terça-feira, 11 de novembro de 2014

Colégio Estadual Barão do Rio Branco- 1º ano

Aula 01:
Tema:
Porque estudar Física
Objetivo: Apresentar a importância da física como disciplina formadora de indivíduos críticos e contestadores. Apresentar a ciência como criação humana em constante mutação;
Materiais: texto curto que apresenta motivos para estudar física no contexto de nossa sociedade moderna; vídeos Marcelo Gleiser, no qual cientista discute a importância da ciência para a humanidade; vídeos Marcelo Gleiser, no qual cientista apresenta sua visão a respeito do que é ciência e qual o papel da ciência; quadro/ giz

Aula iniciada com a apresentação de um texto:
Por que é importante estudar física?
A física como ciência se fez e faz presente em toda a evolução cósmica, sempre investigando e desenvolvendo novos produtos e tecnologias. Desta forma, incorporada a cultura e integrada como instrumento tecnológico, esse conhecimento tornou-se indispensável a formação de uma cultura científica específica efetiva que permita ao indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais situando e dimensionando a interação do ser humano com a natureza levando-o a investigação, a manipulação, a compreensão e a transformação do conjunto de equipamentos e procedimentos técnicos e tecnológicos do cotidiano doméstico, social e profissional, tendo assim, a capacidade de avaliar riscos e benefícios desses processos. Nesta nova dimensão da física o educador tem a função mediadora de selecionar conteúdos instrucionais dando-lhes significado através da problematização e da contextualização integrando-o ao mundo vivencial dos alunos, promovendo assim nos mesmos situações problemas, indagações que movam a sua curiosidade levando-os a investigação, a pesquisa e a solução. No entanto, o objetivo final da física é de propiciar as novas gerações a apropriação crítica dos conhecimentos físicos e desenvolvendo habilidades como; ler, interpretar, sintetizar, expressar a linguagem física, elaborar hipótese, observar, comparar, testar novas tecnologias, avaliar e analisar previsões e aplicações, incorporando assim o patrimônio científico cultural, que permita, desse modo, que os indivíduos envolvidos possam desenvolver-se de forma autônoma e cidadã, dando a estas novas gerações a possibilidade de serem os construtores de sua história de forma consciente e livre.
Texto de Valdir Backes, disponível em: http://valdir1000.wordpress.com/2008/09/08/por-que-e-importante-estudar-fisica/

Seguida de uma sequencia de perguntas relacionadas ao texto;
1) Como a ciência produzida em laboratório impacta em nossa vida cotidiana?
2) Qual é a visão apresentada pelo texto a respeito da física e da ciência em nossa sociedade?
3) O texto apresenta diferentes indivíduos sociais envolvidos com a ciência, quem são estes indivíduos e qual a função destes?
4) O texto faz referencia a Linguagem da Física, que linguagem é esta?
5) O texto fala no objetivo final da física, qual é este objetivo e como este contribui para o desenvolvimento das novas gerações?
6) Quando o texto fala em patrimônio cultural científico, em sua opinião que patrimônio é este?

Para finalizar a discussão apresentam-se dois vídeos de Marcelo Gleiser
1º- intitulado "Para que estudar Física"
2º extraído do programa Conexão Roberto D'Avila no qual o cientista apresenta sua visão a respeito do papel da ciência em nossa sociedade:
entrevista disponibilizada na integra em: <http://www.youtube.com/watch?v=tbhlqW06vVg>

Aula 02-
Tema: Energia
Objetivo:Apresentar a definição de Energia; Discutir os conceitos de conservação e transformação de Energia; Introdução do conceito de Energia Mecânica;
Materiais: História em Quadrinho sobre definição de Energia; Texto curto sobre Conservação e Transformação de Energia; Quadro e Giz;
história em quadrinho que discute conceito de Energia e introduz o conceito de conservação e transformação de energia;


















Imagens extraídas: google.com.br e História criada na programa Comic Life;

