Portal do Professor

Início do Conteúdo

O interessante mundo da resistividade el?trica

Dina Mara Pinheiro Dantas

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

Universidade Federal do Cear?

Luciane Mara Cardoso Freitas

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

INSTITUTO FEDERAL TECNOLOGICO DO CEARA

Pollyana Cristina Vasconcelos de Morais

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

INSTITUTO FEDERAL TECNOLOGICO DO CEARA

Marylia Albuquerque Braga

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

INSTITUTO FEDERAL TECNOLOGICO DO CEARA

Herm?nio Borges Neto

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

Universidade Federal do Cear?

Viviane Silva de Andrade

imagem do usuário

MARACANAU - CE

FLAVIO PONTE EEFM PROFESSOR

Mylene Ribeiro Moura Miranda

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

Universidade Federal do Cear?

Shara Macedo Fontenelle Teixeira

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

Universidade Federal do Cear?

Francisco Borges Camilo

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

INSTITUTO FEDERAL TECNOLOGICO DO CEARA

Yasmin Pinheiro Vidal

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

INSTITUTO FEDERAL TECNOLOGICO DO CEARA

Ana Talyta Cardoso Bezerra Soares

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

INSTITUTO FEDERAL TECNOLOGICO DO CEARA

FRANCISCO CUST?DIO DO NASCIMENTO NETO

imagem do usuário

FORTALEZA - CE

Universidade Federal do Cear?

Mylene Ribeiro Moura Miranda

Estrutura Curricular

Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino M?dio F?sica Fen?menos el?tricos e magn?ticos

Dados da Aula

O que o aluno poderá aprender com esta aula

  • Compreender a resistividade e resist?ncia el?trica dos materiais;
  • Utilizar a lei de Ohm em situa??es-problema;
  • Relacionar o assunto da aula com aplica??es do dia-a-dia e desenvolvimento tecnol?gico, compreendendo como as medidas de resistividade do solo est?o inseridas em estudos da Geof?sica;
  • Manusear o mult?metro digital e o micr?metro;
  • Relacionar uma f?rmula ao seu gr?fico, com o objetivo de se calcular o valor de uma constante.

Duração das atividades

18 horas/aula

Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

  • Ter no??es sobre carga el?trica, corrente el?trica e diferen?a de potencial (tens?o);
  • Saber a utilidade dos instrumentos de medida: amper?metro, volt?metro e ohm?metro. 

Estratégias e recursos da aula

?

PREPARA??O DA AULA:

Esta aula utilizar? a rede social Facebook como ferramenta pedag?gica. Assim, o professor dever? criar uma conta para a turma nesta rede social e certificar-se de que todos os alunos sejam adicionados. Ser? necess?rio que todos os alunos possuam um email pessoal. Sugere-se, ent?o, que esta etapa seja realizada junto com os discentes antes de iniciar as atividades dessa aula. O docente poder? utilizar um projetor data-show para que todos visualizem seus passos e participem deste processo. Tutorais para a cria??o de uma conta no Facebook s?o indicados nos recursos complementares.

?

ATIVIDADE 1 ? CONHECENDO A RESISTIVIDADE, RESIST?NCIA EL?TRICA E A LEI DE OHM

?

PREPARA??O DO AMBIENTE:

Esta atividade ser? desenvolvida no laborat?rio de inform?tica educativa (LIE), e ser? necess?rio o uso de computadores que tenham acesso ? internet. O professor dever? acordar as seguintes regras com os alunos:

  • Divis?o da turma em duplas ou trios;
  • A escolha dos membros das equipes ficar? a crit?rio dos alunos;
  • Participa??o ativa dos alunos na atividade.

?

ORIENTA??ES QUANTO AO USO DO SOFTWARE:

Os objetos de aprendizagem utilizados nesta atividade ser?o:

1. O software Experimentando resist?ncia el?trica, dispon?vel para livre acesso no endere?o http://rived.mec.gov.br/atividades/fisica/experimentando_resistencia/objeto2.swf. Para o programa funcionar adequadamente, ? necess?rio que os computadores tenham instalado um plugin para Flash e um navegador de internet. Este objeto simula um laborat?rio virtual de f?sica dividido em duas partes: na primeira, os usu?rios podem fazer experi?ncias sobre resistividade com fios met?licos de materiais diferentes e, na segunda parte, s?o realizadas experi?ncias de circuitos el?tricos que envolvem a lei de Ohm. A interface do recurso pode ser vista na figura 1.

