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Radiação e absorção da luz

 

22/11/2010

Autor e Coautor(es)
Marina Silva Rocha
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BELO HORIZONTE - MG ESCOLA DE EDUCACAO BASICA E PROFISSIONAL DA UFMG - CENTRO PEDAGOGICO

Lízia Maria Porto Ramos; Maria Antonieta Gonzaga Silva; Priscila Barbosa Peixoto.

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Fundamental Inicial Ciências Naturais Ambiente
Ensino Fundamental Final Ciências Naturais Tecnologia e sociedade
Ensino Fundamental Inicial Língua Portuguesa Língua escrita: prática de leitura
Ensino Fundamental Inicial Língua Portuguesa Língua escrita: prática de produção de textos
Ensino Fundamental Final Ciências Naturais Terra e universo
Ensino Fundamental Inicial Ciências Naturais Recursos tecnológicos
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Relacionar radiação com a absorção da luz.

Relacionar cores com a absorção de calor.

Identificar conceitos de radiação e absorção de luz.

Entender a influência da radiação e absorção da luz em diferentes ambientes.

Desenvolver a leitura de textos científicos relacionados com o assunto e sua interpretação.

Duração das atividades
4 horas/aula
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Os alunos deverão ser capazes de identificar conceitos de luz e calor, bem como compreender a reflexão da luz relativa às cores dos objetos.

Estratégias e recursos da aula

Introdução: uma abordagem para o professor

A natureza da luz

O estudo da astronomia baseia-se quase que exclusivamente da luz captada dos objetos celestes. É através da luz por eles emitida, refletida ou absorvida que tiramos informações sobre os astros. Estrelas, como o Sol, emitem luz, enquanto que os planetas do sistema solar e seus satélites refletem a luz solar. A Lua, nosso satélite natural, também reflete a luz do Sol, sendo que sua aparência no céu, expressa pelas fases da Lua, depende da posição da Lua relativa ao Sol no espaço. A Lua também bloqueia a luz do Sol durante um eclipse solar. Analogamente, detectamos a presença de poeira no espaço entre as estrelas através da sua capacidade de também absorver a luz destas últimas.

A luz com certeza é uma forma de energia; a luz solar esquenta o ar e superfície da Terra, como todos sabem. Sabemos também que a luz solar pode ser decomposta em diferentes cores, como no arco-íris. Sabemos ainda que o Sol é branco-amarelado quando está alto no céu, mas bem amarelo ou alaranjado no nascente e no poente. Estes exemplos cotidianos nos mostram que a luz é uma forma de energia em propagação e capaz de interagir com a matéria. Podemos reproduzir um arco-íris fazendo com que a luz do Sol atravesse um prisma, ou mesmo uma superfície de água com um espelho submerso. Na verdade, a luz se propaga na forma de ondas e as diferentes cores refletem variações nas propriedades destas ondas.

Uma pergunta importante, que ainda não respondemos é: que forma de energia as ondas de luz carregam de um ponto a outro? No caso da luz, a energia por ela transportada é eletromagnética. Ou seja, são perturbações nas propriedades eletromagnéticas, mais especificamente nos vetores campo elétrico e campo magnético, que se propagam pelo espaço através da luz. Por isso, um sinônimo para a luz pode ser "ondas eletromagnéticas" ou "radiação eletromagnética".

Objetos astronômicos formam categorias bem distintas quando consideramos a radiação eletromagnética por eles emitida. Estrelas, por exemplo, emitem o grosso da sua luz na região do visível ou do infravermelho. As estrelas mais quentes também emitem muita luz no domínio do ultravioleta.

Radiação infravermelha

Um tipo de radiação natural e de caráter eletromagnético é a infravermelha, que pode ser produzida por qualquer tipo de corpo que apresente calor. Como ela não necessita de um meio para se propagar, pode chegar até nós vinda do espaço. O Sol é a maior fonte de radiação infravermelha de nosso sistema solar. Ela também pode ser produzida de forma natural em nosso planeta por seres vivos ou por matéria inorgânica. Essa radiação é não-ionizante, mas ao interagir com algum corpo, fornece energia às suas moléculas, que começam a vibrar, ocasionando uma elevação na temperatura do corpo. Por provocar transmissão de calor é a radiação mais utilizada pela humanidade.

Radiação ultravioleta

Os raios ultravioleta (UV) têm caráter eletromagnético e são produzidos principalmente pelo Sol, mas o homem pode obter este tipo de radiação através de lâmpadas e de câmaras de bronzeamento artificial. Os raios UV, procedentes do Sol, ao penetrar em nosso planeta são atenuados pelo ozônio existente nas camadas da atmosfera terrestre.

O processo de criação da radiação UV é o mesmo da criação da luz visível diferindo apenas na energia do fóton que é emitido do átomo. Essa radiação é essencial para o desenvolvimento das plantas, pois provoca a fotossíntese e no caso dos animais e seres humanos tem um fator muito importante na fixação do cálcio e na síntese da vitamina D, mas seu excesso pode ser muito prejudicial. A radiação UV é dividida em duas partes: UVA e UVB, que são classificadas de acordo com o malefício que provocam à saúde dos seres vivos.

Os raios UVB atingem a superfície terrestre numa quantidade um pouco maior e a radiação UVA é a que chega até nós em maior quantidade.

A radiação UVB penetra um pouco mais na pele, chegando até a epiderme, e pode ser responsável pelas queimaduras na pele, geradas quando o tempo de exposição ao Sol é maior. Já o raio UVA é o mais penetrante, pois consegue atingir a derme, sendo responsável pelo bronzeamento. Esses tipos de UV podem provocar vários malefícios à pele de pessoas que se expõem ao Sol, devido ao trabalho ou só por lazer, entre os quais estão: formação de catarata e de câncer de pele, aparecimento de rugas, envelhecimento precoce da pele, reações fotoalérgicas, danos no DNA, entre outros.

Adaptado de: http://ciencia.hsw.uol.com.br/radiacao1.htm (consultado em 15/11/10, às 11h48min) e http://www.if.ufrgs.br/oei/stars/espectro.htm (consultado em 15/11/10, às 11h47min).     

Estratégia   

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de discussões orientadas entre eles, realização de atividade prática experimental, além de leitura de texto e alguns vídeos sobre o assunto, para sistematização dos conhecimentos.   

Como o professor irá ativar esse processo: 

O professor ativará este processo por meio do incentivo às discussões entre os alunos, proposta de atividade prática experimental com a turma, leitura e interpretação de texto sobre o assunto, bem como exibição de vídeos para sistematização dos conhecimentos.   

Atividade prática: Captando o calor do Sol             

Professor, num primeiro momento da aula, converse com os alunos sobre o Sol, sondando se eles sabem a importância deste astro para o nosso planeta. Pergunte como conseguimos ter calor na Terra, se não é produzido por este planeta. Como podemos medir o calor? Num dia quente, o que é mais confortável: usar roupas claras ou escuras? Por quê? Deixe os alunos se manifestarem, dando suas opiniões e relatando suas experiências. Registre no quadro as ideias mais importantes.             

Depois deste momento inicial, proponha para a turma a realização de uma atividade prática para perceber o que a luz tem a ver com o calor. Providencie os seguintes materiais:   

Materiais necessários: 

- 02 copos de plástico brancos com tampa

- Tinta guache preta

- 02 termômetros   

Modo de preparar:

Professor, a atividade deverá ser realizada em um dia em que o Sol esteja evidente (não poderá ser um dia nublado). Pinte a superfície externa e a tampa de um dos copos com a tinta guache preta. Coloque água nos dois copos e posicione os termômetros em cada um, expondo-os ao Sol por cerca de 30 minutos (eles deverão receber radiação direta). Peça aos alunos que anotem a temperatura dos dois termômetros antes da exposição ao Sol, para posterior comparação. Após esse período, recolha-os e mostre à turma a mudança na temperatura dos dois copos.   

Em qual dos copos a temperatura subiu mais? Por que isso pode ter ocorrido? Por que o copo escuro ficou mais quente? O que a cor do copo pode ter influenciado no aumento da temperatura? Deixe os alunos darem suas opiniões e hipóteses para o que ocorreu.   

Discutindo o assunto   

Explique para a turma, depois de os alunos discutirem o suficiente sobre o assunto, que quando algum objeto recebe luz ele também recebe energia do Sol junto com a luz, e com isso o objeto se aquece. Os objetos de cores claras (por exemplo, branco) refletem a maior parte da luz que recebem e não absorvem quase nada. Já objetos de cores escuras (por exemplo, preto) absorvem quase toda a luz e não refletem quase nada. Pode-se observar também que aquecedores de água caseiros são feitos de material escuro para aumentar a captação de calor e aquecer mais rápido uma grande quantidade de água.

Atualmente, como a temperatura de muitas cidades tem aumentado, uma alternativa é pintar o telhado de prédios e outras construções de branco para reduzir o aquecimento e o consumo de energia elétrica dos aparelhos de ar condicionado.

Assim, objetos de cores claras “brilham” mais e quase não se aquecem, como pôde ser observado na atividade, e os objetos de cores escuras, por absorverem a luz, também absorvem o calor, e por isso sua temperatura aumenta. Dessa forma, no verão, usar roupas de cores claras reduz a sensação de calor que as roupas escuras podem proporcionar, no entanto no inverno, quando queremos nos aquecer, as roupas escuras são mais indicadas.

Retirado de: http://2.bp.blogspot.com/_buouoaHFDRc/Sp57yroPykI/AAAAAAAAAK8/KF6k271YIHE/s400/Popaga%C3%A7%C3%A3o_luz.png (consultado em 15/11/10, às 12h48min). 

Retirado de: http://www.musitec.com.br/images/geral/23_5_2005_16_47_5_Absorv.jpg (consultado em 15/11/10, às 12h49min). 

Retirado de: http://www.manualmerck.net/images/thumbnail/p_1019.gif (consultado em 15/11/10, às 12h50min).    

Texto para os alunos:             

Professor, após as discussões acerca da atividade prática, entregue para os alunos um texto informativo sobre o assunto, pedindo que façam uma leitura silenciosa e destaquem as informações mais relevantes. Depois, faça com eles uma leitura oral, tirando as dúvidas que surgirem e explicando aspectos mais importantes do texto. Peça que os alunos, em casa, escrevam um texto sobre o que aprenderam durante a atividade prática e leitura do texto.             

Abaixo segue sugestão de texto:    

Ai! Ui! Estou ardendo!

Descubra por que a pele muda de cor quando recebe os raios solares sem proteção

Dias quentes e ensolarados têm tudo a ver com banhos de mar, de rio, de cachoeira... A gente se refresca, nada para lá, para cá... Agora, confesse: você nunca ficou ardido depois de um dia todo exposto ao Sol? Aposto que sim. E aposto, também, que você ficou cheio de arrependimento por ter ficado com aquele bronzeado vermelho-camarão. Mas você sabe por que a pele reage mudando de cor quando recebe os raios solares sem proteção? Precisa conhecer a melanina...

Na nossa pele há um tipo de célula conhecida como melanócito, que é responsável pela produção e acúmulo de melanina. Apesar de parecer nome de menina charmosa, a melanina é um pigmento. Isso quer dizer que ela dá a coloração típica de cada indivíduo (uns bem branquinhos, outros morenos, outros negros etc.).

Quando a pele é exposta à radiação solar, a produção de melanina aumenta como forma de nos proteger dos raios, e o resultado é o bronzeado, a mudança da cor da pele da pessoa. Acontece, porém, que quando exageramos na exposição – e isso varia de pessoa para pessoa – a pele não só muda de cor como arde. Dependendo da situação, pode sofrer até queimaduras e inchaços. Aaaai!

Embora provoquem um incômodo danado, ardores e inchaços são os problemas menos graves dessa história toda. A radiação existente na luz solar, chamada ultravioleta, é muito intensa e tem efeito acumulativo. É como se as suas células guardassem na memória todo o Sol que você tomou ao longo da vida. Se ele foi exagerado, podem surgir doenças como o câncer. Outra consequência do efeito acumulativo é o envelhecimento precoce: a pele se torna mais enrugada, parecendo mais velha do que realmente é.Uuuui!

Proteja-se!

A radiação solar é fundamental para que exista vida na Terra. Já imaginou vivermos sem a luz e o calor que vêm do astro-rei? Não haveria dia e as temperaturas no planeta seriam muuuito baixas. Portanto: a radiação solar não é ruim, apenas precisamos aprender a não exagerar e a nos proteger.

Com cuidados simples podemos, sim, diminuir os riscos de desenvolver qualquer problema relacionado à exposição exagerada ao Sol. Usar corretamente e constantemente produtos como o filtro solar é uma dessas maneiras. Ele protege a nossa pele contra as radiações nocivas – é parceiro da melanina, nossa proteção natural.

Disponível em: http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2009/208/ai-ui-estou-ardendo/?searchterm=calor do sol (consultado em 15/11/10, às 12h55min).    

Ferramentas tecnológicas – Atividades Visuais:             

Professor, após a leitura e discussão sobre o texto, apresente para a turma alguns vídeos informativos sobre a radiação e absorção. Depois de os alunos assistirem com atenção, peça que cada um faça no caderno uma síntese sobre o que aprendeu nos vídeos, ilustrando-a.             

Abaixo seguem sugestões de vídeos:                             

MAG - 2/14 - Efeito Estufa - http://www.youtube.com/watch?v=soicSlswjOk&feature=related (consultado em 15/11/10, às 15h01min).    

Efeito Estufa - animação - http://www.youtube.com/watch?v=1nLUFG-WLPA&feature=related (consultado em 15/11/10, às 15h02min).    

Funcionamento básico do aquecedor solar - http://www.youtube.com/watch?v=fltv6ztI5KE&feature=related (consultado em 15/11/10, às 15h03min).    

Cozinha Solar - http://www.youtube.com/watch?v=FllcN4lSsA4 (consultado em 15/11/10, às 15h04min). 

Recursos Complementares

Professor, abaixo seguem alguns recursos complementares, que poderão ser usados durante a aula, caso seja necessário, ou apenas como um “saiba mais”:   

http://www.brasilescola.com/fisica/radiacao-eletromagnetica.htm (consultado em 15/11/10, às 15h05min).    

http://www.infopedia.pt/$absorcao-da-luz (consultado em 15/11/10, às 15h06min).    

http://www.feiradeciencias.com.br/sala27/27_07.asp (consultado em 15/11/10, às 15h07min).    

http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/09_04.asp (consultado em 15/11/10, às 15h08min).    

http://ciencia.hsw.uol.com.br/luz.htm (consultado em 15/11/10, às 15h09min).    

http://www.brasilescola.com/fisica/absorcao-emissao-calor.htm (consultado em 15/11/10, às 15h10min). 

Avaliação

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.             

Peça aos alunos que façam em casa uma pesquisa, em que entrevistarão de duas a três pessoas (que poderão ser familiares ou amigos). Nesta entrevista, eles deverão responder a questões como:

1) O que é radiação solar?

2) A quanto tempo de radiação solar você fica exposto em média por dia?

3) Como você se previne de doenças provocadas pela exposição ao Sol?

4) Nos dias quentes, quais cores de roupa você prefere usar? Por quê?

5) Como você acha que o planeta Terra consegue se aquecer, se não produz calor?   

Depois de cada aluno trazer as entrevistas, divida a turma em grupos e peça que cada grupo reúna as respostas dos integrantes, montando um quadro com as informações obtidas e fazendo uma conclusão sobre as entrevistas: os entrevistados sabem o que é radiação solar? Eles conhecem os problemas que a exposição excessiva ao Sol podem causar à saúde? É comum o uso de filtro solar? É de conhecimento da maioria que as roupas claras dão sensação de frescor no verão, devido à menor absorção de calor?

Os grupos deverão montar cartazes com as informações obtidas, expondo seus conhecimentos sobre o assunto e divulgando para a escola, numa campanha de conscientização. Desta forma, você poderá avaliar o ensino-aprendizagem e seus alunos poderão contribuir para a informação do restante dos estudantes.

Opinião de quem acessou

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Opiniões

  • Valdecy, E E Daniel Moura , Mato Grosso - disse:
    lipax@terra.com.br

    24/11/2010

    Cinco estrelas

    Gostei muito do aspecto interdisciplinar da aula. Outro aspecto a ser destacado é o significado da entrevista aos alunos da escola.


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