Aula 3
Tema: Energia Potencial Gravitacional
Objetivo: Discutir o conceito de Energia Potencial; Discutir os conceitos de aceleração da gravidade e seus impactos; Evidenciar o conceito de referencial e Variação de Energia Potencial Gravitacional.
Materiais: Historia em Quadrinho sobre o tema; experimentação demonstrativa composta por corda e bola ( compondo um pêndulo simples); Livro Didático; Quadro e Giz;

Tirinha apresentada aos alunos:
Na sequencia foi apresentada a seguinte questão para ser respondida no caderno:

1- Qual a equação apresentada na tirinha que permite calcular Energia Potencial Gravitacional de qualquer corpo? Explique o significado de cada uma dos termos:
Após a Leitura e resposta foi desenvolvida uma rápida discussão a respeito do tema tendo o seguinte resumo;
Epg= m.g.h
Epg= Energia Potencial Gravitacional;

m= massa do corpo que pretende se descobrir a Energia Armazenada;
g= aceleração da gravidade
para discutir a aceleração da gravidade alguns tópicos foram considerados:

1º aceleração da Gravidade na Terra considerada como constante na superfície da Terra= 9,8 m/s²;
2º aceleração da Gravidade varia de planeta para planeta, ou seja cada planeta tem a sua;
3º corpos sobre a mesma aceleração, quando soltos da mesma altura, devem tocar o solo ao mesmo tempo;

para ilustrar este tópico uma pequena atividade demonstrativa foi desenvolvida:
- foram utilizadas 2 bolas: 1 de tênis e 1 de papel;
-ambas foram soltas da mesma altura;
-ambas tocaram o chão ao mesmo tempo; 
 atividade foi repetida diversas vezes para que todos pudessem visualizar o fenômeno;
4º Energia Potencial Gravitacional é uma energia de referencial, ou seja, é necessário definir o intervalo de interesse. Para ilustrar esta questão foi apresentada um pequena experimentação demonstração foi desenvolvida:

- foi utilizado um pêndulo simples;
- marcação com diferentes alturas no quadro;
onde o ponto de referencia para determinação da variação de altura várias situações foram apresentadas tendo com:
Δh= (h final- h inicial)
situação 1:
h inicial = 0 m ¬altura de referencia inicial
h final = 5 m ¬altura de referencia final
Δh= (5m -0m)= 5m
situação 2:
h inicial= 5 m

h final= 10 m

Δh= (10m -5m)= 5m
situação 3:
h inicial= 0 m

h final= 10m

Δh= (10m -0m)= 10m
Desta forma a equação da Energia Potencial Gravitacional foi definida com:

Epg= m.g.Δh

onde Δh é a variação de altura entre as alturas de referencia final e inicial;

para finalizar foi apresentado parte de um exemplo de cálculo de energia potencial gravitacional extraído do livro didático Física para Ensino Médio, Kazuito e Fuke- volume 1, página 288:

ER4: Um menino de 30kg, agarrado a um tronco de arvore, a uma altura de 5m em relação ao solo dispõe de que quantidade de Energia Potencial Gravitacional? sabendo que g= 9,8m/s².

Resolução:

1º montar um desenho ilustrativo do problema e identificar altura de referencial inicial e altura de referencial final

2º calcular  a variação de altura;




h inicial = 0 m ¬altura de referencia inicial
h final = 5 m ¬altura de referencia final
Δh= (5m -0m)= 5m
3º identificar os demais dados com sua devidas unidade de medida:
massa= 30kg

aceleração da gravidade= 9,8m/s²

Δh= 5m

4º substituir todos os dados na equação da Energia Potencial Gravitacional:

Epg= m. g. Δh

Epg= 30kg x 9,8m/s² x 5m

Epg= 1470kgm²/s²

para finalizar a aula foi abordada a questão da unidade de medida de Energia, partindo do exemplo:

sendo: Epg= 1470kgm²/s²

retirando apenas a unidade de medida desenvolvida no exercício:

kgm²/s²= J

J= joule- unidade de medida de Energia no SI de medidas;

