19/02/2013
Mylene Ribeiro Moura Miranda
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
---|---|---|
Ensino Médio | Física | Fenômenos elétricos e magnéticos |
· Certificar-se de que cargas em movimento criam um campo magnético através da experiência de Oersted;
· Analisar fenômenos de magnetização/imantação de materiais através da simples construção de um eletroímã, utilizando este sistema para verificar a direção do campo magnético no interior de um solenoide;
· Conhecer a existência e definição de materiais paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos, aprendendo desta maneira os efeitos que o campo magnético causa em um material, assim como a influência do meio no valor do campo magnético;
· Compreender o funcionamento do Telégrafo e sua importância histórica nos meios de comunicação, montar um protótipo simples deste equipamento e conhecer e utilizar o código Morse.
- Conceito de carga;
- Definição de corrente elétrica;
- Campos elétrico e magnético;
- Representação dos componentes de um circuito elétrico em símbolos.
PREPARAÇÃO DA AULA:
Esta aula utilizará a rede social Facebook como ferramenta pedagógica. Assim, o professor deverá criar uma conta para a turma nesta rede social e certificar-se de que todos os alunos sejam adicionados. Será necessário que todos os alunos possuam um email pessoal. Sugere-se, então, que esta etapa seja realizada junto com os discentes antes de iniciar as atividades dessa aula. O docente poderá utilizar um projetor data-show para que todos visualizem seus passos e participem deste processo. Tutorais para a criação de uma conta no Facebook são indicados nos recursos complementares.
ATIVIDADE 1: Redescobrindo a experiência de Oersted: cargas em movimento criam um campo magnético!
PREPARAÇÃO DO AMBIENTE:
Para o desenvolvimento desta atividade será necessária a preparação de kits para o experimento proposto (material informado adiante), computadores com acesso a internet, câmera digitais ou celulares com câmera, caderno e caneta ou lápis para anotações. O professor deverá acordar com os alunos as seguintes regras:
- Divisão da turma em grupos de 4 (quatro) alunos;
- Participação de todos durante o experimento;
- Respeitar a opinião do colega.
DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE:
Esta atividade será dividida em dois momentos nos quais os alunos irão realizar experiências e uma pesquisa na internet, respectivamente.
Momento 1: Sala de aula
Neste momento os alunos atuarão como cientistas e serão desafiados pelo professor a realizarem tarefas utilizando os materiais contidos dentro do kit do experimento. Cada grupo deverá receber um kit contendo os seguintes materiais:
- Fios encapados ou esmaltados de pequeno diâmetro;
- Pregos de ferro de 5 cm;
- Pequenas barras de imã (como aquelas utilizadas em imãs de geladeira);
- Alfinetes/clips ou lâmina de metal que seja atraída pelo imã;
- Bússola;
- Pilhas;
- Fita adesiva;
- Tesoura.
O docente deverá solicitar aos grupos que tentem realizar as seguintes tarefas:
- Fazer o ponteiro da bússola se mover, sem tocá-la, das seguintes maneiras:
1. Usando o imã.
2. Usando o fio.
- Fazer uma lista de 5 materiais que estejam dentro da sala de aula que são atraídos pelo imã e de 5 materiais que não são atraídos;
- Fazer o prego atrair os alfinetes ou a lâmina de metal.
Deverá ser estabelecido um tempo para a duração deste momento das experiências. Sugere-se entre 20 e 30 minutos.
Os alunos de cada grupo deverão trocar ideias e interagir para alcançar o objetivo de cada tarefa. Ao final do tempo, os grupos deverão compartilhar com os colegas como eles conseguiram atingir o objetivo apresentando o modo como construíram o experimento em cada caso. Com esta finalidade, os integrantes do grupo deverão desenhar na lousa o arranjo do circuito por meio dos símbolos que representam cada componente. Os integrantes do grupo também deverão fotografar o modo como construíram o circuito em cada tarefa. Estas fotos serão postadas no Facebook no momento indicado mais adiante. Caso algum dos objetivos não tenha sido alcançado pelos grupos, o professor deverá solicitar uma nova tentativa ao final do segundo momento.
Figura 1: Resumo do método científico em forma de diagrama, indicando o ato da observação e experimentação como uma etapa fundamental no processo científico.
