i
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO THAIS TEIXEIRA DA COSTA PORTES BRUSDZENSKI
SALA DE AULA INVERTIDA (“FLIPPED CLASSROOM”) NO ENSINO DE FÍSICA PARA ANOS INICIAIS DO ENSINO FUNDAMENTAL
ii
SALA DE AULA INVERTIDA (“FLIPPED CLASSROOM”) NO ENSINO
DE FÍSICA PARA OS ANOS INICIAIS DO ENSINO FUNDAMENTAL
THAIS TEIXEIRA DA COSTA PORTES BRUSDZENSKI
Material instrucional associado à dissertação de Mestrado de THAIS TEIXEIRA DA COSTA PORTES BRUSDZENSKI apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física do Campus UFRJ-Macaé, vinculado ao Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Orientador(es): Profª. Drª. Valéria Nunes Belmonte Prof. Dr. Bernardo Mattos Tavares
Macaé 2021
iii
SUMÁRIO
1. Apresentação ... 1
2. Organização das sequências didáticas ... 3
3. Bloco 1 – Aula sobre Atmosfera ... 7
4. Bloco 2 – Aula sobre Orientação durante o dia e Relógio de Sol ... 26
5. Bloco 3 – Aula sobre Orientação durante a noite e uso da bússola ... 38
6. Referências bibliográficas ... 53
1
APRESENTAÇÃO
O presente produto educacional foi desenvolvido para aplicação em turmas do 4º ano de escolaridade do ensino fundamental e tem como principal objetivo alcançar o aprendizado efetivo dos conteúdos relacionados a Atmosfera, Orientação durante o dia (Relógio de Sol) e Orientação durante a noite (uso da bússola). Conteúdos estes presentes na Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e no Caderno de Orientações Curriculares (COC) do município de Macaé, onde foi aplicado o produto.
Utilizando como base a teoria do desenvolvimento de Jean Piaget e compreendendo que o aprendizado ocorre a partir de um movimento constante de construir e reconstruir e da relação do sujeito com o objeto, valorizando os conhecimentos prévios dos alunos (PIAGET, 1976; MOREIRA e MASINI, 1982), este material foi criado.
Sua aplicação se dá através da Sala de Aula Invertida (SAI), uma metodologia ativa de aprendizagem que propõe uma forma leve e interessante na abordagem de conteúdos otimizando o tempo gasto em relação a uma aula convencional, já que o que tradicionalmente era ensinado em sala, agora será estudado em casa, permitindo um tempo maior para sanar as dúvidas conceituais que possam surgir, levando a uma real compreensão dos conceitos estudados pelo aluno (BERGMANN e SAMS, 2012).
Para aplicação das aulas através desta metodologia, foram gravados vídeos que estão disponíveis para utilização no Canal “Pra Reforçar”, criado para este fim. Os vídeos possuem em torno de 5 a 8 minutos de duração e são compostos da explicação teórica do conteúdo em questão. Além da utilização dos vídeos, é necessário o apoio de aplicativos de mensagens (como WhatsApp ou Telegram) ou outra estratégia escolhida pelo professor para divulgação dos vídeos e materiais das aulas, para os alunos. Recomenda-se que o professor já tenha o contato dos pais para divulgação das videoaulas com antecedência.
É fundamental que o aluno tenha contato com os vídeos em momentos anteriores a aula, fazendo com que os mesmos estudem em casa os conteúdos, estabelecendo um dinamismo maior em sala de aula através da prática dos experimentos e sanando dúvidas, fazendo com que o tempo de aula presencial seja melhor aproveitado com estas atividades e o atendimento mais personalizado aos alunos aconteça, o que amplia o protagonismo dos mesmos. Nos casos de alunos que não consigam assistir aos vídeos por não possuírem internet,
2 ou celular, ou outro motivo, o professor deverá disponibilizar o roteiro impresso dos vídeos com antecedência para os alunos lerem antes das aulas.
Este material apresenta-se estruturado em blocos, por conteúdo, contendo todos os materiais necessários para o desenvolvimento das aulas. É necessário informar que foi utilizado durante a aplicação deste produto educacional, o livro didático das turmas envolvidas na pesquisa (consultar referências bibliográficas). Porém, caso o professor que deseje aplicar este produto não tenha acesso ao mesmo livro didático, pode-se utilizar o livro didático que estiver em mãos, pois as atividades propostas a partir do livro não são determinantes para o sucesso ou não da aplicação deste produto educacional e sim, a metodologia utilizada (SAI), bem como os vídeos disponíveis no Canal “Pra Reforçar” (link de acesso ao canal: https://www.youtube.com/channel/UCCBzji6gsPS5yXljmQvYA0Q ).
As atividades em aula foram realizadas em grupos, isso porque, de acordo com a teoria do desenvolvimento piagetiana, compreende-se que nesta fase (8 a 12 anos de idade) a linguagem torna-se mais socializada - o que a faz aceitar melhor o pensamento do outro - e adquire-se a habilidade de lidar com problemas concretos. Ou seja, a criança aprenderá melhor ao visualizar o objeto de sua aprendizagem. O critério de divisão dos grupos pode ficar a cargo do professor que utilizar este produto educacional, de acordo com a forma que melhor facilitará o aprendizado (PIAGET, 1976).
Nos blocos de atividades sugere-se um tempo a ser investido no desenvolvimento de cada atividade, a fim de que a aula presencial seja melhor aproveitada.
3 ORGANIZAÇÃO DAS SEQUÊNCIAS DIDÁTICAS
As sequências didáticas foram desenvolvidas com a finalidade de instruir os seguintes conteúdos: Bloco 1 - Atmosfera, Bloco 2 – Orientação durante o dia e Relógio de Sol, Bloco 3 – Orientação durante a noite e uso da bússola.
Cada bloco de atividades possui um roteiro para as aulas bem definido: questionário prévio, link para a videoaula no Canal “Pra Reforçar”, atividades realizadas em aula pelos grupos de alunos (debate e levantamento de dúvidas, experimento, estudo dirigido, leitura e atividades no livro didático) e questionário final. Cada bloco de atividades poderá ser desenvolvido em, no mínimo, 1h45min, somando o tempo de todas as atividades realizadas.
Para cada bloco de atividades, utiliza-se 3 encontros presenciais: primeiro encontro, para aplicação do questionário prévio, que servirá de apoio para que o professor faça um levantamento de quais assuntos os alunos possuem mais dúvidas para saná-las no próximo encontro; segundo encontro, para realização das atividades presenciais; terceiro encontro, para aplicação do questionário final (Quadro 1).
Quadro 1: Organização das sequências didáticas
Sequência das atividades
Atividades realizadas Objetivos Tempo
investido 1º Aplicação do
questionário prévio (1º encontro presencial).
Verificar os conhecimentos prévios dos alunos e organizar os
principais erros observados para tirar dúvidas na próxima aula.
~ 20min.
2º Videoaula e realização da “Tarefa do vídeo”
(em casa).
Permitir que o aluno adquira conhecimentos teóricos sobre os
conteúdos a serem trabalhados.
De 5 a 8 min.
4 3º Aula presencial (atividades simultâneas nos grupos): (1) realização de experimento; (2) debate sobre o conteúdo dos vídeos,
levantamento das dúvidas e correção das
tarefas propostas no vídeo; (3) estudo dirigido; (4) leitura e atividades no livro (2º encontro presencial).
Permitir que o aluno: (1) verifique os conceitos
estudados através dos experimentos;
(2) debata os conceitos e dúvidas com os colegas do grupo para
refletir sobre os mesmos; (3 e 4) sistematize o conteúdo aprendido através das atividades
no livro didático e estudo dirigido. ~ 20min para cada atividade, ou seja, ~80min no total. 4º Aplicação do questionário final (3º encontro presencial). Verificar os conhecimentos adquiridos pelos alunos.
~ 20min.
Para a aplicação deste produto educacional é necessário que o aluno se comprometa em assistir às videoaulas em um momento entre o primeiro encontro e o segundo, pois a teoria não será repetida em sala de aula. O foco das atividades na aula presencial será de sanar as dúvidas, testar a teoria aprendida nas videoaulas e fixar o aprendizado através de atividades de sistematização.
