. Caso não haja

11

computador para os alunos o professor poderá, com o auxílio de um data show, mostrar o

simulador para todos os alunos.

Procedimentos:

1) Marcar o modo “oscilate”, para o tipo de perturbação, “no end” para a extremidade direita da

corda e, inicialmente coloquem Damping em none;

2) Clique no botão play para começar a produzir ondas;

3) Peça para os alunos manipularem o valor da amplitude e verificar o que acontece. A seguir,

sugira a utilização da régua e peça-os que apresente uma definição para amplitude;

4) Peça agora que os alunos manipulem o valor da frequência (“frequency”), peça-os para

relacionar com o tempo necessário para ocorrer uma oscilação completa. Defina Período e

Frequência e a relação entre eles.

5) Defina comprimento de onda. Peça para os alunos modificarem a frequência e observarem o

que ocorre com o comprimento de onda.

6) Com um valor fixo de tensão; calcule a velocidade de propagação da onda na corda (talvez

seja necessário marcar a opção “slow motion”). Para isto utilize a régua superior e o

cronômetro. (Sugestão: Coloque a régua alinhada com o centro de equilíbrio. Clique no play

do cronômetro e depois o play para produzir as ondas. Aperte a pausa antes que o pulso chegue

12

ao final da corda.). Registre a distância percorria pela onda, o tempo gasto, o comprimento de

onda e a frequência; Repita o procedimento para diferentes frequências. Registre as

informações na tabela abaixo.

S t v = S/t F .f

1

2

3

7) Demonstre a relação V = .f

AVALIAÇÃO: participação dos alunos nas discussões.

13

AULAS 3 E 4 – Segundo Encontro

TEMA: Fenômenos Ondulatórios

OBJETIVO: Reconhecer os Fenômenos Ondulatórios.

RECURSOS INSTRUCIONAIS: discussões, trabalho em grupo, material didático dos alunos,

computador com internet ou com os aplicativos PhET instalados.

MOTIVAÇÃO: experiências com molas, aplicativos PhET (ondas numa Corda e Interferência de

Ondas).


DESENVOLVIMENTO:

Iniciar a aula relembrando a definição de onda e sua característica de transportar energia

sem o transporte de matéria refazendo a experiência da produção de um pulso transversal;

Parte 1: Experiências com a molas

Experiência 1: Reflexão

Produza um pulso transversal. Peça aos alunos para que fiquem atentos ao que ocorre

quando o pulso chegar ao final da mola.

Depois produza um pulso longitudinal, mostre que o mesmo também retorna.

Experiência 2: Refração

O professor deverá agora utilizar os dois tipos de molas, prendendo uma a outra. Peça o

auxílio de um aluno para esticar o conjunto de molas. Pergunte aos alunos o que eles esperam que

aconteça quando um pulso, produzido na mola menos densa, atingir a emenda entre as molas. Explore

o tema. Pergunte sobre a velocidade do pulso. Sobre a frequência, se ao invés de um pulso fosse

produzido ondas periódicas. Ouça atentamente às respostas.

Produza um pulso. Deixe-os analisar o fenômeno. Depois faça-os atentar que na emenda

parte do pulso é transmitido mas a outra parte reflete (com inversão de fase);

14

Produza agora um pulso na mola mais densa e mostre que na emenda uma parte do pulso

sofre reflexão mas sem inversão de fase.

O professor agora poderá definir refração ressaltando a característica de que durante a

refração a frequência se mantém constante.

Destaque o fato de poder ocorrer refração e reflexão simultaneamente.

Experiência 2: Polarização

Pegue duas placas de papelão. Com o auxílio de dois alunos, que deverão esticar uma das

molas, segure a mola aproximadamente na metade de sua extensão com o auxílio das placas de

papelão, que deverão estas paralelas. Solicite a um dos alunos que realize movimento circular com a

mão e mostre que após as placas só ocorrerão vibração no mesmo plano definido pelas placas.

Modifique a posição das mesmas (fação pelo menos em duas direções).

Explique que o fenômeno observado se chama polarização.

Pergunte se o som pode ser polarizado.

Pergunte se a luz pode ser polarizada.

Parte 2: Simulações computacionais (PhET)

O professor deverá agora utilizar o aplicativo “Ondas numa Corda” do PhET para

apresentar alguns fenômenos ondulatórios. Esta etapa pode variar em função dos recursos oferecidos

pela escola. O ideal é que os alunos possam alterar os controles do simulador. Caso não haja

computador para os alunos o professor poderá, com o auxílio de um datashow, mostrar o simulador

para todos os alunos.

2.1 – Aplicativo “Ondas numa Corda”

Simulação 1: Reflexão

Procedimentos:

1) Marcar o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “fixed end” para a extremidade direita da

corda e coloque Damping em none;

15

2) Clique no botão para produzir um pulso.

Pergunte aos alunos o nome do fenômeno observado;

Peça aos alunos para explicarem por que ocorre a inversão de fase. Caso não consigam,

relembre a Lei da Ação e Reação.

Pergunte-os se sobre a possibilidade de ocorrer a reflexão sem a inversão de fase;

Depois selecione “loose end” e mostre o fenômeno.

O professor agora poderá formalizar o que é reflexão.

Simulação 2: Interferência

Experiência I:

Procedimentos:

1) Marcar o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “loose end” (extremidade livre) para a

extremidade direita da corda e coloque Damping em none (sem amortecimento, sem perda de

energia);

2) Selecione um valor para amplitude, clique no botão para produzir um pulso, pause a simulação

e verifique a amplitude produzida. Após a reflexão do pulso, produza outro pulso. Registre o

valor da amplitude no momento do encontro dos pulsos. (Sugestão: utilize o botão para

reproduzir “quadro a quadro”)

3) Repita o procedimento mas desta vez produza o segundo pulso com amplitude diferente do

primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma das amplitudes.

16

Experiência II:

Procedimentos:

1) Marcar o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “Fixed end” para a extremidade direita

da corda e coloque Damping em none;




reproduzir “quadro a quadro” para que se possa avaliar o que acontece no momento exato que

um pulso passa pelo aoutro, permitindo assim que o aluno observe a interferência destrutiva)


primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma algébrica das

amplitudes.

O professor agora poderá formalizar interferência, destacando o fato de que quando doas

ondas se cruzam estas continuam a se propagar como se a outra não existisse, mas que ondas

no momento do encontro ocorre o fenômeno chamado interferência e que esta pode ser

construtiva ou destrutiva.

2.2 – Aplicativo “Wave Interference”

O professor deverá agora utilizar o aplicativo “Wave Interference” do PhET para apresentar

a difração e reforçar a ideia de interferência.