Fonte: http://elderbio.blogspot.com.br/2011/01/o-pensamento-cientifico.html
Observe que a tentativa de realizar as tarefas ANTES do embasamento teórico faz com que os alunos passem por passos que estimulam o pensamento científico, como resume a figura 1.
Momento 2: Sala de informática
Neste momento os alunos irão buscar entender a ciência por trás do experimento que os permitiu realizar as tarefas, assim como conhecer a história da física sobre estudos eletromagnéticos, mais especificamente, a experiência de Oersted e a imantação de materiais.
O professor deverá iniciar este momento no laboratório de informática perguntando aos alunos se eles sabem explicar o que ocorre exatamente no circuito que eles construíram. Por que a bússola se moveu ao aproximar o imã ou o fio conduzindo corrente elétrica? Por que o prego atrai o alfinete/clip ao ser enrolado num fio que passa corrente elétrica? Os alunos serão convidados a realizarem uma pesquisa visitando os seguintes sites:
Sugestão de sites para pesquisa:
Experiência de Oersted
http://www.infoescola.com/fisica/experiencia-de-oersted/
Experimento de Oersted
http://www.brasilescola.com/fisica/experimento-oersted.htm
Agulha magnética de Oersted
http://museu.fis.uc.pt/140.htm
Hans Christian Oersted
http://www.geocities.ws/saladefisica9/biografias/oersted.html
Oersted, Hans Christian (1777 - 1851)
http://www.miniweb.com.br/ciencias/artigos/oersted.html
Eletroimã
http://www.infoescola.com/eletromagnetismo/eletroima/
Eletroimã
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/eletroima/eletroima.php
Campo magnético no solenoide
http://www.brasilescola.com/fisica/campo-magnetico-no-solenoide.htm
Campo magnético no interior de um solenoide
http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/campo-magnetico-no-interior-um-solenoide.htm
Os alunos deverão fazer anotações durante a visita e leitura dos sites indicando: expressões desconhecidas, fatos que acharam interessantes ou que não eram ainda do seu conhecimento e dúvidas.
MOMENTO DO ALUNO:
Este será o momento em que os alunos buscarão realizar as atividades propostas.
DISCUSSÃO:
Após a pesquisa, os alunos irão interagir conversando sobre as anotações que fizeram, expondo suas dúvidas sobre os termos científicos ou sobre algum conceito que ainda não está bem esclarecido. O professor deverá perguntar aos alunos qual é a direção do campo magnético ao redor do fio, no centro de uma espira e no interior de um solenoide. Este é o momento para se trabalhar com os alunos a regra de Ampere, ou regra da mão direita, que ajudará os discentes a encontrarem a direção do campo magnético. O docente deve ainda questionar qual foi a relevância histórica da descoberta de Oersted, levando os alunos a analisarem a formação de um novo ramo na física, o eletromagnetismo.
SISTEMATIZAÇÃO:
Para formalizar o assunto, o professor deverá desenhar na lousa diagramas que representem as tarefas do experimento e solicitar que os alunos venham a lousa escrever uma característica/propriedade que eles tenham aprendido sobre a experiência de Oersted e o eletroímã. O docente deverá completar as propriedades/características que são fundamentais e que não tenham sido citadas, chamando a atenção dos discentes para a sua relevância.
Compartilhando no Facebook
O professor pedirá que os grupos postem no Facebook da turma as fotografias batidas no momento 1 juntamente com um texto de no mínimo 5 linhas para cada fotografia, explicando o fenômeno observado e sua relevância para o desenvolvimento do novo ramo da física, o chamado eletromagnetismo, em um prazo de dois dias.
Observe que o experimento do eletroímã é iniciado nesta atividade, mas se estenderá até a próxima atividade 2, onde serão abordados os materiais magnéticos.
O cronograma desta atividade está apresentado na tabela 1 abaixo:
Tabela 1: Cronograma da atividade 1.