Figura 1: Interface do objeto educacional Experimentando resist?ncia el?trica.

  Figura 1

Fonte: http://rived.mec.gov.br/atividades/fisica/experimentando_resistencia/objeto2.swf

2. O recurso Lei de Ohm, cuja interface ? mostrada na figura 2, est? dispon?vel para download no Banco Internacional de Objetos Educacionais atrav?s do endere?o eletr?nico  http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/15708. Este objeto educacional apresenta a teoria envolvida no assunto, um v?deo tratando da Lei de Ohm e possui um laborat?rio virtual onde os usu?rios colocam em pr?tica experimentos de eletricidade, inclusive utilizando a lei de Ohm para verificar a depend?ncia da resist?ncia em rela??o ? temperatura.

Figura 2: Interface do objeto educacional Lei de Ohm.

Figura2

Fonte: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/15708.

DESCRI??O DA ATIVIDADE

Introdu??o

Inicialmente, com o intuito de apresentar o assunto a ser tratado nesta atividade, o professor dever? propor os seguintes questionamentos: ?Qual ? o material utilizado na fabrica??o dos fios normalmente presentes nas instala??es el?tricas em geral??, ?Como foi escolhido o material para a produ??o destes fios??, ?As propriedade f?sicas do material, como a flexibilidade e peso, s?o relevantes nessa escolha?? e ?Se uma instala??o ir? consumir dezenas de metros de fio, qual ser? a influ?ncia do valor econ?mico do material em um projeto??. As respostas dever?o ser registradas no quadro e retomadas posteriormente.

Ap?s este momento, o professor solicitar? a leitura do artigo Interligado pelo alum?nio dispon?vel no endere?o http://www.revistaaluminio.com.br/recicla-inovacao/27/artigo215649-1.asp, o texto trata da utiliza??o de cabos de alum?nio nas linhas de transmiss?o de energia, como aquela mostrada na figura 3 abaixo:

Figura 3: Torre de a?o sustenta cabos de alum?nio em linha a?rea de transmiss?o.

Figura 3

Fonte: http://www.revistaaluminio.com.br/recicla-inovacao/27/artigo215649-1.asp

Ap?s analisar o texto, juntamente com os alunos, buscando chamar a aten??o para os altos valores envolvidos no projeto, como por exemplo, 38 mil Km de cabos ou 120 mil toneladas de alum?nio, o docente dever? propor as seguintes quest?es: ?Por que os cabos de alum?nio s?o utilizados nas instala??es a?reas? Por que n?o cabos de cobre, j? que este ? muito utilizado nas instala??es residenciais??.

Os alunos n?o precisam responder estas quest?es, pois, neste momento, a proposta de indaga??es tem o objetivo de deixar os alunos curiosos e motiv?-los para o tema da aula. Entretanto, ao final da atividade, os discentes devem ser capazes de respond?-las.

Explorando o objeto educacional: resistividade el?trica

O professor convidar? os alunos a aprenderem mais sobre o assunto acessando o objeto educacional Experimentando resist?ncia el?trica. Nesta etapa, os discentes se concentrar?o apenas na defini??o de resistividade. Desse modo, eles utilizar?o apenas a primeira parte do recurso, deixando a segunda parte sobre circuitos el?tricos para pr?xima etapa da atividade. Sugere-se ao professor que observe se os discentes est?o realmente atentos ? rela??o de proporcionalidade que existe entre o comprimento/di?metro do fio e o valor da resist?ncia el?trica, pois estes par?metros podem ser alterados pelos alunos durante a explora??o do recurso.

Explorando o objeto educacional: lei de Ohm

Depois que todos os grupos atingirem o mesmo est?gio no objeto Experimentando resist?ncia el?trica, finalizando a primeira parte do experimento virtual, o professor solicitar? que os alunos assistam ao v?deo contido no recurso Lei de Ohm, clicando na op??o ?Contexto?. Em seguida, os discentes dever?o ler a teoria e realizar os experimentos do ?Laborat?rio?. Neste recurso, o docente deve chamar a aten??o dos alunos quanto ? rela??o que existe entre a resist?ncia el?trica e a temperatura. Sugere-se que o professor observe se os alunos est?o realizando as medidas em temperaturas diferentes para compara??o e, assim, a obten??o da conclus?o correta.

?

?

?