Simulação 1: Difração em Obstáculo

Procedimentos:

1) Com a aba “water” selecionada, varie os valores da frequência e amplitude para que o aluno

perceba o que estas grandezas significam na simulação;

2) Desligue o gotejamento e insira um uma parede vertical. Para isto clique em “add wall” (canto

inferior direito) e depois modifique a orientação da parede. Para modificar a orientação da

parede basta clicando sobre uma das bolinhas na extremidade e, mantendo o botão pressionado

movimente o ponteiro do mouse até que a parede fique vertical. Pergunte aos alunos que figura

eles verão ao iniciarmos o gotejamento. Mostre aos alunos o que ocorre. Mostre-os a

existência de ondulações atrás da parede.

17

3) Modifique o tamanho da barreira para que vejam o que acontece. (Para modificar o tamanho

da barreira basta clicar sobre a bolinha e, com o botão pressionado, arrastar o ponteiro do

mouse par aproximar uma bolinha da outra.)

Simulação 2: Difração em Fenda

1) Desligue o gotejamento. Remova a barreira (de um clique com o botão direito sobre a

barreira) e coloque uma fenda (clique em “one slit”) e novamente pergunte o que será visto

depois da fenda. (O professor pode modificar a largura da fenda e a frequência para que os

alunos vejam o resultado)

Neste momento o professor poderá formalizar o conceito de difração mencionado suas

características, bem como as relações entre comprimento de onda e a ordem de grandeza do

obstáculo, condições para que ocorra difração.

18

2) Finalmente desligue o gotejamento depois clique em “two slits” e peça aos alunos para tentar

prever a figura que se formará. Depois de ouvir os alunos mostre-os a figura formada.

3) Explique o padrão de interferência observado. Comente que foi através da observação deste

padrão de Interferência que Christian Huygens propôs que a Luz seria um tipo de onda, pois

apresentava interferência. Mostre aos alunos o padrão de interferência da luz: selecione a aba

“light”. Clique em “two slits”, depois em “show screen” e finalmente na opção “intensity

graph”.

4) Mostre aos alunos que a maior intensidade luminosa ocorre justamente no ponto atrás da

barreira, o que é no mínimo muito curioso! (Esta observação será importante para explicarmos

posteriormente a dualidade onda-partícula)

19

Parte 3: APLICAÇÃO INTERDISCIPLINAR:

A Física e a Música:

Explicar que as notas musicais estão associadas a uma frequência (a nota Lá padrão,

por exemplo, tem frequência de 440 Hz).

Explicar a diferença entre sons graves e agudos, dando a explicação correta para sons

baixos e altos.

Explicar a produção de som no violão: A função das tarraxas e o porquê das cordas

serem diferentes, a função do buraco no corpo (caixa de ressonância). Explicar porque ao

correr o dedo no braço do violão o som se torna mais agudo.

TAREFA PARA O PRÓXIMO ENCONTRO:

Dividir a turma em 6 grupos e pedir para que cada grupo pesquise as respostas ou as

explicações pedidas nos exercícios a seguir;

Na aula seguinte ocorrerá um sorteio de uma das questões para cada grupo, que deverá

apresentar a resposta do exercício, explicando-o em 5 min.

O que são lentes polarizadas. Elas trazem vantagens ou desvantagens?

Considere a nota “Lá” padrão tocada por um violão e por um piano. A orelha humana

consegue distinguir entre estas diferentes fontes. Qual o nome desta propriedade? O que ela

representa em termos da forma da onda sonora?

O nome da propriedade que permite a orelha humana diferenciar os sons fortes dos fracos.

Qual o nome desta propriedade? Com que elemento da onda ela se relaciona?

Explique a diferença entre eco, reverberação e reforço.

O que são infrassons e ultrassons? Cite algumas aplicações tecnológicas.

Cite alguns seres vivos que se utilizam de ondas sonoras para se localizarem ou encontrar

presas, explicando o processo.


20

AULAS 5 E 6 – Terceiro Encontro

TEMA: Reforçando os Conceitos de Onda e os Fenômenos Ondulatórios

OBJETIVO: Resolver Exercícios Conceituais sobre Ondas

RECURSOS INSTRUCIONAIS: discussões, trabalho em grupo, material didático dos escolares,

Computador ligado à Internet*, Datashow* e Smatphone com aplicativo Plickers*

MOTIVAÇÃO: Aula em modelo Peer Instruction utilizando o aplicativo Plickers.


DESENVOLVIMENTO:

Parte 1:

O professor deverá iniciar a aula pedindo para que os grupos apresentem os resultados de

suas pesquisas, destinando 5 min para cada grupo (30 min) mais 15 min para as discussões

sobre os tópicos apresentados;

Parte 2:

O professor deverá agora explicar a técnica peer instruction e distribuir os cartões de resposta

aos alunos. É importante que o professor faça a seleção de questões conceituais envolvendo

todos os conceitos trabalhados, inclusive questões relacionadas aos conceitos que ficaram

como pesquisa na aula anterior. A seleção deve conter também alguns exercícios simples de

utilização da equação da velocidade de uma onda.

AVALIAÇÃO: Os resultados dos percentuais de acertos das questões, uma ferramenta oferecida pelo

aplicativo Plickers.

* Estes recursos não são essenciais, mas facilitam bastante pois deixam a aula mais dinâmica e

atrativa. O aplicativo Plickers é um leitor de códigos semelhante ao “QR Code”, através do site

www.plicker.com é possível obter cartões personalizados por aluno. O aplicativo aciona a câmera do

celular identificando o cartão dos alunos bem como a opção escolhida pelo mesmo, permitindo assim

uma avaliação instantânea da compreensão do aluno sobre um tema (vide apêndice III). A utilização

do Plickers pode ser substituída pela utilização de um conjunto de cartões contendo as opções que

deverão ser entregues a cada aluno. Para conhecer mais sobe a técnica veja: Wanis, Rogério, 2015.

http://www.plicker.com/

21

Questões utilizadas:

1) Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio material ou no vácuo. Sobre ondas é

correto afirmar que:

a) ela transporta matéria e energia

b) transporta apenas matéria

c) transporta apenas energia

d) transporta matéria e não energia

2) São características típicas de ondas:

a) peso e reflexão

b) interferência e difração

c) volume e pressão

d) densidade e temperatura

3) São exemplos de ondas transversais:

a) ondas sonoras e ondas de TV

b) ondas de rádio e ondas na mola

c) ondas de TV e microondas

d) ondas sonoras e ultrasson

4) Considere três ondas A, B e C que se propagam em um meio com velocidade de 200 m/s, 240

m/s e 300 m/s respectivamente. Sobre elas são feitas as afirmações:

I) as ondas A, B e C apresentam o mesmo período;

II) elas apresentam comprimentos de onda iguais;

III) as ondas B e C apresentam a mesma frequência;

IV) a onda A apresenta frequência menor que as ondas B e C.

V) as frequências de A, B e C são respectivamente 10Hz, 12 Hz e 15 Hz.

