SEQUÊNCIAS DE ENSINO TRANSPOSTAS DIDATICAMENTE AO … · produto educacional sequÊncias de ensino transpostas didaticamente ao ensino fundamental utilizando experimentos Ópticos

PRODUTO EDUCACIONAL

SEQUÊNCIAS DE ENSINO TRANSPOSTAS DIDATICAMENTE

AO ENSINO FUNDAMENTAL UTILIZANDO EXPERIMENTOS

ÓPTICOS DE BAIXO CUSTO

ANDRÉ SANTOS DE OLIVEIRA

Prezado(a) professor(a),

Este produto educacional é destinado a professoresdo ensino fundamental. Material totalmente gratuito evinculado ao Mestrado Nacional Profissional do Ensinoem Física pelo polo da Universidade Regional do Cariri.

O manual intitulado de “Sequências de ensinotranspostas didaticamente ao ensino fundamentalutilizando experimentos ópticos de baixo custo” écomposto por 25 experimentos, agrupados em 6 capítulosseguindo uma sequência didática composta por 9 passos.

A finalidade principal deste material é despertar ointeresse pela física ainda durante o ensino fundamental,criando conceitos físicos de qualidade a seremaprimorados no ensino médio, aplicando a Física daforma mais prática possível e utilizando materiaisfacilmente encontrados para confeccionar experimentossimples que possibilitam aos alunos vivenciarem a Físicade forma prática.

As abordagens foram transpostas didaticamente aocontexto do ensino fundamental, com linguagem simplese fundamentações físicas adaptadas, para que alunosdeste nível de ensino possam se tornar aptos acompreenderem os conteúdos.

Boa leitura e aplicação em sala de aula,

André Santos de Oliveira

SEQUÊNCIA DE ENSINO

1º) Pergunta motivadora

2º) Contextualizar

3º) Descrever o experimento

4º) Citar os materiais utilizados

5º) Confeccionar o experimento

6º) Aplicar o experimento

7º) Fundamentar

8º) Avaliar o aprendizado

9º) Estimular o conhecimento

Esta sequência de ensino foi criada para possibilitar que sejamabordados conceitos físicos já no ensino fundamental, tendoem vista que os alunos tem a oportunidade de observarfenômenos físicos de forma prática, podendo tirar suaspróprias conclusões sobre os resultados obtidos em cadaexperimento e obtendo explicações físicas de uma maneirafácil de ser entendida por eles.

1º) PERGUNTA MOTIVADORA: Uma pergunta simples para estimular os alunos a pensarem e aparticiparem da aula e, com isso, sondar seus conhecimentos prévios.

2º) CONTEXTUALIZAR: Sugestões de aplicações, no dia a dia dos alunos, dos conceitosabordados em cada um dos experimentos.

3º) DESCREVER O EXPERIMENTO: Apresentação detalhada do que se trata o experimento.

4º) CITAR MATERIAIS UTILIZADOS: Descrição dos materiais utilizados para confeccionar o experimento.

5º) CONFECCIONAR O EXPERIMENTO:Roteiro detalhado de como montar o experimento.

6º) APLICAR O EXPERIMENTO:Sugestões de como aplicar o experimento em sala de aula.

7º) FUNDAMENTAR:Orientações de explicações dos conceitos físicos que cadaexperimento.

8º) AVALIAR O APRENDIZADO:Sugestões de como avaliar o aprendizado dos alunos.

9º) ESTIMULAR O CONHECIMENTO:Sugestões de como estimular os alunos a pesquisarem mais.

1.0 Fundamentações iniciais .......................................... 101.1 Propagação da luz .................................................... 111.2 Reversibilidade da luz ............................................. 121.3 Independência dos raios da luz ................................ 131.4 Fontes primárias e secundárias ................................ 141.5 Sombra e penumbra ................................................. 151.6 Meios transparentes, translúcidos e opacos ............. 161.7 Câmara escura .......................................................... 17

2.0 Fundamentações iniciais ......................................... 24 2.1 Incidência e reflexão ............................................... 252.2 Fibra óptica ............................................................. 312.3 Levitação ................................................................. 37

3.0 Fundamentações iniciais ......................................... 46 3.1 Holograma caseiro .................................................. 473.2 Aquário e laser ........................................................ 553.3 Efeito monga .......................................................... 613.4 Espelho do susto ..................................................... 673.5 Decalcar desenhos .................................................. 73

INTRODUÇÃO ............................................................. 09

REFLEXÃO ......................................................... 23

REFRAÇÃO ........................................................ 45

ÍNDICE

1

2

3

4.1 Número de imagens formadas .................... 414.0 Fundamentações iniciais ......................................... 80 4.1 Número de imagens formadas ................................ 814.2 Caleidoscópio ......................................................... 894.3 Periscópio ............................................................... 954.4 Imagem no infinito ................................................. 101

Adquira este material gratuitamente ........................ 153

5.0 Fundamentações iniciais ........................................ 110 5.1 Microscópio caseiro ............................................... 1115.2 Projetor caseiro ...................................................... 1175.3 Espelhos esféricos caseiros ................................... 123

6.0 Fundamentações iniciais ........................................ 132 6.1 Disco de Newton ................................................... 133 6.2 Reflexo das cores ................................................... 1396.3 Luz branca .............................................................. 145

ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS ...... 79

LENTES E ESPELHOS ESFÉRICOS ............ 109

DISPERSÃO DA LUZ ...................................... 131

4

5

6

1 INTRODUÇÃO

Propagação da luz: de forma retilínea;

Reversibilidade da luz: os raios podem se propagar namesma direção e em sentido oposto;

Independência dos feixes de luz: feixes de luz vindo defontes diferentes não interferem na trajetória uma da outra;

Fontes primárias: emitem luz própria;

Fontes secundárias: refletem ou absorvem os feixes deluz;

Sombra: não recebe luz;

Penumbra: recebe parcialmente a luz;

Meios transparentes: feixes atravessam em trajetóriaregular;

Meios translúcidos: feixes atravessam parcialmente;

Meios opacos: feixes não atravessam;

Câmara escura:��

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��

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1.0 FUNDAMENTAÇÕES INICIAIS

1.1 PROPAGAÇÃO DA LUZ

Nos meio homogêneos e transparentes, a propagação daluz é em linha reta. Quando um raio incide numa superfícieque separa dois meios distintos, obtêm-se reflexão erefração.

1.2 REVERSIBILIDADE DA LUZ

Se um raio de luz se propaga em uma direção e sentidoarbitrários, outro poderá propagar-se na mesma direção eem sentido oposto, pois para os fótons, qualquer sentido detrajetória de um raio luminoso é possível.

1.3 INDEPENDÊNCIA DOS FEIXES

Se dois ou mais raios de luz vindos de fontes diferentes secruzam, eles seguem suas trajetórias independentemente,pois fótons de cada uma das fontes não interagem entre si,podendo ter interceptação durante suas trajetórias, sem quemodificação no seu percurso.