Exercício proposto:

1) Uma bola foi jogada para cima, a partir do chão. Tendo a bola massa de 400g e Energia Potencial Gravitacional máxima de 150J e aceleração da Gravidade de 9,8m/s².

a) Determine a altura máxima atingida pela bola:

b) Determine a energia potencial gravitacional minima atingida pela bola;
Exercícios do Livro propostos para resolução:
EP09
EP10
EP22

Aula 4
Tema: Energia Potencial Elástica
Objetivos: Introduzir o conceito de Energia potencial Elástica; Tratar o conceito de referencial; Tratar o conceito de variação de deslocamento; Discutir o conceito de Constante Elástica de Molas; Apresentar a manifestação desta Energia em nosso cotidiano Materiais: Experimento demonstrativo composto por mola e garrafa pet com água; texto sobre suspensão de automóveis; tirinha sobre constante elástica da mola; quadro e giz;
Experimento apresentado para discutir conceitos de Energia Potencial Elástica
Texto apresentado para discutir a respeito da presença desta Energia em nosso cotidiano:


Para que servem as molas na suspensão do carro?
As Molas- Como o veículo em movimento as imperfeições da pista são absorvidas pelas molas. Uma lombada causa o fechamento da mola enquanto que o buraco provoca sua abertura, no fechamento a mola irá absorver energia, que aos ser liberada, será controlada pelo amortecedor, suavizando assim os movimentos de retorno da mola para a posição original. Portanto, a mola é quem consome grande parte da energia recebida pela suspensão. Desta forma, se as molas não estiverem boas, as condições de conforto, estabilidade e segurança ficam seriamente comprometidos.
Quando devem ser substituídas: Para as molas helicoidais, a recomendação preventiva é aos 60000 km, pois é quando começam a dar sinais de fadiga, pois o coeficiente elástico da mola diminui drasticamente. Já para os feixes de mola de linha leve, a troca preventiva é recomendada aos 70000 km, e para a linha pesada 150000 km. Normalmente o motorista só percebe o mau estado da suspensão quando o veículo apresenta muitos barulhos, trancos, perda de conforto e estabilidade. Porém, os efeitos das molas fadigadas são verificados por impactos constantes na suspensão, desgaste acentuado dos pneus, amortecedores  e batentes. Quando as molas apresentam sinais de batidas de elos, ferrugem, tricas, quebras, ou apresentar frente ou traseira baixa em relação ao solo, bem como desnível lateral, deve-se trocar as molas
Recomendações finais: Ao substituir as molas deve-se trocas aos pares e com ferramentas apropriadas garantindo a grande resistência do sistema.
texto adaptado de: http://www.amortecechoque.com.br/index.php/produtos/index.php
Tirinha para discutir o conceito de constante elástica da Mola

Constante Elástica by DhyFernnandes

Atividade proposta a partir do conteúdo trabalhado e material lido:
1- Utilizando o texto a respeito de suspensão de automóveis e os conceitos trabalhados as respeito de Energia Potencial Elástica, explique como funcionam as suspensões dos automóveis partindo do conceito de Energia Potencial Elástica:

2- Utilizando a tirinha e o texto, explicite a relação entre o elástico do estilingue e a mola do carro, quais as relações que o texto e a tirinha apresentam para as molas. Justifique:

3- Leia a Tirinha e responda:

imagem extraída de: <http://sosprofessor-atividades.blogspot.com.br/2012/04/papa-capimem-em-uma-terrivel-pintura-de.html>
a) A história acima apresenta uma situação que envolve diferentes objetos que possuem Energia Potencial Elástica, dos objetos regidos por esta forma de energia potencial, qual tem maior capacidade de armazenar e dissipar esta forma de energia? Justifique:b) Existe algum tipo de relação de proporção entre o quanto a mola se desloca, a constante elástica e a energia potencial Elástica armazenada ou dissipada?
c) Na tirinha acima em que eventos pode-se afirmar que a Energia Potencial Elástica está sendo armazenada ou dissipada? a mesma constatação vale para a mola da suspensão do carro do texto anterior? justifique:

5) Leia a tirinha abaixo e responda:

tirinha extraída de : comicsgarfield.blogspot.com.br
a) Na tirinha, Grafield está sossegado arranhando o sofá de seu dono, quando de repente é arremessado para longe, enumere todas as propriedades que envolvem Energia Potencial Gravitacional presentes em cada cena e explique porque ele foi arremessado:
b) A mola do sofá passou por um processo de armazenamento e dissipação de energia, identifique os quadros onde existe armazenamento e onde existe dissipação. Justifique:
c) Associe a mola do sofá com a mola da suspensão do carro com a situação vivida pelo Papa-Capim.

Aula 5
Tema Velocidade escalar e Velociadade média
Objetivos: Introduzir o conceito de velocidade, Tratar as grandezas físicas associadas a velocidade, tratar o conceito de variação do tempo, variação de deslocamento, discutir velocidade constante, média e escala, identificar a velocidade no cotidiano.
materiais: Tirinha sobre velocidade, vídeo sobre velocidade média, quadro e giz.

1- Leia o quadrinho e responda

Velocidade by Dhy Fernnandes

1-Identifique as unidades de medidas de velocidade presentes no Quadrinho: Existem outras? quais?
2- Explique o que é Velocidade Constante? E o que é velocidade média?
O Quadrinho apresenta um problema matemático associado aos calculo de velocidade. 3-3-3- Explicite o enunciado do problema, como solucionar o problema e verifique se o resultado apresentado está correto:
4- Identifique as grandezas físicas associadas a velocidade e suas unidades de medida
5- Identifique a definição de velocidade presente no quadrinho e sua equação:

Aula 6
Tema: Energia Cinética de Translação
Objetivo: Introduzir o conceito de Energia cinética, apresentar as grandezas físicas envolvidas, as unidades de medidas envolvidas, iniciar uma associação entre energias potencias e cinéticas, retomar conceito de transformação e conservação de energia;
material: Quadrinho sobre energia cinética, vídeos didáticos, quadro e giz
Energia Cinética parte 1

Energia Cinética parte 2


Responda:
1_ Defina o que é Energia Cinética e identifique a equação associada;
2- Identifique todas as grandezas físicas associadas a Energia Cinética;
3_ Evidencie todas as Unidades de Medidas envolvidas com Energia Cinética;
4_ Relacione Energia Cinética e Energia Potencial;
Retomada a respeito de Energia Potencial:

 Vídeo Complementar a Respeito do Que é Energia Cinética

 Retomada a respeito de Conservação e Transformação de Energia 



exercícios do livro didático para resolver:
página 297: EP01; EP02; EP05; EP06;
página 299: EP15; EP16
página 300: EP29

Aula 7
Velocidade Angular e Movimento de Rotação

Objetivo: Discutir as principais características dos movimentos de rotação, apresentar conceitos como período e frequência, retomar conceitos como deslocamento e velocidade linear. apresentar conceitos como ângulo e velocidade angular. Discutir as relações entre velocidade angular e velocidade linear;

materiais: vídeos didáticos; quadro; giz;








Exercícios do livro para resolver:
página 154- EP05; EP06
página 155- EP07; EP08; EP09;

Aula 8

Tema: Energia Cinética de Rotação
Objetivo: Discutir as principais características dos movimentos do momento de inércia de rotação, retomar conceitos como período e frequência, retomar conceitos como deslocamento e velocidade como ângulo e velocidade angular. Discutir as relações entre velocidade angular e velocidade linear e distribuição de massa;

materiais: vídeos paradidático; tirinhas sobre rotação quadro; giz;