Em 2020, vivemos um momento atípico na Educação. A pandemia do COVID-19 afastou professores e alunos das salas de aula desde o dia 13 de março. Uma pneumonia de causas desconhecidas detectada em Wuhan, na China, foi reportada pela primeira vez pelo escritório da Organização Mundial de Saúde (OMS) em 31 de dezembro de 2019. Seguindo essas orientações, após estudos realizados pelo Conselho Nacional de Educação, o mesmo publicou, na tarde do dia 30/04/2020, o Parecer nº 05/2020, que dispõe sobre a reorganização do calendário escolar e sobre a possibilidade de cômputo de atividades pedagógicas não presenciais para fins de cumprimento da carga horária mínima anual, em razão da pandemia da COVID-19.
Este produto educacional foi planejado e aplicado em 2019, num contexto anterior ao que nos encontramos hoje, de pandemia, onde o ensino é prioritariamente (ou exclusivamente) remoto. Você, professor, poderá adaptar as atividades propostas para o contexto atual conforme a sua necessidade e de acordo com suas possibilidades. Porém, disponibilizamos no Quadro 2 a seguir algumas sugestões de adaptação das mesmas:
5 Quadro 2: Organização das sequências didáticas adaptadas para o ensino remoto
Sequência das atividades
Atividades realizadas
Ensino presencial Ensino Remoto
1º Aplicação do questionário
prévio.
Atividade em folha impressa.
O questionário prévio poderá ser disponibilizado através do Google
Forms. 2º Videoaula e realização da “Tarefa do vídeo” (em casa). Link disponibilizado aos alunos através de
aplicativos de mensagens - atividade
a ser realizada em casa.
Não há necessidade de adaptação.
3º Atividades simultâneas nos grupos: (1) realização de experimento; (2) debate sobre o conteúdo dos vídeos, levantamento das dúvidas e correção das tarefas propostas no vídeo; (3) estudo dirigido; (4) leitura e atividades no livro. (1) Atividade prática em sala; (2) debate e interação entre os grupos; (3 e 4) atividades impressas e no livro didático.
(1) O experimento pode ser gravado em vídeo e ser disponibilizado para os alunos - você poderá pedir que os alunos gravem vídeos reproduzindo o
experimento em casa; (2) o debate poderá acontecer em
uma aula síncrona, através do Google Meet, Zoom ou outro aplicativo de videoconferência
que o professor desejar. O levantamento de dúvidas poderá ser realizado da mesma forma ou os alunos poderão encaminhar as dúvidas para o professor através
de aplicativos de mensagens ou pela plataforma que o professor utilizar (como Google Classroom,
por exemplo);
(3 e 4) o estudo dirigido poderá ser enviado em meio digital para os alunos (que poderão imprimi-lo
ou respondê-lo no caderno) e as atividades no livro didático poderão ser realizadas pelos
alunos em casa. 4º Aplicação do questionário final. Verificar os conhecimentos adquiridos pelos alunos.
O questionário final poderá ser disponibilizado através do Google
6 Com este trabalho, esperamos contribuir também com este momento tão atípico da Educação Mundial. E muito mais do que aplicar este produto educacional em período de ensino remoto, percebemos a necessidade imediata da implementação da tecnologia na sala de aula e de metodologias ativas de aprendizagem como a Sala de Aula Invertida que, principalmente num contexto de pandemia, torna-se a principal ferramenta na constituição do Ensino a Distância. Além disso, esperamos que o Canal “Pra Reforçar”, no site Youtube, contendo as videoaulas possam ser utilizadas para a melhoria do Ensino de Física por todos que desejarem.
7
Bloco 1
Atmosfera
8 A Atmosfera é a camada gasosa que envolve a Terra. Alguns de seus benefícios são proteger o planeta da radiação solar, preservar a temperatura terrestre e armazenar gases necessários à vida e aos processos biológicos. Ela pode ser dividida de acordo com suas características físicas e químicas, conforme Figura 1.1:
Figura 1.1: Camadas da Atmosfera
Disponível em: https://br.pinterest.com/pin/809451733007442173/ Acesso em fevereiro/2021
Troposfera: Nessa faixa ocorrem a maioria dos eventos meteorológicos e os movimentos do ar. É a camada mais baixa da atmosfera, indo da superfície da Terra até, aproximadamente, 12km de altitude. Conforme mais alto, menor a temperatura (por volta dos -60ºC). É nesta camada também que encontramos 75% do volume dos gases da atmosfera e cerca de 80% da umidade. Chuvas, ventos e raios ocorrem nesta camada, que é mais espessa nos trópicos e mais delgada nas regiões polares.
Estratosfera: Conforme o aumento da altitude, a temperatura também aumenta, podendo chegar aos -5ºC, devido à camada de ozônio, que graças a sua absorção de boa parte dos raios ultravioleta do Sol, aumenta a temperatura atmosférica em áreas próximas. Esta faixa vai até 50km acima do nível do mar e o vapor d’água é ausente. Alguns produtos químicos, como os clorofluorcarbono (CFC) destroem a camada de ozônio. Hoje, esse tipo de produto tem sua comercialização proibida mas, há décadas atrás, eram presentes em aerossóis e
9 sistemas de refrigeração. É nesta camada, que é mais estável do que a troposfera, que se inicia o espalhamento da luz solar que produz a cor azul do céu.
Mesosfera: É a camada mais fria da atmosfera e chega a 85km de altitude. Nesta faixa, a temperatura volta a cair com a altitude, alcançando -100°C, ou menos. Essa queda na temperatura pode ser explicada pela ausência da influência da camada de ozônio e também pela ausência de gases ou vapor d’água, responsáveis pela absorção de energia solar. Aqui ocorrem os fenômenos ligados à meteoros decorrentes da combustão de meteoritos.
Termosfera: Esta é a camada mais extensa da atmosfera, podendo chegar a 500km de altitude. Também pode ser considerada a mais quente, chegando a 1000ºC, pois partículas ionizadas emitidas pela luz solar penetram nas camadas mais elevadas da atmosfera, aumentando a quantidade de elétrons livres. Nesta faixa orbitam ônibus espaciais e ocorrem os eventos das auroras polares (boreais - no polo norte - e austrais - no polo sul), resultado do vento solar.
Exosfera: Ela começa a aproximadamente 500 km de altura e consequentemente, é a camada de menor pressão atmosférica e também a que sofre menor atividade gravitacional pelo planeta Terra. Sendo assim, átomos de hidrogênio ou qualquer espécie química que chegue a esta altura tende a perder-se. Nesta camada, circulam os satélites artificiais.
Vários gases compõem a atmosfera. E não existe um limite fixo entre a atmosfera e o espaço, mas podemos dizer que além dos 1000 km de altitude, a atmosfera é rarefeita e o hidrogênio faz parte de sua maior composição (PICAZZIO et. al., 2011). Porém, é interessante saber que, embora a maioria das pessoas acredite que a atmosfera é composta em sua maioria por oxigênio, o gás predominante na atmosfera terrestre é o nitrogênio. Cerca de 78% da atmosfera é composta por nitrogênio. Sua importância se dá através da absorção por bactérias que habitam raízes de plantas leguminosas, como ervilha, lentilha e feijão. Essas bactérias produzem nitratos e sais hidrogenados que são elementos de importância vital para as plantas, que servem de alimento para os seres humanos e outros animais (PICAZZIO et. al., 2011).
Compondo 21% da atmosfera terrestre, em seguida, temos o oxigênio, elemento importantíssimo para a manutenção da vida do homem, animais e demais seres vivos. Absorvemos o oxigênio através da respiração, e este atua na produção de energia para o organismo. Acredita-se que a atmosfera foi se tornando oxidante há pelo menos 2,7 bilhões de anos, quando ocorria o processo de fotossíntese por microrganismos, inicialmente, o que fez
10 com que, paulatinamente, a atmosfera se tornasse prejudicial para os organismos viventes. Esse processo, porém, auxiliou no desenvolvimento do “metabolismo aeróbico e de organismos multicelulares, a reprodução sexuada e, com isso, a complexidade das formas vivas”, conforme nos diz Picazzio et. al. (2011).