Está(ão) correta(as):

a) I

b) II

c) II, IV e V

d) I, II e V

22

5) Ondas sonoras emitidas no ar por dois instrumentos musicais distintos, I e II, têm suas amplitudes

representadas em função do tempo pelos gráficos abaixo.

A propriedade que permite distinguir o som dos dois instrumentos é:

a) o comprimento de onda.

b) a amplitude

c) o timbre

d) a frequência

6) João foi para o seu quarto para ouvir música. Não demorou muito para que sua mãe gritasse: “João

baixe este som!”. A mãe de João cometeu um erro conceitual. Para João seguir “a risca” o pedido

se sua mãe ele deveria modificar:

a) a intensidade

b) a frequência

c) o timbre

d) a velocidade de propagação do som

7) Com relação a questão anterior, o que a mãe de João queria realmente era diminuir o barulho, para

isso João deveria diminuir o volume de seu aparelho, e não a altura do som, como sua mãe havia

pedido. Ao diminuir o volume João:

a) Está diminuindo a frequência do som

b) Está aumentando a velocidade do som

c) Está diminuindo a amplitude da onda sonora.

d) Está diminuindo o comprimento de onda da onda sonora.

8) Uma certa onda mecânica longitudinal se propaga no ar com velocidade de 330 m/s e

comprimento de onda 2 cm. Com relação a esta onda podemos dizer que se trata de:

a) Um ultrassom com frequência de 6,06 x 10- 5 Hz

b) Um ultrassom com frequência de 16500 Hz

c) Um som com frequência de 16500 Hz

d) Um infrassom com frequência 6,06 x 10- 5 Hz

9) Quando um feixe de luz monocromático sofre uma mudança de meio, passando do ar para a água,

a grandeza que se mantém sempre constante é:

a) o comprimento de onda

b) a velocidade de propagação

c) a direção de propagação

23

d) a frequência

10) Em determinadas condições, pode-se ouvir o eco de um som. O fenômeno acústico que explica

o eco é:

a) a refração

b) a reflexão

c) a ressonância

d) a difração

11) Um violão foi afinado na temperatura de 25ºC. Depois foi evado para um ambiente a uma

temperatura de 45º C. Após o violão atingir o equilíbrio térmico:

a) o mesmo permanecerá afinado, pois a afinação não depende da temperatura.

b) o mesmo estará desafinado e as cordas estarão vibrando com uma frequência maior.

c) o mesmo estará desafinado e as cordas estarão vibrando com frequência menor.

d) O mesmo estará ligeiramente desafinado e para resolver o problema será necessário

diminuir a tração da corda.

12) (UFF-RJ) A figura representa a propagação de dois pulsos em cordas idênticas.e homogêneas. A

extremidade esquerda da corda, na situação I, está fixa na parede.e, na situação II, está livre para

deslizar, com atrito desprezível, ao longo de uma haste.

Identifique a opção em estão mais bem representados os pulsos refletidos nas situações I e II.

a)

b)

c)

d)

24

13) (Mackenzie-SP) A figura mostra uma onda transversal periódica, que se propaga com velocidade

v1 = 8 m/s em uma corda AB, cuja densidade linear é µ1. Esta corda está ligada a uma outra BC,

cuja densidade é m2, sendo que a velocidade de propagação da onda nesta segunda corda é v2 =

10 m/s. O comprimento de onda quando a onda se propaga na corda BC é igual a:

a) 7 m.

b) 6 m.

c) 5 m.

d) 4 m.

14) Um feixe de luz monocromática vermelha propaga-se pelo ar e incide sobre a superfície da água de uma

piscina. Considerando as propriedades ondulatórias da luz, pode-se afirmar corretamente que, quando o feixe passa a propagar-se pela água,

a) tem sua cor alterada devido à variação de sua velocidade de propagação.

b) mantém sua velocidade de propagação e sua frequência inalteradas.

c) sofre aumento em seu comprimento de onda.

d) tem seu comprimento de onda diminuído e sua frequência aumentada.

e) sofre diminuição em sua velocidade e mantém inalterada sua cor.

25

AULAS 7 E 8 – Quarto Encontro

TEMA: O Arco-Íris de Maxwell

OBJETIVO: Conhecer o Espectro Eletromagnético

RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador, Datashow

MOTIVAÇÃO: Aplicativos PhET, Exibição do Episódio 5 da nova série Cosmo


DESENVOLVIMENTO:

Parte 1: (5 min)

O professor poderá iniciar com perguntas:

1) O que é uma onda eletromagnética?

2) Que grandeza oscila periodicamente neste tipo de onda?

3) Como são produzidas as ondas eletromagnéticas?

Esperar que os alunos se manifestem e defendam suas opiniões.

Parte 2: (Entre 20 min e 25 min)

O professor deverá agora apresentar as Equações de Maxwell, conforme o quadro abaixo,

de forma ilustrativa, dando-lhes a interpretação qualitativa das mesmas, conforme mostrado

abaixo

Lei de Gauss: cargas elétricas criam campos elétricos; relacionar o primeiro termo

da equação, ou seja, o nome “divergente” com a ideia da forma radial do campo

elétrico de uma carga. O “Campo Elétrico Diverge”

Lei de Gauss para o Magnetismo: Falar que na segunda equação o divergente do

campo magnético é zero, explicando que as linhas de campo saem do norte para o

26

sul, logo não divergem. Explicar que isto ocorre pois não existe monopolo

magnético;

Lei de Faraday da Indução: Explicar que variações de campo magnético estão

relacionadas ao campo elétrico. Que o primeiro membro é chamado de “rotacional”

e que pode ser associado a ideia de circulação. A circulação de corrente elétrica.

Lei de Ampère-Maxwell: Correntes Elétricas e Variações de Campo Elétrico criam

campo Magnético.

Concluir dizendo:

As equações de Maxwell mostram que variações de Campo Magnético induzem um

Campo Elétrico variável que, por sua vez, induzem um Campo Magnético Variável

e assim por diante;

(Disponívelemhttp://clickgratis.blog.br/FisicaTubarao/479027/definicao-sobre-ondas-eletromagmeticas.html)

Maxwell demonstrou que, no vácuo, todas as ondas eletromagnéticas se propagam

com a mesma velocidade, v = 3 x 108 m/s, cujo valor depende da permissividade

elétrica e da permeabilidade magnética, duas constantes características do vácuo.

Após explanação o professor poderá refazer a pergunta: Como as ondas eletromagnéticas

são produzidas?

