quarta-feira, 27 de novembro de 2013

Universidade Federal do Paraná- Projetos Integrados

Aula 1

ONDAS

1- INTRODUÇÃO:

 Como funciona o forno de micro-ondas?
O Forno de Micro-ondas funciona a partir da emissão de ___________________(1) eletromagnéticas de alta frequência. Em 1939, o físico americano Albert Wallace Hull desenvolveu o magnetron, um gerador de ondas eletromagnéticas para radar. Dez anos depois, o engenheiro Percy Lebaron Spence, percebeu que um copo de leite se aquecia quando próximo de um magnetron e logo vislumbrou as possibilidades culinárias desse gerador. Assim surgiu, no início dos anos 50, o primeiro forno de micro-ondas. "O magnetron recebe, de um transformador, uma tensão fixa de cerca de 400 volts e gera dentro do aparelho ondas eletromagnéticas com frequência de 2,45x109 Hz, a mesma frequência de ______________________(2)  das moléculas de água, e como estas são ondas eletromagnéticas sua __________________________(3) de propagação é aproximadamente 3x108 m/s (velocidade da luz)". Essas ondas são refletidas várias vezes nas paredes metálicas do forno sobre o alimento, gerando um padrão de ondas ____________________(4) fazendo vibrar as moléculas de água contidas nele. A fricção entre elas produz calor, cozinhando o alimento. As ondas emitidas têm alta capacidade de penetração na comida e, além disso, não fazem __________________(5)  as moléculas de vidro ou plástico, que não se aquecem no interior do forno. Para evitar o vazamento das ondas eletromagnéticas emitidas, o aparelho possui uma grade de metal colada junto ao vidro da porta.


2-RELEMBRANDO:
a) O que é frequência de oscilação de uma onda:
frequência= número de oscilação/unidade de tempo

b) O que é período de oscilação de uma onda:
A unidade de tempo para que uma onda percorra um comprimento de onda completo; 
c) O que é um comprimento de onda (λ):
O comprimento de onda está relacionado ao tamanho de um ciclo de uma onda que se forma no espaço;

Fig.01: ilustração de um comprimento de onda
d) Relação entre período e frequência:
Lembrando que frequência é:

frequência= número de oscilação/unidade de tempo

Temos que para uma (1) Oscilação
frequência= número de oscilação/período

d) Definição de Fenômeno de Ressonância:
 Ressonância é a tendência de um sistema a oscilar em máxima amplitude em certas frequências.

e) Definição de Ondas Estacionárias:
Ondas estacionárias são ondas que são confinadas em certo ponto do ambiente, normalmente ocorre quando duas ondas idênticas se encontram quando se movem em sentidos oposto;

f) unidades de medidas envolvidas:
Período (T) → s                              
Frequência (f) → 1s-1= 1 Hz                       
Comprimento de onda (λ) →  cm

3- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

O procedimento experimental tem como objetivo relacionar os conceitos de frequência de ressonância, comprimento de onda, período e ondas estacionarias para eventos que envolvam ondas mecânicas e traçar um paralelo com ondas eletromagnéticas;

 3.1- MONTAGEM EXPERIMENTAL:
Fig. 02 Esquema Experimental Didático
1- Chumbada de Pesca para Tracionar a Corda;
2- Corda sobre a qual a Onda Sonora se Propaga;
3- Fonte de Sinais;
4- Alto Falante;
5- Programa Gerador de Sinais;

3.2- INTERFACE DO PROGRAMA DE GERADOR DE SINAIS:

Fig. 03 Interface do Programa Gerador de Sinais
4.1- DADOS EXPERIMENTAIS
 Nesta etapa serão coletados dados referentes à frequência de oscilação da corda tracionada e o comprimento de onda característico de cada frequência medida na plataforma graduada, logo é preciso relacionar frequência com período através da eq. 01, onde T é o período de uma oscilação completa da corda e f é a frequência de oscilação ajustada através do gerador de sinais;
 Tabela para dados experimentais coletados:
Harmônico
Padrão de Oscilação
Frequência de Ressonância (1Hz= 1s-1)
Período (s)
Comprimento de onda (cm)

















4.2 CONSTRUÇÃO  DO GRÁFICO
Considerando o gráfico de  comprimento de onda(λ)  em função do período(T):

4.3- ANÁLISE DO GRÁFICO:
Considerando que temos uma reta linear podemos partir de que o gráfico construído segue a relação matemática apresentada pela eq. 02:
y= a.x+b                         eq.02
Onde:
a → representa o coeficiente angular da reta;
b → representa o coeficiente linear da reta (b=0)
x → representa o período de oscilação (T)
y → representa o comprimento de onda (λ)

A partir destas informações podemos determinar o valor da constante apresentada na eq. 03 :
a= Δy/Δx= ( yf  - yi)/( xf  - xil) eq. 03

Onde as coordenadas yf, yi, xf xi  são extraídas do gráfico construído em sala de aula, para a obtenção do coeficiente angular da reta:
a= ( λf  - λi)/( Tf  - Til) eq. 04 

a=­­­­­­­­___________________________________________________

Lembrando que no gráfico apresentado o eixo y representa o comprimento de onda medida na plataforma graduada e o eixo x representa o período obtido na eq.01 podemos concluir que:

               λ= __________________.T + b eq. 05
Onde b= 0;
Justificativa_______________________________________________________

O que representa do coeficiente angular da reta?
Δλ= representa uma variação de distancia em centímetros (cm)                
ΔT= representa uma variação de tempo em segundos (s)
Logo podemos afirmar que temos a seguinte relação na eq. 04:
Δλ/ΔT= ΔS/Δt=velocidade= a
Lembrando que o período está relacionado com a frequência pela eq. 01 podemos reescrever está equação com o seguinte formato:
                                        λ= __________________.T  
Multiplicando a eq. 05dos dois lados por f, podemos obter uma equação geral para o fenômeno de oscilação com indica a eq. 06;


λ= __________________.1/f

v=  λ. f   eq. 06

4.4 – RETOMANDO O TEXTO:
Agora que temos a equação geral para o fenômeno de oscilação obtido através de um experimento envolvendo ondas mecânicas, podemos encontrar o comprimento de onda da onda eletromagnética emitida pelo aparelho de micro-ondas, pois do texto apresentado conhecemos:

f= 2,45x109 Hz                                       v= 3 x108 m/s                                                      eq. 06→ v=λ. f 

_________________= _______________ x λ

λ=__________________________________

λ=__________________________________

A onda emitida pelo aparelho de micro-ondas é uma micro onda?
As micro-ondas possuem a ordem de 1x 10-6m, ou seja, 0,000001 m, sendo representada simplesmente por 1μm, aas micro-ondas mais conhecidas são as de radiação intravermelho;
A onda emitida pelo aparelho de micro-ondas não é da ordem de micro e também não é radiação infravermelho;

4.5- CONCLUSÃO
Para finalizar podemos concluir que existem características comuns entre ondas eletromagnéticas e ondas mecânicas, afinal pudemos constatar que ambas apresentam ___________________________________________(6), __________________________(7) dado em Hertz  e ____________________________(8) de oscilação dado em segundos. Que tanto ondas mecânicas quanto eletromagnéticas podem provocar o fenômeno de ressonância e podem ser confinadas em uma região gerando as ondas estacionárias. Lembrando que mesmo apresentando origens e características próprias de interação com a matéria, ambas são tipos de ondas. Mas que ondas _______________________(9)  se propagam em meio material e no vácuo, enquanto que ondas __________________________(10) apenas se propagam em meio material.

6- ATIVIDADES:

6.1- (USF) Duas ondas propagam-se no mesmo meio, com a mesma velocidade. O comprimento de onda da primeira é igual ao dobro do comprimento de onda da segunda. Então podemos dizer que a primeira terá, em relação à segunda: 
    
a) mesmo período e mesma frequência;
b) menor período e maior frequência;
c) maior período e menor frequência;
d) menor período e menor frequência;
e) maior período e maior frequência. 

6.2- Sabendo- se que uma determinada corda tem velocidade de propagação de onda v=1,5m/s e o comprimento de onda vale λ= 30 cm, responda:

a- qual a frequência com que um ponto qualquer da corda está oscilando:

b- qual é o tempo gasto para efetuar uma vibração completa:


7- REFERÊNCIAS:

[1] Física Conceitual, Paul G Hewitt- 9ª edição, editora Boockman, 2002.
[2] Física ensino médio, Maximo e Alvarenga- 1ª edição, editora Scipione, 2006.
[3] Fundamentos da física, Ramalho, Nicolau e Toledo- editora Moderna.
[4] Experimento acessado em 07/12/12 e devidamente adaptado de  http://www.dfi.ufms.br/flavio/Cursos/Laboratorio%20Fisica%20E/Exp20%20Cordasvi.pdf;
[5] Como funciona o forno de micro-ondas? http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-funciona-o-forno-de-microondas (18/02/2013);
[6] Aprendizagem Significativa: a teoria e textos complementares, Marco Antonio Moreira- São Paulo, Ed. Livraria da Física, 2011.
_________________________________________________________________________________
Plano de Aula                    
 Tema: Onda

Objetivo: Exemplificar o fenômeno ondulatório em seu caráter mais abrangente, discutindo a partir de um aparato experimental as características que envolvem ondas eletromagnéticas e ondas mecânicas em mesmo tópico do conhecimento: ondas.
Resumo: 
- Está aula tem como objetivo discutir o fenômeno ondulatório e as características pertinentes a todos os formatos de onda (mecânica e eletromagnética), retomando conceito de frequência de oscilação, comprimento de onda, velocidade de propagação, ondas estacionárias e efeito de ressonância. Onde o desenvolvimento conceitual é construído a partir da apresentação de um breve texto de Divulgação Científica associado a uma proposta Experimental Didática, que visa a coleta de dados, construção e análise gráfica. Para finalizar com a determinação do comprimento de onda da onda eletromagnética emitida pelo aparelho de micro-ondas; 

Estratégia Metodológica:
- A associação do texto de Divulgação Cientifica a uma proposta Experimental Didática Quantitativa apresenta alto potencial no processo de aprendizagem devido suas características ligadas à promoção da Aprendizagem Significativa, pois caracterizam linguagens distintas que expressam uma única discussão científica, propiciando ao ambiente escolar uma aprendizagem baseada em significados, interações e conhecimentos. Segundo a Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel a linguagem é indispensável no processo de aprendizagem por ressaltar os significados atribuídos pelos indivíduos a contextos científicos, logo Ausubel caracteriza a própria física como linguagem que não se resume apenas a matemática, mas ao contexto sociocultural no qual se insere. Assim não apenas o material didático apresentado deve ter significado, mas o conteúdo e discutido deve ser significativo aos indivíduos que ensinam e aprendem competências científicas;

Materias De Apoio:
 - Microcomputador com programa de gerador de sinais (SWEEPGEN. 3.5.6);
- Aparato experimental contendo 01 plataforma graduada, 02 alto falantes, 01 cordas, 01 chumbada de pesca;
- 01 Texto de Divulgação Científica extraído da internet;
- Quadro negro/ giz/ réguas;

- Roteiro do procedimento experimental;

Desenvolvimento Do Conteúdo:
- Iniciar a aula discutindo os dados apresentados no texto de Divulgação Cientifica a respeito do funcionamento do aparelho de micro-ondas, caracterizando seu funcionamento a partir da emissão de ondas eletromagnéticas confinadas a uma região bem definida, retomando assim o conceito de ondas estacionárias, ressonância, comprimento de onda, frequência e período; Finalizando está etapa definindo as unidades de medidas envolvidas no procedimento.
- Iniciar o procedimento experimental identificando o comprimento de onda para cada frequência de ressonância, definindo os padrões de ressonância (harmônicos), coletando os valores de frequência e comprimento de onda para cada harmônico. Efetuando tratamento dos dados coletados para uma construção gráfica de uma reta, para assim extrair equação característica do conjunto de dados coletados e determinar a velocidade de propagação de uma onda mecânica.
- Finalizando com uma Associação do fenômeno identificado no experimento para ondas mecânicas com os descritos no texto para ondas eletromagnéticas. Assim utilizando os dados apresentados no texto para frequência de ressonância, velocidade da onda e a equação geral do fenômeno ondulatório determinar o comprimento de onda emitido pelo aparelho de micro-ondas.
Conclusões Esperadas:
- Compreensão de que o fenômeno ondulatório é invariante, independe se trabalhamos com ondas mecânicas ou com ondas eletromagnéticas;
- maior fixação dos conceitos de frequência, período, comprimento de onda;
- maior compreensão dos conceitos de ressonância, ondas estacionarias e velocidade de propagação de uma onda;
- Analise gráfica e construção;
- Interpretar dados contidos em textos de divulgação e a extração de grandezas físicas relevantes;

Avaliação:
- Roteiro do procedimento experimental;
- Construção do gráfico;
- Desenvolvimento de resolução de exercícios propostos sobre os conceitos desenvolvidos;
Referências:
[1] Física Conceitual, Paul G Hewitt- 9ª edição, editora Boockman, 2002.
[2] Física ensino médio, Maximo e Alvarenga- 1ª edição, editora Scipione, 2006.
[3] Fundamentos da física, Ramalho, Nicolau e Toledo- editora Moderna.
[4] Experimento acessado em 07/12/12 e devidamente adaptado de  http://www.dfi.ufms.br/flavio/Cursos/Laboratorio%20Fisica%20E/Exp20%20Cordasvi.pdf;
[5] Como funciona o forno de micro-ondas? http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-funciona-o-forno-de-microondas (18/02/2013);
[6] Aprendizagem Significativa: a teoria e textos complementares, Marco Antonio Moreira- São Paulo, Ed. Livraria da Física, 2011.

Aula 2
Equivalente Mecânico do Calor


1- INTRODUÇÃO:
O que é uma ______________________(1)?
A caloria é uma _____________________(2) de energia. Tendemos a associar calorias com alimentos, mas elas se aplicam a qualquer coisa que contenha energia. Por exemplo, 4 litros de gasolina (cerca de um galão) contêm cerca de 31.000.000 calorias. Mais especificamente, uma caloria é a ______________________(3) necessário para levantar a temperatura de 1g de água em 1ºC. A maioria das pessoas pensa em calorias com relação à alimentação, como quando falam "esta lata de refrigerante contém 200 calorias". Acontece que as calorias expressas nas embalagens são, na verdade, quilocalorias (1.000 calorias = 1 quilocaloria). Uma lata de refrigerante com 200 calorias de alimento contém 200.000 calorias, ou 200 quilocalorias. O mesmo se aplica aos exercícios quando uma tabela de conversão mostra que você queima cerca de 100 calorias para cada 1,6 metros que você corre, na verdade significa 100 quilocalorias.  Os seres humanos precisam de _____________________(5) para sobreviver para respirar, se mexer, bombear sangue, ou seja, precisa de energia para ____________________________(6) logo número de calorias armazenados em um alimento é uma medida da ______________________________(7) que este possui. Os alimentos são uma compilação desses três componentes, gorduras, proteínas e carboidratos. Assim, se você sabe quanto de carboidrato, de gordura e de proteína existe em um dado alimento, você saberá quantas calorias ou quanta energia o alimento contém.
Texto adaptado em 04/06/ 2013 de:

2- HISTÓRIA DO CALOR:
No início do século XIX, havia duas teorias absolutamente distintas acerca da à natureza do calor: a Teoria ____________________________________(8) e a Teoria do ________________________(9). Na primeira, o calor era considerado ‘uma vibração’ dos átomos constituintes da matéria. Assim, a temperatura representava a intensidade dessas vibrações e uma transferência de calor de um corpo para outro era uma propagação das mesmas. Quando dois corpos a temperaturas diferentes eram colocados em contato, os átomos do corpo mais __________________(10) comunicavam parte de suas vibrações aos do corpo mais ______________________(11) por meio de colisões e, esse processo continuava até que os átomos dos dois corpos vibrassem com intensidades iguais. Na segunda teoria, o calor era considerado como um ______________________(12) sutil que preenchia o interior dos corpos materiais. Espalhado por toda a natureza, esse fluido era propagado ou conservado nos corpos, de acordo com suas propriedades e temperaturas. A teoria do calórico, antes de ser substituída pela concepção do calor como uma forma de energia, em meados do século XIX, alcançou grandes sucessos com os trabalhos de Jean-Baptiste Fourier (1768 – 1830) em 1822, Sadi Carnot (1796 – 1832), em 1824 e Émile Clapeyron (1799 – 1864) em 1834.
Texto extraído em 15 /06/ 2013 de:
 <A natureza do calor: passados dois séculos, será que a teoria do calórico ainda é de alguma forma uma ideia atraente ou, até mesmo, útil?>

3- RELEMBRANDO:

a) ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL ou energia gravitacional armazenada por um corpo pode ser traduzida como a capacidade que este corpo detém de realizar definida como:
 Ep= m ×g× h
                                            Eq. 01: Definição de Energia Potencial Gravitacional
Tendo como unidade de medida o joule →J;

b) QUANTIDADE DE CALOR: Pode ser entendida como energia térmica em transito, que sempre transita do corpo com maior quantidade de energia térmica para o corpo com menor quantidade de energia térmica. E pode ser escrito como:
 Q=m×ch×∆t
                                              Eq. 02: Definição de Quantidade de Energia Térmica.
Tendo como unidade de medida o joule →J;

c) Podemos definir Temperatura  a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas que compõem os corpos. E a variação de uma temperatura pode ser entendida como:
  ∆t= t-t0:
                                              Eq. 03: Definição variação de temperatura
Tendo como unidade de medida o grau célsius →ºC;

4- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

O procedimento experimental tem como objetivo relacionar os conceitos de trabalho, comprimento de onda, energia potencial gravitacional e quantidade de calor para eventos que envolvam produção de calor por atrito;

 4.1- MONTAGEM EXPERIMENTAL:
Fig. 01 Esquema Experimental Didático
1- Cano de PVC;
2- Tampas vedantes de PVC;
3- Termômetro /termopar;
4- Bolinhas de Chumbo;
5- Suporte do sistema mecânico;

5- PROCEDIMENTO INVESTIGATIVO 01:

5.1- DADOS EXPERIMENTAIS

 Nesta etapa serão coletados dados referentes à números de quedas das bolinhas de chumbo contidas dentro do cano de PVC e consequentemente a altura total de queda do sistema a partir da qual será obtida a energia potencial gravitacional do sistema a partir da eq. 01, onde Ep é a Energia Potencial Gravitacional associada a queda das bolinhas de chumbo, h é a altura total de queda das bolinhas de chumbo, m a massa das bolinhas de chumbo e g a aceleração da gravidade;
Como a massa das bolinas não se altera e a aceleração da gravidade é constante a força atuando sobre o sistema também é constante;

Tabela 01: Dados Experimentais Coletados Relacionados a Energia Potencial Gravitacional:
Massa (bolinha) (kg)
Numero de voltas
Deslocamento (m)
Energia Potencial Gravitacional (J)





























h= numero de voltas× altura do cano
h1=
Retomando a eq. 01:
Ep= m ×g× h=
Ep1=

Simultaneamente serão coletados dados referentes à variação de temperatura cano de PVC para cada altura estabelecida, assim conhecendo o calor específico do chumbo podemos determinar a quantidade de calor dissipada pelo sistema utilizando a eq. 02, onde Q é a quantidade de Energia Térmica transformada pelo sistema, m é a massa das bolinhas de chumbo dentro do cano de PVC, ch é o calor especifico do chumbo e ∆t é a variação de temperatura das bolinhas de chumbo.

Tabela 02: Dados Experimentais Coletados Relacionados a Quantidades de Energia Térmica:
Massa (g)
Calor específico (cal/g ºC)
Temperatura inicial (t0→ ºC)
Temperatura final (t→ ºC)
Variação de Temperatura (∆t→ ºC)
Energia Térmica (cal)











































Retomando a eq.03 temos:
Variação de temperatura→ ∆t= t-t0:
∆t1=_

Retomando a eq. 04 temos:
Quantidade de Energia Térmica→ Q=m×ch×∆t
Q1=
5.2 CONSTRUÇÃO  DO GRÁFICO
Considerando o gráfico de  Energia Potencial Gravitacional (Ep) em função do Energia Térmica (Q):


5.3- ANÁLISE DO GRÁFICO:
Considerando que temos uma reta linear podemos partir de que o gráfico construído segue a relação matemática apresentada pela eq. 02:
y= a.x+b                           eq.04
Onde:
a → representa o coeficiente angular da reta;
b → representa o coeficiente linear da reta (b=0)
x → representa a quantidade de calor(Q)
y → representa energia potencial gravitacional ( Ep)

A partir destas informações podemos determinar o valor da constante apresentada na eq. 03:

a= Δy/Δx=  (yf  -  yi)/(xf  -  xi eq. 05

Onde as coordenadas yf, yi, xf xi  são extraídas do gráfico construído em sala de aula, para a obtenção do coeficiente angular da reta:
a= ΔEp/ΔQ = (Epf-Epi)/(Qf-Qi)

a=­­­­­­­­
Lembrando que no gráfico apresentado o eixo y representa Energia Potencial Gravitacional (Ep) e o eixo x representa Energia Térmica (Q) podemos concluir que:
Onde b= 0 
Justificativa

O que representa do coeficiente angular da reta?
ΔQ = representa uma variação de Quantidade de Energia Térmica (cal)       
ΔEp = representa a variação Energia Potencial Gravitacional (J)
Analisando as unidades de medidas envolvidas:

 ΔEp/ΔQ = J/cal= equivalente mecânico do calor

ΔEp= __________________________________________________.Q
equação característica.


6- CONCLUSÃO

O Equivalente mecânico do calor:
(1)                                                                                                                          (2)
Fig. 02- Informações Nutricionais
Tabela 03: Quantidade de Caloria nos alimentos
Alimento
kcal  para 1g
kJ para 1 g
Gordura
9,45

Carboidrato
4,10

Proteínas
5,65

Álcool
7,00

<livro Física para ensino médio, vol.02, Kazuhito e Fuke>.

Definição:

7- ATIVIDADES:

1. Um corpo de 25 kg cai de uma altura de 500m sob a aceleração da gravidade (9,8 m/s2), qual será o trabalho realizado pelo corpo em calorias e joules respectivamente?
a) 122.500 cal e 512.050 J
b) 512.050 cal e 122.500 J
c) 122.500 cal e 29.302 J
d) 29.302 cal e 122.500 J

2. Determinar a quantidade de calor necessária para que 200 g de uma substância cujo calor específico corresponde a 0,8 cal/g ºC tenham sua temperatura elevada de 10ºC para 25ºC.
a) 2400 kcal
b) 2400 J
c) 2400cal
d) 2400 kJ
a) Observe a tabela abaixo, e determine a quantidade de energia em kJ armazenada em cada item citado utilizando as informações apresentadas no texto:
Alimento
kcal  para 1g
kJ para 1 g
Gordura
9,45

Carboidrato
4,10

Proteínas
5,65

Álcool
7,00

<livro Física para ensino médio, vol.02, Kazuhito e Fuke>

b) Considerando a tabela apresentada no item a determine quantas quilocalorias e quantos quilojoules têm em proteínas, carboidratos e gorduras na embalagem (1) e na embalagem (2):

c) Retome a relação apresenta pela experimentação entre quilocaloria e quilojoules e verifique se os valores calóricos apresentados nas embalagens respeitam esta relação:

8- REFERÊNCIAS:

[1] Física para ensino médio, Kazuhito e Fuke- 1ª edição, editora Saraiva 2012.
[3] A natureza do calor: passados dois séculos, será que a teoria do calórico ainda é de alguma forma uma ideia atraente ou, até mesmo, útil?- Antônio Braz de Pádua; Cléia Guiotti de Pádua; Ricardo Spagnuolo Martins, Seminário: Ciências Exatas e Tecnológicas, Londrina, v. 30, n. 1, p. 3-18, jan./jun. 2009.
[4] Aprendizagem Significativa: a teoria e textos complementares, Marco Antônio Moreira- São Paulo, Ed. Livraria da Física, 2011.
[5] Sobre O Ensino Do Método Científico, Marco Antônio Moreira E Femanda Ostermann- Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.10, n.2: p.108-117, ago.1993.
[6] A experimentação no Ensino de Ciências: possibilidades e limites na busca de uma Aprendizagem Significativa- Kellen Giani- Brasília – DF, Maio 2010.


Plano de Aula
Tema: Equivalente Mecânico do Calor 

Objetivo: Definir o equivalente mecânico do calor a partir de processos de transformação de energia mecânica em energia térmica a parti de um procedimento experimental quantitativo.
 Resumo:
- Está aula tem como objetivo discutir a relação entre fenômenos termodinâmicos e mecânicos, discutir a definição atual do Calor, assim como suas relações com as demais energias existentes na natureza, retomando o conceito de variação de temperatura, quantidade de calor de um sistema, e de energia potencial gravitacional. Onde o desenvolvimento conceitual é construído a partir da associação da experimentação quantitativa e a indicação nutricional de embalagens de alimentos, evidenciando as relações entre as unidades de medida relacionadas a calor como as unidades de medidas relacionadas à energia potencial gravitacional, reforçado pela apresentação de um panorama histórico sobre o desenvolvimento do conceito de Calor. O experimento em questão visa à coleta de dados, construção gráfica, análise gráfica e determinação do equivalente mecânico do calor o qual foi decisivo para definir o Calor como Energia em Trânsito;