Cerca de 1% da atmosfera terrestre é composta por gás carbônico e gases nobres. Apesar de pequena, a concentração de gás carbônico e gases nobres possui importância física e biológica: física, pois retém parte das ondas de calor emitidas para a superfície e atuam na diminuição da radiação vinda dos raios do Sol, e biológica, pois os vegetais absorvem gás carbônico durante a fotossíntese e também regulam o seu processo de transpiração. Os gases nobres possuem uma difícil reação com outros elementos. Sua utilização pode ser exemplificada com o uso em letreiros luminosos, câmeras fotográficas, balões de ar e letreiros luminosos. Além desses elementos, fumaça, vapor d’água, poeira e microrganismos estão presentes na atmosfera (SENTELHAS e ANGELOCCI, 2012).
A temperatura é um fator muito importante para as condições da atmosfera terrestre. Através das mudanças de temperatura, altera-se os estados físicos dos gases que compõem a atmosfera, bem como da água, que realiza parte do seu ciclo nela. As mudanças de temperatura também têm relação com a alteração da pressão atmosférica. Os movimentos atmosféricos ocorrem, justamente, como consequência da diferença de pressão entre duas regiões da atmosfera, que ocorrem devido à incidência e absorção de radiação solar de forma diferente.
Chamamos de temperatura a grandeza que mede maior ou menor intensidade da agitação térmica entre moléculas de um corpo ou ambiente. Para medirmos a temperatura, utilizamos um termômetro, que após estar em contato com o corpo, apresenta a mesma temperatura deste, ou seja, o corpo e o termômetro entram em equilíbrio térmico (lei zero da termodinâmica). Um dos termômetros mais comuns é o de mercúrio, pois com o aumento da temperatura, o mercúrio se expande ao longo de um tubo graduado marcando, assim, a temperatura (FERRARO e SOARES, 2004). Hoje em dia, devido à pandemia pelo COVID-19, o termômetro mais indicado e utilizado para aferição da temperatura é o que possui infravermelho: ele é apontado para o corpo (testa ou braço) e realiza a leitura da temperatura desta forma. Esses termômetros são compostos por um laser, que é responsável pelo ajuste da posição do sensor e contém ainda uma lente óptica e amplificadores e filtros que transmitem a radiação do corpo até um medidor que emite uma resposta proporcional à radiação que pode ser associada a temperatura do corpo ou objeto.
11 A temperatura atmosférica também é medida com um termômetro (Figura 1.2): quando o ar aquece, faz expandir a substância termométrica presente no termômetro - que pode ser, por exemplo, mercúrio ou álcool. Da mesma forma, quando o ar esfria, retrai o líquido presente no termômetro. O termômetro de mercúrio, utilizado para medir a temperatura máxima em um dia, possui um afinamento próximo ao bulbo. Isso impede a retração do mercúrio se a temperatura cair, fazendo assim a leitura correta da temperatura máxima do dia; o líquido retrai se sacudirmos o termômetro, apenas. Para medir a temperatura mínima, o termômetro de álcool possui um índice de metal em seu interior. Quando a temperatura do ar diminui, a coluna de álcool diminui, fazendo o índice se mover em direção ao bulbo. Quando a temperatura aumenta, a coluna de álcool aumenta também, mas o índice permanece marcando a temperatura mínima alcançada (FERRARO e SOARES, 2004).
Figura 1.2: Termômetros de mínima e máxima
Disponível em: https://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap3/cap3-3.html Acesso em: fevereiro/2021
Ao medir a temperatura, a escala mais utilizada é a escala Celsius, que admite valores entre 0ºC e 100ºC. Porém, há países que utilizam a escala Fahrenheit, onde o intervalo de valores é de 32ºF e 212ºF, correspondentes aos valores mencionados na escala Celsius, respectivamente (FERRARO e SOARES, 2004).
A pressão atmosférica é a força exercida pelo peso do ar atmosférico sobre nós, por unidade de área. Partindo desta definição, podemos então concluir que quanto maior for a altitude, menor será a pressão atmosférica. Quanto menor a altitude, maior será a pressão atmosférica. Para medirmos a pressão atmosférica utilizamos um barômetro. Existem dois tipos de barômetro: os de mercúrio e os aneroides (ou metálicos). O barômetro de mercúrio é bastante preciso e funciona de forma bastante simples. Quanto maior a pressão atmosférica, mais comprida fica a coluna de mercúrio. O barômetro aneroide (ou metálico) percebe as alterações
12 de pressão que são transmitidas a um ponteiro calibrado a específicas condições e unidades de medida (HEWITT, 2015).
Importante dizer que tanto os barômetros como os termômetros sofreram alterações tecnológicas ao longo dos anos e que hoje em dia, existem instrumentos digitais que realizam a aferição tanto da temperatura e da pressão atmosférica.
A previsão do tempo é realizada baseada em dados como os levantados anteriormente: temperatura, movimentos do ar (ventos), precipitação (chuvas), pressão do ar (pressão atmosférica) e a cobertura de nuvens.
Cores do céu e das nuvens
Isaac Newton (1643) se tornou mais popular com seus estudos sobre a luz. Por volta de 1665, quando estudava imagens de corpos celestes formadas por uma lente, Newton notou que havia uma coloração nas bordas da imagem. A fim de estudar melhor o fenômeno, ele escureceu a sala, permitindo que a luz solar entrasse apenas por uma pequena abertura circular na janela e produzisse uma mancha circular luminosa sobre a parede oposta. Ele então posicionou um prisma de vidro na direção do feixe de luz e observou que a luz branca separava-se nas cores de um arco-íris.
Com este experimento, Newton mostrou que, em um feixe de luz solar havia todas as cores do arco-íris. O arco-íris é o produto da dispersão simultânea da luz em inúmeras gotas suspensas na atmosfera. A luz branca é uma composição das cores do arco-íris.
As cores que vemos no mundo dependem da frequência da luz incidente. Sendo assim, luzes com frequências diferentes são percebidas na forma de diferentes cores; a cor violeta, de frequência mais alta, percorre de forma mais lenta em meio material; luz de frequência mais baixa, torna-se visível para a maioria das pessoas como a cor vermelha, ela percorre mais rapidamente em meio material. Entre essas cores existe uma faixa com outras cores que formam o espectro de cor de um arco-íris. O espectro contínuo possui matizes que, por convenção, são agrupadas em sete cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo (tonalidade de azul) e violeta. Ao juntar essas cores, enxergamos o branco e, portanto, a luz branca do Sol é uma junção das frequências visíveis.
13 Por que o céu é azul?
Algumas cores, como o azul do céu, são resultado de espalhamento seletivo. Moléculas e átomos que estão presentes na atmosfera emanam luz de forma mais intensa na região do ultravioleta, desta forma, os mesmos tendem a espalhar melhor essas frequências mais altas deixando a luz azul mais próxima em relação à sua frequência do que a luz vermelha, por exemplo. Nitrogênio e oxigênio, gases presentes na atmosfera em maior quantidade, espalham, principalmente, o violeta, depois o azul, o verde, o amarelo, o laranja e o vermelho (HEWITT, 2015). Como a luz violeta não é muito sensível aos nossos olhos, a luz azul se torna predominante e por isso, enxergamos o céu azul.
Quando a luz atravessa a atmosfera da Terra ela encontra diversas partículas de gases, principalmente o oxigênio e o nitrogênio que funcionam como prismas espalhando as cores da luz, formando o Efeito Rayleigh (Figura 1.3). Espalhamento Rayleigh ou Efeito Rayleigh consiste na dispersão da luz por partículas muito menores que o comprimento de onda. Como o comprimento de onda da cor azul é espalhado com mais facilidade pela atmosfera do que das outras cores, pois vibram de forma mais parecida com as moléculas dos gases, acabam se encontrando mais com esses tipos de partículas. Quando olhamos diretamente, a luz do Sol não se dispersa, parecendo branca, mas parece azul quando olhamos para o céu.
Figura 1.3: Efeito Rayleigh
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-dispersao-luz-branca.htm
Acesso em novembro/2019
A quantidade de vapor d’água presente na atmosfera, bem como a quantidade de partículas suspensas no ar, determina condições que fazem com que o azul do céu possa sofrer
14 variação de lugar para lugar. Podemos perceber que em dias secos e claros, o céu apresenta um azul mais intenso, mais bonito, do que em dias que apresentam um nível de umidade maior.