O estudo sobre a lei de Ohm continua, os alunos dever?o retornar ao primeiro recurso utilizado na atividade. Desta vez, os discentes experimentar?o a lei de Ohm trocando o valor da resist?ncia ao mudar o material do qual o fio do circuito ? feito. Ou seja, trocando a resistividade do condutor.

MOMENTO DO ALUNO:

Este ? o momento em que os alunos buscar?o desenvolver a atividade proposta.

DISCUSS?O:

Inicialmente, o professor dever? voltar a questionar os alunos retomando as perguntas no in?cio da atividade e, em seguida, comparar com as respostas registradas no quadro na etapa de introdu??o. Ap?s esse momento, os alunos dever?o acessar o artigo ?Condutores: cobre ou alum?nio? dispon?vel no site http://carlosmatheus.com.br/?p=65.  O docente dever? gerar uma discuss?o buscando estimular os alunos a responderem as duas ?ltimas quest?es propostas na introdu??o da atividade: ?Por que os cabos de alum?nio s?o utilizados nas instala??es a?reas? Por que n?o cabos de cobre, j? que este ? muito utilizado nas instala??es residenciais??.

Sugere-se que o professor utilize esse momento para apresentar aos alunos outros termos cient?ficos que se enquadrem no contexto da aula como, por exemplo, condutividade, condutores e isolantes.

SISTEMATIZA??O:

O professor formalizar? esta atividade escrevendo na lousa as equa??es da resist?ncia em fun??o da resistividade el?trica e a lei de Ohm e solicitando a ajuda dos alunos para, abaixo das equa??es, escrever o significado de cada par?metro e sua unidade de medida.

                                                                           R = ?.L/A              e                   R = E/I

Onde, R = resist?ncia el?trica, ? = resistividade el?trica, L = comprimento do fio, A = ?rea da se??o transversal do fio, E = tens?o e I = corrente el?trica.

Em seguida, a tabela 1 abaixo dever? ser apresentada aos discentes para que os alunos analisem quais materiais seriam apropriados para fabrica??o de fios el?tricos, levando em considera??o a resistividade, peso e flexibilidade.

Tabela 1: Lista de cinco metais com seus respectivos pesos espec?ficos e resistividades para formaliza??o do conte?do.

MATERIAL

Peso espec?fico em grama por cm?:

Resistividade em ?.mm?/m a 20?C:

Prata

10,49

0,0158

Ouro

19,3

0,0220

N?quel

8,70

0,0780

Chumbo

11,30

0,2114

Ferro-n?quel

8,100

0,8126

?

?

ATIVIDADE 2 ? EXPLORANDO A RESISTIVIDADE A PARTIR DA GEOF?SICA

?

INSTRU??ES INICIAIS

Esta atividade ser? desenvolvida no LIE, e ser? necess?rio computador com acesso ? internet. O professor dever? propor algumas regras para o desenvolvimento da atividade, como:

  • Organiza??o da turma em seis equipes;
  • Dedica??o das equipes na pesquisa sobre o tema proposto;
  • Comprometimento de todos a comentarem os v?deos e as postagens dos colegas na rede social.

?

FAMILIARIZANDO-SE COM O TEMA

O professor iniciar? esta atividade conversando com os alunos sobre a geof?sica.  Para isso, o docente poder? ler na sala de aula o seguinte texto:

?? a ci?ncia que estuda a estrutura, a composi??o, as propriedades f?sicas e os processos din?micos da Terra. O geof?sico investiga os fen?menos el?tricos, t?rmicos, magn?ticos, gravitacionais e s?smicos do planeta. Com instrumentos especiais e leis da matem?tica, da f?sica e da qu?mica, ele mede as for?as que afetam a superf?cie, o subsolo e a atmosfera terrestre. Observa e calcula os movimentos do solo e do subsolo e pesquisa a origem e a atividade dos vulc?es, a curvatura do planeta e outras caracter?sticas geof?sicas do globo. Detecta e mede a intensidade de terremotos e maremotos, investiga a estrutura das forma??es rochosas e as propriedades f?sico-qu?micas dos mares. Antes da constru??o de grandes obras, como represas, estradas e t?neis, avalia a estabilidade do solo e localiza len??is de ?gua e jazidas minerais. Pode trabalhar, tamb?m, na prospec??o de petr?leo.?

Fonte: Guia do Estudante - Geof?sica (http://guiadoestudante.abril.com.br/profissoes/meio-ambiente-ciencias-agrarias/geofisica-686304.shtml).