1.4 FONTES PRIMÁRIAS E SECUNDÁRIAS

Fontes primárias: emitem luz própria. Exemplo: sol.

Fontes secundárias: refletem ou absorvem, parcialmenteou totalmente, os feixes de luz. Exemplo: lua.

1.5 SOMBRA E PENUMBRA

Sombra: região que não recebe a luz direta da fonte.

Penumbra: região que recebe apenas parte da luz direta dafonte.

1.6 MEIOS TRANSPARENTES,

TRANSLÚCIDOS E OPACOS

Meios opacos: não permitem apassagem dos feixes de luz.Exemplos: parede e madeira.

Meios transparentes: permitemque os feixes de luz atravessemem trajetória regular, permitindoobservar os objetosperfeitamente. Exemplos: vidroliso e ar.

Meios translúcidos: permitemque os feixes de luz atravessemparcialmente e de formairregular. Exemplos: vidro foscoe papel vegetal.

1.7 CÂMARA ESCURA

Como são formadas as imagens que enxergamos?

1.7.1 PERGUNTA MOTIVADORA

1.7.3 DESCREVER O EXPERIMENTO

1.7.4 CITAR OS MATERIAIS UTILIZADOS

Lata, fita adesiva, cartolina preta, tesoura, papel vegetal, vela e fósforo

Este experimento tem como objetivo demonstrar aformação de imagens fazendo associação com formação deimagem num globo ocular.

1.7.2 CONTEXTUALIZARAristóteles, cerca de 350 anos antes de Cristo, já utilizava oprincípio da câmara escura para observar eclipses. Euclidesde Alexandria, já pressupunha que a câmara escura é umademonstração de que a luz se desloca em linha reta. Noséculo XIV, Leonardo da Vinci utilizou para auxiliar emseus desenhos e pinturas.

1.7.5 CONFECCIONAR O EXPERIMENTO

1ºUtilize uma tesoura parafazer um furo na lata.

2º

Retire a tampa da lata eutilize papel vegetal parafechar o lado aberto dalata, conforme figura aolado. Utilize uma tesourapara cortar apenas onecessário para cobrir aparte superior da lata.

3º

Utilize uma cartolina deum tamanho que sejapossível envolver toda alata. Utilize uma tesourapara cortar no meio acartolina.

4º

Utilize fita adesiva parafixar uma das metades dacartolina, envolvendocompletamente a lateral dalata, de forma que a facede cor preta da cartolinafique virada para a parteinterna do experimento,conforme figura ao lado.

5º

Utilize a outra metade dacartolina preta, sendo quecom a face da cor pretavirada para a parte externado experimento, para ummelhor acabamento.

6º

Utilize fita adesiva parafixar bem a cartolina,conforme figura ao lado.Faça o necessário para darum melhor acabamento aoexperimento.

1.7.6 APLICAR O EXPERIMENTO

1º

Direcione o lado doexperimento que fica a latapara uma vela acesa eobserve a formação daimagem através do ladooposto do experimento,conforme figura ao lado.

2º

Direcione o lado doexperimento que fica a latapara uma lâmpada acesa eobserve a formação daimagem através do ladooposto do experimento,conforme figura ao lado.

3ºObserve que a imagem dalâmpada formada no papelvegetal é invertida.

1.7.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEDe acordo com o princípio da propagação retilínea da luz,os raios luminosos que atingem o objeto e passem peloorifício da câmara sejam projetados no anteparofotossensível na parede paralela ao orifício. Esta projeçãoproduz uma imagem real invertida do objeto na superfíciefotossensível. A relação entre o objeto, imagem projeta esuas respectivas distâncias referentes ao orifício, é daseguinte forma:��

��

��

��

1.7.8 AVALIAR O APRENDIZADOOrientar os alunos a direcionarem o experimento para umobjeto que seja possível observar a projeção de suaimagem invertida no papel vegetal.

1.7.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOIncentivar os alunos a fazerem este experimento em casa,sendo que fazendo câmaras maiores, utilizando caixa depapelão grande. Solicitar que após confeccionado oexperimento, tentar observar objetos maiores. Solicitar quecomparem os resultados obtidos através do uso da fórmulae das medidas obtidas estão corretos.

2 REFLEXÃO

Reflexão: quando um feixe incidente encontra umasuperfície lisa ou polida. Dessa forma, o feixe refletido ébem definido e quando isto ocorre, dizemos que a reflexãoé especular, pois este fenômeno é observado quando a luz érefletida em um espelho. Seja um raio de luz refletido poruma superfície refletora, existe uma normal (N) ao plano aesta, ângulo de incidência e de reflexão.

Primeira lei: o raio incidente e o raio refletido estão nomesmo plano perpendicular à superfície.

Segunda lei: o ângulo de reflexão é igual ao ângulo deincidência.


2.1 INCIDÊNCIA E

REFLEXÃO

Como a luz é refletida numa superfície espelhada?




Cartolina, laser verde, pente, régua, transferidor, tesoura e espelho

Este experimento tem como objetivo demonstrar que oângulo de inserção é igual ao ângulo de reflexão em relaçãoà reta normal, utilizando materiais de baixo custo.

Exemplos em que são utilizados os conceitos de reflexão daluz quando utilizado espelho plano, é o periscópio, no qualsão utilizados dois espelhos paralelos entre si e com ângulode 45º em relação ao observador e em relação ao objeto aser observado. É possível observar que o ângulo deincidência é igual ao ângulo refratado em relação à retanormal.

2.1.2 CONTEXTUALIZAR


1º

Utilize uma cartolina, depreferência da cor branca.Utilize régua e caneta paradesenhar uma reta,conforme mostrado nafigura ao lado.

2º

Utilize um transferidor oposicionando de forma afacilitar a marcação dosângulos de sua escolha.

3º

Utilize a caneta paramarcar ângulos de forma amarcar os ânguloscorrespondentes em relaçãoao ângulo de 90º,objetivando mostrar que oângulo de inserção é igualao ângulo refletido emrelação à reta normal.

4º

Para apoiar o espelhoperpendicular em relação àcartolina, crie uma basepara apoiar o espelho. Podeutilizar livros para apoiar.Neste experimento foramcriadas duas basesreutilizando a moldura deum espelho utilizado emoutro experimento.

5ºPara reutilizar a moldura doespelho, utilize um estiletepara retirá-la do espelho.

6º

Utilize o estilete para cortara moldura de forma a obterduas partes iguais,conforme mostrado nafigura ao lado. Utilize fitaadesiva para colar asmolduras.


1º

Utilize apontador de laserverde para demonstrar que oângulo de inserção é igual aoângulo de reflexão.

2º

Demonstre que o feixe de luzincide com ângulo de 30º e érefletido também comângulo de 30º.

3ºUtilize um pente parademonstrar diversassituações interessantes.

