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Estudo do Espectro Eletromagnético a partir do monitoramento da Atividade Solar Através de uma Ferramenta Online Desenvolvida pela NASA

 

14/08/2012

Autor y Coautor(es)
CLEMENTINA VERGINIA ANDREOLLA
imagem do usuário

PATO BRANCO - PR UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANA

Marco Antonio Bosse

Estructura Curricular
Modalidad / Nivel de Enseñanza Disciplina Tema
Ensino Médio Física Oscilações, ondas, óptica e radiação
Ensino Médio Física Conhecimentos básicos e fundamentais
Ensino Médio Física Universo, terra e vida
Ensino Médio Física Som, imagem e informação
Datos de la Clase
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Os alunos poderão:

  • Ter conhecimento sobre o espectro eletromagnético através de uma ferramenta online desenvolvida pela NASA denominada Centro de Atividades sobre o Clima Espacial – CACE, que pode ser acessado através desse link http://webeduc.mec.gov.br/nasa/, cujo principal objetivo é realizar o monitoramento da atividade solar;
  • Compreender a relação e aplicação do espectro eletromagnético e sua relação com o cotidiano;
  • Identificar as diferentes faixas do espectro eletromagnético;
  • Reconhecer fenômenos do cotidiano onde o espectro eletromagnético está presente. 
Duração das atividades
5 aulas de 50 minutos cada
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Para que o aluno desenvolva todas as etapas das aulas, é importante que os alunos já tenham trabalhado os conteúdos que os levem a compreensão do tema proposto nesta aula - Espectro eletromagnético, que são:

1. Ondulatória;

Para revisar este assunto sugiro as aulas postadas no Portal do Professor:

Ondas, Arnoldo Brasilio Filho;

2. Ondas eletromagnéticas, Daniel Rodrigues Ventura;
 

Para trabalhar este conteúdo que será de fundamental importância para a compreensão do que é proposta nesta aula, sugiro as aulas a seguir, postadas no Portal do Professor.

Ondas – A luz - uma propagação ondulatória, José Marcelo Gomes;

Espectro eletromagnético: aplicações da energia radiante, Guilherme Andre Dal Moro

Estratégias e recursos da aula

 

Esta aula utiliza como processo metodológico o Método Científico, que consiste em três etapas básicas, que são: 
 
Etapa 1: Observação;
 
Etapa 2: Formulação da pergunta;
 
Etapa 3: Formulação da hipótese;
 
 
Ao estudar o assunto Ondas Eletromagnéticas na disciplina de Física, no Ensino Médio, os alunos têm contato com o espectro eletromagnético que, na maioria das vezes é trabalhado de forma superficial e quase que despercebida. Antes de chegar a esse tópico são trabalhados outros conteúdos envolvendo aspectos do espectro eletromagnético, mas o mesmo não é abordado. Considerando a importância do conhecimento  aprofundado do espectro eletromagnético e as implicações de sua aplicação, no domínio do conhecimento dos fenômenos do cotidiano, é que sugiro as atividades a seguir.
 
Outro aspecto levado em consideração nesta sugestão de aula, é o de que a disciplina de Física no Ensino Médio conta com duas horas aulas semanais, o que, dificulta a realização de uma atividade de longo prazo e com muitas atividades ou recursos não práticos e acessíveis, ou de difícil manuseio e/ou entendimento pelo aluno, para tratar de um assunto que é uma pequena fração de um vasto conteúdo, porém de grande importância para a compreensão de atividades relacionadas as Ondas Eletromagnéticas, no contexto do cotidiano.
 
As estratégias são sugeridas na ordem que se segue, baseada no fato de que o assunto desta aula está interligado a um conteúdo mais extenso, por isso, se tratado de forma pontual, demanda um tempo que a disciplina não dispõe em sua carga horária disponível no Projeto Político Pedagógico. Como no contexto do assunto o espectro eletromagnético é abordado, sugiro intensificar a busca pelo conhecimento sobre o assunto, uma vez que tem uma vasta aplicabilidade científica.
 
 
 
Primeiro Momento – Relacionamento do espectro eletromagnético com a Astronomia
 
Para contemplar a primeira fase do Método Científico, é explorada a ferramenta online Centro de Atividade sobre o Clima Espacial - CACE . 
 
Nesse momento, o professor poderá questionar os alunos de que forma se pode utilizar o espectro eletromagnético para o estudo da Astronomia, com a finalidade de aguçar a curiosidade natural deles, baseando-se nos materiais e assuntos abaixo:
 
 
 
 

Posteriormente, o educador poderá trabalhar diretamente com o CACE, mostrando no Visualizador Multimídia, encontrado na aba “Dados do Clima Espacial” em “Dados ao Vivo” ou no link http://webeduc.mec.gov.br/nasa/spaceweather/#,  diferentes imagens do Sol sob diferentes comprimentos de ondas, podendo, dessa forma, ilustrar uma das aplicações do espectro eletromagnético no contexto da Astronomia.

Para iniciar esta etapa, o educador deve orientar seus alunos a acessarem o link acima citado (Figura 1).  Em imagens, selecionando "O Sol" em "visualizando", os alunos terão acesso a imagens do Sol em diferentes comprimentos de onda, do espectro eletromagnético, como mostram as figuras abaixo. 

Imagem do Sol obtida no comprimento de onda do raio-x
Figura 1 – Imagem do Sol obtida no comprimento de onda de Raios X. Fonte: MEC/NASA
 
 
Radiação ultravioleta (partes claras) sob diferentes filtros Radiação ultravioleta (partes claras) sob diferentes filtros.
 