Parte 3:

O professor deverá agora utilizar os aplicativos “Ondas de Rádio e Campos

Eletromagnéticos” e Irradiando Cargas” do PhET para ilustrar para o aluno que cargas

elétricas aceleradas emitem ondas eletromagnéticas. (Entre 5 min e 10 min)

27

Parte 4: Exibição do Episódio 05: Escondido na Luz da nova série Cosmo (este episódio tem 43 min)

TAREFA PARA O PRÓXIMO ENCONTRO:

Dividir a turma em 6 grupos e pedir para que cada grupo pesquise as respostas das

perguntas ou as explicações pedidas nos exercícios a seguir;

Na aula seguinte ocorrerá um sorteio de uma das questões para cada grupo, que deverá

apresentar a resposta do exercício, explicando-o em 5 min.

28

Qual a diferença entre radiação ionizante e radiação não-ionizante?

Qual a diferença entre UV-A, UV-B e UV-C? Quais são os efeitos destas

radiações sobre a pele?

Qual a diferença entre AM e FM? Quais as vantagens e desvantagens de cada

uma?

Como as micro-ondas aquecem os alimentos? Porque o alimento esquenta e o

prato de vidro não?

Os radares de micro-ondas conseguem identificar não só a localização de um

objeto mas também a sua velocidade relativa? Descreva o fenômeno físico

utilizado para isto.

Qual a origem do nome Raio-X? Como eles foram descobertos? Como são

produzidos?

AVALIAÇÃO: Fazer uma resenha de 15 linhas falando sobre suas principais impressões sobre o filme.

(10 min)

29

AULAS 9 E 10 – Quinto Encontro

TEMA: O Espectro Visível e a Paleta de Cores de Van Gogh

OBJETIVO: Explorar a Faixa do Visível e o Fenômeno de Cor

RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador, data show, 3 Fontes Luminosas e Tintas de

Impressoras, conjunto de 3 pequenas seringas (ou três conta gotas)

MOTIVAÇÃO: Experiência com Tintas e Fontes de Luz


DESENVOLVIMENTO:

Parte 1:

O professor deverá iniciar a aula pedindo para que os grupos apresentem os resultados de

suas pesquisas, destinando 5 min para cada grupo (30 min) mais 15 min para as discussões

sobre os tópicos apresentados;

Parte 2: Apresentar uma figura do Espectro Eletromagnético. Sugerimos a figura abaixo, disponível

em https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_eletromagnetico-pt.svg?uselang=pt-br

(Disponpivel em https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_eletromagnetico-pt.svg?uselang=pt-br)

Parte 3: Experiências

Experiência 1: Cores Primárias de Absorção: Obter as cores: Vermelha, Verde, Azul e Preta através

da mistura de tintas.

30

Experiência 2: Cores Primárias de Emissão

Obtenha as cores Amarelo, Magenta, Ciano e Branco através de fontes luminosas nas

cores vermelha, verde e azul.

Experiência 3: A cor de um corpo

Verificar a cor de um corpo iluminado por diferentes fontes monocromáticas nas

cores vermelha, verde e azul. As fontes podem ser construídas com materiais

relativamente simples (vide apêndice IV)

AVALIAÇÃO: Produção de um relatório sobre as experiências destacando a diferença entre cor luz e

cor pigmento.

31

AULAS 11 E 12 – Sexto Encontro

TEMA: Mergulhando no Mundo das Cores

OBJETIVO: Compreender o fenômeno da Cor

RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador com internet (ou com o aplicativo “Color Vision” do

PhET instalado), Datashow

MOTIVAÇÃO: Utilização do aplicativo Color Vision do PhET, Exibição do Episódio 2 da Nova Série

Cosmo.


DESENVOLVIMENTO:

Parte 1: Introdução

Iniciar a aula relembrando o

conceito de cor luz através do aplicativo

“Color Vision do PhET.

Escolha as configurações: Single

Bulb; Luz Brana e Feixe Contínuo.

Ative o filtre com a cor ciano.

Qual a ação do filtro?

Seria possível obter as mesmas

cores sem o uso do filtro? Como?

Mostre ao aluno como, utilizando o simulador selecionando o RGB Bulbs colocando as cores

verde e azul em 100% e o vermelho em zero. Relembre a experiência com os canhões de luz da aula

anterior.

32

Parte 2: Curiosidades sobre a cor...

Por que o Céu é Azul?

Qual a cor do Sol?

Por que os detergentes para lavar roupas são azuis? (Explique utilizando o diagrama

Cromático abaixo:

Parte 3: Exibição do Episódio 2 da Nova Série Cosmo

O filme tem por objetivo servir de organizador prévio para o próximo encontro. Ele

trata sobre a evolução das espécies e nos permite começar a formular hipóteses sobre a evolução do

olho nos seres vivos até podermos analisar o olho humano.

Avaliação: Resenha de 20 linha sobre o filme apresentado.

Diagrama Cromático e as cores possivelmente resultantes da emissão dos comprimentos de onda

entre 570 nm e 490 nm (O diagrama é na verdade tridimensional. Neste desenho está

representados dois dos três eixos).

Disponível em http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172014000100009

33

AULAS 13 E 14 – Sétimo Encontro

TEMA: Como Funcionam nossos Olhos?

OBJETIVO: Apresentar o Estrutura do Olho Humano e Seu Funcionamento.

RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador com Internet e Data Show

MOTIVAÇÃO: Simulador de Daltonismo


DESENVOLVIMENTO:

Parte 1: Integração Física, Química e Biologia

Aula expositiva apresentando:

A estrutura do olho humano

As células Cones e Bastonetes;

Falar sobre Isomeria Cis-Retinal e Trans-Retinal e qual sua importância para a visão.

As falhas na arquitetura do olho, como a presença de ponto cego e o fato da parte

fotorreceptora dos cones estarem na parte posterior da retina, fatos estes que reforçam e Teoria

Evolucionista de Charles Darwin.

Diferenciar seres Dicromatas e Tricromatas explicitando as vantagens dos tricromatas;

Análise das curvas de sensibilidade relativa dos cones e o papel da genética em sua formação

e o Daltonismo.

Desenvolvimentos tecnológicos para corrigir a visão dos Daltônicos

o Metamerismo.

* Suporte para esta aula (apresentação em powerpoint) está disponível no site:

www.fisicainterdisciplinar.com.br

Parte 2: Entendendo Melhor o Daltonismo

Como um daltônico enxerga? Todo daltônico enxerga da mesma maneira?

Compreender a visão do daltônico através do simulador disponível em:

http://www.etre.com/tools/colourblindsimulator/


34

AULAS 15 E 16 – Oitavo Encontro

TEMA: Ilusão de Cores

OBJETIVO: Apresentar o Sentido da Visão e o papel do Cérebro na Interpretação das Imagens

RECURSOS INSTRUCIONAIS: Discussão, Computador e Data show

MOTIVAÇÃO: vídeo sobre ilusão de cores


DESENVOLVIMENTO:

No último encontro apresentou-se as estruturas que compõe o olho e seu funcionamento

básico, explicitando-se que as transições entre os isômeros cis e trans do retinal criam um

impulso elétrico que é então transmitido, através do nervo óptico, até o cérebro, sendo este

o responsável pela imagem que enxergamos.