2.1.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEAtravés deste experimento, é possível verificar, na prática,conceitos básicos sobre reflexão de feixes de luz queincidem numa superfície espelhada. De acordo com as leisda reflexão, seja um raio de luz que incide num espelho ouem outra superfície plana que seja possível refletir raios deluz. Para um raio de luz que incide nesta superfícierefletora, existe uma reta normal. Forma-se um ânguloentre o raio incidente e a reta normal, denominado deângulo de incidência. O raio refletido pela superfícierefletora forma um ângulo com a reta normal, chamado deângulo de reflexão. O raio incidente, a normal e o raiorefletido estão situados num mesmo plano. O ângulo deincidência e o ângulo de reflexão tem o mesmo valor.

2.1.8 AVALIAR O APRENDIZADOAvaliar o nível de interesse dos alunos pelo experimento.Solicitar que os alunos façam demonstrações desteexperimento, porém explicando seu funcionamento, sobrecomo é o trajeto que a luz percorre, incide na superfícieespelhada e reflete com o mesmo ângulo em relação à retanormal.

2.1.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar que os alunos refaçam o experimento em casa eutilizem outros ângulos para verificarem a equivalênciaentre os ângulos de incidência e de reflexão em relação àreta normal.

2.2 FIBRA ÓPTICA

A luz faz curva?




Este experimento tem o objetivo de ilustrar o caminho quea luz faz dentro de uma fibra óptica.

Cartolina preta, garrafa plástica, canudo, cola quente, laserverde, recipiente e massa de modelar

2.2.2 CONTEXTUALIZAREste experimento foi produzido em 1870, o físico inglêsJohn Tyndall, utilizou este experimento objetivandodemonstrar o princípio de guiamento da luz. Com esteexperimento, foi possível observar que a luz percorria umatrajetória parabólica, acompanhando o fluxo da água ecomprovando que a luz sofre diversas reflexões totais aolongo do percurso.


1ºInicialmente, utilize umagarrafa plástica e umatesoura.

2º

Utilize a tesoura parafazer um furo na parteinferior lateral da garrafade plástico, somente onecessário para passar umcanudo pelo furo a serfeito.

3º

Verifique se o furo feitofoi o bastante para que ocanudo atravesse pelofuro.

4º

Posicione o canudo demodo ao mesmo ficarperpendicular em relação àgarrafa plástica.

5º

Utilize cola quente parafixar bem o canudo no furo,para evitar vazamentosatravés do furo.

6º

Utilize fita adesiva parafixar o botão deacionamento do apontadorde laser verde para facilitara montagem e ademonstração desteexperimento.

1º

Utilize massa de modelarpara facilitar que oapontador de laser verdenão saia do lugar durante ademonstração doexperimento. Pode serutilizado qualquer outroapoio de sua preferência,como livros, cadernos, etc.Porém, a massa de modelar,facilita bastante.

2º

Direcione o apontador delaser verde ao lado opostoao canudo de modo que ofeixe luz de luz atravesse ocanudo.

3º

Observe que o feixe de luzacompanha a trajetória daágua, sendo refletido norecipiente abaixo da garrafae não continuando suatrajetória retilínea atravésdo canudo.


A luz entra na fibra pelo núcleo e tenta escapar pelalateral, através da casca. Mas, como o núcleo é maisrefringente que a casca, ou seja, nN > nc, se o angulo deincidência do raio de luz dentro da fibra superar o ângulolimite (i > L), o raio será refletido de volta para o núcleoonde fica confinado e é guiado após sucessivosrebatimentos até atingir o outro extremo da fibra por ondepode então escapar.

2.2.8 AVALIAR O APRENDIZADOSolicitar que os alunos observem uma fibra óptica deverdade e suas partes internas. Solicitar que os alunos citemmais exemplos de aplicação de reflexão total da luz e dautilização da fibra óptica. Solicitar que os alunos desenhemum esboço do percurso que a luz percorre nesteexperimento.

2.2.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTO

Solicitar que os alunos pesquisem na internet sobre quaisoutras aplicações de reflexão total da luz e da utilização dafibra óptica são utilizadas hoje em dia.

2.2.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTE

2.3 LEVITAÇÃO

É possível uma pessoa levitar?


2.3.2 CONTEXTUALIZAR TEORICAMENTE

2.3.3 DESCREVER O EXPERIMENTOEste experimento tem como objetivo despertar o interessedos alunos pela física através de um efeito de ilusão de ópticano qual dá impressão de que a pessoa está levitando,posteriormente reveladas as explicações físicas.

Este experimento pode ser utilizado em apresentações demágica, dando a impressão de que o mágico está levitandodiante dos olhos da plateia.


1º

É interessante que esteexperimento seja feito deuma forma que facilite aentrada e saída da pessoapara demonstrar a ilusão deóptica.

2ºPara fazer a demonstração,inicialmente entrar nocubo.

3º Retirar a caixa.

4º

Posicionar-se de forma aparecer que o reflexo deum pé seja o pé que está dooutro lado do espelho.

5º

Procurar deixar sempreque possível as pernas bemalinhadas, evitando que osegredo do experimentoseja revelado.

6º

Ficar de ponta de pé com aperna que está do outrolado do espelho e retirardo chão o pé que estávisível.


Ripas de madeira, pregos, martelo, tinta preta, espelho,trena, caixa de papelão e tesoura.

2.3.6 EXPLICAR COMO FOI

CONFECCIONADO O EXPERIMENTO

1º

Utilize ripas de madeira paracriar um cubo com diagonais,conforme mostrado na figuraao lado. Neste experimentoforam utilizadas ripas nahorizontal o tamanho lateralde 60 centímetros.

2ºUtilize ripas na diagonal paraapoiar o espelho, além de darmaior sustentação do cubo.

3º

Neste experimento foramutilizadas ripas na vertical otamanho lateral de 50centímetros.

4º

Utilize espelho nadiagonal do cubo,conforme mostrado nafigura.

5º

Utilize caixa de papelão deforma a cobrir o cubo eque possibilite tirar a caixafacilmente. Para isso, énecessário que a caixa sejaum pouco maior do que ocubo.

6ºVerificar que a caixa cobreo cubo e que é facilmenteretirada.

7ºUtilize caixa de papelãopara fazer uma tampa.

8º

Utilize fita adesiva paradar um melhoracabamento aoexperimento.

9ºEste experimento écomposto de tampa,caixa e cubo.

2.3.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEEm tratando-se de uma simples ilusão de óptica,basicamente, trata-se de reflexo de um objeto, no caso, aperna de quem esteja apresentando o experimento, dando ailusão de que a imagem formada a partir do reflexo daperna em que está de frente à superfície reflexiva doespelho seria a perna que está atrás do espelho.O observador que está de frente ao espelho, tem aimpressão de ver duas imagens reais, uma de cada pernade quem esteja apresentando o experimento, porém oobservador visualiza apenas uma imagem real, que é aperna do observador e uma imagem virtual, que é o reflexodesta mesma perna que está de frente à superfície reflexivado espelho.