A geof?sica se enquadra no contexto da aula por utilizar, dentre v?rias outras t?cnicas,medidas de resistividade el?trica do solo para obter uma enorme quantidade de informa??es sobre uma regi?o, desde a avalia??o do solo para a constru??o de uma obra at? o descobrimento/mapeamento de po?os/len??is de ?gua subterr?nea (aqu?feros) e petr?leo. Como exemplo da import?ncia dessa explora??o cient?fica via resistividade, o docente apresentar? o artigo ?Estudo preliminar revela maior reservat?rio de ?gua do mundo?, retirado do Boletim SBGF, p?gina 5, dispon?vel no site http://sys2.sbgf.org.br/portal/images/stories/Boletim/boletim4_2010_2.pdf.Os alunos se organizar?o em duplas/trios para a leitura do material e, ao final, o professor discutir? sobre a relev?ncia da descoberta do aqu?fero para a sociedade e a import?ncia das t?cnicas empregadas, que permitem sondar regi?es muito profundas de uma maneira simples e sem agress?o ao ambiente.

PRODU??O DE V?DEOS SOBRE APLICA??ES DA GEOF?SICA

Ap?s a familiariza??o com o tema, a turma ser? dividida em seis equipes, e cada uma ficar? respons?vel em realizar uma pesquisa sobre um tema espec?fico que mostra aplica??es da geof?sica em relevantes assuntos para a sociedade atualmente. Seguem os temas e algumas orienta??es para a pesquisa proposta:

Equipe 1: Geof?sica e a Eletrorresistividade

Observa??o: a equipe n?o dever? abordar os c?lculos envolvidos nesta t?cnica, uma vez que estes exigem um conhecimento matem?tico mais aprofundado. Entretanto, eles dever?o apresentar como as medidas de resistividade do solo s?o realizadas e os equipamentos usados em campo. Mais adiante s?o sugeridos alguns sites de pesquisa.

Equipe 2: Geof?sica e a Constru??o Civil

Observa??o:a equipe dever? apresentar a utilidade da geof?sica na an?lise de uma ?rea para a constru??o de obras. Por exemplo:?O solo ? muito ou pouco corrosivo? Em que isso afetar? a obras??, ou seja, quais medidas de precau??o dever?o ser tomadas. O segundo aspecto a ser explorado deve ser a aplica??o da t?cnica para a localiza??o/mapeamento de tubula??es de g?s, ou outras instala??es, j? presentes no terreno, que est?o escondidas sob a terra.

As equipes, a seguir, dever?o pesquisar exemplos e detalhes da t?cnica para a explora??o de cada material espec?fico, buscando sempre esclarecer como a resistividade est? envolvida no processo e a relev?ncia desta explora??o atualmente:

Equipe 3: Geof?sica e a Prospec??o de petr?leo

Equipe 4: Geof?sica e a Arqueologia

Equipe 5: Geof?sica e a Minera??o

Equipe 6: Geof?sica e os Aqu?feros

Sugest?es de sites de pesquisa para todas as equipes:

Eletrorresistividade Sondagem el?trica Vertical - SEV

http://www.youtube.com/watch?v=50qmEQtBRSE

Eletrorresistividade Caminhamento

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=zO4Un_4fIAE&feature=endscreen

Geof?sica Ambiental

http://www.iag.usp.br/siae98/geofisica/geofambiental.htm

Pesquisa Eletrorresistividade M?todos Geof?sicos

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAtIYAI/pesquisa-eletroresistividade-metodos-geofisicos

Medi??o de Eletrorresistividade

http://www.planalservicos.com.br/medicao-de-eletrorresistividade-er.html

CyberGe?logo - Observando o Passado

http://www.planetseed.com/pt-br/node/15843

*Todos acessados em 02/11/12.

Instru??es para produ??o dos v?deos:

1.     Cada v?deo dever? ter uma dura??o de 5 ? 10 minutos;

2.     Todos os integrantes da equipe devem participar do v?deo;

3.     O estilo de v?deo ser? uma escolha da equipe, podendo ser: reportagem (not?cia), document?rio, ou a cria??o de um filme no qual o tema da equipe seja o assunto principal da hist?ria;

4.     Os alunos dever?o editar os v?deos, devendo estes apresentar:

a.      T?tulo;

b.     Nomes dos integrantes da equipe;

c.      Cr?ditos no final do v?deo referenciando todo material utilizado para elabora??o, como: imagens, m?sicas... Desta maneira, os alunos desenvolver?o consci?ncia quanto ? import?ncia dos direito autorais;

5.     As refer?ncias bibliogr?ficas e sites visitados na pesquisa (caso estes n?o estejam na lista de sites sugeridos na atividade) dever?o ser publicados na rede social em forma de coment?rio abaixo do v?deo logo depois da publica??o do material.