Por que o pôr do sol é vermelho?
Seguindo o princípio de que a luz que não é espalhada é luz transmitida, como as luzes vermelha, laranja e amarela são menos espalhadas pela atmosfera, elas são melhor transmitidas através do ar (veja a Figura 1.4). Desta forma, quanto mais densa é a atmosfera, mais tempo existe para espalhar todos os componentes de frequências mais altas da luz.
A luz, ao atravessar uma maior camada de atmosfera durante o pôr do sol, torna este momento do dia mais avermelhado. Conforme esquematizado na Figura 1.4, ao meio-dia, a luz solar atravessa uma camada menos espessa da atmosfera, até alcançar a superfície da Terra, e o espalhamento dominante é dos comprimentos de onda violeta e azul.
Figura 1.4: Espessura da camada atmosférica a ser atravessada pelos raios solares no pôr do Sol, mostrando o efeito da inomogeneidade da atmosfera na posição aparente do sol
(adaptado de https://www.youtube.com/watch?v=p7fYXt-_K9Q) Acesso em: abril/2021.
Com este movimento aparente do Sol no céu, a cor do céu vai variando do amarelo ao laranja-avermelhado no pôr do sol. Uma informação interessante disponível no livro Física
Conceitual (HEWITT, 2015) é que os poentes e as auroras ficam mais coloridos do que o normal após erupções vulcânicas, porque partículas maiores do que as moléculas atmosféricas são, então, mais abundantes no ar do que o normal.
15 Por que as nuvens são brancas?
As nuvens são formadas por gotículas de água dos mais variados tamanhos que espalham luzes com uma variedade de frequências: gotículas menores espalham mais azul que outras cores; as gotículas um pouco maiores, espalham frequências um pouco menores, como o verde; e aquelas gotículas que são ainda maiores que as primeiras espalham mais o vermelho. Cada gotícula absorve uma pequena fração da luz que incide nela e espalha outra parte. Logo, com uma quantidade suficiente de gotas ocorrerá forte absorção. As nuvens menores são, portanto, brancas e as maiores, escuras, pois muito pouca luz consegue de fato atravessá-las, e um aumento adicional do tamanho das gotas nestas nuvens causa precipitação da água, que chamamos de chuva. (HEWITT, 2015).
16 1º encontro presencial – Aplicação do questionário prévio sobre “Atmosfera”.
Com base nos resultados da aplicação deste questionário, o professor saberá como conduzir a próxima aula, com base nos principais erros dos alunos.
Atividade de Casa - Assistir a videoaula disponível no link https://www.youtube.com/watch?v=RL1zBbU-U0U&t=20s e responder às questões que o vídeo trouxe (Tarefa do vídeo);
2º encontro presencial -
1º momento: Dividir a turma em 4 grupos da forma que o professor considerar a mais produtiva. Sugestões: grupos de alunos por ordem alfabética, por ordem numérica inversa do diário de classe, sorteio pelo número estabelecido no diário de classe, livre escolha pelos alunos; 2º momento: Cada grupo terá uma atividade determinada a ser realizada em 20 minutos, de forma simultânea. Ao final dos 20 minutos, os grupos sofrerão rodízio das atividades até que todos os grupos tenham realizado todas as atividades.
Atividade 1 - Leitura do livro didático da turma (consultar as referências) e realização das atividades:
Páginas. 111 a 113 (teoria sobre “Atmosfera” e atividades).
Atividade 2 - Revisão e correção das tarefas propostas no vídeo, levantamento das dúvidas;
Atividade 3 - Experimento “Decompondo a luz branca”. Materiais:
Sequência didática (aula presencial)
Objetivos: Conhecer a estrutura do planeta;
Identificar as condições da atmosfera e sua composição; Entender como se dá a previsão do tempo e o clima;
Reconhecer a importância da previsão do tempo para as atividades humanas;
Interpretar textos da mídia sobre previsão do tempo ampliando o repertório sobre o assunto;
17 *Um DVD velho;
*Um pregador de roupas; *Vela;
* Lâmpada incandescente;
*Outros tipos de fonte de luz que você queira testar; *Fita adesiva;
*Fita isolante.
Realizando o experimento:
I - Faça um pequeno corte no DVD e separe suas camadas;
II - Retire a parte gravável do DVD (colorida), tomando cuidado para preservar a parte roxa; III - Prenda o pregador nessa parte roxa do DVD. Ele servirá de apoio para o segurarmos durante a experiência.
IV - Cole fita isolante no centro do DVD cobrindo todo o centro.
V - Acenda a vela. Aproxime o DVD da chama e observe as cores formadas.
VI - Faça o mesmo com a lâmpada incandescente e com as demais fontes de luz que você quiser. Observe as cores formadas por cada fonte de luz.
Isso acontece porque...
O DVD tem furinhos. Quando a luz passa por esses furinhos, ela se decompõe em outras cores. Cada fonte de luz terá um número de cores diferentes. Sugestão: comente que este é um exemplo do fenômeno da difração da luz. O DVD funciona como uma rede de difração. Ao menos comente com os alunos sobre esses conceitos, mesmo que não aprofunde muito, para que fique no “subconsciente” deles e funcione como subsunçor para aprendizagens futuras. Caso você, professor, deseje se aprofundar no assunto, pode ler mais sobre o tema no livro Física Conceitual, de Paul Hewitt. As referências você encontra ao final deste material.
Atividade 4 – Estudo Dirigido: questões a serem respondidas de forma discursiva. Os alunos poderão utilizar o livro como apoio e poderão conversar com o próprio grupo sobre as questões.
3º momento: Correção das atividades do livro e estudo dirigido de forma coletiva.
4º momento: Tarefa de pesquisa em casa: “Oficina” - Página 113 do livro didático (pesquisa sobre imagens da atmosfera feitas por satélite).
18 3º encontro presencial – Aplicação do questionário final sobre “Atmosfera”.
Questão 1: O que é Atmosfera?
(A) Parte da Terra que é coberta por água. (B) Parte do planeta que é coberta por terra. (C) Camada gasosa que envolve o Planeta Terra.
(D) Parte do espaço (universo) onde ficam os satélites e astronautas. Questão 2: A(s) função(ões) da atmosfera é(são):
(A) Ela protege a Terra da radiação solar e preserva a temperatura adequada à vida. (B) Ela protege o solo do planeta contra possíveis seres que possam lhe causar danos. (C) Ela protege animais aquáticos lhes dando condições de vida melhores do que se estivessem em terra.
(D) Nenhuma das alternativas anteriores.
Questão 3: Os principais gases que formam a camada de gasosa que envolve o planeta são: (A) Hidrogênio, oxigênio e argônio.
(B) Hidrogênio, gás carbônico e metano. (C) Oxigênio, Gás carbônico e nitrogênio. (D) Oxigênio, Gás carbônico e hidrogênio.
Questão 4: A maior parte do ar que respiramos (cerca de 78%) é composto de: (A) Oxigênio.
(B) Hidrogênio. (C) Gás Carbônico. (D) Nitrogênio.
Questão 5: O céu é azul porque...
(A) Porque o céu reflete a cor dos mares, azul.
(B) Porque existe uma mistura de gases no ar, o que gera a cor azul.
(C) Porque o azul que vemos é parte da luz do Sol quando passa pela camada de ar que envolve a Terra.
(D) Porque reflete a cor do espaço/universo. Quando a luz do sol aparece vemos azul, na ausência da luz do Sol, vemos o preto.
Questão 6: Prever o tempo tem sido muito importante para inúmeras atividades humanas. Desde controlar plantações e criações de animais até mesmo prevenir danos de enchentes, por exemplo. Mas, como conseguimos informações suficientes para prever o tempo?
(A) Através da experiência de pessoas mais velhas que acompanham as mudanças climáticas ao longo dos anos.
(B) Através de estações meteorológicas instaladas em diversas partes do planeta, inclusive no espaço.
(C) Através da observação de plantações e criações de animais. (D) A partir das alterações na saúde das pessoas.