Radiação ultravioleta (partes claras) sob diferentes filtros. Radiação ultravioleta (partes claras) sob diferentes filtros.
Figura 2 - Imagens em Ultravioleta mostram manchas Solares e atividade Solar (partes claras). Fonte: MEC/NASA
 
 
Com a observação das imagens, questionar as particularidades de cada imagem e formular hipóteses sobre o geram essas características peculiares em cada imagem. Questões como por exemplo:
  • As regiões de atividade Solar são melhor visualizadas na imagem em Raios X (Figura 1) ou nas imagens no Ultravioleta (Figura 2)?
  • Em qual imagem o Sol é visto com maior definição?
As seguintes hipóteses podem ser levantadas, entre outras:
  • Na imagem do Sol, na faixa de Raios X, é possível visualizar com maior exatidão quais estruturas representam perturbações em sua superfície ou isso é melhor visualizado nas imagens na faixa do Ultravioleta, do espectro eletromagnético?
 
Para ampliar as discussões é possível passar algumas ilustrações selecionado a aba “Ilustrações” e escolhendo a opção Magnetosfera em "visualizando" e selecionando a opção “Espectro Eletromagnético” (Figura 3), e “Radiação eletromagnética na atmosfera” (Figura 4),  no menu ao lado. Esta etapa mostra o que é possível de ser estudado/detectado em cada comprimento de onda. O professor pode apresentar a seus alunos questões como:
  • Em quais faixas do espectro eletromagnético é possível detectar objetos sem o uso de equipamentos?
  • Para que um objeto seja visualizado pelo olho humano, a radiação emitida deve estar entre quais frequências do espectro eletromagnético da Figura 3?
  • Quais partes do espectro eletromagnético apresentam os maiores comprimentos de onda? E os menores?
  • Observando a Figura 3, relacione o comprimento de onda com a frequência de radiação do espectro eletromagnético.
 
 
Figura 3
Figura 3 -  Ilustração do Espectro Eletromagnético. Fonte: MEC/NASA
 
 
figura 4
Figura 4 - Radiação eletromagnética na atmosfera. Fonte: MEC/NASA
 
 
A partir dessa etapa da aula, fica mais fácil para o aluno relacionar o espectro eletromagnético com atividades e aplicações no cotidiano.
 
 
Segundo Momento – Promovendo o debate à curiosidade do aluno
 
Nesse momento o professor deve iniciar uma discussão sobre o espectro eletromagnético,  instigando os alunos quanto a sua presença em nosso cotidiano e suas aplicações, uma vez que ele vem inserido dentro do assunto Ondas Eletromagnéticas.
 
É interessante também mencionar questões relacionadas a Astronomia e ao espaço, uma vez que foi utilizado CACE, abordando o espectro eletromagnético. Este momento contempla a segunda fase do método científico, proposto como metodologia nesta aula. A discussão pode ser baseada sobre as seguintes questões:
 
  • O que é espectro eletromagnético?
 
  • Como ele está presente em nosso cotidiano?
 
  • Qual a relação entre a Astronomia e espectro eletromagnético, mais especificamente, como os diferentes comprimentos de ondas são utilizados para estudar o universo?
 
 
Terceiro Momento – Apresentação conceitual sobre o espectro eletromagnético e o relacionamento do mesmo com a Astronomia
 
Neste momento é feita a complementação teórica do assunto, explicando seus principais conceitos descritos acima, contemplando assim a terceira fase do método científico. Esta etapa pode ser realizada no laboratório de informática ou em outro espaço que permita aos alunos e professor utilizar equipamentos com internet.
 
1°) O que é espectro eletromagnético?
 
É realizada uma introdução dinâmica sobre o tema, através desse link: http://videoseducacionais.cptec.inpe.br/swf/natureza_radiacao/1_2/ e em seguida o professor poderá explicar de uma forma mais dinâmica através dos vídeos abaixo.
 
 
 
 
 
2°) Como ele está presente em nosso cotidiano?
 
Abordar diferentes assuntos que relacionam o espectro eletromagnético em nosso dia-a-dia, como por exemplo, o efeito da radiação Solar sobre nossa atmosfera, os efeitos da radiação em nosso organismo e sua utilização pelo homem.
 
Para esta atividades ver os vídeos:
 
 
 
 
 
Recursos Complementares
Avaliação

 

A avaliação será feita em três etapas, conforme abaixo
 
1ª etapa - Organização do Conhecimento
 
Os alunos em equipes de no máximo 4 integrantes, pela ferramenta a seguir, baseados nas atividades desenvolvidas dissertar sobre: 
 
1) Os principais conceitos de espectro eletromagnético;
 
2) De que forma os diferentes comprimentos de onda do espectro eletromagnético interagem com nossa atmosfera;
 
3) Os usos feito pelo homem e a importância para a Astronomia.
 
2ª etapa - Seminários
 
Através das abordagens realizadas as equipes devem organizar e apresentar seminários.
Cada equipe deve ficar responsável por apresentar os resultados relativos a ferramenta de avaliação 1, para um comprimento de onda diferente.
 
3ª Etapa - Mapa Conceitual e Vídeo de Apresentação
 
Cada equipe elabora um mapa conceitual sobre o comprimento de onda apresentado no seminário, evidenciando os principais conceitos,
usos corriqueiros e astronômicos do espectro eletromagnético. A apresentação do mapa conceitual se dará a partir de um vídeo gravado pela equipe. 
Cada equipe deverá, dentro de sua realidade, providenciar equipamentos eletrônicos que possibilitem a gravação de vídeo com áudio, onde os integrantes da equipe devem apresentar seu mapa conceitual. Os vídeos devem ser apresentados a turma, em um momento específico, em aula, e pode ser divulgado em um blog criado pela turma, destinado a postagem de atividades desenvolvidas pela turma e/ou relacionadas a disciplina de Física da escola.
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