Estes v?deos ser?o publicados na rede social da turma na ordem das equipes aqui apresentada. Para isto, os alunos ter?o um prazo de duas semanas, durante esse per?odo professor e alunos poder?o utilizar a rede social para compartilharem a produ??o do material bem como a elucida??o de d?vidas que surgirem durante a realiza??o da atividade. A postagem dos v?deos ser? realizada pelas equipes, que receber?o o login e a senha da conta do Facebook criada no in?cio da aula. Sugere-se que as produ??es sejam publicadas de dois em dois dias, para que todos os alunos tenham tempo de acessar a internet, assistir ao v?deo e colocar os seus coment?rios, bem como, trocar ideias a respeito do tema abordado com o professor e com os colegas de turma.

Abaixo, segue a proposta de um cronograma para esta atividade, podendo o professor alterar o per?odo das etapas de acordo com a sua realidade escolar:

Tabela 2: Sugest?o de cronograma para a atividade 2.

Atividade 2

Etapas

Execu??o

Dura??o

Local

2.2.1

Introdu??o ao t?pico ?Geof?sica?

1 hora/aula

LIE

?

?

2.2.2

?

Organiza??o das equipes, pesquisa e an?lise dos sites

2 horas/aula

LIE

Produ??o dos v?deos

2 semanas

Extra-sala

Postagens dos v?deos, acessos e coment?rios

De 2 em 2 dias

Extra-sala

Fonte: Cria??o do autor.

?

ATIVIDADE 3 ? SOLUCIONE UM CASO DE INVESTIGA??O PERICIAL A PARTIR DOS SEUS CONHECIMENTOS SOBRE RESIST?NCIA EL?TRICA E LEI DE OHM

?

PREPARA??O DO AMBIENTE:

Esta atividade ocorrer? no laborat?rio de f?sica, a turma ser? dividida em quatro equipes e o professor dever? disponibilizar o seguinte material normalmente utilizado em uma investiga??o pericial:

-  Dois peda?os de fio r?gido de cobre de 110 cm, com se??o m?nima (bitola) entre 1,5 e 2,5 mm? (Evid?ncia 1);

-  Dois peda?os de fio r?gido de alum?nio folheado com cobre de 110 cm, com se??o m?nima (bitola) semelhante ao fio de cobre (Evid?ncia 2);

-  Quatro mult?metros digitais OU quatro volt?metros e quatro amper?metros;

-  Pilhas ou baterias para alimentar o circuito (a tens?o dever? ser a que mais se adeque ao circuito montado pelo professor, por isso as medidas devem ser realizadas/testadas previamente pelo docente);

-  Cabos para montagem do circuito;

-  Garras de jacar?;

-  R?gua ou trena m?trica;

-  Fita adesiva;

-  Pelo menos um micr?metro, para que as equipes se revezem na medida dos di?metros dos fios;

-  Papel milimetrado;

-  C?mera digital ou celular com c?mera.

OBSERVA??ES:

1. Fios de outros metais tamb?m poder?o ser utilizados, desde que seja checado previamente se eles s?o capazes de obter bons resultados para o experimento.

2. O di?metro mais adequado do fio ser? aquele em que os alunos conseguir?o medir o di?metro utilizando um micr?metro.

3. Para que os discentes n?o percebam que os fios s?o feitos de outro material, sugere-se que utilize fios folheados de cobre. Assim, s? ser? percebida a diferen?a entre os fios atrav?s da medida da resistividade.

4. O professor dever? realizar o experimento antes dos alunos para observar se os fios escolhidos esquentar?o ao se medir comprimentos curtos como 10 cm. Caso necess?rio, os alunos dever?o ser instru?dos a n?o realizar medidas muito curtas do fio.

5.  ? de extrema import?ncia que os alunos N?O saibam a identidade do material at? o momento oportuno! Deve-se, pois, chamar os fios pelos termos em negrito (ver lista de materiais).

Devem-se acordar ainda algumas regras para que haja um bom desenvolvimento da atividade, como:

  •  A turma dever? ser dividida em quatro grupos;
  •  Todos os integrantes dever?o cooperar na investiga??o;
  •  Participa??o de todos na finaliza??o virtual da atividade pela rede social.