Etapa |
Duração |
Ambiente |
Criação da conta na rede social |
1 hora/aula |
LIE |
Momento 1 - Experiências |
1 hora/aula |
Sala de aula ou Laboratório de física |
Momento 2 – Pesquisa online, Discussão e Sistematização |
1 hora/aula |
LIE |
Compartilhando no Facebook |
Publicação com prazo de 2 dias |
Extrassala |
Fonte: Criação do autor
ATIVIDADE 2: Imantação: o efeito do campo magnético nos materiais
INSTRUÇÕES INICIAIS
Nesta atividade os discentes prepararão um seminário sobre os diferentes tipos de materiais magnéticos e sobre a influência do meio no valor do campo magnético. Para isto, a turma será dividida em três equipes ficando cada uma delas responsável por um dos seguintes materiais: paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos. Para o desenvolvimento desta atividade será necessário o uso de computadores com acesso a internet e com um programa editor de apresentação para a produção de slides, assim como um projetor data-show.
2.1 Introdução
O professor deverá iniciar perguntando aos alunos o que ocorreria no experimento do eletroímã realizado na atividade anterior, se no lugar do prego fosse colocado uma borracha de mesmo formato. E ainda, o que ocorreria com o valor do campo magnético produzido na experiência de Oersted se o circuito fosse submerso dentro de uma vasilha com água ou óleo. A ideia principal é levar os alunos as se questionarem sobre a influência do meio no valor do campo magnético. Em seguida, o docente deve instigar nos alunos a aplicabilidade do estudo sobre materiais magnéticos. Por exemplo, na figura 2, vemos um super-eletroimãs sendo utilizado para a suspenção e translado de sucatas. Questione aos alunos: “Como deve se comportar o material usado no núcleo destes super-eletroimãs quando submetidos a presença de um campo magnético?”. Observe que os discentes não precisam responder estas perguntas agora, pois este é um momento de motivação. Entretanto, ao final desta atividade, os alunos devem ser capazes de respondê-las.
Figura 2: Foto de um super-eletroimã em funcionamento.
2.2 Em busca do conhecimento: Quais são os materiais magnéticos e o que são?
Após o momento introdutório, o professor organizará a turma em três equipes e estas realizarão uma pesquisa na internet e elaborarão uma apresentação de 10 minutos sobre o material por qual ficou responsável, a saber: paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos. Inicialmente, as equipes visitarão os sites abaixo. Contudo, os alunos também poderão buscar outros sites como fonte de informação, por exemplo, o do Wikipédia.
Sites para início de pesquisa:
Materiais paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos
http://www.brasilescola.com/fisica/materiais-paramagneticos-diamagneticos-ferromagneticos.htm
Materiais paramagnéticos
http://www.alunosonline.com.br/fisica/materiais-paramagneticos.html
O imã e o Magnetismo
http://quartzodeplasma.wordpress.com/tag/paramagnetismo/
Ferromagnetismo
http://www.infoescola.com/fisica/ferromagnetismo/
Materiais diamagnéticos
http://www.alunosonline.com.br/fisica/materiais-diamagneticos.html
Este momento de pesquisa deve ser mediado pelo professor, que deve estar atento as possíveis dúvidas que surgirão à medida que os alunos se aprofundarem no conteúdo em questão.
2.3 Estrutura do seminário
- Os alunos deverão expor o tema apresentando a definição do tipo de material (o que ocorre a nível atômico?), e mostrando aplicabilidades do mesmo (os grupos poderão apresentar pequenos vídeos que julgarem interessantes disponíveis na internet. Sugere-se que o professor avalie o tamanho/duração e se este retrata o conteúdo de maneira apropriada);
- Nos seminários, a exposição do assunto será através de slides com o uso do projetor data-show;
- As equipes deverão fornecer a bibliografia utilizada e sites visitados;
- Após cada apresentação, deverá ser disponibilizado um tempo para perguntas dos colegas e do professor.
Ao final dos seminários o docente poderá comentar/completar alguma ideia que tenha ficado confusa ou que as equipes não tenham abordado mas que é importante/conveniente esclarecer neste momento.