2.3.8 AVALIAR O APRENDIZADOAvaliar o nível de interesse do aluno pelo experimento.Avaliar se o aluno demonstra interesse em participar daatividade.

2.3.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOPossibilitar que os alunos utilizem o experimento, como sefosse numa apresentação de mágica e faça vídeo dosalunos levitando para que eles divulguem aos colegas eaos familiares, demonstrando que a física também édivertida.

3 REFRAÇÃO

A refração da luz é o fenômeno que ocorre quando a luzpassa de um meio para um outro, tendo sua velocidadede propagação alterada.


O raio incidente, o raio refratado e a normal no ponto de incidência estão contidos no mesmo plano.

Para a luz de uma mesma cor e para um dado par de meios, existe uma constante, �� (índice de refração do meio 1) em relação ao �� (índice de refração do meio 2), tal que:

�� Ɵ� = �� Ɵ�

3.1 HOLOGRAMA

CASEIRO

O que é um holograma?




Este experimento tem como objetivo proporcionar aimpressão de imagem holográfica. O termo Holografia édo grego holos (todo, inteiro) e graphos (sinal, escrita), noqual várias partes da imagem releva a imagem por inteiro.

Cartolina preta, plástico plano, fita adesiva, tesoura, régua, papel, caneta e celular

Gabor, concebeu teoricamente em 1948, executoupela primeira vez nos anos 60, após a invenção do laser eganhou Prêmio Nobel de Física em 1971.



1ºUtilizar papel, caneta erégua.

2º

Conforme figura aolado, seguem asmedidas da pirâmide: 6centímetros de baseinferior, 1centímetro debase superior e altura de3,5 centímetros.

3º

Utilizando a pirâmidecomo molde, serãonecessárias 4 pirâmidesiguais, podendo serorganizadas da formamostrada na figura aolado.

4º

Ainda utilizando omolde, pode serdecalcado desta formapara aproveitar melhor oplástico.

5º

Posicionar os 4 lados dapirâmide de forma quefacilite a fixação doquarto lado da pirâmide.

6º

Utilizando celular,tablete ou televisão,acesse o site do youtube.Pesquise pelos termoshologram pyramid.

7ºEsta é a posição corretaem que a pirâmide deveser colocada.

8º

Apagar as luzes paraconseguir ter umamelhor imagemprojetada. E paramelhorar ainda mais aimagem, é interessanteoptar pelo brilho máximoda tela do celular, tablet.

9º

Outra opção de utilizar apirâmide é colocá-la aocontrário, da formamostrada na figura aolado.

10º

Outra forma de projetarimagem dando a impressãode holografia, é projetar nãoem 4 faces como na pirâmidede 4 lados, mas simutilizando apenas umplástico a 45º da imagem,conforme mostrado na figuraao lado.

11º

Então o vídeo será de umaúnica imagem grandes, aoinvés de quatro imagensmenores.

12º

Baseando-se pelas medidasutilizadas para projetarimagens de celular, façamedidas maiores utilizandoas proporções da pirâmide 6de base inferior, 1 de basesuperior e 3,5 de altura.

3.1.6 APLICAR O EXPERIMENTOExpor aos alunos o efeito gerado através do experimento.Inicialmente, com imagens diversas, para despertar acuriosidade por parte dos alunos.

Pesquisar por vídeos relacionados com a natureza e partesdo corpo humano. Pelo fato de ser um experimento apenasde demonstração, fique a vontade para fazer algumcomentário interessante relacionado com esteexperimento.

3.1.7 FUNDANDAMENTAR TEORICAMENTE

A imagem holográfica é obtida mediante sobreposição deduas ondas que partem da mesma fonte luminosa, sendoum imagem direta e outra refletida pelo objeto,proporcionando uma ilusão óptica de que a imagemformada é em 3 dimensões.

Neste experimento, utilizando materiais de baixo custo, oprincípio físico utilizado é nada mais, nada menos do queuma superfície transparente posicionada a 45º em relaçãoao objeto que pretende-se projetar.

Fica mais fácil de entender, ao utilizarmos apenas umadas faces para projetar a imagem, fica claro que umaimagem é projetada. Já no experimento com 4 faces, nãoexiste uma superposição das 4 imagens projetadas, massim uma independência entre as 4 imagens refletidas porcada face.

3.1.8 AVALIAR O APRENDIZADO

3.1.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTODesafiar os alunos a reproduzirem o experimento em casa.Solicitar que os alunos acessem diversos vídeosholográficos, conforme demonstrado nesta sequência.Solicitar que os alunos demonstrem a seus amigos efamiliares a ilusão de efeito holográfico desteexperimento.

Observar o comportamento dos alunos e o nível deinteresse pelo experimento. Solicitar que os alunosexpliquem, do modo que entenderam, o processo deformação das imagens deste experimento.

3.2 AQUÁRIO

E LASER

O que refração total da luz?


3.2.3 DESCREVER O EXPERIMENTOEste experimento tem como objetivo possibilitar que osalunos visualizem o trajeto que o raio de luz faz ao serrefratado de um meio para o outro com índices de refraçãodiferentes, como no caso deste experimento, o raio de luzpartindo do meio composto por ar para o meio que écomposto por água.

Citar como exemplo prático ligado aos princípios dereflexão e de refração a situação de reflexão total queacontece na fibra óptica. É possível demonstrar através deoutro experimento que a luz sofre diversos reflexões dentroda fibra óptica.



Laser verde, água e aquário.


1º

Utilizar um aquáriocomum e preenchê-locom água, semtransbordar para evitarsujeiras.

2º

Utilizar o apontador delaser verde de forma queseja possível observar ofeixe de luz através daágua do aquário.


1º

Direcionar o apontadorde raio laserperpendicularmente emrelação à superfície daágua, demonstrando queo feixe de luz coincidecom a reta normal.

2º

Direcionar o apontadorde raio laser de modo ainclinar um pouco,demonstrando que hádiferença do ângulo queo raio incidente e que oraio refratado fazem emrelação à normal.

3º

Direcionar o apontadorde raio laser de modoque o feixe de luz sejatotalmente refletido,demonstrando a reflexãototal da luz.

4ºDirecionar o apontadorde raio laser emdiversos ângulos.




Ao direcionarmos o apontador de laser para superfície daágua, é possível observarmos diversos aspectos. Sedirecionarmos perpendicularmente em relação àsuperfície da água, praticamente não observamos desviosdesse feixe de luz.

Ao inclinarmos o apontador, é possível observar que parteda luz é refletida (intercepta a superfície da água e rebatede volta à superfície) e outra parte é refratada (atravessa asuperfície da água).

Pelo fato da água ser um meio mais refringente do que oar, o raio refratado sofre maior desvio do que o raiorefletido.


3.2.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar os alunos pesquisem mais sobre o assunto e sobrequais outras aplicações dos conceitos expostos atravésdeste experimento, sendo que aplicados em situações dodia a dia.