Estratégia Metodológica:
- A associação do texto de Divulgação Cientifica, a elementos extraídos do cotidiano dos estudantes como indicações nutricionais de embalagens de alimentos a uma proposta Experimental Didática Quantitativa apresenta alto potencial no processo de aprendizagem devido suas características ligadas à promoção da Aprendizagem Significativa, pois caracterizam linguagens distintas que expressam uma única discussão científica, propiciando ao ambiente escolar uma aprendizagem baseada em significados, interações e conhecimentos. Segundo a Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel a linguagem é indispensável no processo de aprendizagem por ressaltar os significados atribuídos pelos indivíduos a contextos científicos, logo Ausubel caracteriza a própria física como linguagem que não se resume apenas a matemática, mas ao contexto sociocultural no qual se insere. Assim não apenas o material didático apresentado deve ter significado, mas o conteúdo discutido deve ser significativo aos indivíduos que ensinam e aprendem competências científicas;

Materiais de Apoio:
- Texto de divulgação científica.
 - Embalagens de alimentos contendo especificações nutricionais, (especificamente as definições energéticas);
- Aparato experimental contendo 01 cano PVC lacrado por 02 tampas de PVC, 75g de chumbada de pesca, 01 termômetro/termostato e uma balança de precisão; 
- Quadro negro/ giz/ réguas;
- Roteiro do procedimento experimental;
Abordagem de Conteúdo:
- Iniciar a aula questionando sobre o que é caloria a partir da apresentação de um breve texto de divulgação cientifica sobre o tema extraído da internet, o qual serve de base para a enumeração e definição dos conceitos que permeiam o questionamento inicial da aula.
- Na sequencia um breve histórico a respeito das teorias que definiram o calor ao longo da historia é apresentado juntamente com a teoria aceita atualmente. Tendo com proposito apresentar a ciência com seu caráter evolutivo e transitório.
- O procedimento experimental tem inicio com a retomada da definição de energia potencial gravitacional, assim conhecendo o deslocamento, a massa dos corpos e a aceleração gravitacional pode-se determinar a energia potencial do sistema para diferentes deslocamentos. Simultaneamente à retomada do conceito de Quantidade de calor, pois cada valor de deslocamento possibilita coletar a variação de temperatura associada, que juntamente com o calor específico e a massa de um corpo possibilita a determinação da energia térmica associada.
- A partir dos valores coletados para a Energia Potencial Gravitacional e a Energia Térmica iniciamos a construção gráfica e análise, a partir da qual pode-se extrair o equivalente mecânico do calor.
- Finalizando com a associação do coeficiente angular extraído da analise gráfica com valores das informações energéticas apresentadas nas embalagens, pois nesta etapa é solicitado que os estudantes efetuem a divisão dos valores em quilo-Joule pelos valores em quilo-Calorias. Destacando assim a importância histórica desta constante para a consolidação da teoria que define calor como energia em transito e a importância destinada ao o equivalente mecânico do calor atualmente, evidenciando a importância de processos de transformação de energia envolvidos em diferentes sistemas.

Conclusões esperadas:
- Compreensão de que calor é uma forma de energia existente na natureza, que tem como caráter principal a transição de corpos quente para corpos frios;
-Verificação da importância histórica de um experimento que definiu uma constante com aplicações práticas atualmente.
-Compreensão da ciência como compostas por teorias em constante aperfeiçoamento.
-Construção e Analise gráfica;
- Verificação da relação entre unidades de medidas de energia de origens distintas e significados comuns (caloria e joule)
- Interpretação e compreensão de dados contidos nas embalagens nutricionais;

Avaliação:
- Roteiro do procedimento experimental;
- Construção do gráfico;
 - Desenvolvimento de resolução de exercícios propostos sobre os conceitos desenvolvidos;

Referências:
[1] Física para ensino médio, Kazuhito e Fuke- 1ª edição, editora Saraiva 2012.
[3] Os experimentos de Joule e a primeira lei da termodinâmica, Júlio Cesar Passos- Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 31, n. 3, 3603 (2009).
[4] Aprendizagem Significativa: a teoria e textos complementares, Marco Antônio Moreira- São Paulo, Ed. Livraria da Física, 2011.
[5] Sobre O Ensino Do Método Científico, Marco Antônio Moreira E Femanda Ostermann- Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.10, n.2: p.108-117, ago.1993.
[6] A experimentação no Ensino de Ciências: possibilidades e limites na busca de uma Aprendizagem Significativa- Kellen Giani- Brasília – DF, Maio 2010.