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Espelhos Planos

 

19/01/2009

Autor e Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Erwin Doescher e Bruno Pagliarani Mattiazzo

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Movimento, variações e conservações
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
* Formação e posição de uma imagem num espelho plano.
Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
* Como a luz se propaga; * Óptica geométrica; * Reflexão da luz.
Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:
• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Uso do Laboratório de Informática;
• Desenvolvimento de um experimento.
Observamos que o professor deverá solicitar previamente aos alunos os materiais (como segue na Tabela 1 abaixo) necessários para a realização do experimento.

Motivação:
Inicie a aula questionando os alunos sobre o que é um espelho paralelo. Após ouvir a opinião dos alunos, o professor deverá explicar que espelhos paralelos são dois espelhos colocados um de frente ao outro na mesma direção e com suas faces refletoras entre si. Em seguida,  sugerimos que o professor apresente a seguinte suposição aos alunos: O que aconteceria se  fosse enviado um raio de luz contra dois espelhos paralelos, ele seria refletido infinitamente?

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/Self_espelho.jpg

Figura 1 – Múltiplas Reflexões
Imagem Disponível em:
http://blog.ghizoni.art.br/up/g/gh/blog.ghizoni.art.br/img/Self_espelho.jpg . Acesso em: 13 jan. 2009.

Permita que os alunos discutam por aproximadamente cinco (5) minutos e, em seguida,  explique que assumindo que o raio de luz incida perpendicularmente ao espelho, teoricamente ele (o raio) seria refletido continuamente entre os dois espelhos e isto aconteceria continuamente e infinitamente. Mas, na realidade isso não acontece, pois a luz será atenuada progressivamente pelo ar entre os espelhos, e porque nenhum espelho possui um índice de reflexão de cem por cento (100%). Além disso, os dois espelhos deveriam ser perfeitamente paralelos, sem o menor erro de alinhamento, caso contrário o raio de luz iria escapar do espelho depois de várias reflexões.

Na figura 1 acima vemos um exemplo de múltiplas reflexões.

Atividade 1:
Após as discussões apontadas acima, e estando os alunos organizados no Laboratório de Informática em duplas ou trios, o professor deverá apresentar o Recurso (que traz um experimento aos alunos).
 

 

 Este recurso tem como objetivos determinar a posição da imagem virtual de um objeto, fornecida por um espelho plano (Fig. 2) e, determinar a relação entre as distâncias “objeto-espelho” e “imagem-espelho”. Este recurso é composto por uma atividade dividida em duas (2) partes e ele já apresenta uma folha para ser entregue aos alunos.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/cao_ao_espelho-thumb.jpg

Figura 2 – Espelho plano
Imagem Disponível em:
http://bonecosanimados.blogs.sapo.pt/arquivo/cao%20ao%20espelho-thumb.jpg. Acesso em: 13 jan. 2009.

Para a realização do experimento, são necessários os seguintes materiais:

  • Dois pinos de arame com base cilíndrica de plástico ou qualquer outro objeto com um pequeno comprimento (mais ou menos 3 cm) e que fique fixo na vertical;
  • Um espelho plano;
  • Uma folha de papel milimetrado, formato A3;
  • Uma régua.

Sugerimos que o professor leia juntamente com os alunos a Introdução apresentada no referido recurso, discutindo os pontos mais importantes e esclarecendo as dúvidas que por ventura surjam no decorrer desta.

A primeira experiência proposta pela atividade é a interpretação da paralaxe, que é a medida da aparente mudança de posição de um objeto em relação a um segundo plano mais distante, quando esse objeto é visto a partir de ângulos diferentes (Fig. 3).

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/espelho4.JPG

Figura 3 – Representação da primeira experiência, Paralaxe.


Para que seja possível realizar esta experiência, os alunos deverão segurar dois (2) lápis alinhados com um de seus olhos, e fechar o outro olho (Fig. 3). Depois eles deverão mover a cabeça de um lado para o outro, e observar que os lápis saem do aparente alinhamento (um se movimenta mais rápido que o outro). Esse fenômeno chama-se paralaxe, e está presente em várias situações do nosso cotidiano. A paralaxe deixa de existir quando as pontas de ambos os lápis estão na mesma posição.

