Práticas em Ensino de Física (2013)

Agnaldo, Ronaldo, Vitor

3º colegial

Ímãs produzindo Luz

Objetivo

O objetivo desta atividade é passar aos alunos o conceito de geração de energia elétrica (a partir da Lei de Faraday), partindo do princípio da variação de fluxo de magnético em uma bobina. Também é objetivo criar uma reflezão de um “projeto” de geração de energia elétrica, dado que os imãs e bobinas envolvidas são infinitamente maiores que aqueles deste experimento. A idéia final é fazer com que eles correlacionem a energia de uma queda d’água como sendo a fonte de energia necessária para fazer movimentar os imãs de uma Usina.

Metodologia

O experimento consiste em posicionar uma bobina de cobre com um imã que se movimenta de modo a variar o fluxo magnético que passa pela bobina, gerando uma diferença de potencial que acende o LED. Basicamente, os pontos princiapis a serem observados e discutidos são:

1. A velocidade com que o imã “passa” pela borda da bobina inlfuencia no brilho do LED ?
2. Há diferença entre movimentar a bobina e movimentar o imã ?
3. Qual seria a grande idéia que um engenheiro eletricista deveria ter na hora de dimensionar uma Usina Elétrica ?

Procedimento

Será apresentado uma texto curto porém com bastante informação sobre o funcionamento e componentes de uma Usina Elétrica. Esta parte servirá como introdução da aula e levará algo em torno de 15 minutos.

Na sequência, dividiremos a sala em três grupos e cada um de nós abordará esses grupos apresentando e acompanhando os alunos durante o procedimento, levando algo em torno de 15 minutos.

O período final ficará para fechamento, onde será questionado à sala sobre a questão d) do roteiro (como um engenheiro deve fazer para dimensionar uma Usina, etc...)

Denise Minematsu, Guilherme Vazquez, Julia Coles

3º E e F

Máquina de Heron

Atividade: Máquina de Heron

Plano de Aula:          Um de cada trio fará (em cada turma) uma explicação rápida e dará alguns avisos de segurança antes de serem entregues os kits e as folhas com a atividade e textos interessantes. Enquanto isso os outros do grupo assistirão à aula e ficarão a postos para monitorar a atividade em cada um dos cindo grupos que serão formados.

Procedimento:

O material será entregue após a explicação, contendo este um vidrinho com braços por onde sai o vapor (Máquina de Heron) pendurado em uma haste livre para girar, uma lamparina, um outro vidrinho porém fixo em uma haste e com apenas uma saída para o vapor e um suporte contendo uma ventoinha. O manuseio do material será feito pelos próprios alunos e a atividade será preenchida conforme forem-na desenvolvendo.

Avaliação:

O Plano da atividade possui duas partes, a primeira envolvendo o primeiro tipo de vidrinho e a segunda o outro. Estas deverão ser entregues na mesma folha do plano e a corrigiremos para que o professor Vitor as utilize na computação das notas do semestre.

Segue o roteiro:

E.E.  PROFESSOR JOSÉ LIBERATTI

Professor: Vitor

Estagiários: Denise, Guilherme, Julia, Marcio e Xavier

Nome:                                                                                        nº:        Ano:            .

Máquina de Heron

CUIDADO: Fogo, água quente e vidro!

EBULIÇÃO

            Quando fornecemos calor às substâncias, elas têm sua temperatura elevada. Assim, elas tendem a mudar de fase, ou seja, passam de um estado para outro. Por exemplo, quando aquecemos a água, ela tende a evaporar (passa do estado líquido para o estado gasoso).

            A ebulição é a transformação física endotérmica em que uma amostra no estado líquido recebe calor suficiente para que suas partículas sejam capazes de vencer a atração umas das outras de forma definitiva e também vencer a resistência imposta pela tensão superficial do ambiente, ou seja, a força que as partículas do ambiente impõe sobre o líquido, e chegar ao estado gasoso.

            O vapor de água é composto por moléculas de água, que não são visíveis a olho nu. Entretanto, após percorrerem alguns centímetros, essas moléculas perdem calor para o ar, condensando-se em pequenas gotas. Essas gotículas refletem a luz, dando uma aparência de névoa, que pode ser facilmente vista. As gotículas são água em estado líquido.

TORQUE

            Você sabe por que as maçanetas das portas de sua casa ficam tão distantes das dobradiças?

            Imagine o que acontece quando você abre ou fecha uma porta, aplicando uma mesma força em pontos diferentes com relação às dobradiças (eixo de rotação), você poderá verificar que quanto mais longe do eixo de rotação mais facilmente você conseguirá abrir ou fechar a porta.