Observar o comportamento dos alunos e o nível deinteresse pelo experimento. Solicitar que os alunosmanipulem o experimento para eles mesmos fazerem asobservações, direcionando o apontador de laser de forma ademonstrar que o feixe de luz sofre desvios e tentandodemonstrar a reflexão total da luz.

3.3 EFEITO MONGA

Qual o segredo do efeito da bailarina virar um gorila?




Este experimento tem como objetivo demonstrar o queacontece no espetáculo de circo no qual uma bailarina setransforma em gorila.

Capas de DVD, fita adesiva, cartolina preta, plásticoplano, cola quente, 2 brinquedos e lanterna.

Em 1964, o cineasta italiano Marco Ferreri, dirigiu o filme“La Donna Scimmia”, conhecido no Brasil como “AMulher-Macaco”. Em 1967, Romeu Del Duque, ficouconhecido como o “Pai da Monga” e entre os anos de1974 e 1986, promoveu eventos em circos utilizando aversão mais primata da mulher-macaco.



1ºUtilize quatro capas deDVD para montar abase deste experimento.

2º

As capas de DVDforam posicionadas,conforme mostrado nafigura ao lado e entãoutilizado cola quentepara ficar as capas àbase de plástico.

3º

Utilize dois brinquedosde mesmo tamanho eque caibam noexperimento. Utilizeuma lanterna parailuminar apenas um dosbrinquedos posicione acapa de DVD de formaa refletir a imagem,conforme figura aolado.

4º

Posicione a lanternailuminando apenas osegundo brinquedo,fazendo com queilumine o mínimopossível o primeirobrinquedo, conformemostrado na figura aolado.

5º

Para obter um melhoracabamento, éinteressante deixar asparedes do experimentomais opacas possível.Utilize cartolina da corpreta para deixar a parteinterna bem escura.

6º

Utilize cartolina pretapara revestir as paredesdeste experimento,objetivando não revelara posição dos 2personagens.

3.3.6 APLICAR O EXPERIMENTOOrganizar a sala de forma que os alunos possam enxergar oexperimento de frente. Direcionar a lanterna de modo ailuminar apenas a boneca. Depois de algum, direcionar alanterna de modo a iluminar também o boneco. Tenteiluminar mais a boneca e aos poucos vá iluminando ohomem das cavernas, dando a impressão que a boneca estáse transformando em homem das cavernas. Direcione alanterna de modo a iluminar apenas o homem das cavernas,dando a impressão de que a boneca se transformou emhomem das cavernas. Explique novamente aos alunos queeste experimento é apenas para ilustrar o efeito propostopelo circo e para contextualizar com assuntos relacionadoscom óptica.


Conforme explicado como confeccionar este experimento,foi verificado que, estrategicamente, o material transparenteé colocado a 45º tanto de cada um dos dois personagens,como também do observador. Inicialmente, ao iluminar opersonagem feminino, parte da luz é refletida. Parte da luzque é propagada em direção ao plástico, chega ao plásticocom angulação de 45º em relação à reta normal do plástico.E então, parte dessa luz é refratada e outra parte da luz érefletida também com angulação de 45º, propagando-se emdireção ao observador. Ao iluminar o personagem domonstro, parte da luz é refletida por ele em direção aoplástico que, por sua vez, parte dessa luz é refletida para oambiente em que o personagem do monstro encontra-se e aoutra parte refrata através do plástico chegando aos outrosdo observador.

3.3.8 AVALIAR O APRENDIZADOAvaliar o nível de interesse dos alunos pelo experimento.Solicitar que os alunos expliquem com suas própriaspalavras sobre o percurso que a luz faz para possibilitarque as duas imagens sejam observadas neste experimento.

3.3.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar aos alunos que pesquisem sobre mais situaçõesem que são utilizados o efeito proposto neste experimento.Solicitar aos alunos que eles pensem sobre comopoderiam ser posicionados os dois personagens e qual aestrutura do experimento, caso o plástico transparentefosse substituído por um espelho.

3.4 ESPELHO

DO SUSTO

Como assustar seus amigos utilizando um espelho?




Espelho que proporciona um efeito interessante paraexemplificar conceitos de reflexão e refração da luz.

Caixa com espelho de banheiro, fita adesiva, tesoura,plástico plano, película espelha e máscara de monstro.

3.4.2 CONTEXTUALIZAREste experimento ilustra a situação de películas de vidrosautomotivos. Para o observador que está na parte internado carro, é possível verificar que a luz do ambienteexterno, quando bem iluminado, é refratada, chegando aosolhos do observador. Já quem está no ambiente externo,quando o ambiente externo está mais claro do que oambiente interno, a luz do ambiente externo é refletida.


1º

Utilize armário deplástico para banheiros.Desmonte-o, separandoo espelho dos demaiscomponentes.

2º

Utilize o plástico compelícula na parte externada caixa de espelho debanheiro e na parteinterna utilize espelho.

3º

Utilize a fita de LED oupisca-pisca de natalentre o plástico compelícula espelhada e oespelho.

4ºUtilize fita adesiva parafixar bem o LED.

5º

Posicione a máscara demonstro na parte internado experimento, conformemostrado na figura aolado. Utilize uma máscaraassustadora de carnaval ouimprima alguma imagemde sua preferência.

6º Tampe o experimento.


1ºPlugue a fonte doexperimento numa tomada.

2º

Questione os alunos sobrequal efeito eles acham quedeve acontecer ao ligar afone na tomada. Solicitar queos alunos observem que antesde ligar na tomada, pareceser um espelho comum.

3º

Antes de ligar na tomada,abrir a tampa do experimentoe mostrar que ao ligar natomada, passa a iluminar bema parte interna doexperimento. Fechar a tampado experimento e ligar natomada.

3.4.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEPelo fato de ter substituído o espelho por um plásticotransparente e ter sido aplicado película espelhada, permiteque parte da luz é refletida para a parte interna da base eoutra parte é refratada, vindo a se propagar aos olhos doobservador.

3.4.8 AVALIAR O APRENDIZADOAvaliar o nível de interesse dos alunos. Solicitar que osalunos expliquem novamente o comportamento da luzneste experimento.

3.4.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOQuestionar aos alunos mais exemplos de utilidade de aplicação de película espelhada e quais os objetivos de sua utilização. Solicitar que se tiverem oportunidade de verificar no dia a dia o que foi citado nesta aula, observar tanto do ambiente em que está menos iluminado, como também do ambiente que está mais iluminado.

3.5 DECALCAR DESENHOS

Como decalcar com qualidade utilizando a física?




Este experimento tem como objetivo, além demonstraçõesfísicas sobre óptica, uma alternativa muito interessante dedecalcar desenhos com bastante detalhes, mesmo paraquem não sabe desenhar bem.

Fita adesiva, um pedaço de vidro ou plástico, lanterna,tesoura, cartolina preta, régua, transferidor, imagensimpressas e cartolina preta.

3.5.2 CONTEXTUALIZAÇÃOEste experimento é feito para fazer desenhos com maiorqualidade a partir de desenhos já feitos. Existem atémesmo brinquedos infantis que utilizam desses princípiosfísicos.