?

QUAL ? A ATIVIDADE?

Inicialmente, o professor dever? perguntar aos alunos: ?Como o conhecimento sobre resistividade e a lei de Ohm pode ajudar a sociedade nos dias de hoje??. Os discentes dever?o apresentar respostas que envolvam a??es diferentes das apresentadas nas atividades anteriores. O docente dever? prosseguir fazendo um convite aos alunos: ?Vamos solucionar uma investiga??o pericial utilizando a resistividade el?trica e a lei de Ohm??.

Figurainvestigacao

Fonte: http://what-buddha-said.net/drops/III/Investigation_Vicaya.htm

A investiga??o:

Uma f?brica de tecidos muito famosa est? expandindo os neg?cios e decidiu construir uma filial na periferia da cidade. A diretoria da f?brica contratou uma empresa especializada para realizar as instala??es el?tricas no novo pr?dio. Um m?s ap?s a inaugura??o da filial, ocorreu um grande inc?ndio e a perda do investimento dentro da f?brica chegou a quase 50%. Sorte que os bombeiros atenderam ao chamado com grande rapidez!

Os diretores da f?brica resolveram processar a empresa que fez as instala??es el?tricas e para isso, eles devem provar legalmente que os materiais estipulados no contrato n?o foram rigorosamente obedecidos. Uma das cl?usulas obriga a utiliza??o de fios de cobre em todo o percurso el?trico do pr?dio.

Evid?ncias: Testemunhos dos funcion?rios confirmaram um frequente mau funcionamento e at? a perda/queima de equipamentos utilizados na f?brica em dois ambiente, a saber: sala de fabrica??o e dep?sito de embalagens.

Figura 4: Perito de campo no local do inc?ndio.

Figurainvestigacao2

Fonte: http://efectis.com/page-country?subid=215&menuid= 40&country_id=1&clang=en

?

Figura 5: Coleta das evid?ncias.

Figurainvestigacao4

Fonte: http://www.annistonstar.com/view/full_story/19325922/article-Budget-cuts-prolonging-arson-probes?instance=home_news

Peritos de campo estiveram no local e coletaram amostras da fia??o el?trica utilizada nos dois c?modos que apresentavam maior devasta??o do fogo (ver figuras 4 e 5).

Evid?ncia1: Fio supostamente de cobre ? localiza??o: sala de fabrica??o;

Evid?ncia2: Fio supostamente de cobre ? localiza??o: dep?sito de embalagens.

As evid?ncias 1 e 2 devem ser processadas e identificadas pela per?cia t?cnica (os alunos). Para que o caso seja resolvido o quanto antes, quatro equipes da per?cia foram acionadas, ficando cada grupo respons?vel em identificar uma amostra via resistividade el?trica. Como s?o duas evid?ncias, ficar?o dois grupos com a mesma amostra e, ao final, far?o uma m?dia dos valores encontrados, obtendo, assim,uma maior confiabilidade no resultado obtido.

Procedimento experimental para a identifica??o do material:

A resistividade el?trica ser? encontrada medindo a corrente e a tens?o para 10 comprimentos diferentes do fio (de 10 a 100 cm). O c?lculo da resist?ncia el?trica ? feito aplicando a lei de Ohm. A constru??o do gr?fico ?Resist?ncia x Comprimento? ser? utilizada para encontrar a resistividade. Uma sugest?o do aparato experimental ? mostrada na figura 6, podendo o professor adapt?-la de acordo com a realidade da escola.


Figura 6: Aparato experimental para investiga??o pericial.

Figura5

Fonte: http://udes.iku.edu.tr/dersler/Fizik/FizikLabII/ELECTRICAL%20CONDUCTIVITY%20OF%20METALS.pdf (imagem modificada pelo autor).

?

Roteiro para a realiza??o do experimento

1.     Usar o micr?metro para medir o di?metro do fio em v?rios pontos ao longo do fio. Cada vez que realizar uma medida, girar ligeiramente o fio. Em seguida, calcular a m?dia desses valores;

2.     Fixar a r?gua ou a trena m?trica com a fita adesiva para que ela n?o deslize;

3.     Montar o circuito da figura 6. Observar que as posi??o 1 e 4 s?o jun??es do fio o qual se deseja medir a resist?ncia e os cabos do circuito. Certificar-se que existe um bom contato e n?o modifique durante o experimento;

4.     Estabelecer a tens?o adequada e ligar o circuito;

5.     Anotar a corrente registrada no amper?metro;

6.     Posicionar as pontas de prova do volt?metro no comprimento desejado do fio, 10 cm, por exemplo, e anotar a tens?o observada;

Observa??o: os passos 4 e 5 devem ser repetidos para 10 comprimentos do fio diferentes.

