16/05/2012
Daniel Rodrigues Ventura, Edson Luís Nunes, Emerich Michel de Sousa, José Higino Dias Filho.
Modalidad / Nivel de Enseñanza | Disciplina | Tema |
---|---|---|
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo | Ciências Naturais | Visões de mundo |
Ensino Médio | Física | Calor, ambiente e usos de energia |
Educação Profissional | Recursos Naturais | Técnico em Agroecologia |
Energia mecânica, energia elétrica, transformação de energia, gerador eletromagnético.
Parte I
Sugerimos que o(a) professor(a) inicie sua aula exibindo para a turma o esquema ilustrado na Figura 01e a foto da Figura 02, ou outras similares, explique as partes da roda com ênfase ao eixo central e as pás da roda assinalados na Figura 01, explique que estando as extremidades do eixo da roda apoiada num suporte fixo, a água incidindo convenientemente sobre as pás faz a roda girar, como ilustrado na Figura 02.
Pergunte então para a turma: Como podemos usar o movimento produzido na roda para realizar alguma atividade usando sua energia?
http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia1999/Grupo2B/Roda/roda2.jpg
http://static.freepik.com/fotos-gratis/moinho-de-agua_21030896.jpg
Depois de ouvir algumas respostas dos alunos e fazer comentários que julgar relevantes, deverá exibir o filme “Roda d’água”, de apenas 53 segundos de duração, disponível no endereço abaixo. Essa roda ilustrada no filme é praticamente uma resposta à pergunta acima, ao ser exibido, poderão ser identificadas outras utilidades da roda movida pela água, não comentada antes pelos alunos ao responderem a pergunta acima.
O filme ilustra o funcionamento de uma roda flutuante fixa sobre a água corrente que empurrando suas pás força-a a girar. O eixo da roda é acoplado a outras rodas por meio de correias. Essa “engenhoca” é bem interessante para explicar como podemos aproveitar o movimento da roda para acionar outros mecanismos interligados entre si, usando correias ou engrenagens. O objetivo é confirmar com o aluno que num eixo conectado ao movimento da roda pode estar uma bomba para bombear água, um gerador ou outro mecanismo.
Roda d’água
http://www.youtube.com/watch?v=1Elj8Ju2Qeg&feature=related
Acesso em 15/04/2012.
Para mostrar que se pode aproveitar a energia da água com alternativas bastante simples poderá ser apresentado o seguinte filme, exibido pela Rede Globo no programa globo rural, disponível com título e endereço a seguir:
Morador da zona rural de MG abusa da criatividade na hora de fazer inventos
http://www.youtube.com/watch?v=aIkozrUTpKY&feature=related
Acesso em 15/04/2012.
Parte II
Em seguida poderá apresentar a Figura 03 que ilustra uma famosa queda d’água, a cachoeira de Casca D’anta, que é a primeira grande queda do Rio São Francisco, cujo rio, historicamente nasce na Serra da Canastra, 14 km antes dessa queda, no município de são Roque de Minas.
Depois de comentar a figura, divida os alunos em duplas e peça para resolver o seguinte problema:
A queda da cachoeira de Casca D’anta tem 186 metros de altura; suponha que a vazão de água em certa época do ano seja de 5 metros cúbicos por segundo, qual a energia potencial gravitacional de 5 m3 de água no topo da queda em relação à parte mais baixa?
Qual a potência gerada por um determinado dispositivo capaz de transformar essa energia em energia útil com um rendimento de 40%?
Use g = 10 m/s2 e a massa específica da água igual a 1,0 g/cm3.
http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT7IV1n8X8ucFYFF1MmC5cj1c-JlwsRdxdvczmwDbaqw_B5u-GJ
Parte III
Em seguida poderá argumentar com os alunos que uma roda d’água, como aquela apresentada no filme, pode ser usada para transformar a energia da água em energia elétrica por meio de um gerador conectado a ela diretamente em seu eixo, ou indiretamente, através de um sistema de polias ou engrenagens, que são rodas adaptadas a cada tipo de associação. Nesse caso, além da eficiência da roda em transformar a energia da água, o gerador também não transforma toda a energia mecânica da roda em eletricidade, por causa das perdas devidas principalmente ao atrito. Poderá usar a Figura 04, abaixo, para explicar basicamente como se transforma a energia mecânica da água em energia elétrica numa usina hidrelétrica. A figura ilustra o esquema básico de uma usina hidrelétrica: represa formada pela barragem e reservatório de água, duto (canal que conduz a água da represa até a turbina) e turbina. O gerador não está representado no esquema e o desenho está fora de escala. Após explicação faça o seguinte questionamento para que respondam oralmente:
Que fatores devem ser considerados para determinar o valor da energia da água ao incidir nas pás da roda, turbina?
Dê tempo para que algum aluno se manifeste e discuta a resposta com eles.
Depois peça para resolver o seguinte problema:
Se o desnível entre a superfície da represa, reservatório, e o nível que a água atinge as pás for de 50 m, a vazão de 60 m3/s, qual a potência máxima fornecida pela água?
Pode-se afirmar que a turbina fornecerá este valor para o gerador? Por quê?
Para reforçar este assunto, poderá explicar as partes de uma usina hidrelétrica acessando o link abaixo e usar a parte da animação que ilustra uma usina termoelétrica:
Nome | Tipo |
---|---|
Eletricidade - Energia elétrica | Animação/simulação |
Sugerimos que acesse os endereços abaixo e repasse os dois primeiros para os alunos, repasse também outros se julgar proveitoso para eles.
Usina Hidrelétrica – Feira de Ciências
http://www.feiradeciencias.com.br/sala14/14_23.asp
Brasil - Hidrografia
http://www.portalbrasil.net/brasil_hidrografia.htm
Transformação de energia
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=31043
Energias Renováveis Sustentáveis
http://www.natbrasil.org.br/Docs/publicacoes/parte1%20energia.pdf
Fontes renováveis – parte 2
Divida os alunos em grupos de no máximo 4 componentes e peça, que em horário e local apropriado pesquisem o seguinte assunto, para ser apresentado em outra aula de Física: Altura da barragem, vazão média da água e potência média gerada pela Usina de Itaipu.
Cinco estrelas 1 calificaciones
Denuncia opiniones o materiales indebidos!
17/05/2012
Cinco estrelasÓtima!