Será que todas as pessoas enxergam igual? Será que todos enxergam as cores da mesma

maneira?

Parte 1: Qual é a cor do vestido?

Espere as respostas dos alunos e verifique se todos enxergam da mesma maneira.

Estimule-os a concluir que a cor que enxergamos depende da interpretação que o nosso

cérebro faz dos sinais emitidos pelas células fotorreceptoras.

Leve-os a questionar se todas as pessoas enxergam as cores da mesma maneira.

Disponível em http https://extra.globo.com/noticias/viral/azul-ou-dourado-vestido-

polemico-esta-venda-na-internet-por-223-15453829.html

35

Parte 2: A Memória Visual

Experiência 1: O que tem nas figuras abaixo?

Explicar que o nosso cérebro utiliza-se de uma “memória visual” e que muitas vezes o

que enxergamos sofre influência do que nosso cérebro “já espera enxergar”.

Mostrar as figuras abaixo (disponíveis em https://pt.slideshare.net/tytw25/livro-o-

sucesso-no-ocorre-por-acaso-lair-ribeiro) e perguntar o que os alunos veem.

Depois mostrar as figuras abaixo, com os contornos.

Depois mostrar novamente e os alunos passarão sempre a ver nitidamente o dálmata e o

boi, pois foi criada uma memória visual.

Experiência 2: Como seu cérebro pode ler itso?!

“Você já deve ter ouvido falar isso: Nõa imortpa a oderm das ltreas drtneo da pvarala, bsata

que a pmrireia e a úmtila etjasem no lguar crteo praa que vcoê enednta o que etsá erctiso. Da

mesma forma, É F4C1L L3R 357A M3N5AG3M S3M P3NS4R MU170. Mas como o nosso cérebro

é capaz de executar esta tarefa?

36

Parte 3: A Ilusão de Cores

Exibir o vídeo https://www.youtube.com/watch?v=djvF219teXQ que mostra um mesmo

losango que “muda de cor” em função do local onde é colocado.

Parte 4: Embaralhando o Cérebro

Uma brincadeira para descontrair:

Diga rápido as cores que você está vendo. Não pode ler a palavras!

Parte 5: Ciência e Tecnologia

Aprofundando nos mecanismos da visão e os avanços tecnológico que já estão por vir.

Apresentação do Documentário: “Testando os Limites do Corpo Humano – Visão”

* Material de apoio ao professor (powerpoint) com a sequência de imagens disponível em:

www.fisicainterdisciplinar.com.br


http://www.fisicainterdisciplinar.com.br/

37

APÊNDICE I

38

Ondulatória

OBJETIVO: compreender o conceito de Onda e seus elementos bem como suas classificações.

Procedimento - Parte 1: Apresente aos seus colegas de turma o que é uma onda dentro de suas

concepções.

Procedimento - Parte 2:

A figura ao lado mostra uma mola esticada.

Considere as seguintes situações:

1) A pessoa faz um movimento rápido, uma única vez,

para cima e para baixo, retornando ao ponto inicial.

2) A pessoa faz um movimento rápido, uma única vez, para frente e para traz, retornando ao

ponto inicial.

Desenhe nos campos abaixo o que você espera observar nas situações 1 e 2.

Situação 1

Situação 2

Agora observe a realização dos experimentos citados acima.

Os resultados da experiência estão de acordo com suas previsões? ____________________

___________________________________________________________________________

Houve transporte de energia pelos pulsos gerados? E transporte de matéria?

___________________________________________________________________________

Agora tente definir uma onda, destacando suas principais características.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

39

Cite alguns exemplos de ondas?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Faça uma reflexão sobre a forma com a qual a energia solar chega até a Terra. Tem transporte

de matéria neste processo?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Com relação ao modo de vibração da mola, quais as diferenças observadas nas situações 1 e 2?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

As ondas produzidas na situação 1 são chamadas de _________________________ e na situação

2 de ____________________________ .

Considere um lago de águas tranquilas. Ao lançarmos uma pedra no lago provocaremos uma

perturbação que se propagará na superfície do lago. Haverá transporte de energia? Em caso

afirmativo, em quantas dimensões? Faça uma comparação com uma perturbação produzida

numa corda esticada.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Com relação às dimensões em que a energia se propaga as ondas podem ser classificadas em:

_____________________, ________________________, _______________________

Cite exemplos de cada um dos tipos de onda citados no item anterior.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

40


Observe o experimento no qual são produzidos pulsos em uma mesma mola, tracionadas

com forças diferentes. O que você pôde observar com relação a velocidade de propagação do pulso?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Agora observe duas molas de diferentes densidades submetidas a mesma força de tração. A

velocidade do pulso é a mesma em ambas as molas?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Procedimento - Parte 4: Reconhecendo os Elementos de uma Onda.

Uma onda apresenta alguns elementos que serão estudados através do aplicativo “Ondas

numa Corda” do PhET. O Aplicativo tem vários recursos e alguns serão apresentados e explorados

em conjunto com o professor. Para obter os resultados siga os procedimentos abaixo:

Procedimentos:

1) Marcar o modo “oscilate”, para o tipo de perturbação, “no end” para a extremidade direita da

corda e, inicialmente coloquem Damping em none;

2) Clique no botão play para começar a produzir ondas;

3) Modifiquem o valor da amplitude e verifique o que se modifica na onda.

4) Utilizando a Régua faça a medição da amplitude;

5) Modifique o valor da frequência e tente relacionar estas modificações com o tempo necessário

para ocorrer uma oscilação completa. Registre sua observações.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Chamamos de comprimento de onda a distância entre duas cristas consecutivas.

Defina comprimento de onda. Modifique a frequência e observe o que ocorre com o comprimento

de onda.

6) Chamamos de comprimento de onda a distância entre duas cristas consecutivas. Modifique a

frequência e observe o que ocorre com o comprimento de onda. Registre suas observações.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

41

7) Com um valor fixo de tensão; calcule a velocidade de propagação da onda na corda (talvez

seja necessário marcar a opção “slow motion”). Para isto utilize a régua superior e o

cronômetro. (Sugestão: Coloque a régua alinhada com o centro de equilíbrio. Clique no play

do cronômetro e depois o play para produzir as ondas. Aperte a pausa antes que o pulso chegue

ao final da corda.). Registre a distância percorria pela onda, o tempo gasto, o comprimento de

onda e a frequência; Repita o procedimento para diferentes frequências. Registre as

informações na tabela a seguir:

8) Verifique a relação V = .f

S t v = S/t f .f

1

2

3

42

Fenômenos Ondulatórios

OBJETIVO: Reconhecer os Fenômenos Ondulatórios.