19 Questão 7: Dentre os dados coletados para que se possa fazer uma previsão do tempo, estão: (A) Temperaturas, ventos, chuvas, pressão do ar e cobertura das nuvens.
(B) Temperatura, saúde das pessoas e plantações.
(C) Cobertura das nuvens, saúde das pessoas, pressão do ar e chuvas. (D) Cobertura das nuvens, pressão do ar, pressão da terra e ventos.
20 O vídeo de hoje vai falar sobre atmosfera, você abe o que é a atmosfera? Por que o céu é azul
e o pôr do sol é vermelho? E a previsão do tempo? Como podemos fazer a previsão do tempo? Essas e outras questões serão respondidas na nossa aula de hoje.
Nosso planeta é envolvido por uma camada de ar e a atmosfera é justamente ela: a camada de ar que envolve a Terra;
Alguns benefícios da atmosfera para o nosso planeta é que ela protege o planeta da radiação solar e preserva a temperatura terrestre;
Perguntinha interativa: Vários gases compõem a atmosfera. Mas você sabe dizer qual gás aparece em maior quantidade na atmosfera terrestre? Opções: Nitrogênio, Oxigênio, Gás Carbônico e Gases Nobres.
Os principais gases que compõem a atmosfera são (aparecerá um quadro explicativo ou legenda):
78% de Nitrogênio: por incrível que pareça, ele é importante para alimentação dos seres vivos… isso porque algumas bactérias que habitam raízes de plantas leguminosas como feijão, ervilha e lentilha, absorvem-no. Em troca, elas produzem nitratos e sais hidrogenados, elementos de vital importância para as plantas, que servem de alimento para o ser humano e outros animais;
21% de Oxigênio: elemento mais importante para a manutenção da vida do homem e dos animais que habitam a Terra. Através da respiração, absorvendo oxigênio que atua na produção de energia para o organismo;
1% de Gás Carbônico e gases nobres: o gás carbônico é absorvido pelos vegetais durante a fotossíntese. Os gases nobres estão pouco presentes na atmosfera e tem como característica a difícil reação com outros elementos. São utilizados para o funcionamento de equipamentos como máquinas fotográficas, balões de ar, letreiros luminosos, entre outros.
Além desses elementos, fumaça, vapor d’água, poeira e microrganismos estão presentes na atmosfera.
21 O céu possui a cor azul porque a luz do Sol parece branca, mas na verdade é a mistura de muitas cores, num espectro contínuo, com sete cores mais marcantes. Cada uma das cores é feita de ondas eletromagnéticas. E as cores variam por causa dos diferentes comprimentos de onda (vou desenhando isso no quadro ou num cartaz - por causa das cores). Quando a luz branca do Sol atravessa a atmosfera da Terra, ela encontra diversas partículas de gases (principalmente oxigênio e nitrogênio) que funcionam, mais ou menos, como prismas, espalhando as cores da luz, num efeito que, cientificamente, tem o nome de efeito Rayleigh. O comprimento de onda da cor azul é espalhado com mais facilidade pela atmosfera do que das outras cores e é por isso que a luz do sol não se dispersa parecendo branca quando vemos diretamente, e parece azul quando olhamos o céu.
O pôr do sol é vermelho porque quando a posição do sol muda em relação à Terra, existe mais ar entre ele (o Sol) e a gente e quase todas as cores são espalhadas pela atmosfera. A única cor que consegue vencer tanto ar é a cor vermelha.
A atmosfera é composta de ar, e o ar é composto por vários gases que exercem pressão sobre a superfície da Terra. Essa pressão, a qual chamamos de pressão atmosférica, irá depender da altitude do local. Em lugares mais altos, como morros e montanhas, estaremos distantes da superfície do planeta, por isso o ar será mais rarefeito, e a pressão será menor. Em locais mais baixos, como na praia, a camada de ar é maior, sendo maior também a pressão do ar.
Previsão do tempo: através do acompanhamento de variáveis como temperatura, pressão do ar, cobertura de nuvens e ventos, especialistas conseguem definir previsões para o clima de determinada região. As informações são coletadas em diferentes momentos por aparelhos instalados nas estações meteorológicas em diversas partes do planeta. Os satélites que ficam ao redor da terra são equipamentos que analisam as condições da atmosfera que fornecem informações;
Agora é hora da Tarefa do vídeo: Registre no caderno a previsão do tempo para a sua cidade durante 3 dias. Você pode acompanhar os telejornais ou verificar a previsão do tempo pela internet e pelo celular. Compare as informações sobre a temperatura, a umidade do ar e os ventos desses 3 dias. Que dia foi o mais quente? E o mais frio? Em algum dos dias há previsão de chuva? Como você descobriu?
22 Link para o vídeo 1: https://www.youtube.com/watch?v=RL1zBbU-U0U
23 Vamos pensar um pouco sobre a Atmosfera?
Questão 1: O que é Atmosfera?
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 2: A(s) função(ões) da atmosfera é(são):
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
Questão 3: Os principais gases que formam a camada de gasosa que envolve o planeta são: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
Questão 4: Qual gás aparece em maior quantidade (cerca de 78%) na atmosfera terrestre? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
Questão 5: O céu é azul porque...
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 6: Prever o tempo tem sido muito importante para inúmeras atividades humanas. Desde controlar plantações e criações de animais até mesmo prevenir danos de enchentes, por exemplo. Mas, como conseguimos informações suficientes para prever o tempo?
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 7: Quais são os aspectos observados para que fazer uma previsão do tempo? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
24 Questão 1: O que é Atmosfera?
(A) Parte da Terra que é coberta por água. (B) Parte do planeta que é coberta por terra. (C) Camada gasosa que envolve o Planeta Terra.
(D) Parte do espaço (universo) onde ficam os satélites e astronautas. Questão 2: A(s) função(ões) da atmosfera é(são):
(A) Ela protege a Terra da radiação solar e preserva a temperatura adequada à vida. (B) Ela protege o solo do planeta contra possíveis seres que possam lhe causar danos.
(C) Ela protege animais aquáticos lhes dando condições de vida melhores do que se estivessem em terra.
(D) Nenhuma das alternativas anteriores.
Questão 3: Os principais gases que formam a camada de gasosa que envolve o planeta são: (A) Hidrogênio, oxigênio e argônio.
(B) Hidrogênio, gás carbônico e metano. (C) Oxigênio, Gás carbônico e nitrogênio. (D) Oxigênio, Gás carbônico e hidrogênio.
Questão 4: A maior parte do ar que respiramos (cerca de 78%) é composto de: (A) Oxigênio.
(B) Hidrogênio. (C) Gás Carbônico. (D) Nitrogênio.
Questão 5: O céu é azul porque...
(A) Porque o céu reflete a cor dos mares, azul.
(B) Porque existe uma mistura de gases no ar, o que gera a cor azul.
(C) Porque o azul que vemos é parte da luz do Sol quando passa pela atmosfera, pois ela funciona como um prisma.
(D) Porque reflete a cor do espaço/universo. Quando a luz do sol aparece vemos azul, na ausência da luz do Sol, vemos o preto.
Questão 6: Prever o tempo tem sido muito importante para inúmeras atividades humanas. Desde controlar plantações e criações de animais até mesmo prevenir danos de enchentes, por exemplo. Mas, como conseguimos informações suficientes para prever o tempo?
(A) Através da experiência de pessoas mais velhas que acompanham as mudanças climáticas ao longo dos anos.
(B) Através de estações meteorológicas instaladas em diversas partes do planeta, inclusive no espaço.
(C) Através da observação de plantações e criações de animais. (D) A partir das alterações na saúde das pessoas.
Questão 7: Dentre os dados coletados para que se possa fazer uma previsão do tempo, estão: (A) Temperaturas, ventos, chuvas, pressão do ar e cobertura das nuvens.
(B) Temperatura, saúde das pessoas e plantações.
25 (C) Cobertura das nuvens, saúde das pessoas, pressão do ar e chuvas.
(D) Cobertura das nuvens, pressão do ar, pressão da terra e ventos.
Verifique a previsão do tempo para o bairro da nossa escola (Visualizado em 18/11/19, segunda-feira):
Questão 08: Qual o dia mais quente? (A) Sábado.
