O aluno poderá com estas aulas aprender: o que são Cargas Elétricas e como elas interagem entre si; o que é Potencial Elétrico das cargas e a Atração Elétrica - que é a Força de interação entre as cargas positivas (prótons) e negativas (elétrons).

Motivação:Sugerimos que o professor, após pedir para que os alunos formem grupos de quatro a cinco integrantes, e apresentar o recurso postado abaixo – que é um vídeo com 1 minuto e 35 segundos (Fig.1), pergunte a eles qual é a diferença entre um raio (Fig.1) e um trovão.

Recurso: Raio de trovão em câmera lenta
http://www.youtube.com/watch?v=DJxM1fGnj18. Acesso em: 05 ago. 2009.

Sugestão: O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.

Figura 1 – Imagem do vídeo.

Após ouvir as respostas dos alunos, o professor deverá fazer algumas perguntas a eles – como sugeridas abaixo, para que eles pesquisem e anotem seus resultados (para posterior discussão):

• Qual a diferença entre o raio e o trovão?
• Que tipo de Energias estão envolvidas num raio?
• Por que vemos primeiro o raio ou relâmpago e depois ouvimos o trovão?
• Por que temos o raio?

Sugestões de sites para as pesquisas sobre as perguntas feitas acima:
http://www.pion.sbfisica.org.br/pdc/index.php/por/artigos/a_fisica_das_tempestades_e_dos_raios
http://www.brasilescola.com/fisica/raios.htm
http://www.ufpa.br/ccen/fisica/aplicada/formac.htm
http://www.fisica.net/eletricidade/eletricidadenaatmosfera.php

Em seguida, sugerimos que o professor retome a discussão inicial com os alunos, e peça para que aqueles grupos que se sentirem à vontade leiam as respostas obtidas através da pesquisa! É importante que o professor favoreça que os alunos possam compreender que o raio é uma descarga elétrica, a qual libera muita Energia (elétrica, sonora, térmica etc.), sendo que grande parte desta é liberada na forma de Energia Sonora, que nada mais é que o trovão.

Em seguida, o professor proporá que cada dupla leia a matéria jornalística “Raio atinge campo de futebol e fere 25 na Áustria (Fig. 2)”, postada abaixo, cujo propósito é de mostrar o quão perigoso é um raio e como ele consegue atingir uma grande quantidade de pessoas.
http://www1.folha.uol.com.br/folha/bbc/ult272u595470.shtml

Figura 2 – Imagem da reportagem.

Pergunte aos alunos qual foi a causa dos jogadores caírem em campo e quem é o culpado na história, o raio ou o trovão? Discuta com eles e explique que todas as dúvidas sobre a formação de raios será esclarecida no decorrer destas aulas.

Atividade 1

Neste momento, o professor deverá apresentar o recurs o (que se trata de um vídeo) postado abaixo. Nele será demonstrado como um raio é form ado e as cargas elétri cas envolvidas neles.

Recurso: Aula 04 - Física - EletrostáticaLink do Recurso no site do Youtube:
http://www.youtube.com/watch?v=tv3OkoW-6s4&feature=related

Sugestão: O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.

O vídeo (Fig. 3), postado acima, explica os conceitos básicos de eletricidade, como por exemplo, o que é um elétron, próton e como identificar quando um corpo está carregado positivamente ou negativamente e quando ele está neutro. Além disso, ele explica como ocorre um raio e como podemos observar um fenômeno eletrostático com um pente e pedacinhos de papel.

Figura 3 – Imagem do vídeo.

Visando conhecer as opiniões dos alunos sobre o vídeo, bem como ter um momento para discussão e esclarecimento de dúvidas, sugerimos que o professor faça as seguintes perguntas aos alunos:

• Para ocorrer um raio, o que é necessário acontecer? Ajude-os a compreender que para ocorrer um raio precisamos de uma diferença de cargas, ou seja, uma nuvem carregada negativamente e um corpo carregado positivamente ou vice-versa.
• Como o raio é formado da diferença de cargas entre dois corpos (diferença de Potencial Elétrico), a direção deste somente será da nuvem para o solo? Discuta com os alunos e os ajude compreender que podemos ter raios entre nuvens (Fig. 4) e entre a nuvem e o solo. Já no último caso, o raio pode ir da nuvem para o solo ou do solo para a nuvem, pois se tivermos algum local no solo carregado negativamente e uma nuvem com uma quantidade menor de elétron que este local no solo, o raio será emitido do solo para a nuvem.

Figura 4 – Raio entre nuvens.
Imagem disponível em: http://cache.gawker.com/assets/images/io9/2008/11/lightning.jpg. Acesso em: 30 Jul. 2009

• O ar é um condutor elétrico? Antes de ajudá-los a responder está questão, faça as seguintes perguntas: “Normalmente sai faísca da tomada, ou seja, o ar conduz eletricidade de um ponto a outro da tomada?” e “O raio atravessa o ar. Então é certo dizer que o ar conduz eletricidade?”. Estas questões visam favorecer que os alunos percebam que o ar pode ser considerado um condutor e um isolante (ao mesmo tempo) de energia elétrica. O que faz com que o ar seja um ou outro (condutor ou isolante) é a quantidade de energia elétrica. Por exemplo, na tomada das nossas casas a energia elétrica é muito pequena perto da energia do raio, então para baixas energias o ar é um isolante e para altas energias ele é condutor.