            Define-se como torque de uma força F em relação a um ponto P, denominado polo, o produto entre a intensidade dessa força pela distância d do ponto P, considerando sua distância em relação à sua linha de ação. Notamos aqui que a variação do momento angular pode ocorrer como resultado da variação da posição ou da variação da quantidade de movimento. Assim, a medida da intensidade do torque é: T=±F*d

ATIVIDADE

Parte I

Materiais necessários:

Suporte                                                                      Água

Tubo de vidro com duas saídas                                 Fósforo

Lamparina

Desafios:

1. Encha o tubo de vidro com água
2. Com o aparato experimental disponível e sem encostar no tubo, faça com que o tubo de vidro gire, você terá construído a sua própria máquina de Heron.
3. Ainda sem encostar no tubo de vidro, faça com que ele pare de girar.

Análise dos resultados:

1. Como você fez para encher o tubo de vidro com água? Descreva o procedimento adotado.

1. Por que a água entrou no tubo de vidro? Assinale a opção que corresponde à resposta correta.
   1. A pressão dentro do tubo ficou menor que fora dele.
   2. A pressão dentro do tubo ficou maior que fora dele.
   3. A pressão não influenciou na entrada de água no tubo.

1. Por que a máquina de Heron gira ao ser aquecida? Explique o que acontece desenhando as forças que agem.

1. Como você fez para que a máquina de Heron parasse de girar? Descreva o procedimento adotado.

1. Quais equipamentos você conhece que utilizam o mesmo princípio da máquina de Heron?

Parte II

Materiais necessários:

Suporte                                                                      Lamparina

Disco de lata dentado                                               Água

Tubo de vidro com uma saída                                   Fósforo

Desafios:

1. Encha o tubo de vidro com água.
2. Pendure o disco de lata no suporte e, com o aparato experimental disponível, faça com que o disco de lata gire.

Análise dos resultados:

1. Como você fez para que o disco de lata girasse? Descreva o procedimento adotado.

2. Quais as semelhanças do procedimento adotado para fazer girar o disco de lata e o tubo de vidro da parte I do experimento?

Informações gerais

Nesta atividade utilizaremos réplicas em vidro da máquina de Heron e outra que pode lembrar um cachimbo, ambas produzidas pelo laboratório didático e "hélices" de latas de alumínio para demonstrar o funcionamento de uma máquina térmica a vapor.

Objetivos

O objetivo conceitual é o da assimilação dos conceitos de pressão, torque, trabalho aplicados em uma máquina térmica. Aplicações práticas e o desenvolvimento histórico do tema também serão pretensões da atividade.

Metodologia

Inicialmente faremos uma explicação rápida sobre a atividade, explicando sobre o equipamento e cuidados em relação a segurança destes. Feito isso, cada sala será dividida em cinco grupos, com dada estagiário responsável por um grupo.

Em cada bancada teremos além da máquina de Heron, uma lamparina e a partir disso os alunos serão desafiados a preencher com água nossa máquina de Heron, sendo que os estagiários irão auxiliar os alunos de forma que eles descubram por conta própria o procedimento, adotando dessa vez uma postura mais livre na condução do experimento. Feito isso a máquina com água será aquecida com a chama da lamparina, o que a fará girar. Novamente os alunos terão a tarefa de modelar os conceitos envolvidos.

Numa segunda parte utilizaremos outro aparato de vidro parecido, mas que possui apenas uma saída de vapor. Este será aproximado às "hélices" fixadas num suporte de madeira, simulando uma turbina a vapor.

Avaliação

Serão entregues dois conjuntos de folhas: um com um pequeno texto teórico e atividades que deverão ser preenchidas ao longo da realização do experimento. Além disso os alunos receberão um texto contendo alguns aspectos históricos relativos ao desenvolvimento das máquinas a vapor. A folha de atividades deverá ser devolvida e iremos corrigir e aplicar notas que serão passadas ao professor para inclusão na nota dos alunos.

Expectativas

Trata-se de uma atividade com uma abordagem diferente da adotada até agora. Não deixa de ser um pouco estranho o tema abordado em relação ao período do curso, mas esperamos desenvolver habilidades de compreensão e análise de fenômenos, com a formulação de hipóteses por parte dos alunos. Apesar de se tratar de um tema amplo, e que infelizmente somente deverá ser tratado em nossa aula, esperamos que o tempo que estivermos na sala sirva de estímulo para aprofundamento e investigação em relação ao assunto abordado.

Texto a ser entregue

Valdir e Flávio

2º E

Maquina a vapor

Para aula do dia  07/10/2013, iremos utilizar o mesmo plano de aula do dia 23/09/2013, porque neste dia não houve aula devido semana de provas.

Maquina a vapor

Os procedimentos, equipamentos utlizados e questões para avaliação estão no roteiro anexo neste plano de aula.

Camila Rufino e Ana Sobral

3ºB

Montanha-russa

Atividade: “Como funciona uma montanha-russa?”.  

Estratégia:

A sala deverá ser dividida em alguns grupos. Explicaremos a montagem e demonstraremos o experimento.

 Avaliação:

Será feito um quizz sobre o assunto, como uma forma de disputa entre os grupos. Vence o grupo que acertar tiver a maior quantidade de acertos.