Experiência 1:

A figura ao lado mostra um

pulso transversal (situação 1) e outro

longitudinal (situação 2) se

propagando em uma mola. O que

você espera que aconteça quando o

pulso atingir a extremidade fixa?


Situação 1

Situação 2


Os resultados das experiências estão de acordo com suas previsões? ___________________

___________________________________________________________________________

Qual o nome do fenômeno observado? __________________________________________

Qual a explicação para a diferença entre os pulsos observados antes e depois deste ter atingido

a extremidade fixa? __________________________________________________

___________________________________________________________________________

Experiência 2:

A figura abaixo mostra um pulso transversal se propagando em uma mola emendada com outra mola,

de maior densidade. O que você espera que aconteça quando o pulso atingir a emenda?

43

Desenhe no campo abaixo o que você espera observar nas situações.


Os resultados das experiências estão de acordo com suas previsões? ___________________

___________________________________________________________________________


Houve mudança na velocidade de propagação do pulso? ___________________________

Houve reflexão do pulso ao atingir a emenda? ____________________________________

Produza um trem de ondas e observe.

Teve mudança na frequência do trem de ondas ao mudar de mola? __________________

Produza agora um trem de ondas a partir da mola mais densa. Houve alguma diferença?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Conclusão sobre o Fenômeno:

________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

Experiência 3: A figura ao lado mostra uma mola perfeitamente ajustada a uma fenda. Considere

que a pessoa produza movimentos circulares. O que você espera enxerga depois da fenda na situação

1? E se colocássemos uma segunda fenda, como mostrada na situação 2?

44


Situação 1

Situação 2

Agora observe a experiência


O fenômeno observado pode ocorrer com a luz? E com o Som? Justifique.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Procedimento - Parte 2: Explorando os Fenômenos Ondulatórios.

Uma onda ao se propagar sofrer vários fenômenos, que variam de acordo com o meio em

que se propaga ou com a presença de obstáculos. Nesta seção entraremos em contato com estes

fenômenos através de simulações computacionais desenvolvidas pelo PhET.

2.1 – Aplicativo “Ondas numa Corda”

Simulação 1: Reflexão

Procedimentos:

1) Inicie o aplicativo “ondas numa corda”;

2) Selecione o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “fixed end” para a extremidade direita


3) Produza um pulso e observe a reflexão da onda com inversão de fase;

45

Qual a reflexão modificou alguma outra característica do pulso? (amplitude, largura ou

velocidade de propagação)

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Seria possível ocorrer reflexão sem inversão de fase? Qual deverá ser a condição para que

isto ocorra?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Simulação 2: Interferência

Experiência I:

Procedimentos:

1) Selecione o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “loose end” para a extremidade direita







primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma das amplitudes.

Experiência II:

Procedimentos:

1) Selecione o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “Fixed end” para a extremidade direita






46


primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma algébrica das

amplitudes.

Quais as diferenças observadas nas experiências I e II?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Na experiência I ocorreu uma interferência __________________ e na II uma interferência

_____________________.

2.2 – Aplicativo “Wave Interference”

Simulação 1: Difração em Obstáculo

Procedimentos:

4) Com a aba “water” selecionada, varie os valores da frequência e amplitude e observe o que

estas grandezas significam na simulação;

5) Desligue o gotejamento e insira um uma parede vertical. Para isto clique em “add wall” (canto

inferior direito) e depois modifique a orientação da parede. Para modificar a orientação da

parede basta clicando sobre uma das bolinhas na extremidade e, mantendo o botão pressionado

movimente o ponteiro do mouse até que a parede fique vertical, conforme a figura.

47

Desenhe no campo “previsão” o que você espera observar quando o gotejamento for ligado.

Previsão

Ligue o gotejamento e observe.

O resultado da experiência está de acordo com sua previsão? _______________________

Explique em poucas palavras o que foi observado? _________________________________

___________________________________________________________________________

Modifique agora o tamanho da barreira e veja se ocorre alguma modificação nos resultados

Ocorreu alguma mudança? Explique____________________________________________

__________________________________________ _________________________________

___________________________________________________________________________

Simulação 2: Difração em Fenda

Procedimentos:

1) Desligue o gotejamento. Remova a barreira (de um clique com o botão direito sobre a barreira)

e coloque uma fenda (clique em “one slit”)

Desenhe no campo “previsão” o que você espera observar quando o gotejamento for ligado.

48

Previsão

Ligue o gotejamento e observe.

O resultado da experiência está de acordo com sua previsão? _______________________

Modifique agora o tamanho da fenda e veja se ocorre alguma modificação nos resultados

Ocorreu alguma mudança? Explique____________________________________________

__________________________________________ _________________________________

___________________________________________________________________________

2) Finalmente desligue o gotejamento depois clique em “two slits”. Tente imaginar o padrão que

será obtido.

3) Ligue o gotejamento.

4) O padrão de interferência observado com ondas na água é o mesmo que se obtém ao se fazer

a luz passar por duas fendas sendo este um dos argumentos utilizados por Christian Huygens

para propor um modelo ondulatório para a luz.

5) Observe o padrão de interferência da luz. Selecione a aba “light”. Clique em “two slits”,

depois em “show screen” e finalmente na opção “intensity graph”.

49

6) Ligue a luz. Verifique o local de maior intensidade luminosidade.

APLICAÇÃO INTERDISCIPLINAR: A Física e a Música

Para refletir....

1) Existe uma relação entre as notas musicais e as frequências das ondas?

2) Qual a diferença entre sons graves e agudos? O que são sons altos e baixos? Que

propriedade ondulatória se relaciona com estas características?

3) Como é produzido o som no violão? Qual a função das tarraxas? Por que as cordas são

diferentes?

4) Porque ao pressionarmos as cordas em posições diferentes do braço obtemos notas

musicais diferentes?

5) Qual a função do buraco que existe no corpo do violão?

50

O Espectro Visível e a Paleta de Cores de Van Gogh

OBJETIVO: Explorar a Faixa do Visível e o Fenômeno de Cor

A parte visível do espectro eletromagnético é bastante conhecido de todos, pois

frequentemente a natureza nos proporciona a oportunidade de observá-lo através do arco-íris. Mas e

as cores dos objetos? O que é a cor de um corpo?

Experiência 1: As cores primárias de absorção.

Tente obter as cores vermelha, verde, azul e preta através da mistura das tintas Ciano,

Magenta e Amarela que compõe as cores de um cartucho de tinta de impressora. Escreva abaixo as

misturas utilizadas para cada uma das cores

Vermelha:

Verde:

Azul:

Preta:

Pinte as partes dos círculos com as cores indicadas e as interseções com as cores que você

obteve com as misturas.

Se mudarmos as quantidades das tintas misturadas, as cores obtidas serão as mesmas?

___________________________________________________________________________

Experimente mudar a proporção das tintas misturadas e observe os resultados.

