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Transformação de energia

 

20/06/2011

Autor e Coautor(es)
José Ângelo de Faria
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VICOSA - MG COL DE APLICACAO DA UFV - COLUNI

Daniel Rodrigues Ventura, José Higino Dias Filho, Edson Luís Nunes

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Visões de mundo
Ensino Médio Física Movimento, variações e conservações
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
  •  Que uma modalidade de energia pode se transformar em outra modalidade.
  •  Verificar a transformação de energia mecânica em elétrica.
  •  Comparar os diversos processos de geração de energia elétrica e relacioná-los com o impacto que causam ao meio ambiente.
Duração das atividades
50 minutos (uma aula)
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

             Energia potencial, energia cinética, trabalho, potência.

Estratégias e recursos da aula

          Inicialmente o professor deverá discutir com a turma o que é energia e pedir que dê exemplos de diversas modalidades de energia. Os exemplos mais comuns são energias mecânica, cinética e potencial, energia química, energia luminosa, energia térmica, energia elétrica, etc.

 

“Atividade I”

 

          Sugerimos inicialmente que o professor peça aos alunos que, com as mãos abertas aperte as palmas de suas mãos e esfregue-as, uma contra a outra, durante alguns segundos. Pergunte a eles o que acontece. Claro que ao esfregar as mãos, vão perceber que elas se aquecem.  Pergunte a eles: As mãos se movendo possuem que tipo de energia?

          Considerando que as mãos estão em movimento certamente responderão que é energia mecânica ou cinética.

           Pergunte também: qual a modalidade de energia responsável pelo aquecimento,  elevação da temperatura, das mãos?

          Deverão responder que é energia térmica ou calor. Em seguida faça a pergunta: Ao esfregar uma mão à outra, aquecendo-as, há transformação de energia? Qual transformação?

          Está claro que houve transformação da energia mecânica, movimento das mãos, em energia térmica, aumento de temperatura das mãos, por causa do atrito.

          O professor poderá então usar o interruptor e acender uma lâmpada da sala e perguntar: Qual a transformação de energias envolvidas nesse procedimento?

          Prontamente deverão perceber que se a lâmpada acendeu é porque recebeu energia elétrica, portanto a energia elétrica se transformou em energia luminosa.

         O professor poderá orientar os alunos para fazerem uma pequena montagem, como na Figura 01. Para tal divida a turma em grupos de 4 alunos e distribua para os alunos ou peça antecipadamente que cada grupo traga os seguintes materiais:

  1. Um pequeno carretel, desses que vem com linha de costura, veja o desenho da Figura 01.
  2. Uma gominha, como aquelas usadas para prender dinheiro, cédulas.
  3. Um pedaço de vela de parafina ou um pedaço de sabonete.
  4. Palito de madeira.

Procedimento: corte a parafina de forma a obter um disco de diâmetro um pouco menor que o diâmetro da borda externa da roda do carretel, depois faça um orifício em seu centro; use uma vela fina, cujo diâmetro normal ao eixo central seja um pouco menor que o diâmetro da borda externa da roda do carretel, faça nela dois cortes transversais perpendiculares ao seu comprimento de modo a obter um disco de 0,5 a 1,0cm de espessura; retire o pavio do centro desse disco, vai ficar bem apropriado para fabricar o carrinho. Passe a gominha dobrada na parte interna do carretel e no orifício do disco de parafina, em seguida passe o palito dentro da dobra da gominha para travar o disco, mantendo-o encostado no carretel, veja a Figura 01. Na outra extremidade do carretel amarre as duas partes da gominha de modo a ficar ligeiramente esticada, passe entre as duas partes da gominha um pedaço de palito, menor que o diâmetro da roda do carretel, para travar e segurar a gominha esticada.

          Como o material é muito simples, o professor poderá fazer várias montagens ou fornecer os kits para os alunos montarem em equipes na própria aula. Se não dispuser de material para os grupos, mostre antes, as partes componentes do carrinho e como foi montado, para que a turma tome conhecimento. Depois faça a demonstração do funcionamento, segure o carretel com uma mão gire o palito cerca de 5 voltas com a outra e coloque o carretel na mesa ou no chão e deixe-o girar. Se tiver material suficiente forneça um para cada grupo de 5 alunos e peça que teste o carrinho.

Depois pergunte.

           Ao enrolar a gominha girando o palito que tipo de energia fica armazenada na gominha? Colocando o carrinho no chão, verifica-se que ele adquire que tipo de energia? Então, houve transformação de quais modalidades de energia através desse procedimento?

 

Carretel02

http://1.bp.blogspot.com/-tm0oYinnNj0/TWGW9CzkRjI/AAAAAAAAAWM/qHbZOE0n2iA/s320/Trator.jpg

 

Atividade II

          Agora vamos transformar energia mecânica em elétrica. O material a ser utilizado é um motorzinho elétrico, desses usados em brinquedos, um LED, cerca de 20 centímetros de fio fino de cobre e 1 m de barbante, tipo linha cordonet.

          Pelos dois terminais do motor, onde normalmente é ligada a bateria que o faz girar, conecte os fios de cobre e na outra extremidade de cada fio conecte os terminais do LED conforme é mostrado no esquema da Figura 02. Se dispuser de solda elétrica, solde esses terminais para ter um contato melhor. Enrole o barbante no eixo do motor, depois fixando o motor ou segurando com uma das mãos, puxe o barbante fazendo o eixo girar. Faça isso numa posição que todos os alunos possam ver. Depois deixe que vários alunos repitam esse procedimento.

          Pergunte aos alunos: Que tipos de transformações de energia estão envolvidos nesse experimento?

          No motor, a energia mecânica, rotor do motor girando junto ao eixo, é transformada em energia elétrica. A energia elétrica gerada alimenta o LED que acende, ou seja,  através do LED a energia elétrica é transformada em energia luminosa. Portanto, deverão responder que energia mecânica é transformada em elétrica e a energia elétrica é transformada em energia luminosa.

          Sugerimos que o professor acesse a sugestão de experimento que se encontra no Portal do Professor com título e endereço abaixo, e apresente aos alunos fazendo os comentários e discussões que julgar convenientes:

 

Geração de energia em usinas nucleares: 33 segundos

 

http://www.youtube.com/watch?v=xoOiXF1s7MQ

 

 

Geração de Energia Elétrica pelas Ondas do Mar: 3 min. e 50 seg.

 

http://www.youtube.com/watch?v=iTplImvTF9c

 

 

Como funciona a energia eólica - parte 1: 1 min. e 47 seg.

 

http://www.youtube.com/watch?v=2JgC4A7L2PE&NR=1

 

 

Como funciona uma usina hidrelétrica?: 2 min. e 47 seg.

http://www.youtube.com/watch?v=iYPMZamqSH4

 

         Animação sobre funcionamento do painel fotovoltáico que se encontra disponível no Portal do Professor.

Painel solar fotovoltaico

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=24123

 

Aula02Figura02

Atividade III

 

          No experimento anterior o motor funcionou como um gerador de energia elétrica. Na realidade os geradores de energia elétrica são dispositivos que transformam um tipo qualquer de energia em energia elétrica.

          Nas usinas hidroelétricas, por exemplo, a água canalizada ao descer a barragem adquire velocidade, energia potencial gravitacional da água no nível superior da água na barragem é transformada em energia cinética, que empurra as pás de uma roda fazendo-a girar. O eixo desta roda é acoplado ao gerador que ao girar transforma energia mecânica em elétrica, semelhante ao que ocorreu com o motorzinho.

          Nas usinas termoelétricas a água é aquecida numa caldeira pela queima de gás, de óleo ou de lenha, até ser transformada em vapor que ao adquirir alta pressão é utilizado para fazer uma turbina girar. O eixo desta turbina é acoplado a um gerador que de maneira semelhante, ao girar, produz eletricidade, transformando energia térmica em energia elétrica.

          Também dessa forma é gerada energia elétrica a partir de energia nuclear, com a diferença que o calor gerado para aquecer a água e transformá-la em vapor, é obtido pela reação nuclear, normalmente fissão do Urânio.

          Os geradores eólicos são outras opções de geração de energia elétrica, em que o vento soprando nas pás de um cata ventos faz este girar. O eixo do cata ventos é acoplado ao eixo do gerador que ao girar transforma energia mecânica em energia elétrica.

          A luz solar ao incidir sob uma célula fotovoltaica é transformada em energia elétrica.

           Após essas explicações, o professor deverá distribuir os alunos em pequenos grupos para que iniciem uma rápida discussão sobre: “como gerar energia elétrica comprometendo o mínimo possível às alterações do meio ambiente”.

 

          Para fechar o conteúdo, se for possível, o professor poderá acessar alguns vídeos disponíveis na internet, sobre esse assunto, repassando-os aos alunos e fazendo os comentários complementares que julgar pertinente, são filmes de pequena duração. Segue títulos e endereços dos referidos vídeos:

Sugerimos que o professor acesse a sugestão de experimento que se encontra no Portal do Professor com título e endereço abaixo:

Experimento 15 - Transformações de Energia

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27765

Recursos Complementares

         

         Sugerimos ao professor que acesse os sites abaixo sobre fontes de energia alternativas:

 

http://renovacaoenergetica1.blogspot.com/

 

http://energeticos302.blogspot.com/

Avaliação

          O professor poderá promover um debate entre os alunos sobre como seria possível gerar energia elétrica com o mínimo de impacto do meio ambiente, envolvendo professores de outras áreas como Geografia, Biologia, Química e outras áreas afins.

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