2.4 Desafio virtual
Baseados no conhecimento obtido sobre materiais magnéticos, os alunos serão desafiados a aprimorarem os eletroimãs produzidos anteriormente com o kit. Os grupos serão os mesmos formados na atividade 1 / momento 1. Para a fabricação de um eletroímã mais forte, os discentes ficarão livres para buscar e utilizar outros materiais. Entretanto, devem ser utilizadas apenas fontes de tensão portáteis, como pilhas ou baterias. Após a construção do eletroímã, cada grupo produzirá um vídeo fazendo uma propaganda do seu projeto e mostrando cenas do eletroímã em ação suspendendo peças de metal. Este vídeo será publicado no Facebook da turma e, para isto, será dado o prazo de uma semana. O professor poderá, se achar pertinente, realizar uma competição em sala de aula checando qual eletroímã é capaz de levantar o maior peso. Como exemplo, observe a figura 3 abaixo.
Figura 3: Foto de uma competição de eletroímã de prego.
Fonte: http://ruvlemes.blogspot.com.br/2011/03/grupos-classificados-para-fase-final.html
O professor deverá solicitar que os alunos assistam aos vídeos dos colegas e curtam/comentem suas produções. No caso da realização da competição, deverá ser registrado a eficiência de cada eletroímã através de fotografia e depois publicadas na rede social divulgando o grupo vencedor.
O cronograma desta atividade está apresentado na tabela 2 abaixo:
Tabela 2: Cronograma da atividade 2.
Etapa |
Duração |
Ambiente |
Introdução e pesquisa online |
1 hora/aula |
LIE |
Seminários |
1 hora/aula |
Sala de aula |
Desafio virtual |
Publicação com prazo de uma semana |
Extrassala |
Competição de eletroímãs (opcional) |
1 hora/aula ou durante a Feira de Ciências da escola |
A decidir |
Fonte: Criação do autor.
ATIVIDADE 3: Construindo e curtindo a primeira versão do Twitter, o Telégrafo.
INSTRUÇÕES INICIAIS
Nesta atividade os alunos construirão e utilizarão uma aplicação muito importante inventada graças ao eletroímã: o telégrafo. O docente deverá disponibilizar o material deste simples circuito para os alunos. Apesar de grande parte deste material estar incluído no kit preparado na atividade 1, sugere-se que o professor visite com antecedência os sites que serão acessados pelos discentes e verifique a lista de material informada nestes sites.
3.1 Conhecendo o Alfabeto Morse via Facebook
Este momento iniciará virtualmente dois dias antes da aplicação desta atividade, com a utilização da rede social. O professor compartilhará o link http://pu1whz.com/telegrafo.htm, que contém o texto A invenção do telégrafo e disponibiliza tanto o alfabeto Morse como também abreviações das expressões mais utilizadas internacionalmente. Deverá ser solicitado que os alunos da turma visitem o site, leiam o artigo e pratiquem o uso do código Morse com os colegas através da troca de pequenas mensagens no Facebook. O docente poderá também sugerir adivinhação de palavras como “.._. .. ... .. _._. ._” que soletra a palavra “f i s i c a”.
3,2 Introdução
O professor deverá principiar uma conversa com os alunos sobre a importância da invenção do telégrafo. Para isto, será apresentado aos alunos o artigo Código Morse desempenha papel em novo filme de Spielberg, disponível no endereço http://www.py2gw.qsl.br/py2gw/?p=277, para chamar a atenção dos alunos ao fato deste sistema ser respeitado até hoje, inclusive sendo ainda retratado em atuais filmes de Hollywood.
Em seguida, a turma será convidada a conhecer mais sobre o telégrafo e a construir estas máquinas. Para embasamento teórico, os alunos visitarão os sites sugeridos abaixo e tomarão nota das informações que julgarem pertinentes. Relembre os alunos de que eles devem fazer anotações durante a leitura dos sites indicando: expressões desconhecidas, fatos que acharam interessantes ou que não eram ainda do seu conhecimento e dúvidas.
Sites para realização da pesquisa:
Telégrafo e Campainha Elétrica
http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/02_097.asp
Código Morse – História
http://ceneta4536.blogs.sapo.pt/5926.html
O Telégrafo e o código Morse
http://www.coopermiti.com.br/educacao/CodigoMorse.pdf
O código Morse
http://www.numaboa.com.br/criptografia/codigos/codigos-abertos/334-Codigo-Morse
Tudo sobre o telégrafo
http://www.culturamix.com/cultura/tudo-sobre-o-telegrafo
3.3 Momento mão-na-massa!
Este será o momento em que os alunos se organizarão em seis grupos e fabricarão seus telégrafos. O docente deverá realizar este momento na sala de aula ou no laboratório de física/ciências. O circuito poderá ser construído como aquele mostrado na figura 4.