1º

Para confeccionar esteexperimento é necessáriocriar uma basetransparente e outra opaca,conforme mostrado nafigura ao lado.

2º

Utilize a base transparentecomo molde paraconfeccionar a base opaca.Utilize fica adesiva paraunir as duas partes

3º

Resultando numa baseopaca da cor preta ebastante firme para evitarsair do lugar no momentoem que estiver utilizando.

4º

Posicione a imagem quedeseja decalcar do lado defora do experimento e opapel no qual desejadecalcar do lado de dentro,deixando os dois papeisfixos sobre uma superfíciee paralelos entre si.

5º

Utilize uma fonte de luzpara iluminar o desenhoque desejar decalcar.Posicione de modo que aimagem seja projetada nopapel em que desejadecalcar.

6º

Resultando num reflexo daimagem que desejadecalcar no papel em quedeseja decalcar,possibilitando visualizar aimagem com muitaqualidade.

3.5.6 APLICAR O EXPERIMENTOSolicitar que os alunos iniciem alguma parte do desenho eobservem se eles mudarem um pouco o ângulo deobservação, o que acontece. Solicitar que, substituam aimagem por outro papel em branco e que marquem num dospapeis um ponto e qual a distância desse ponto em relação aoplástico que está perpendicular em relação aos papéis.Solicitem que meçam a distância entre o reflexo do pontomarcado no papel e plástico.

Solicitar que eles comparem as distâncias medidas entre oponto marcado no papel e o reflexo do mesmo em relação aoplástico. Questionar os alunos sobre qual a opinião delessobre ter obtido o mesmo resultado para as distâncias doponto e do reflexo do ponto em relação ao plástico.

3.5.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTENos espelhos planos que, a luz proveniente do objeto a serobservado é propagada e ao incidir no espelho plano érefletida que, por sua vez, é propagada aos olhos doobservador, possibilitando assim visualizar a imagemformada. A relação entre o objeto e a imagem formada é aimagem é virtual, de mesmo tamanho e direita. E a distânciaentre o objeto e o espelho é a mesma entre o espelho e aimagem formada.Neste experimento, o objeto foi uma imagem impressa numpapel e colocado outro papel do outro lado do plástico finsobter a projeção da imagem impressa sobre o papel embranco. É possível observar que cada ponto da imagemimpressa é projetado exatamente equidistante em relação aoplástico sobre o papel em branco, possibilitando assimdesenhar com boa qualidade de detalhes.



Avaliar se os alunos demonstraram interesse pelo experimento. Solicitar que eles expliquem com suas próprias palavras sobre como é formada a imagem sobre o papel em branco do outro lado do plástico.

Desafiar os alunos a refazerem este experimento em casa everificarem se conseguiram desenhar mais facilmente ecom mais detalhes do desenho original.

Desafiar os alunos a refazem este experimento, utilizandoduas velas. Caso necessário, solicitar ajuda de algum adultoresponsável.

Posicionar as duas vezes equidistantes em relação aoplástico, sendo que uma de um lado do plástico e a outra dooutro lado do plástico.

Observar que o reflexo da imagem de uma vela se sobrepõeà outra vela que está do outro lado do plástico. Acenderuma das velas e observar o que acontece com a outra vela.

4 ASSOCIAÇÃO DE

ESPELHOS PLANOS

O número de imagens é resultado de várias reflexões nos dois espelhos e aumenta conforme diminui o ângulo entre eles.

Determina-se o número de imagens através da fórmula:

Onde, n é igual ao número de imagens refletidas eα é o ângulo entre os 2 espelhos onde o objeto éposicionado.


4.1 NÚMERO DE

IMAGENS FORMADAS

Quantas imagens são formadas entre 2 espelhos?




Este experimento tem como objetivo demonstrar formaçãode imagens posicionando espelhos planos em diversosângulos entre si. De forma simples, é possível comparar oresultado obtido através de fórmulas e com o número deimagens que se formam.

Cartolina preta, 2 espelhos planos, fita adesiva, caneta,cartolina, esquadro e um objeto a ser refletido

4.1.2 CONTEXTUALIZARUm exemplo prático é de quando um(a)

cabeleireiro(a) utiliza um espelho pequeno para mostrarcomo ficou o procedimento que foi feito em nossos cabelosna parte de trás da cabeça. É possível observar a formaçãode diversas imagens.


1º

Utilize dois espelhosplanos simples. Utilizeum estilete para retiraros espelhos da molduradeles.

2º

Utilize os dois espelhose guarde as molduraspara reutilizá-las emalgum outroexperimento.

3º

Posicione os espelhos,um ao lado do outro eutilize fita adesiva parafixar as duas partes,numa distâncianecessária para formarum ângulo de 90º entreelas, sem danificar osespelhos.

4º

Posicione os espelhos,conforme mostrado nafigura ao lado e façamoldes em cartolinabranca para que sejamdesenhados os ângulos eos cálculos de formaçãode imagens.

5ºUtilize uma tesoura pararecortar os moldes feitosna cartolina.

6º

Neste experimento foiutilizada apenas umacartolina, mas podem serfeitos mais moldes.

7º

Utilize um transferidorpara desenhar num moldeo ângulo de 180º. Escrevaa fórmula para demonstrarque o resultado do númerode imagens formadas é 1.

8º

E assim por diante, façaângulo de 120º para 2imagens, 72º para 4, 60ºpara 5, 45º para 7, 40ºpara 8, 36º para 9 e 30ºpara 11.


1º

Utilize o molde de papel como ângulo desenhado e afórmula escrita, posicionandoos espelhos sobre a marcaçãoindicada do ângulo.Demonstre que o número deimagens formadas através daobservação é o mesmo queutilizando a fórmula escritaneste mesmo papel.

2º

Utilize o molde com o ângulode 120º. Posicione osespelhos sobre a marcação.Demonstre que que sãoformadas 2 imagens.

3º

Utilize o molde com o ângulode 90º. Posicione os espelhossobre a marcação. Demonstreque que são formadas 3imagens.

4º

Faça o mesmoprocedimento para osângulos 72º (obtendo 4imagens), 60º (obtendo 5imagens), 45º (obtendo 7imagens), 40º (obtendo 8imagens) e assim pordiante.

5º

Utilize o molde com oângulo de 36º. Posicioneos espelhos sobre amarcação. Demonstre queque são formadas 9imagens.

6º

Utilize o molde com oângulo de 30º. Posicioneos espelhos sobre amarcação. Demonstre queque são formadas 11imagens.

4.1.8 AVALIAR O APRENDIZADOSolicitar que os alunos façam o procedimento inverso aosugerido nesta sequência. Após posicionarem os espelhos econtarem quantas imagens foram formadas, solicitar que osalunos meçam o ângulo entre os dois espelhos. Solicitarque os alunos utilizem o valor do ângulo que eles mediramna fórmula. Solicitar que eles comparem os resultadosobtidos.

4.1.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEA quantidade de imagens formadas por um objeto colocadoentre dois espelhos planos pode ser obtido dividindo 360ºpelo ângulo, expresso em graus, formado entre os doisespelhos utilizados neste experimento e subtraído onúmero 1.

4.1.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTODesafiar os alunos a confeccionarem este experimento emcasa e utilizar diversos ângulos, tanto medindo o ânguloentre os espelhos e confrontando com o resultado obtidoatravés da fórmula, como também utilizar outros ângulos,sendo que seguindo o caminho contrário, primeiramenteverificando quantas imagens são formadas, utilizar afórmula e depois comparar os resultados obtidos.

4.2 CALEIDOSCÓPIO

Quantas imagens são formadas entre 3 espelhos planos?




Este experimento tem como objetivo demonstrar formaçãode imagens formadas através da associação de 3 espelhosplanos, formando um experimento denominado deCaleidoscópio.

Fita adesiva, 2 réguas transparentes, cartolina preta,tesoura, vela, fósforo e cartolina preta.

No século XVII, existem citações que um francêscomprara um caleidoscópio por 20mil francos, que foifeito de pérolas preciosas como objeto para formarimagens. Em 1817, o físico escocês Dawid Brewster,inventou o caleidoscópio, composto por fragmentos devidro colorido e três espelhos.



1º

Utilize três espelhosplanos simples. Utilizeum estile para retirar osespelhos das moldura decada um dos espelhos.

2º

Utilize fita adesiva parafixar os três espelhos,conforme mostrado nafigura ao lado.

3º

Utilize fita adesiva parafixar os três espelhos.Objetivando obter umamelhor proteção para osespelhos, utilize bastantefita adesiva em volta dosespelhos, ou algum outromaterial que possaproteger os espelhosexternamente.


1º

Utilize objetos quecaibam entre os trêsespelhos desteexperimento. Neste, foiutilizado um homem dascavernas de brinquedo.

2ºObserve que sãoformadas diversasimagens.

3º

Neste, foi utilizada umavela acesa. Observe quesão formadas diversasimagens.

4ºNeste, foi utilizada umavela acesa.

5ºUtilize apontador de laserverde para gerar diversasimagens refletidas.

6º

O apontador de laserverde pode ser utilizadotambém no caleidoscópiofeito de espelhos parafazer diversasdemonstrações.

4.2.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTE



Avaliar o nível de interesse dos alunos pelo experimento.Questionar os alunos sobre quantas imagens são formadasnum caleidoscópio com mais de três espelhos. Solicitarque eles calculem utilizando a fórmula número de imagensé igual a 360º dividido pelo ângulo em graus e apósdiminuir de do número 1.

Desafiar os alunos a refazerem um caleidoscópio em casa,utilizando diversos tipos de objetos a serem refletidospelos espelhos. Solicitar que os alunos a utilizem maisespelhos para confeccionar um caleidoscópio e verificarquantas imagens são formadas.

De acordo com as leis da reflexão, seja um raio de luz queincide num espelho ou em outra superfície plana que sejapossível refletir raios de luz. Para um raio de luz queincide nesta superfície refletora, existe uma reta normal.Forma-se um ângulo entre o raio incidente e a reta normal,denominado de ângulo de incidência. O raio refletido pelasuperfície refletora forma um ângulo com a reta normal,chamado de ângulo de reflexão. O raio incidente, a normale o raio refletido estão situados num mesmo plano. Oângulo de incidência e o ângulo de reflexão tem o mesmovalor.

4.3 PERISCÓPIO

Como é feito um periscópio?




Este experimento tem como objetivo criar umequipamento conhecido como periscópio, utilizado emsubmarinos, basicamente composto por associação deespelhos planos paralelos entre si, e a 45º do observador edo objeto que pretende-se observar.

Tesoura, 2 espelhos planos comuns, régua, tesoura, laserverde, caneta e fita adesiva.

Exemplo de utilização de periscópio bem conhecida é nossubmarinos. O periscópio é utilizado para possibilitarenxergar o que está acima da superfície da água, mesmoestando debaixo da água. Outra situação muito utilizadaantigamente é nas guerras, para visualizar os inimigos,podendo permanecer protegido sem precisar se expor paravisualizar os inimigos.



1º

Utilize um estilete pararemover dois espelhosplanos simples de suasrespectivas molduras. Paraobter uma maior altura doperiscópio, nesteexperimento, utilizar duascaixas retangulares demesmo tamanho.

2º

Utilize fita adesiva para fixaro espelho à caixa e utilizetesoura ou estilete paracortar a parte superior dascaixas, conforme mostradona figura ao lado.

3º

Utilize um estilete parafazer um furo que possibiliteobservar o espelhoinclinado. Utilize fitaadesiva para fixar o espelhoà caixa e utilize tesoura ouestilete para cortar a partesuperior das caixas,conforme mostrado nafigura ao lado.

4º

Montado a primeira parte doexperimento. Será feita umabase igual a este modelo,porém um pouco maior paraque seja possível encaixá-loacima desta primeira parte.

5º

Utilize a segunda caixa parafazer a segunda parte desteexperimento. Coloque aprimeira parte do experimentodentro da segunda caixa deforma que tenha alguma sobrapara que seja possível moverambas as partes.

6º

Siga as mesmas instruçõespara confeccionar a segundaparte do experimento.Observe que as duas partestem larguras diferentes,possibilitando assim que umaparte encaixe na outra,alcançando uma distânciamaior entre os espelhos.

4.3.6 APLICAR O EXPERIMENTOUtilizar o experimento primeiramente na configuração depossibilitar visualizar o que está à frente. Solicite que osalunos façam uma barreira na sala de aula de modo quenão seja possível visualizar através dela. Solicite que osalunos utilizem o experimento para constarem que aimagem do outro lado da barreira feita por eles é possívelde ser visualizada com esse experimento.Havendo a possibilidade de aplicar este produto fora doambiente de sala de aula, torna a experiência ainda maisinteressante. Solicitar que os alunos visualizem algo dooutro lado de um muro, por exemplo.

4.3.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEDe acordo com as leis da reflexão, seja um raio de luz queincide num espelho ou em outra superfície plana que sejapossível refletir raios de luz.Para um raio de luz que incide nesta superfície refletora,existe uma reta normal. Forma-se um ângulo entre o raioincidente e a reta normal, denominado de ângulo deincidência.O raio refletido pela superfície refletora forma um ângulocom a reta normal, chamado de ângulo de reflexão. O raioincidente, a normal e o raio refletido estão situados nummesmo plano.O ângulo de incidência e o ângulo de reflexão tem omesmo valor. Visto isto, o periscópio é feito de forma quedois espelhos fiquem posicionados paralelos entre si.

4.3.8 AVALIAR O APRENDIZADOSolicitar que os alunos utilizem o experimento de diversas formas para que possam verificar que realmente é possível observar com este experimento. Solicitar que os alunos expliquem com suas palavras o funcionamento deste experimento.