51

Experiência 2: As Cores Primárias de Emissão

Obtenha as cores Amarelo, Magenta, Ciano e Branco através da mistura das luzes vermelha,

verde e azul. Escreva abaixo as misturas utilizadas para cada uma das cores

Amarela:

Magenta:

Ciano:

Branca:

Experiência 3: A cor de um objeto

A cor de um objeto é uma característica deste ou depende da iluminação que este recebe?

Utilizando o equipamento com as três lâmpadas com as cores primária de emissão observe

a cor de certos objetos contidos na câmara.

Que conclusões você chegou com a relação à cor de um objeto após esta experiência?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

52

Mergulhando no Mundo das Cores

OBJETIVO: Compreender o fenômeno da cor

Experiência 1: As cores obtidas através de filtros

Observe a simulação ao lado:

Você seria capaz de dizer qual deve ser a ação do

filtro para que o observador perceba a cor

mostrada? Descreva o fenômeno.

__________________________________

__________________________________

__________________________________

Seria possível obter a mesma cor percebida pelo observador sem o uso de filtros? Como?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Parte 2: Curiosidades sobre as cores:

1) Por que o céu é azul?

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

____________________________________________________________

2) Qual seria a cor do Céu se não houvesse atmosfera?

________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________

3) Qual é a cor do Sol? ___________________________________________________

4) Abra o aplicativo “Color Vision”, selecione a opção RGB Bulbs e obtenha a cor do Céu

manipulando os controles do aplicativo abaixo.

53

Agora obtenha a cor do Sol também mexendo nos controles.

5) Como a atmosfera funciona? Ela funciona como o filtro ciano, absorvendo todas as

cores, deixando passar amenas o ciano ou ela retira apena uma das cores primárias,

permitindo que o resto chegue até a Terra?

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

5) A figura ao lado mostra o diagrama cromático. Após análise do diagrama responda por

que os detergentes de lavar roupa são azuis? Justifique.

__________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

Parte 3: Episódio 2 da Nova Série Cosmo

Assista com atenção o vídeo e faça anotações!

54

APÊNDICE II

55

Construção das Molas para os Experimentos

Durante a elaboração desta Sequência Didática verificou-se a importância da realização

de experimentos simples, alguns deles envolviam demonstrações com molas.

As molas utilizadas inicialmente eram metálicas, de

dois tipos diferentes, mostradas na figura 1.

Como estas molas não são de fácil aquisição vimos a

necessidade de desenvolver duas molas, de densidades diferentes,

e de baixo custo. Chegamos então à conclusão da viabilidade da

utilização de molas plásticas, vendidas como brinquedo para

crianças.

A mola de menor densidade é de fácil confecção. Basta

emendarmos duas molas por meio de fita adesiva transparente,

conforme mostrado na figura 2.

Já a mola de maior densidade foi feita com 4 molas plásticas. A confecção desta mola é

um pouco mais trabalhosa, já que devemos primeiro entrelaçar as molas duas a duas e depois emendá-

las também com fita adesiva transparente. Veja a mola inferior da figura 3.

Figura 1 – Molas metálicas

utilizadas nos Experimentos

Figura 2 – Emenda utilizando fita adesiva para

aumentar o comprimento da mola. Figura 3 – Molas Plásticas de Brinquedo. Para

obtenção de molas com diferentes densidades fez-

se a inserção de uma mola na outra, mostrada na

mola inferior.

56

A figura 4 mostra a forma em que as molas foram dispostas para realizar o experimento

sobre refração.

Figura 4 – Molas utilizadas no experimento sobre refração. Em 4A as molas metálicas, em 4B as molas

plásticas.

Fig. 4A Fig. 4B

57

APÊNDICE III

58

A Metodologia “Peer Instruction” e o Aplicativo Plickers

A metodologia peer instruction ou “instrução pelos pares” é uma dinâmica que deixa os

alunos bastante motivados e por isso foi sugerida para explorar a fixação dos conceitos físicos. Além

disso ela permite que o professor verifique instantaneamente onde está a falha conceitual do aluno e,

deste modo procurar sanar as dúvidas na mesma hora.

A aplicação do peer instruction consiste em propor uma questão e deixar um tempo para

que o aluno pense na resposta. É importante que neste momento os alunos não expressem qualquer

resposta. Ao término do tempo o aluno deve apresentar sua resposta através de um cartão resposta de

modo que só o professor saiba a resposta apresentada por cada aluno.

O professor então verifica o percentual de acerto da questão, o que nos leva a três

possibilidades:

I. Percentual de acerto menor que 30%. Os alunos não entenderam o tópico, que

deverá ser reexplicado.

II. Percentual de acerto maior que 70%. A turma compreendeu o tópico. O professor

então informa o gabarito e faz um breve comentário.

III. Percentual entre 30% e 70 %. Os alunos deverão procurar alguém que tenha

optado por uma alternativa diferente para discutir. Faz-se então uma nova votação

e, neste caso, geralmente o percentual de acerto atinge níveis satisfatórios.

A FIGURA 1 mostrada a seguir resume o processo:

Figura 1 – Esquema de utilização do Peer Instruction

59

Para deixar a aula mais dinâmica e facilitar a avaliação do percentual de acerto das

questões nós utilizamos um smartphone com aplicativo Plickers, de distribuição gratuita.

Para nossa aula em peer instruction utilizou-se um data show, um smartphone contendo

o aplicativo plickers, de distribuição gratuita, e um computador, ambos conectados à internet. Durante

a preparação da aula nós fizemos uma seleção das questões a serem trabalhadas e as cadastramos no

site do plickers para sua posterior utilização. Fazendo-se isto torna-se possível a utilização do modo

live view, que permita ao aluno ver, em tempo real, a sua participação na aula. Este processo torna a

aula mais dinâmica e mais atrativa para o aluno.

Para se utilizar todos os recursos do plickers é necessário se cadastrar no site

www.plickers.com. Depois de fazer seu próprio cadastro é necessário cadastrar os alunos da turma.

Este cadastro torna-se mais rápido quando temos acesso a uma versão digital da lista de chamada,

pois neste caso poderemos lançar mão do recurso copiar e colar do computador. Após cadastrar a

turma basta agora imprimir os cartões personalizados.

Para votar na resposta que considera certa basta o aluno levantar seu cartão em uma das

quatro diferentes posições que o cartão permite, conforme a FIGURA 2.

Como os cartões são personalizados, apresentando figuras diferentes para cada aluno, eles

não tem como saber a resposta escolhida pelo outro.

Depois basta acionar o item de leituras de imagens e apontar a câmera do smartphone

para o aluno. É possível acompanhar a resposta colocada pelo aluno bem como o percentual de acertos

instantaneamente. É importante durante a utilização do modo live view marcar a opção “hide answer”

para que os alunos não vejam se acertaram ou não a questão.