Atividade 2

Na atividade anterior foi visto teoricamente o que é um raio e como ele se forma. Portanto, nesta nova atividade, iremos explorar um experimento sobre Atração Elétrica - que é o conceito base para a formação de um raio.
De forma a demonstrar a Atração Elétrica, sugerimos que o professor, neste momento, apresente o Recurso postado abaixo aos alunos, o qual é uma experiência muito simples que ilustra a atração entre elétrons e prótons (mostrada no vídeo anterior). Esta experiência se encontra no seguinte site:

Recurso: Entortando a água com eletricidade estática

http: //pontociencia.org.br/experimentos-interna.php ?experimento=326&ENTORTANDO+A+AGUA+COM+ELE TRICIDADE+ESTATIC A#t op. Acesso em: 05 ago. 2009.

Para a realização deste experimento serão necessários os segui ntes itens:
• 1 garrafa pet 2 litros, com tampa, cheia de água
• 1 canudo de refrigerante
• 1 folha de papel toalha
• 1 prego grosso

Já para o desenvolvimento do experimento o professor deverá dar as seguintes instruções aos alunos:
• Furem a garrafa com o prego, mantendo-a tampada.
• Removam a tampa da garrafa e atritam o canudo com o papel toalha, aproximando o do jato de água que sai da garrafa, que é a água saindo no furo feito na parte de baixo da garrafa.

Para melhor visualização e construção do experimento, o professor deverá apresentar o vídeo (Fig. 5), postado abaixo, aos alunos:
http://www.youtube.com/watch?v=-kXRAJzSGuU

Figura 5 – Imagem do vídeo.

Sugestão: O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.

Após realizarem o experimento, questione os alunos sobre o porquê d’água mudar seu trajeto.
Ajude-os a compreender que quando atritamos o canudo no papel, este fica eletrizado e quando o aproximamos da água ele atrai dos prótons da água, fazendo-a mudar sua trajetória.

Sugestão:
Considerando que a história da Física é muito importante, pois nos mostra como grandes pensadores descobriram suas fórmulas, princípios e leis, e que ela (a história da Física) ainda é pouco conhecida por alunos, sugerimos alguns sites, que versam sobre Benjamin Franklin e a História de Física, para que os alunos façam pesquisas. Após a pesquisa, sugerimos que os alunos apresentem o que aprenderam sobre Benjamin Franklin e a História da Física através de seminários.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklin
http://www.e-biografias.net/biografias/benjamin_franklin.php
http://www.histedbr.fae.unicamp.br/navegando/glossario/verb_b_benjamin_franklin.htm
http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=3503&op=all
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/benjamin-franklin/benjamin-franklin-9.php

É importante observarmos que Benjamin Franklin (Fig. 6) foi um grande cientista, inventor, filósofo, diplomata e foi peça importante para a independência norte-americana. Para a Física ele identificou as cargas positivas e negativas e demonstrou que os trovões são fenômenos de natureza elétrica. Esse conhecimento serviu de base para seu principal invento, o pára-raios. Ele criou também o franklin stove (um aquecedor a lenha muito popular) e as lentes bifocais.
Benjamin Franklin revolucionou a meteorologia. Com base em conversas com agricultores notou que a mesma tormenta percorria várias regiões. Assim, criou mapas meteorológicos semelhantes aos usados ainda hoje para substituir os gráficos usados até então ⁽¹⁾.

Figura 6 – Benjamin Franklin
Imagem disponível em:
http://4.bp.blogspot.com/_h92F2a-n9a Y/SZdvQe_pgPI/AAAAAA AAD0M /EZfoKbnlzjY/s400/b en jamin-f ranklin.jpg . Acesso em: 30 jul. 2009

Sugerimos ainda, que o professor estimule os alunos a pesquisarem outros grandes cientistas, principalmente aqueles emprestaram seus nomes para algum princípio, lei etc.

Referências Bibliográficas

1. – UOL Educação. Benjamin Franklin. Disponível em: < http://educacao.uol.com.br/biografias/ult1789u175.jhtm >. Acesso em: 30 jul. 2009

Teoria e experimentos:

Avalie a participação e envolvimento dos alunos nas atividades propostas nestas aulas. Além disso, sugerimos que o professor peça para que os grupos listem equipamentos e técnicas de segurança para prevenir que raios causem destruição em construções. Peça para que cada grupo faça uma apresentação oral em forma de seminário para toda a sala sobre o equipamento ou técnica pesquisada. A apresentação deverá ser de no máximo dez (10) minutos e eles deverão informar previamente o professor qual tema será trabalhado para que não tenha apresentações repetidas.