A segunda parte da atividade deverá ser feita sobre uma superfície plana horizontal.
Assim coloca-se a folha de papel milimetrado sobre a superfície plana horizontal, e em seguida coloca-se o espelho plano na vertical, no meio da folha de papel. Em frente ao espelho, coloca-se um pino de arame (um objeto) na vertical, a uma certa distância “p” do mesmo.
Procure colocar o segundo pino (pino auxiliar ou objeto) atrás do espelho, exatamente sobre a posição da imagem, tal que a ponta do pino pareça ser a continuação da imagem observada no espelho (Fig. 4).
Agora o aluno deverá movimentar a cabeça de um lado para outro, observando se ocorre paralaxe entre a imagem e o pino auxiliar. Caso isso ocorra, o professor deverá pedir para que os alunos ajustem novamente a posição do pino auxiliar até que não ocorra o fenômeno  paralaxe.
Feito isso, está determinada a posição da imagem, e assim, pode-se medir a distância “q” entre a imagem e o espelho. O professor deverá  solicitar que os alunos meçam as distâncias p e q - utilizando o próprio papel milimetrado, e que coloquem os resultados na tabela disponível na própria folha entregue aos alunos no início desta atividade.


http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/espelho2.jpg

Figura 4 – Montagem da experiência

Em seguida, o professor deverá pedir para que os alunos, desloquem o objeto um pouco para o lado, conforme indica a figura 5, e que repitam a paralaxe da primeira parte da experiência para descobrir a posição exata da imagem. Sugerimos que o professor peça para os alunos repetirem a segunda experiência pelo menos três vezes para ter um dado mais correto e que coloquem os resultados na tabela que está na folha distruibuída no início da aula.


http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/espelho3.JPG

Figura 5 – Representação da determinação da posição da imagem

Ao término desta atividade, retome a pergunta inicial “Onde você acha que a imagem de um objeto está localizada, na frente, atrás, ou dentro do espelho?” e verifique se eles já conseguem chegar a resposta de que a imagem é formada atrás do espelho. Caso eles não consigam chegar a esta conclusão, a atividade 2 proposta abaixo favorecerá que isto aconteça.

Atividade 2:

Após a realização da atividade anterior, bem como das discussões e esclarecimentos feitos, sugerimos que o professor apresente o seguinte vídeo aos alunos:

http://br.youtube.com/watch?v=ByYcAITMhoI

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/espelho.jpg
Figura 7 – Imagem do vídeo “Espelhos Planos”

Este vídeo apresenta duas experiências muito interessantes: a primeira demonstra que a distância do objeto ao espelho é igual à distância do espelho à imagem e o tamanho do objeto é o mesmo da imagem formada; a segunda experiência demonstra como achamos o número de imagens formadas por uma associação de dois espelhos num determinado ângulo.

O objetivo deste vídeo é mostrar aos alunos que a imagem de um objeto formada por um espelho plano é encontrada atrás do espelho e tem o mesmo tamanho do objeto a sua frente. Nas atividades apresentadas pelo vídeo serão possível verificar esse fato e isto através de experiências muito simples. Sugerimos que o professor tente refazê-las em sala de aula juntamente com os alunos.

CURIOSIDADES:
O professor poderá fazer os seguintes questionamentos aos alunos: “Em teoria o tamanho da imagem de um espelho plano é igual ao do objeto. No entanto, se você se afasta de um espelho, sua imagem parece cada vez menor. Como você explica essa contradição?”
É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta, bem como medie esta, favorecendo a formação da construção do saber que esse efeito ocorre por causa da percepção visual.  À medida que nos afastamos do espelho, nossa imagem também se afasta e o ângulo visual com que a vemos diminui. O cérebro decodifica ou relaciona o ângulo visual com a dimensão da imagem. Se ele diminui, a imagem parece menor (Fig.8).

 http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/1466/imagens/O_Espelho.jpg

Figura 8 - Imagem refletida num espelho

Imagem Disponível em:
www.regiaosantana.org.br/rsimagens/fotolog/O%20Espelho.jpg . Acesso em: 13 jan. 2009.

 

Recursos Complementares

Teoria e experimentos:
http://br.geocities.com/saladefisica5/leituras/paralaxe.htm
http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/09_OG02.asp

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Espelho plano / Formação de imagens Experimento prático
Avaliação
Avalie a participação e envolvimento dos alunos nas discussões e exploração do recurso.
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