Apesar de saber que aplicações tecnológicas motivam os alunos, a metodologia peer

instruction também pode ser utilizada com uso de um conjunto de cartões com as letras A, B, C e D,

Figura 2 – Sistema de respostas utilizado pelo plickers.

http://www.plickers.com/

60

disponibilizadas para os alunos. Sem o plickers o método exigirá que o professor conte a quantidade

de alunos que escolheram cada uma das respostas, tirando um pouco do dinamismo da aula, mas ainda

assim os alunos ficam bastante motivados. Mas informações sobre a eficiência do método podem ser

encontradas em Aplicação da metodologia Peer Instruction em salas de aula da rede pública estadual

do Rio de Janeiro (Wanis, Rogério, 2015)

61

APÊNDICE IV

62

Construção das Fontes de Luz

Para o experimento de composição de cores foi citada a utilização de fontes de luz

monocromáticas nas cores vermelha, verde e azul, com o objetivo de obter as cores amarela, magenta,

ciano e branca através da projeção superposta das luzes destas fontes.

Para confeccionar as fontes inicialmente utilizamos latas e fixamos os receptáculos nos

quais colocaríamos as lâmpadas coloridas, mas infelizmente não encontramos lâmpadas nestas cores

com uma quantidade de lúmens que fosse satisfatória. Resolvemos então construir as fontes com latas

cujas tampas são de plástico. Fizemos então um corte circular na tampa fixamos celofanes nas cores

vermelha, verde e azul para funcionarem como filtros. A figura 1 mostra a construção da fonte verde.

A escolha da melhor lâmpada para esta fonte varia de acordo com alguns fatores, entre

eles as condições de luminosidade do local, quanto maior a luminosidade externa maior deverá ser a

quantidade de lumens necessária, mas isto significa também um maior custo.

Testamos então vários tipos de lâmpadas e optamos por uma lâmpada de LED de 9W.

Apesar de mais caras seu uso é compensado pela durabilidade e economia.

Para mais informações sobre possibilidades de construção de fontes luminosas e de filtros

aconselhamos a leitura do trabalho Luz e Cores (ANDRADE, C. G. J. Luz e Cores: Uma proposta

interdisciplinar no ensino fundamental. UFRGS. Porto Alegre, 2005).

(A) (B) (C)

Figura 1 – Construção da fonte de luz na cor verde. Em (A) podemos ver o sistema desmontado com o corte da

tampa plástica. Em (B) o sistema montado e em (C) a lâmpada já acesa.

63

REFERÊNCIAS

ANDRADE, C. G. J. Luz e Cores: Uma proposta interdisciplinar no ensino fundamental. UFRGS.

Porto Alegre, 2005)

ARANTES, A. R.; MIRANDA, M. S.; STUDART, M. Objetos de Aprendizagem no Ensino de

Física: Usando Simulações do PhET

DARWIN, C. A Origem das Espécies. Tradução: Eduardo Fonseca. HEMUS - Livraria Editora Ltda.

São Paulo.

GALIAZZI, Maria do Carmo; ROCHA, Juseli Maria de Barros; SCHMITZ, Luiz Carlos; SOUZA,

Moacir Langoni de; GIESTA, Sérgio; GONÇALVES, Fábio Peres. Objetivos das atividades

experimentais no ensino médio: A pesquisa coletiva como modo de formação de professores de

Ciências. Revista Pesquisa e Educação, v.7, n.2, p.249-263, 2001.

KOBASHIGAWA, A.H.; ATHAYDE, B.A.C.; MATOS, K.F. de OLIVEIRA; CAMELO, M.H.;

FALCONI, S. Estação ciência: formação de educadores para o ensino de ciências nas séries iniciais

do ensino fundamental. In: IV Seminário Nacional ABC na Educação Científica. São Paulo, 2008. p.

212-217. Disponível em:

<http://www.cienciamao.usp.br/dados/smm/_estacaocienciaformacaodeeducadoresparaoensinodeci

enciasnasseriesiniciaisdoensinofundamental.trabalho.pdf> acessado em 13 de Nov. de 2015

LAKATOS. E.M. e MARCONI, M.A. Metodologia científica. 6ª edição –São Paulo: Atlas, 2011.

MONTEIRO, I.C.C; GASPAR, A. Atividades experimentais de demonstrações em sala de aula: uma

análise segundo o referencial da teoria de Vygotsky. Investigações em Ensino de Ciências –V10(2),

pp.227-254, 2005.

MOREIRA, M. A.e MASSINI, E. F. S. Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São

Paulo: Moraes, 1982.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa. Brasília. Universidade de Brasília, 1999.

MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. A Teoria da mediação de Vygotsky. Cap. 7. São

Paulo: Editora Pedagógica e Universitária, 1999.

64

PEREIRA, M. V. S. Produção e recepção de vídeos por estudantes de ensino médio: estratégia de

trabalho no laboratório de física, 2013

REGO. T.C. Vygotsky: uma perspectiva histórico-cultural da educação –23 ed.-Petrópolis, RJ:

Vozes, 2012.

RIO DE JANEIRO. Secretaria de Estado de Educação. Currículo Mínimo 2012: Física. Rio de

Janeiro, 2012.

RODIECK, R. W. The first steps in seeing. Sunderland. MA: Sinauer Association, 1998

SANTOMÉ, Jurjo Torres. Globalização e Interdisciplinaridade: o currículo integrado. Porto Alegre:

Artes Médicas, 1998.

SCARINCI, A. L.; MARINELI, F. O Modelo Ondulatório da Luz para Explicar as Causas da Cor

Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, n. 1, 1309 (2014)

SEEDUC/RJ. Currículo Mínimo 2012. Física. Disponível em:

http://www.rj.gov.br/web/seeduc/exibeconteudo?article-id=759820, acessso em 14/01/2016.

SEPÚLVEDA, C.; EL-HANI, C.N.; REIS, V.P.G.S. Análise de uma sequência didática para o ensino

de evolução sob uma perspectiva sócio-histórica. In: VII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação

em Ciências – ENPEC. Anais. Florianópolis, SC, 2009. p. 1-12. Disponível em:

<http://posgrad.fae.ufmg.br/posgrad/viienpec/pdfs/747.pdf >. Acesso em: 04/01/2016.

SIQUEIRA, H. S. G.; PEREIRA, M. A. A interdisciplinaridade como Superação da Fragmentação.

Santa Maria: Centro de Educação – UFSM, 1995 (Caderno de Pesquisa, n. 68 disponível em

http://www.angelfire.com/sk/holgonsi/interdiscip3.html. Acesso em 14/01/2016

TARCISO, A. Borges. Novos Rumos para o Laboratório Escolar de Ciências. Colégio Técnico da

UFMG, Belo Horizonte. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v.19, n.3, p.291-313, dez, 2002.

Sequência Didática - IdUFF

Documents