7.     Preencher a tabela 3 abaixo com os dados coletados*:

?

Tabela 3: Tabela para facilitar a organiza??o e an?lise dos dados coletados no experimento.

Comprimento do fio, L (m)

Corrente, I (A)

Tens?o Medida, E (V)

   Resist?ncia Calculada, R (?)  

R = E/I

1.

?

?

?

2.

?

?

?

3.

?

?

?

4.

?

?

?

5.

?

?

?

6.

?

?

?

7.

?

?

?

8.

?

?

?

9.

?

?

?

10.

?

?

?

Fonte:Cria??o do autor.

*Observe as unidades de medida.

?

8.     Construir o gr?fico de R (eixo-y) versus L (eixo-x) e tra?ar uma linha que melhor representa o comportamento dos pontos na folha de papel milimetrado;

9.     Calcular a se??o transversal do fio utilizando a equa??o: A = ? ?d2;

10.  Determinar a inclina??o do gr?fico;

11.  Utilizar a equa??o R = ?.L/A e as respostas do item 8 e 9 para encontrar o valor da resistividade do metal.

?

Observa??o: neste momento o docente dever?:

-  Refor?ar a aten??o dos discentes aos procedimentos de seguran?a no laborat?rio;

-  Visitar os grupos para acompanhar os dados obtidos e solicitar que repitam a medida caso necess?rio;

-  Ajudar os discentes no manuseio do mult?metro e micr?metro, orientando-os na escolha da escala apropriada e na leitura do equipamento, respectivamente;

-  Tirar uma fotografia das tabelas preenchidas e dos gr?ficos ao final do experimento como forma de registro dos dados obtidos.

Os procedimentos experimentais desta atividade foram baseados no artigo ?Measuring the resistivity of a wire? ? Teaching AS Physics Practical Skills - dispon?vel para download no link: http://www.xtremepapers.com/papers/CIE/Cambridge%20International%20A%20and%20AS%20Level/Physics%20%289702%29/9702_nos_ps_9.pdf (acessado em 05/11/12).

?

A identifica??o das evid?ncias

Ap?s as equipes que ficaram com a mesma evid?ncia calcularem a m?dia de seus resultados laboratoriais, o professor, chefe da equipe t?cnica, entregar? a cada equipe uma c?pia impressa da tabela 4 abaixo:

Tabela 4: Valores das resistividades de diferentes metais que servir? como banco de dados para os peritos t?cnicos identificarem o material utilizado na fabrica??o do fio.

Caracter?sticas dos principais condutores

Material

Resistividade
?.mm2/m

Alum?nio

0,0292

Bronze

0,067

Cobre puro

0,0162

Constantan

0,5

Estanho

0,115

Ferro puro

0,096

Lat?o

0,067

Nicromo

1,1

N?quel

0,087

Platina

0,106

?

Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/sala12/12_26.asp (modificada pelo autor).

Comparando o valor experimental da resistividade com os valores te?ricos na tabela impressa, os alunos (peritos t?cnicos) dever?o identificar os metais analisados. Caso o docente utilize fios de metais diferentes, ele dever? observar se estes est?o contidos na tabela 4. Se n?o, ele dever? criar uma tabela que inclua os novos materiais.

O professor dever? usar a diferen?a entre o valor experimental e o valor da tabela 4 (valor padr?o) para conversar com os alunos sobre erros de medida e precis?o.

Solu??o do caso na rede social           

O restante da investiga??o acontecer? atrav?s da rede social. Ser?o publicados os valores de resistividade das evid?ncias 1 e 2 encontrados pela per?cia, identificando, desta maneira, o material utilizado pela empresa de instala??es el?tricas. 

As equipes t?cnicas ter?o um prazo de dois dias para publicar na rede social um resultado parcial que confirma ou n?o a culpa da empresa. Ou seja, confirmando ou n?o a suspeita de ?m? f?? ao empregar material inadequado e fora dos padr?es contratuais.