Figura 4: Imagem auto-explicativa do circuito de um telégrafo.
Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/02_097.asp
Após a montagem do circuito o professor deverá verificar o funcionamento do sistema para que as equipes passem para a próxima etapa da atividade com os telégrafos funcionando corretamente.
3.4 Curtindo o telégrafo
Com os telégrafos em mãos, o professor solicitará que os alunos se comuniquem utilizando os sinais aprendidos no site compartilhado no Facebook, A invenção do telégrafo. Talvez seja necessário fornecer aos alunos uma cópia impressa das tabelas dispostas no site em questão (alfabeto e abreviações). Em seguida, o professor pedirá que os alunos utilizem os termos que eles costumam empregar ao digitarem em um bate-papo ou no twitter. Abreviações do tipo: você = vc, bom fim de semana = bfs, entre outras. Sempre um colega tentando interpretar a mensagem enviada por outro integrante do grupo.
Competindo via código Morse
O professor selecionará algumas palavras-chave desta aula e distribuirá para as equipes em segredo. As equipes deverão adivinhar as palavras umas das outras através do telégrafo. Quando a palavra for descoberta, ela deverá ser escrita na lousa e o professor deverá aproveitar e fazer uma breve revisão de seu significado/conceito.
Sugestões de palavras: Oersted, eletroímã, magnetização, paramagnético, diamagnético, ferromagnético, campo magnético.
O cronograma desta atividade está apresentado na tabela 3 abaixo:
Tabela 3: Cronograma da atividade 3.
Etapa |
Duração |
Ambiente |
Conhecendo o alfabeto Morse via Facebook |
2 dias |
Extrassala |
Introdução e pesquisa online |
1 hora/aula |
LIE |
Mão na massa |
1 hora/aula |
Sala de aula ou Laboratório de física |
Curtindo o telégrafo |
1 hora/aula |
Sala de aula |
Fonte: Criação do autor.
Sugestões de links para alunos
Entenda como funciona o Facebook
http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html (Sugestão do Portal do Professor).
Como fazer vídeos:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=387
Sugestões de links para professores
Facebook para Educadores http://educotraducoes.wordpress.com/2012/05/06/facebook-para-educadores/
Criar conta Facebook
http://www.criarblogs.net/criar-conta-facebook/
Tutorial: Facebook criar conta
http://www.youtube.com/watch?v=Zw7XHn0906E
Entenda como funciona o Facebook
http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html
Como usar as redes sociais a favor da aprendizagem
http://revistaescola.abril.com.br/gestao-escolar/redes-sociais-ajudam-interacao-professores-alunos-645267.shtml (Sugestão do Portal do Professor).
Experiência de Oersted em sala de aula
http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Revista-Bras-Ens-Fis-V29-p41-51(2007).pdf
Ponto ciência – Experiência eletroimã
http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=652&ELETROIMA
Eletroimã e suas Aplicações
http://eletroima2006.blogspot.com.br/
Links do portal que podem ser consultados pelo professor no planejamento de sua aula
Como fazer vídeos:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=387
Eletroimã
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/17554/eletroima.pdf
Observação: TODOS OS SITES DESTA AULA FORAM ACESSADOS EM 21/01/2013.
Na atividade 1, o docente poderá averiguar se os discentes compreenderam a experiência de Oersted, assim como sua importância histórica através da relevância dos textos elaborados e publicados na rede social. Ainda nesta atividade, deverá ser percebido se os alunos entenderam a regra de ampere aplicando-a nos circuitos construídos por eles próprios, inclusive dentro do solenoide/eletroímã. Na atividade 2, o professor poderá verificar se o conceito dos tipos de materiais magnéticos e suas aplicabilidades estão clara para os alunos observando os seminários. Deverá estar claro para os discentes o fato do meio influenciar no valor do campo magnético. Na atividade 3, o professor poderá avaliar se a turma compreendeu o funcionamento do Telégrafo e sua importância histórica nos meios de comunicação, assim como a utilização do código Morse.
Sem estrelas 0 classificações
Denuncie opiniões ou materiais indevidos!