(B) Sexta-feira. (C) Quinta-feira. (D) Quarta-feira.
Questão 09: Qual(is) o(s) dia(s) mais frio(s)? (A) Somente segunda-feira.
(B) Terça-feira e quarta-feira. (C) Quarta-feira e quinta-feira. (D) Somente sábado.
Questão 10: Em quais dias há mais possibilidades de chuva? (A) Segunda, terça e sexta-feira.
(B) Terça, quarta e quinta-feira. (C) Segunda, terça e quarta-feira. (D) Quinta, sexta e sábado.
26
Bloco 2
27
Movimento aparente do Sol
Ao observarmos o céu durante a noite, temos a sensação de que estamos no centro de uma esfera, rodeados por estrelas e afins. A Esfera celeste é, portanto, uma forma de facilitar a compreensão dos movimentos aparentes dos astros. É uma esfera imaginária. E todos os corpos visíveis no céu podem ser representados na abóbada celeste, ou seja, o hemisfério celeste visível.
Se observarmos o Sol durante um dia, podemos verificar que o mesmo nasce no lado leste, passa pelo céu num trajeto que parece contornar uma circunferência, atinge maior altura durante o meio-dia e se põe ao oeste. Esse movimento aparente do Sol, ou eclíptica, ocorre devido ao movimento de rotação da Terra. Como não percebemos que o planeta está girando, para nós, aqui da Terra, parece que é o Sol que está se movimentando no céu. Durante o verão, mais precisamente no dia em que esta estação dá sua partida, o Sol encontra-se em sua altura máxima em relação ao horizonte. Já no início do inverno, o Sol atinge sua altura mínima. Medimos essa altura, quando o Sol cruza o meridiano local (PICAZZIO, 2011).
Povos antigos de diferentes culturas utilizavam um instrumento muito simples e um dos mais antigos para verificar esse movimento aparente do Sol durante um dia e ao longo do ano. Esse instrumento é o gnômon. O gnômon (Figura 2.1) é uma haste inserida em uma base na posição vertical, que projeta uma sombra da luz solar. Observando a sombra projetada pelo Sol através do gnômon, astrônomos de épocas antigas puderam perceber que a mesma é mais longa durante o nascer e pôr-do-sol, tornando-se mais curta em horários próximos ao meio-dia (Figura 2.2).
Figura 2.1: Gnômon (Lorena Kaz; MENDES, JAKIEVICIUS e GIANSANTI, 2018)
28 Figura 2.2: Mudança da posição das sombras ao longo do dia (Tirinha Ciência Hoje, v. 5, nº 27, dez.
1986. Encarte).
Disponível em: https://fisicaevestibular.com.br/novo/optica/optica-geometrica/principios-da-
propagacao-da-luz/exercicios-de-vestibulares-com-resolucao-comentada-sobre-principios-de-propagacao-da-luz/ Acesso em: fevereiro/ 2021.
Através do gnômon, também podemos definir ainda o ciclo das estações do ano, pois o comprimento da sombra do meio-dia sofre variação durante um ano, isso porque a altura do Sol ao meio-dia muda em função das estações do ano. Por volta do dia 21 de dezembro, que marca o início do verão (solstício de verão), o Sol apresenta uma sombra mínima, isso porque ele alcança a maior altura possível. O contrário acontece no início do inverno, ou no solstício de inverno (por volta do dia 21 de junho): a altura atingida pelo Sol em relação ao horizonte é mínima, e por isso, sua sombra ao meio-dia é a maior possível. Essas sombras máxima e mínima do Sol também se alteram nos equinócios de primavera - aproximadamente, 21 de setembro - e de outono - aproximadamente, 21 de março. Podemos conferir a responsabilidade pelas estações do ano à inclinação do eixo de rotação da Terra (Figura 2.3), onde cada hemisfério do planeta recebe os raios solares durante intervalos de tempo diferentes (SOBRINHO, 2017).
29 Figura 2.3: Eixo de rotação da Terra e as estações do ano.
Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/fis02001/aulas/aula_movsol.htm Acesso em: fevereiro/2021.
A posição e o horário do nascer e pôr-do-sol também se alteram no decorrer do ano. Interessante notar que, já que temos essas informações, não podemos afirmar que o Sol sempre nasce no ponto cardeal leste e se põe no ponto cardeal oeste. O Sol nasce e se põe exatamente desta forma apenas nos equinócios de primavera e outono pois, nessas datas, o Sol cruza o equador da esfera celeste, em seu movimento aparente (Figura 2.4). E assim, podemos então concluir que, nos outros momentos do ano, o Sol “nasce cada vez mais a nordeste, após o equinócio de outono, e cada vez mais a sudeste, após o equinócio de primavera”, de acordo com Picazzio (2011).
Figura 2.4: Movimento aparente do Sol durante os solstícios e equinócios. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/fis02001/aulas/aula_movsol.htm
Acesso em: fevereiro/2021.
30 1º encontro presencial – Aplicação do questionário prévio sobre “Orientação durante o dia e Relógio de Sol”.
Com base nos resultados da aplicação deste questionário, o professor saberá como conduzir a próxima aula, com base nos principais erros dos alunos.
Atividade de Casa - Assistir a videoaula disponível no link https://www.youtube.com/watch?v=5BYSO_TZwjYe responder às questões que o vídeo trouxe (Tarefa do vídeo);
2º encontro presencial -
1º momento: Após receber os alunos, levar a turma para o pátio externo e fazer uma brincadeira com as sombras. Cada aluno irá receber um giz de quadro e deverá fazer o contorno no chão da sombra do colega. As sombras deverão ser identificadas com o nome do colega e o horário de realização da atividade.
2º momento: Ao retornar à sala de aula, dividir a turma em 4 grupos da forma que o professor considerar a mais produtiva. Sugestões: grupos de alunos por ordem alfabética, por ordem numérica inversa do diário de classe, sorteio pelo número estabelecido no diário de classe, livre escolha pelos alunos;
3º momento: Cada grupo terá uma atividade determinada a ser realizada em 20 minutos, de forma simultânea. Ao final dos 20 minutos, os grupos sofrerão rodízio das atividades até que todos os grupos tenham realizado todas as atividades.
Sequência didática (aula presencial)
Objetivos: Identificar os pontos cardeais com base no registro de diferentes posições relativas do Sol e da sombra de uma vara (gnômon); Comparar e explicar as diferenças encontradas na indicação dos pontos cardeais resultante da observação das sombras de uma vara (gnômon) e
por meio de uma bússola;
Associar os movimentos cíclicos da Lua e da Terra a períodos de tempo regulares e ao uso desse conhecimento para a construção de
31 Atividade 1 - Leitura do livro didático da turma (consultar as referências):
Páginas. 116 a 118 (teoria e atividades sobre orientação no planeta).
Atividade 2 - Revisão e correção das tarefas propostas no vídeo, levantamento das dúvidas;
Atividade 3 - Experimento “Gnômon” (adaptado da atividade da página 119 do livro didático). Materiais:
*Um lápis;
*Um copo plástico;
*Lanterna (pode ser a do celular); *Estilete;
*Uma cartolina;
Realizando o experimento:
*Faça um pequeno corte no fundo do copo, de modo que o lápis consiga entrar por ele e ficar firme;
*Coloque o lápis encaixado no corte feito no fundo do copo; *Coloque o copo com o lápis no centro de uma cartolina branca.
*Aponte a lanterna para o copo e vá realizando movimentos como se a lanterna fosse o Sol.
32 O objetivo desta atividade é verificar junto aos alunos como as sombras mudam de acordo com a posição do Sol em relação a Terra. Durante a aplicação deste produto educacional, verificou-se que muitos alunos tinham dúvidas em relação ao tamanho da sombra durante o dia – acreditavam que conforme mais forte fosse a luz, maior a sombra. De acordo com as hipóteses dos alunos, ao meio-dia, por exemplo, as sombras seriam maiores pois é o período do dia em que o Sol está com sua luz incidindo de forma mais intensa sobre um ponto. Com o experimento mostramos a evolução das sombras de acordo com o momento do dia e demonstramos que mesmo que um momento tenha maior incidência de luz não quer dizer que tenha a maior sombra. E que as sombras ao nascer e no pôr-do-sol serão maiores devido a posição da luz solar em relação a um determinado ponto.