Laudo pericial final: a confirma??o baseada nas evid?ncias

Ap?s todas as equipes postarem seu laudo parcial, o chefe da equipe t?cnica publicar? o laudo final apresentando a rela??o entre as evid?ncias:

Evid?ncia1: Fio com se??o m?nima (bitola) de ____mm2e resistividade el?trica ____ ?.mm2/m localizado na sala de fabrica??o. Confirma??o do material: cobre;

Evid?ncia2: Fio com se??o m?nima (bitola) de ____mm2 e resistividade el?trica ____ ?.mm2/m localizado na sala de fabrica??o. Confirma??o do material: metal n?o ? de cobre.

 OBS.: Sendo o fio de alum?nio folheado de cobre, a resistividade pode n?o ser exatamente aquela do alum?nio puro. Confirma-se a evid?ncia 2 como alum?nio apenas se as resistividades experimentais e te?ricas coincidirem. Caso contr?rio, utilizar o resultado apenas para provar que o fio em estudo n?o ? feito de cobre.

Junto com o laudo final, o professor dever? postar as fotos dos dados laboratoriais: tabelas e gr?ficos constru?dos pelas equipes t?cnicas. Conclus?o do caso: A empresa ? culpada no que diz respeito ao uso de fios e cabos el?tricos de outro metal que n?o seja o cobre. Seria necess?ria a finaliza??o das investiga??es confirmando um curto-circuito como fonte do inc?ndio no dep?sito de embalagens para, assim, responsabilizar a empresa pelos danos causados a f?brica de tecidos.

 FINALIZA??O

O docente solicitar? que os alunos comentem no Facebook as suas opini?es sobre o desafio proposto na investiga??o pericial, assim como a aplica??o da ci?ncia para o bem da sociedade.

O professor dever? chamar a aten??o dos discentes para o fato de que eles utilizaram uma grande quantidade de material como evid?ncia. Entretanto, os peritos profissionais trabalham com t?cnicas que requerem uma quantidade muito pequena de amostra. O professor poder? perguntar aos alunos se eles acreditam que esta t?cnica seja realmente conveniente na investiga??o e o que aconteceria no caso de fios produzidos com a mistura de dois ou mais condutores diferentes.

Recursos Educacionais

Nome Tipo
Lei de Ohm Experimento pr?tico

Recursos Complementares

Sugest?es de links para alunos

Entenda como funciona o Facebook

http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html (Sugest?o do Portal do Professor).

Como fazer v?deos:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=387

?

Sugest?es de links para professores

Facebook para Educadores                                             

http://educotraducoes.wordpress.com/2012/05/06/facebook-para-educadores/

Criar conta Facebook

http://www.criarblogs.net/criar-conta-facebook/

Tutorial: Facebook criar conta

http://www.youtube.com/watch?v=Zw7XHn0906E

Entenda como funciona o Facebook

http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html

Como usar as redes sociais a favor da aprendizagem

http://revistaescola.abril.com.br/gestao-escolar/redes-sociais-ajudam-interacao-professores-alunos-645267.shtml (Sugest?o do Portal do Professor).

O que ? Geof?sica?

http://www.cbpm.com.br/paginas/oque_geofisica.php

Geof?sica: Investiga??o do subsolo sem danos ambientais

http://www.geribello.com.br/portal/index.php?option=com_content&view=article&id=124&Itemid=&lang=pt

A Geof?sica Aplicada

http://www.igc.usp.br/index.php?id=163

?

Links do portal que podem ser consultados pelo professor no planejamento de sua aula

Como fazer v?deos:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=387

Avaliação

Na atividade 1, o professor dever? verificar se os alunos compreenderam a rela??o entre a resist?ncia el?trica de um material e as dimens?es do fio, assim como com a resistividade, propriedade espec?fica de cada material, a partir da relev?ncia dos coment?rios na rede social e da an?lise do desempenho dos alunos na sistematiza??o da atividade. Na atividade 2, o professor poder? averiguar se os discentes perceberam a import?ncia da t?cnica de medi??o de resistividade do solo aplicada pela geof?sica para a explora??o do meios naturais, por meio do desempenho das equipes na produ??o dos v?deos e a troca de ideias realizada virtualmente no Facebook. Na atividade 3, recomenda-se avaliar se os discentes compreenderam o procedimento para encontrar a resistividade de um fio el?trico, relacionando a constru??o do gr?fico ao c?lculo de uma constante, o manuseio de equipamentos como mult?metro e micr?metro, assim como a aplica??o de t?cnicas cient?ficas na investiga??o pericial.