--Reconhecer a propriedade de rotação dos espelhos planos.

--Identificar as variáveis que quantificam o fenômeno da rotação.

--Relacionar as variáveis do movimento de rotação dos espelhos planos.

Princípio da propagação retilínea da luz, conceitos básicos para o estudo de óptica geométrica, reflexão da luz.

O professor deve levar para sala de aula um espelho plano pequeno e um transferidor para cada grupo de 4 alunos. Leve também uma resma de folhas em branco tipo A4. Na aula anterior a esta deve-se pedir aos alunos para trazerem um laser-point (mas lembre-os que a incidência deste nos olhos de alguém pode causar danos permanentes à visão).

Comece a aula introduzindo a teoria. Apresente para eles a Figura 1 (Fonte: http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/otica/basico/cap04/pag5_1.gif) e explique o que acontece com o raio refletido quando se gira um espelho plano. Neste momento não quantifique o fenômeno, apenas mostre o que acontece. 

(Figura 1: Esquema de rotação para espelho plano)

ATIVIDADE 1:

Faça uma tempestade de ideias para que se estabeleça o porque do estudo de rotação de espelhos planos bem como em que situações, de ordem prática, se aplica tal conhecimento. Faça as seguintes perguntas para eles:

1) Em que situações, no dia a dia, se faz rotação de um espelho, seja ele plano ou esférico e com que objetivo?

2) Qual a diferença entre a rotação de um espelho plano e de um espelho esférico e, porque não faz muito sentido estudar-se rotação de espelhos esféricos? (para ajudá-los na resposta a esta pergunta peça para que imaginem espelhos esféricos na forma de globo...).

Para cada pergunta, anote a(s) resposta(s) correta(s) no quadro e discuta cada uma com eles. [por exemplo, para a pergunta número 1 uma boa resposta seria: ajuste de espelhos retrovisores de automóveis - o espelho central é plano e os externos são esféricos. O objetivo é de ajustar o campo visual de modo a conduzir uma direção mais segura por parte do motorista...].

Ao final dê um tempo para que anotem as respostas corretas em seus cadernos, bem como todos os exemplos dados. Estas anotações servirão para estudos posteriores.

Ainda como parte da atividade, apresente a animação da Figura 2 (Fonte: http://faraday.physics.utoronto.ca/PVB/Harrison/Flash/Reflection/Reflection.html). Use-a para explorar situações de rotação do espelho em que se pode ver a evolução do sistema à medida que o espelho vai girando, ou seja, o que vai acontecendo com o raio refletido, em relação ao raio incidente, durante o giro do espelho plano.

(Figura 2: - Animação: Esquema de rotação para espelho plano)

ATIVIDADE 2:

Peça agora para que formem grupos de 4 pessoas e dê para cada grupo um espelho, um transferidor, duas folhas em branco, e lembre-os de usar o laser-point que trouxeram. Peça para que coloquem a folha sobre a carteira, posicionem o transferidor sobre ela e o laser-point sobre o papel, próximo do espelho, de modo que ao incidir raios luminosos no espelho o transferidor possa ser usado para medir o ângulo de incidência e o de reflexão. O laser-point deve ficar numa posição fixa, pois quem vai girar é o espelho. Eles devem usar como ângulo de incidência inicial o valor de 10 graus. Oriente-os a usar a folha em branco sobre o transferidor para fazer as marcações do ângulo de reflexão (isto facilita a obtenção dos dados).

Usando-se estes materiais eles devem preencher a Tabela 1, a seguir:

(Tabela 1: Coleta de dados)

ATIVIDADE 3:

Depois de coletados os dados, todos os integrantes dos grupos devem anotar a tabela obtida em seus cadernos. Agora os grupos devem se desfazer e a sala ser novamente reorganizada em filas. Todos agora devem analisar os dados em busca de uma relação matemática entre ângulo de rotação do espelho e o ângulo de rotação do raio refletido. Para isto peça que acrescentem mais uma coluna na tabela anterior, de modo a ajudar na obtenção desta relação na Tabela 2.

Diga também que eles devem chamar de  α  o ângulo de rotação do espelho e de δ o ângulo de rotação do raio refletido, ou seja, eles devem procurar a relação entre  α  e  δ.

(Tabela 2: Cálculos e dedução da fórmula)

Dê um tempo de no máximo 5 minutos para obterem esta relação pois ela é fácil de ser enxergada. Enquanto eles fazem a análise, o professor deve passar a tabela no quadro, já com todos os dados, menos os da última coluna. O primeiro aluno que conseguir chegar na resposta correta deve ir ao quadro e explicá-la. Ele deve preencher a última coluna e mostrar que ela reflete a relação indicada por ele entre as variáveis  α  e  δ  (que deve ser  δ = 2α).

Para concluir a aula o professor deve usar um retroprojetor e apresentar novamente a Figura 1 para os alunos. Use-a para explicar geometricamente que a relação anteriormente obtida é verdadeira e, para que eles possam concordar com ela também visualmente. O mesmo pode ser feito mais uma vez com a animação, se ainda restar tempo.

Aprenda mais sobre rotação de espelhos planos:

Ciência e Cultura: http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis/vestibular00/vestibular-FenomenosOpticos005.html 

E-Física: http://efisica.if.usp.br/otica/basico/reflexao/rotacao/ 

Educar: http://educar.sc.usp.br/otica/reflexao.htm#rotacao 

Feira de ciências: http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/09_OG02.asp 

NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18a Ed., 2007.

Elabore dois formatos de questões: aquelas que cobrem somente teoria e outras que envolvam cálculos.

Nas questões teóricas deve-se cobrar a criação do esquema proposto pelos dados do enunciado, ou apenas completar um pré-esquema apresentado.

Nas questões que envolvam cálculos deve-se fornecer valores sem um esquema inicial. Eles devem fazer as contas mas também montar o esquema representativo.