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Transformações de energia

 

19/11/2010

Autor e Coautor(es)
Eliane Candida Pereira
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SAO PAULO - SP Universidade de São Paulo

Mary Grace Martins

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Fundamental Final Ciências Naturais Tecnologia e sociedade
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
  • Conhecer transformações de energia: a energia mecânica em elétrica e a energia eólica em mecânica e elétrica.
  • Utilizar diferentes recursos para compreender um fenômeno.
  •  Trabalhar em grupos interagindo para atingir um objetivo comum.
Duração das atividades
5 horas aula
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

É interessante que os alunos tenham desenvolvido o conceito de energia.

Estratégias e recursos da aula

1ª atividade

Pergunte a seus alunos como a energia elétrica pode ser gerada. Após a discussão inicial, explique que uma energia primária é transformada por meio de um gerador que ao ser acionado produz a energia elétrica, complementando que há diferentes tipos de usinas: hidrelétrica, termelétrica, termonuclear e eólica, entre outras.

Para sintetizar esses conceitos, com um computador conectado à internet e um projetor multimídia, apresente a animação disponível em http://www.furnas.com.br/anima2.asp 

Imagens da animação produzida por Furnas, disponíveis em http://www.furnas.com.br/anima2.asp 

Em seguida, organize grupos de trabalho e, na sala de informática, indique que acessem as seguintes páginas para saberem mais:

Além da página específica para cada grupo, todos devem acessar também Fontes Alternativas de Energia disponível em http://fisica.cdcc.sc.usp.br/olimpiadas/01/artigo1/fontes_eletrica.html .

Peça que façam anotações sobre pontos que considerarem interessantes e relevantes.

Ao final da aula, organize uma socialização das informações.   

Para as próximas aulas, professor, faça download do recurso

Experimento 15 - Transformações de Energia , objeto educacional disponível no Portal do Professor em http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27765. Acesse o Guia para o professor disponível nesse recurso para apropriar-se dos experimentos propostos e prepare o material que será necessário para as atividades:    

 Materiais para  Transformação de energia mecânica em energia elétrica 

  • 1 motor elétrico DC, sem controlador de tensão de 6 V (pode ser usado um motor de brinquedo)
  • 1 LED vermelho (3 ou 5 mm)
  •  2 fios jacaré/ jacaré

Materiais  para Transformação de energia eólica em energia cinética de rotação e energia potencial gravitacional

  • Catavento  (sugere-se que cada grupo de alunos construa um cata-vento, ou o próprio professor já o faça antes da aula.)  Para realização dos experimentos é necessário acoplar o cata-vento a um suporte de madeira que precisa ser providenciado antes do início dos experimentos, conforme orientações disponíveis no recurso já indicado. ·  
  • 1 LED vermelho (3 ou 5 mm)
  •  2 fios jacaré/jacaré
  •  2 pedaços de borracha medindo 2 cm de comprimento cada, com o mesmo diâmetro do parafuso ·  
  • Porcas e arruelas
  • Suporte de madeira para fixar o catavento
  • Cronômetro

 Materiais para Transformação de energia eólica em energia elétrica

  • Catavento
  • Rolha de cortiça
  • Motor elétrico DC ( mesmo já utilizado no primeiro experimento)
  • Multímetro
  • 2 fios banana / jacaré

Fonte: Guia do Professor – Experimento Transformações de energia. IBTF - Projeto Acessa Física - Atualizado em 05 de março de 2010. Disponível em http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27765

 

 2ª atividade:

Apresente as seguintes definições para os alunos:   

  • A energia eólica, que é a energia cinética originada pelo vento, pode ser utilizada para realizar trabalho e pode ser transformada em outras formas de energia: mecânica ou elétrica.   
  • A energia potencial gravitacional está associada à altura de um corpo em relação a um nível de referência, que pode ser o solo, por exemplo. A energia cinética está associada à velocidade do corpo. A soma das duas energias é a energia mecânica total do sistema.

Considerando as orientações do recurso Experimento 15 - Transformações de Energia , organize os grupos de trabalho  e disponibilize os materiais e as instruções dos experimentos para cada agrupamento.

Oriente que após a realização dos experimentos deverão produzir um relatório que sintetize as observações e responda às questões:

Como ocorreu a transformação da energia mecânica em energia elétrica?

Como ocorreu a transformação de energia eólica em energia cinética de rotação e energia potencial gravitacional?

Como ocorreu a transformação de energia eólica em energia elétrica?  

  

Inicie então, a série de experimentos propostos no material com a observação da  Transformação de energia mecânica em energia elétrica.

Segue abaixo uma síntese das orientações e procedimentos disponíveis no Guia para o Professor do recurso indicado.

Ligue o LED aos terminais do motor DC. Verifique a polaridade.

Gire o eixo do motor manualmente .

Discuta com os alunos: O que você observa quando gira o eixo do motor? Qual transformação de energia que ocorreu?  

 3ª atividade

Organize a realização do segundo  experimento   Transformação de energia eólica em energia cinética de rotação e energia potencial gravitacional

Orientações:         

Insira o pedaço de borracha de 2 cm, de forma que envolva o parafuso.  

Coloque uma porca para fixar a borracha.  

Atravesse o parafuso no furo do suporte .   

Coloque uma porca na parte posterior do suporte.   

Coloque o outro pedaço de borracha, envolvendo o parafuso. Esta borracha vai servir como polia.

Fixe a borracha utilizando outra porca.   Observação: para o catavento girar livremente, utilize uma chave inglesa com o objetivo de desapertar um pouco a porca junto ao suporte na parte posterior.

Enrole o fio cordonê na borracha atrás do suporte que vai servir como polia .

Pendure um corpo de massa na extremidade do fio.

A energia eólica a ser utilizada pode ser do próprio vento ou de um ventilador. Utilize o que achar mais conveniente no dia do experimento.   

Coloque o ventilador na frente do cata-vento e meça esta distância.  

Desenrole o fio até o corpo atingir o chão.   Observação: para obter um resultado significativo, coloque o corpo a uma altura pelo menos a 1,5m da polia.

Ligando o ventilador, você vai observar que com a rotação do eixo do cata-vento, o fio vai sendo enrolado na polia, fazendo com que o corpo suba até a polia (borracha).  

Utilizando o cronômetro, meça o tempo que o corpo leva para subir do chão até a polia (borracha).  

Repita o procedimento colocando a uma altura diferente da anterior, e meça novamente o tempo.  

Coloque o ventilador a uma distância diferente da anterior  e a uma mesma altura anterior, meça o tempo que leva o corpo para subir a altura.   

Enfatize: Quando a fonte de energia eólica (vento ou ventilador) é colocada em uma distância diferente do cata-vento, o que acontece?     

4ª atividade:

Promova o experimento: Transformação de energia eólica em energia elétrica.

Orientações:                 

Retire o cata-vento do suporte.

Na parte posterior do cata-vento, retire a borracha.  

Substitua por uma rolha de cortiça

 Insira o eixo do motor na rolha de cortiça.  

Ligue cada terminal do motor, utilizando os fios jacaré.

Conecte os fios a um multímetro, para medida da tensão . Observe a polaridade.

Coloque o cata-vento na frente do ventilador, segurando o motor com a mão.  

Meça no multímetro a tensão gerada.

Posicione o cata-vento a diferentes distâncias do ventilador e observe o que acontece com a tensão.

Discuta: Quais as transformações de energia observadas?

Peça que os alunos escrevam tudo o que  observaram. Recolha as observações de cada grupo e, após a leitura, faça devolutivas sobre aspectos não mencionados ou pouco explorados na síntese.

 5ª atividade

 Levante a seguinte questão para a turma:  

Em sua opinião, qual seria a melhor forma de se gerar energia elétrica?

Aponte que em todas as formas de geração de energia podem-se levantar pontos positivos ou negativos.

Os grupos devem, então,  voltar a reunir-se e fazer a sua indicação. Combine com a turma que será organizado um debate como se eles estivessem defendendo um investimento financeiro no tipo de usina escolhida. Para isso, deverão preparar-se pesquisando os argumentos prós e os contras, usando a Internet, além dos argumentos já elencados por eles.

Nesse debate, eles deverão ter informações suficientes para defender a sua usina e apontar por que as demais não são as mais indicadas.   Após um período para o levantamento de argumentos, promova a discussão, anotando as defesas.

Ao final, ajude a turma a fazer as ponderações e desfazer equívocos conceituais, se necessário.        

Recursos Educacionais
Nome Tipo
Experimento 15 - Transformações de Energia Experimento prático
Recursos Complementares

Conheça  o vídeo "Eletricidade - Transformação de energia  II (Energia mecânica em elétrica)" disponível em  http://www.youtube.com/watch?v=b4UFR_ASIQY  e o vídeo "Motor Elétrico Simples" em http://www.youtube.com/watch?v=Hwv4I0-Xx1M&feature=related  

Avaliação

Escreva a composição de cada grupo em uma planilha para facilitar suas anotações durante o processo. Observe e registre  se os alunos:

  • participam ativamente da primeira  pesquisa proposta na internet e sua respectiva socialização com a turma
  • seguem as orientações para os experimentos
  • conseguem transformar as informações que pesquisaram em argumentos para o levantamento de prós e contras sobre as diferentes formas de geração de energia elétrica  

Ao final da sequência de atividades, converse com cada grupo sobre suas observações.

Opinião de quem acessou

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Opiniões

  • jose aguiar, em. presidente vargas , Maranhão - disse:
    joseaguiar02@hotmail.com

    26/05/2013

    Quatro estrelas

    foi muito proveitoso para mim utilizar com meus alunos suas experiencias obrigado


Sem classificação.
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