Atividade 4 – Estudo Dirigido: questões a serem respondidas de forma discursiva. Os alunos poderão utilizar o livro como apoio e poderão conversar com o próprio grupo sobre as questões.
4º momento: Correção das atividades do livro e estudo dirigido de forma coletiva.
5º momento: Retornar com a turma para o pátio externo e pedir que cada aluno procure a sua sombra para verificar se houve alteração no tamanho e posição das mesmas.
3º encontro presencial – Aplicação do questionário final sobre “Orientação durante o dia e Relógio de Sol”.
33 Questão 1: Todas as afirmações abaixo estão corretas, EXCETO:
(A) O Sol se movimenta no Universo. (B) O Sol gira ao redor do planeta Terra.
(C) Durante o dia, podemos nos orientar através da posição do Sol.
(D) A orientação pelo Sol é feita observando o movimento aparente do Sol.
Questão 2: A Rosa-dos-ventos é uma figura circular que indica os pontos cardeais. São eles: (A) Norte, sul, leste e oeste.
(B) Nordeste, noroeste, sudeste e sudoeste. (C) Norte, nordeste, sul e sudeste.
(D) Leste, Oeste e Centro-oeste.
Questão 3: Imagine que você irá brincar com sua sombra num dia de sol. Em que horário do dia sua sombra ficará menor?
(A) Durante a manhã. (B) Próximo ao meio-dia. (C) Durante a tarde.
(D) A sombra permanece do mesmo tamanho durante todo o dia.
Questão 4: Através de várias observações, astrônomos de épocas antigas verificaram que seria possível medir o tempo de um dia através de um instrumento: o relógio de sol. Marque a opção correta:
(A) Hoje em dia é impossível medir o tempo através do relógio de sol.
(B) Através deste instrumento, outros conhecimentos foram adquiridos como os pontos cardeais, o “meio-dia”, etc.
(C) O relógio de sol funciona através de uma bateria instalada no instrumento. (D) Não sei nada sobre o assunto.
Questão 5: O que é gnômon?
(A) É uma estrutura que compõem um instrumento de medição do tempo.
(B) É um ser imaginário, mágico, que vive nas florestas, geralmente perto do pote de ouro no fim do arco-íris.
(C) Nunca ouvi falar.
(D) Já ouvi sobre o assunto mas não me recordo.
Gabarito:
34 Saber orientar-se é muito importante seja qual for a situação. Em tempos tecnológicos, com
GPS e aplicativos de celular, as pessoas muitas vezes se esquecem de que é possível se orientar observando o céu!
No Universo, os corpos não estão parados… tudo se move!
O Sol se movimenta no espaço e a Terra gira em sentido anti-horário ao redor do Sol;
Podemos verificar isso ao observar que a sombra de pessoas e objetos mudam de tamanho e posição ao longo do dia. Observe (mostrar com lanterna e uma bonequinha como funciona o movimento aparente do Sol);
A orientação pelo Sol é feita observando seu movimento aparente. Você já deve ter ouvido falar na Rosa-dos-Ventos e seus pontos cardeais - norte, sul, leste, oeste; e colaterais - sudeste, sudoeste, noroeste, nordeste.
Relógio de Sol: Desde os tempos remotos os homens egípcios e babilônicos, ao observar o Sol, perceberam que este provocava a sombra dos objetos. Ao fazer estas observações notaram que ao longo do dia o tamanho destas sombras variavam. O homem primitivo, primeiramente, usou sua própria sombra para estimar as horas (sombras moventes). Logo depois viu que podia, através de uma vareta fincada no chão na posição vertical, fazer estas mesmas estimativas. Estava criado o pai de todos os relógios de Sol, o famoso Gnômon. Ao amanhecer a sombra estará bem longa, ao meio- dia estará no seu tamanho mínimo e ao entardecer volta a alongar-se novamente. através de várias obalongar-servações, astrônomos de épocas antigas verificaram que seria possível medir o tempo de um dia através de um instrumento, outros conhecimentos foram adquiridos como os pontos cardeais (que já mencionamos), o “Meio-dia”, etc; (Imagem do relógio de sol). O relógio de Sol é, portanto, um instrumento que mede a passagem do tempo pela observação da posição do Sol. Os tipos mais comuns, são os "relógios de Sol de jardim", que são formados por uma superfície plana que serve como mostrador, onde estão marcadas as linhas que indicam as horas, e com um pino ou placa, cuja sombra projetada sobre o mostrador funciona como um ponteiro de horas em um relógio comum. A medida que a posição do Sol muda, a sombra desloca-se pela superfície do mostrador, passando sucessivamente pelas linhas que indicam as horas. Também existem relógios de Sol mais complexos, com mostradores inclinados e/ou curvos.
35 O gnômon é uma haste inserida em uma base na posição vertical. Quando colocado sob o sol, sombras da haste são projetadas na base e mudam ao longo do dia, de acordo com a posição do Sol, no céu.
Você pode localizar os pontos cardeais na sua escola, na sua casa… para isso vá até uma área aberta e abra os braços. Posicione seu braço direito na direção de onde o Sol nasce (nascente) e o braço esquerdo na direção de onde o sol se põe (poente). O norte está a sua frente e o sul, atrás de você!
É interessante saber que a direção em que o Sol nasce e se põe varia ao longo do ano, mas podemos obter essas localizações aproximadas através da atividade que você realizou! Você conseguiu se posicionar? Registre no caderno que elementos estão:
o ao norte da sua casa: o ao sul da sua casa: o a leste da sua casa: o a oeste da sua casa:
Finjo que termino o vídeo e volto dizendo: Você deve estar pensando: agora eu já sei me orientar durante o dia, é fácil! Mas e quando é noite? O que devo fazer para me orientar? Esse será o assunto do próximo vídeo! Fique ligado!
36 Vamos pensar um pouco sobre Orientação durante o dia e Relógio de Sol?
Questão 1: É correto afirmar que o Sol gira ao redor da Terra? Por quê?
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 2: A Rosa-dos-ventos é uma figura circular que indica os pontos cardeais. São eles: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 3: Imagine que você irá brincar com sua sombra num dia de sol. Em que horário do dia sua sombra ficará menor?
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 4: Através de várias observações, astrônomos de épocas antigas verificaram que seria possível medir o tempo de um dia através de um instrumento: o relógio de sol. Como funciona um relógio de Sol?
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Questão 5: O que é gnômon?
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
37 Questão 1: Imagine que você irá brincar com sua sombra num dia de sol. Em que horário do dia sua sombra ficará menor?
(A) Durante a manhã. (B) Próximo ao meio-dia. (C) Durante a tarde.
(D) A sombra permanece do mesmo tamanho durante todo o dia. Questão 2: O que é gnômon?
(A) É uma estrutura que compõem um instrumento de medição do tempo (Relógio de Sol). (B) É um ser imaginário, mágico, que vive nas florestas, geralmente perto do pote de ouro no fim do arco-íris.
(C) É um tipo de relógio que marcava as mudanças nas estações do ano. (D) Já ouvi sobre o assunto, mas não me recordo.
Questão 3: Através de várias observações, astrônomos de épocas antigas verificaram que seria possível medir o tempo de um dia através de um instrumento: o relógio de Sol. Marque a opção correta:
(A) Hoje em dia é impossível medir o tempo através do relógio de Sol.
(B) Através deste instrumento, outros conhecimentos foram adquiridos como os pontos cardeais, o “meio-dia”, etc.
(C) O relógio de Sol funciona através de uma bateria instalada no instrumento.
(D) Os relógios de Sol são vendidos comumente nas ruas, assim como relógios de pulso. Questão 4: Todas as afirmações abaixo estão corretas, EXCETO:
(A) O Sol se movimenta no Universo. (B) O Sol gira ao redor do planeta Terra.
(C) Durante o dia, podemos nos orientar através da posição do Sol.
(D) A orientação pelo Sol é feita observando o movimento aparente do Sol.
Questão 5: A Rosa-dos-ventos é uma figura circular que indica os pontos cardeais. São eles: (A) Norte, sul, leste e oeste.
(B) Nordeste, noroeste, sudeste e sudoeste. (C) Norte, nordeste, sul e sudeste.
(D) Leste, Oeste e Centro-oeste.
Gabarito:
38
Bloco 3
39 Constelações
Ao relembrar uma visão do céu durante a noite, percebemos que a maioria dos objetos celestes que observamos são estrelas. De acordo com Sobrinho (2017), na Astronomia atual, “uma constelação é uma área definida artificialmente (e aceita internacionalmente) sobre a esfera celeste”. As estrelas de uma constelação estão posicionadas a grandes distâncias e, geralmente, não possuem uma relação entre si.
Aparentemente, as estrelas estão paradas no céu, porém, com a distância, não conseguimos enxergar seu movimento. Desta mesma forma, as estrelas parecem manter sua posição (na mesma constelação e na mesma posição). Com o movimento de translação da Terra, dia a dia, as constelações acabam alterando, ligeiramente, sua posição na esfera celeste.
A esfera celeste foi dividida em 88 constelações. Algumas constelações só podem ser vistas por pessoas que estão no hemisfério sul (como a Octante), outras só podem ser vistas por pessoas no hemisfério norte (como a Ursa Menor). Das 88 constelações, mais de 50% foi descrita pelos gregos antigos (por volta do século II a.C.). Por volta dos séculos XVI e XVII, estudiosos da área adicionaram novas constelações à lista
No passado, as constelações possuíam significados relacionados à cultura de diferentes povos. Assim, originavam-se lendas e histórias sobre as constelações. Aos poucos, esses povos foram percebendo que as constelações poderiam ter outras finalidades: através delas, poderiam determinar a passagem do tempo, os períodos de caça, agricultura e pesca, o clima, as estações do ano (CLÁVIA, 2010).
Hoje em dia, as constelações são utilizadas para fins de estudos astronômicos como as relacionadas à orientação no Universo, tornando mais fácil a identificação de astros. Algumas constelações são utilizadas para a orientação terrestre (como o Cruzeiro do Sul, por exemplo), outras, direcionam equipamentos de navegação espacial (como a constelação Cão Maior).
Na bandeira do Brasil, temos o registro de constelações. Nela, estão representadas total ou parcialmente algumas delas. Como nosso país possui 26 estados e o Distrito Federal, na bandeira temos 27 estrelas, representando-os, conforme Figura 3.1. O registro foi feito no dia 15 de novembro de 1889, data da Proclamação da República, e de acordo com a lei nº 5.700
40 de 1º de setembro de 1971, as estrelas deveriam ser colocadas na bandeira de forma como se fossem vistas de fora da esfera celeste (CLÁVIA, 2010).
Figura 3.1: Estrelas presentes na Bandeira do Brasil
Disponível em: https://arquivorecreio.wordpress.com/2018/05/09/origem-do-nome-dos-estados-brasileiros/
Acesso em: fevereiro/2021
O Cruzeiro do Sul é a constelação mais conhecida no hemisfério sul. Desde o século XVI, esta constelação é utilizada para localização, pois o eixo maior da cruz aponta, aproximadamente, para o polo Sul. Em nossa bandeira, as estrelas do Cruzeiro do Sul representam os estados da Bahia e da região Sudeste do país.
Ao localizar o Cruzeiro do Sul no céu, para se orientar por ele, basta prolongar o braço maior da cruz quatro vezes e meia e traçar uma linha imaginária até o horizonte para encontrar o Sul (Figura 3.2). Olhando de frente para o Sul, atrás de você estará o Norte, à direita o Oeste, e à esquerda o Leste (RAMOS, [s.d.]).
41 Figura 3.2: Cruzeiro do Sul em diferentes posições (por Bárbara Mello; RAMOS, [s.d.]) Disponível em: http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=800&sid=3
Acesso em: fevereiro/2021
Para quem está no hemisfério norte, a localização se dá através da estrela Polar que faz parte da constelação Ursa Menor. Essa estrela parece “parada” pois está localizada acima do eixo de rotação da Terra, sobre o polo norte. Portanto, não parece nascer no leste e nem se pôr no oeste. De acordo com Ramos [s.d.], “se nos colocarmos de frente para a Polar, encontramos o Norte e, então, às nossas costas temos o Sul, à direita o Leste e à esquerda o Oeste”.
As constelações do Zodíaco também são muito conhecidas. Em sua faixa, passam sempre o Sol, a Lua e outros planetas, daí a sua importância. São elas: Aquário, Peixes, Áries, Touro, Gêmeos, Câncer, Leão, Virgem, Libra, Escorpião, Sagitário, Capricórnio (Figura 3.3). Em média, o Sol permanece um mês em cada uma dessas constelações na esfera celeste. Uns dias a mais em umas constelações, uns dias a menos em outras.
Figura 3.3: Constelações do Zodíaco
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/constelacoes.htm Acesso em: fevereiro/2021
42 Orientação através do Magnetismo
Ao falar de magnetismo, é inevitável não pensar em ímãs, visto que seu encanto se dá justamente por esta propriedade. Uma das primeiras utilidades dos ímãs, foi sua utilização em bússolas que foram utilizadas para navegação pelos europeus durante o período das Grandes Navegações, mas foram criadas pelos chineses, há mais de dois mil anos, acredita-se (MENDES, JAKIEVICIUS e GIANSANTI, 2018).
Podemos observar facilmente as linhas de um campo magnético de um ímã, se realizarmos um experimento simples de observação de limalha de ferro sobre uma folha de papel colocada sobre um ímã. Conforme a Figura 3.4, podemos verificar que os pedaços de limalha se organizam, e traçam linhas ao redor do ímã. Costuma-se dizer que as linhas de campo se originam no polo norte do ímã e vão em direção ao polo sul, fechando-se, como em um círculo ou outra curva fechada. O ímã, com os polos norte e sul é um exemplo de dipolo magnético. Diferentemente das cargas elétricas, as “cargas” magnéticas “norte” e “sul” não podem ser encontradas separadas. Um dipolo é formado pelo movimento da corrente elétrica em um circuito fechado, como um fio fechando em uma espira. Podemos entender de maneira simplificada que os elétrons em movimento (circular, por exemplo) em torno dos núcleos atômicos se comportam como corrente se movimentando em diminutas espiras, gerando diminutos dipolos magnéticos. O campo magnético de um ímã macroscópico é fruto da soma destes vários dipolos atômicos diminutos, quando estão alinhados.
Figura 3.4: Campo magnético revelado por limalha espalhada sobre um ímã.
Disponível em: https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/configuracao-campos-magneticos.htm
Acesso em: janeiro/2021.
43 Bússolas
Elevando um ímã em barra por um barbante amarrado em seu centro (Figura 3.5), conseguiremos uma bússola. Uma das extremidades aponta para o norte (N) e, por isso, é chamada de polo norte magnético, enquanto a outra aponta para o sul (S) e é chamada de polo sul magnético.
Figura 3.5: Polos magnéticos de um ímã.
Disponível em: https://www.imagnetshop.com/pt/aplicacoes-de-imas/o-que-sao-polo-norte-o-polo-sul-de-ima-b51.html
Acesso em janeiro/2021
Ao colocarmos o polo norte de um ímã próximo ao polo norte de outro ímã, eles se repelem. O mesmo acontece para um polo sul próximo a outro polo do mesmo tipo. Porém, os polos magnéticos opostos, se forem colocados próximos, exercem força de atração entre eles. Sendo assim, polos iguais se repelem; polos opostos se atraem. A lei das forças entre as cargas elétricas também é análoga a esta, sendo cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinais inversos, se atraem.
Mesmo relacionando polos magnéticos a cargas elétricas por diversas semelhanças e equivalências, há uma diferença muito importante entre elas: As cargas elétricas (elétrons - e prótons +) podem ser encontradas separadamente, porém, os polos magnéticos (norte e sul) não, um polo não existirá sem a presença do outro.
O campo magnético terrestre
A Terra pode ser considerada como um grande ímã e as bússolas se alinham com o campo magnético da Terra. Não se conhece os motivos disso, porém podemos supor que a