Aula 9:
Determinação da Energia Mecânica
Objetivo

-Determinar a quantidade de Energia Potencial Gravitacional e Energia Cinética de um sistema que desliza;
-Determinar a quantidade de Energia Potencial Gravitacional e Energia Cinética de Translação e Energia Cinética de Rotação para sistemas que deslizam e rotacionam em torno do próprio eixo;
-Determinar a Energia Mecânica de diferentes sistemas em um plano inclinado;

Procedimento 01
Material: Plano inclinado; Massa retangular de madeira; Régua; Calculadora;

Procedimento Experimental;
- Meça a massa da caixa de madeira;
- Determine onde fica o Centro de Massa da caixa de madeira;
- Meça a altura onde a caixa de madeira deve ser posicionada considerando em relação à base da rampa até o centro de massa;
- Determine a Energia Potencial da caixa de madeira; Lembrando que para determinar a Energia potencial temos que considerar: aceleração da gravidade= 9,8 m/s²;
- Determine a velocidade com que a caixa desce a rampa para três alturas diferentes:
(não esqueçam as unidades de medida);
- Determine o tempo de descida;
- Meça o comprimento da rampa

Massa (kg)
Altura (m)
Energia Potencial (J)
Energia Cinética (J)
Velocidade (m/s)
Tempo
(s)
Comprimento rampa
(m)







Massa
(kg)
Altura
(m)
Energia Potencial (J)
Energia Cinética
Translação (J)
Velocidade (m/s)
Tempo
(s)
Comprimento rampa
(m)





0,4675

Momento Inércia Cilindro
Kg.m²
Raio Cilindro (m)
Massa Cilindro
(kg)
Energia Cinética Rotação (J)
Velocidade angular
(rad/s)





Momento Inércia garrafa
Kg.m²
Raio Garrafa (m)
Massa Garrafa
(kg)



Momento Inércia lata
Kg.m²
Raio Lata (m)
Massa Lata
(kg)




 Procedimento 02
Material: - Plano inclinado com diferentes níveis de altura; - Cilindro de Parafina; - Régua; Calculadora;

Procedimento Experimental;
- Meça a massa do cilindro de parafina;
- Determine onde fica o Centro de Massa do cilindro de parafina;
- Meça a altura onde o cilindro de parafina deve ser posicionado considerando em relação à base da rampa até o centro de massa;
- Determine a Energia Potencial do cilindro de parafina; Lembrando que para determinar a Energia potencial temos que considerar: Aceleração da gravidade= 9,8 m/s².


- Meça o raio do cilindro:
- Meça a massa do cilindro
- Determine momento de inércia do cilindro
-Determine Energia Cinética de Rotação


1- Comparando o movimento envolvendo a caixa retangular e o cilindro que diferenças puderam ser observadas na descida da rampa:
2- Quais os tipos de Energias que podem ser observadas no procedimento experimental para cada um dos materiais;
3- Comparando a Energia Potencial do Cilindro com a Energia Potencial da Caixa existe alguma semelhança entre elas?
4- Observando a Energia Cinética de Translação com a Cinética de Rotação existe alguma proporcionalidade entre elas? Qual forma de movimento consome mais energia o de Rotação ou de Translação? Justifique:

Procedimento 03
-Meça o raio da garrafa;
-Meça o raio da lata;
- Meça a massa da garrafa;
- Meça a marra da lata
Determine o momento de Inércia do garrafa e da Lata;

5- Quais os tipos de energias que podem ser observadas no procedimento envolvendo a lata e a garrafa?
6- A garrafa e a lata apresentam o mesmo momento de inércia? Se ambos os objetos tivessem a mesma velocidade angular, com base no momento de inércia, qual dos objetos pode apresentar maior Energia Cinética de Rotação.
7- Que tipo de energia potencial este experimento apresenta?
8- Quais as relações entre os três procedimentos experimentais: