·        Que a energia eólica pode ser transformada em outra modalidade de energia.

·        Que é possível se beneficiar da energia do vento.

·        Que é possível converter energia eólica em energia mecânica.

          Energia mecânica, energia elétrica, transformação de energia, gerador mecânico de energia elétrica.

          Sugerimos que inicialmente o(a) professor(a) inicie sua aula exibindo o filme disponível no seguinte  endereço:

Campeonato Brasileiro Mt19 2004 pt 2/4

http://www.youtube.com/watch?v=3nuM_kgN3-I&feature=related

Depois faça um ligeiro comentário sobre a história do uso de barco a vela.

As primeiras embarcações a vela, usada pelos gregos e romanos no Mar Mediterrâneo utilizavam barcos com vela que moviam na direção do vento. A vela com formato de triângulo manobrável foi utilizada em barcos pesqueiros na idade média pelos genoveses e posteriormente pelos vikings que aperfeiçoaram o sistema, usados posteriormente pelos navegadores ibéricos.

         Atividade I

 Em seguida apresentar para a turma a Figura 01 que ilustra um barco flutuando em um lago tendo uma lona erguida na vertical fixa por meio de um suporte em sua base. Peça então ao grupo que responda a seguinte indagação:

Em um dado momento, estando o barco em repouso na direção norte-sul, o que ocorrerá se soprar um vento perpendicular ao plano da lona na direção leste–oeste, sentido para oeste, diz-se vento leste? Justifique sua resposta.

Certamente vão dizer que o barco deverá deslocar na direção e sentido do vento. Porque essa deverá ser a direção da força resultante naquela circunstância.

          Depois deverá dar continuidade da aula, apresentando a figura que ilustra moinhos de vento, disponível no link abaixo.

           Faça uma breve explicação sobre moinhos de vento sua utilidade no passado e a tendência de uso atual e futuramente.

Energia eólica 2 

          Moinho de vento é um dispositivo que usa as hélices como elemento de captação e conversão da energia do vento para outra modalidade de energia apropriada para movimentar outros mecanismos.

Através do uso dos chamados moinhos de vento, desde o século XI a energia eólica era transformada em energia mecânica. Ao girar as pás, a energia mecânica era usada para fazer funcionar a engrenagem utilizada para moagem de grãos e posteriormente, no século XII, bombear água, principalmente nos Países Baixos para drenar canais para o mar.

A energia eólica tem sido aproveitada para mover os barcos impulsionados por velas, pelas grandes embarcações nos séculos XV e XVI por países como a Espanha e Portugal, por exemplo.  

Atividade II

            Na seqüência poderá apresentar a Figura 02 e explicar o funcionamento e utilidade de um anemômetro.

http://www.sobiologia.com.br/figuras/Ar/anemometro.jpg

          A velocidade dos ventos em certo local é medida com um aparelho denominado anemômetro, que é, basicamente, um tipo de cata-vento, como se pode ver na Figura 02. As pequenas conchas giram quando o vento bate nelas, fazendo toda a peça rodar, onde um sensor de velocidade devidamente calibrado fornece a velocidade do vento. A haste horizontal situada logo abaixo do cata vento é denominada de anemoscópio, ele pode girar livremente no plano horizontal, em torno de seu centro; possui uma dupla palheta em forma de cunha numa das extremidades, leme, de maneira que ao ser forçada pelo vento alinha na direção dele, por isso, esta haste indica a direção do vento.

          Para demonstração, poderá montar para a turma um anemoscópio rudimentar, cujas peças devem ser previamente preparadas, fora do horário da aula. Para não perder tempo de aula, este material deve ser montado anteriormente ao horário da aula. Este material bastante simples consiste de:

1. Uma haste que pode ser um tubo de plástico ou uma vareta de madeira cerca de 30 cm de comprimento.
2. Um suporte de madeira de 20 cm de comprimento, podendo ser um pedaço de cabo de vassoura.
3. Duas plaquetinhas de metal no formato de um triângulo de pelo menos 5 cm de base e 7 cm de altura. Essas plaquetas podem ser obtidas recortando uma latinha de refrigerante.
4. Dois pregos finos, um para servir de pino da haste e outro para prender a base com o suporte.
5. Uma placa com aproximadamente 10cmX10cm de madeira para servir de base.
6. Um pedaço de arame liso e fino flexível.

Procedimento:

• Faça dois pequenos furos nas pontas das plaquetas e em uma das extremidades da haste, esquema A e B da Figura 03.
• Passar um fio flexível prendendo as duas pontas das plaquetas uma de cada lado de modo que extremidade da haste fique entre elas. Force as extremidades livres, base do triângulo, afastando uma da outra.
• Na outra extremidade da haste prenda uma setinha ou simplesmente faça um marca nesta extremidade, veja a figura.
• Determine o centro de massa da haste e faça um furo neste ponto que deverá ser perpendicular ao furo efetuado na extremidade da haste, ponto C na Figura 03.
• Prenda o suporte de madeira na base com o outro prego, esquema D na figura.
• Faça um polimento no topo do suporte para diminuir o atrito. Apóie nele o centro de massa da haste e fixe-a com o prego de modo que possa girar livremente na horizontal conforme ilustrado no esquema E da Figura 03.

          Divida a turma em grupos de oito alunos e faça a demonstração para cada grupo.

Para funcionar o anemoscópio além da montagem precisará de um ventilador ou de um secador de cabelo, para simular o vento. Com o anemoscópio sobre a mesa incida nele o vento do ventilador ou do secador de cabelos como na Figura 04.

            Após toda a turma observar o funcionamento do termoscópio e verificar que a haste estabiliza na direção do vento e que a seta aponta sempre no sentido em que aproxima o vento pergunte a turma.

          Se em um dado momento o anemoscópio indica vento norte, qual a direção e sentido do movimento do vento?

          Então o que significa vento leste?

• Deverão responder que quando a seta do anemoscópio está apontando para o norte, indicando vento norte, significa que o movimento do vento é do norte sul com sentido para o sul.
• Vento Leste significa que o vento vem do leste, ou seja, direção leste-oeste com sentido para oeste.

Depois deverá explicar que em Meteorologia, Aeronáutica, etc, quando se menciona a direção do vento refere-se de onde o vento está vindo como é indicado pelo anemoscópio que é um instrumento usado principalmente nas estações meteorológica.

          Faça também a seguinte pergunta:

         Nas estações meteorológicas o anemômetro é fixado ao anemoscópio, como na Figura 02, com qual finalidade?

·        Como o anemômetro acompanha o anemoscópio ele estará sempre orientado na direção do vento.

Para completar o assunto sobre direção do vento, use também a Figura 05, que ilustra um dispositivo denominado de biruta para indicar a direção do vento em aeroportos.

Nos aeroportos a direção do vento, importante para decolagem e aterrissagem de aeronaves, é indicada pelo dispositivo denominado biruta, um cone longo de tecido, com abertura nas duas extremidades, em que a maior é adaptada em um anel metálico que pode girar livremente. Dessa maneira o cone se orienta na direção do vento local. Deve ser instalado a alguns metros acima do solo em local bem visível.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Anemoscopi.JPG/250px-Anemoscopi.JPG

Atividade III

          Para mostrar que se pode transformar energia eólica em energia mecânica, poderá montar um cata vento de modo que em seu eixo possa conectar uma roda ou um carretel.

Prepare o material e faça a montagem em sua casa, colégio ou numa pequena oficina. O material para construir o cata vento é muito simples e fácil de se conseguir.

Material a sugerido:

1.      Uma folha de metal: alumínio ou latão, etc, quadrada cerca de 10 cm de lado.

2.      Uma tesoura que seja compatível para cortar o metal a ser usado.

3.      Dois parafusos de ponta fina.

4.      Tubo ou parte externa de uma caneta esferográfica lisa.

5.      Um tubo oco cujo diâmetro interno seja ligeiramente maior que o diâmetro externo da caneta. Pode ser obtido cortando o cabo de um guarda chuva velho.

6.       Ferramentas simples, martelo, chave de fenda e um prego fino.

Procedimento para construção do cata vento.

·        Com a régua e um lápis trace um segmento de reta ligando os vértices opostos da folha metálica, veja esquema A da Figura 06.

·        Marque o ponto de cruzamento dessas linhas, faça nele um furo usando o prego e o martelo.

·        Em cada vértice, canto da folha de metal esboce a lápis duas curvas semelhantes àquelas ilustradas no esquema C da figura; depois recorte a folha nas linhas curvas marcadas e nas linhas retas até cerca de 2 cm do centro da folha, veja o esquema D na figura.

·        Torça as 4 hélices, uma por vez e sempre no mesmo sentido fazendo-as defletir de um ângulo entre 30 a 40 graus em relação à direção original, esquema E da Figura 06.

·        Com o parafuso prenda a ventoinha no tubo de caneta, E na figura.

·        Adapte o eixo (caneta), colocando-o dentro do tubo retirado do guarda chuva. O eixo deve ficar com uma pequena folga de modo que possa girar facilmente dentro do tubo suporte.

·        Agora fixe um carretel ou uma rodinha na extremidade do eixo oposto ao cata vento, Figura 07.

·        Prenda o tubo mais grosso, parte externa, em um suporte como na Figura 07.

Na própria sala de aulas, divida a turma em grupos de 6 a 8 alunos, para que todos possam observar a demonstração. É muito simples, mas algum aluno talvez não tivesse ainda despertado pelo fato.

Procedimento: Usando um ventilador ou secador de cabelo, direcione o vento frontalmente ao cata vento. Peça aos alunos para observar que o cata vento ao girar, seu eixo também gira e a rodinha ou carretel também vai girar.

      Pergunte então para a turma:

Como podemos usar a energia do vento para produzir energia mecânica?

Certamente vão surgir várias respostas. Discuta com a turma e comente cada caso.

         Acesse:

Energia eólica

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=23459

A Física e o cotidiano -

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fisicaecotidiano/index.html

          Sugerimos que divida a turma em 12 grupos e peça que investigue, descubra e depois deverá informar para toda a turma, na aula de Física seguinte, qual a direção predominante e a velocidade média diária do vento em sua cidade, ou em um local do município. Cada grupo fará para o mês de ordem correspondente ao número escolhido para o grupo. Essa escolha pode ser por sorteio.