4.3.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar que os alunos invertam a posição da partesuperior do experimento, direcionando os dos espelhospara um mesmo sentido. Antes de permitir que os alunosobservem o resultado, solicitar que eles expressemopiniões sobre o que eles acham que acontece. Questionaros alunos sobre outras possibilidades de utilizar esteexperimento. Desfiar que os alunos façam esteexperimento em casa.

4.4 IMAGEM NO

INFINITO

Como podemos obter o efeito de imagem no infinito?




Este experimento tem como objetivo demonstrar aformação de imagens entre dois espelhos planos. Porém,para que seja possível enxergar através de um desses doisespelhos, é preciso que um deles seja translucido e, paraisso, foi utilizado película espelhada aplicada em umplástico de mesmo tamanho do espelho.

Caixa com espelho de banheiro, fita de LED ou pisca denatal, fita isolante, fita adesiva, tesoura, plástico e películaespelhada automotiva.

Ocorre quando estamos posicionados entre dois espelhosplanos em paralelo entre si.



1º

Utilize armário de plásticopara banheiros. Desmonte-o, separando o espelho dosdemais componentes.

2º

Utilize plástico plano domesmo tamanho doespelho e aplique películaespelhada automotivautilizando água, detergentee rodo de pia.

3º

Utilize o rodo para tiraralguma bolha de água quevenha a se formar entre apelícula e o plástico, paraobter um melhoracabamento.

4º

Utilize o plástico compelícula na parte externada caixa de espelho debanheiro e na parte internautilize espelho. Utilize fitaadesiva para fixar bem oplástico e espelho

5ºUtilize fita adesiva parafixar bem o plástico eespelho

6º

Utilize a fita de LED oupisca-pisca de natal entre oplástico com películaespelhada e o espelho.Inicialmente, feito umteste, ao fechar a tampa doexperimento, formaram-sepoucas imagens, devido àdistância maior entre oplástico espelhado e oespelho.

7º

Então, foi feito um novoteste, desta vez colocadoo espelho bem próximoao plástico com películaespalhada e foi possívelverificar que formaram-se mais imagens.

8º

Utilize fita adesiva paraficar bem oscomponentes desteexperimento.

9º

Feche a tampa doexperimento e faça oteste para verificar seformaram-se maisimagens.

10º

É possível obter ailusão de formação deimagem no infinitotendo sucessivosreflexos.

11ºObservar de frente aoespelho, obtém melhorresultado.

4.4.6 APLICAR O EXPERIMENTOQuestione os alunos sobre qual efeito eles acham que deveacontecer ao ligar a fone na tomada. Solicitar que osalunos observem que antes de ligar na tomada, parece serum espelho comum. Antes de ligar na tomada, abrir atampa do experimento e mostrar que existe apenas umafita de LED fazendo uma volta entorno do espelho pelaparte interna do experimento. Fechar a tampa doexperimento e demonstrar aos alunos que são formadosdiversos reflexos utilizando apenas uma volta de fita deLED.

4.4.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTENeste experimento foram utilizadas duas superfíciesespelhadas posicionadas paralelamente entre si,objetivando obter infinitos reflexos das imagens.Para comprovar isso, sabemos que a quantidade imagensformadas decorrentes de uma associação de espelhosobedece a seguinte razão: o número de imagens formadasé igual a 360º dividido pelo ângulo entre os espelhos emgraus, subtraído do número 1. Como os espelhos estãoparalelos entre si, consideraremos valores muito próximosdo ângulo 0º para calcularmos, pois se utilizamos o valor0º, não seria possível calcular 360º/0º, entãoconsideraremos valores infinitamente próximos de 0º.Quando dividimos 360º por 0,000000000001, obteremosum valor infinitamente grande que, por sua vez, subtraídopor 1, continuaria infinitamente grande. Ou seja, infinitasimagens.

4.4.8 AVALIAR O APRENDIZADOSolicitar que os alunos expliquem com suas própriaspalavras o motivo de serem formadas diversas imagens aoposicionarmos dois espelhos em paralelo entre si e colocadoum objeto que seja possível observar suas imagensformadas.

4.4.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar que os alunos verifiquem em casa a formação deinfinitas imagens, utilizando por exemplo um espelhosimples de maquiagem e um espelho do banheiro.

5 LENTES E ESPELHOS

ESFÉRICOS

Espelho esférico: é uma calota esférica na qual uma dassuperfícies é refletora.

Côncavo: quando a superfície é a interna (exemplos:espelhos de aumento, como dos dentistas, de barbear, etc.)

Convexo: quando a superfície refletora é a externa(exemplos: retrovisores em motocicletas, em portas deelevadores, fundo de lojas, etc.).


5.1 MICROSCÓPIO

CASEIRO

Como confeccionar um microscópio de baixo custo?




Este experimento objetiva proporcionar a visualizaçãopequenos micro-organismos contidos numa gota d’água,sendo possível ampliar a imagem em até 1.000 vezes. Aoapontar um laser da cor verde para uma gota suspensa poruma seringa, esta gota funciona como uma lente esférica.

Laser pointer verde, 2 Copos, seringa, massa de modelar,água suja e fita adesiva.

Há relatos de que 721 a.C de que um cristal de rocha compropriedades de ampliação. Por volta de 1280, foramutilizadas as primeiras lentes, para confecção de óculos.Em 1624, Johann Giovanni, médico italiano, deu adenominação “microscópio”, advinda da junção do gregomicros (pequeno) e skopein (ver, examinar).



1º

Coletar água suja,possibilitando projetar aimagem de algummicroorganismo contidonesta água. Utilizar aseringa para coletar umpouco da água suja.

2º

Colocar os dois coposparalelos de forma queseja possível apoiar aseringa, conformedemonstrado. Pressionaro êmbolo de forma quefique suspensa apenasuma gota d’água.

3º

Utilizar a fita adesivapara fixar o botão deacionar o apontador delaser. Utilizar massa demodelar embaixo doapontador para facilitarque a mesma nãobalance, pois qualquermovimento já tira o laserda posição correta.

1º

Direcionar o feixe deluz de forma queintercepte a gotad’água.

2ºApagar as luzes paraobter melhoresresultados.

3º

Direcionar o apontadorde forma que o feixe deluz intercepte a gotad’água e reflita nasuperfície em que foiescolhida para aimagem ser projetada.


4º

Como as luzesapagadas é possívelobservar maisnitidamente.

5º

Aguardar até que sejapossível enxergaralguma imageminteressante. Caso nãoapareça algo, retirar aseringa da posição,empurrar mais oêmbolo para deixarpendurada outra gotad’água ou coletar outraamostra.

A gota d’água comporta-se como lente biconvexa, poispossui as duas faces convexas. Sabendo que o índice derefração da água em média 1,33 e a do ar é praticamente 1,é possível afirmar que a gota d’água no ar comporta-secomo uma lente convergente, ampliando a imagem e ainvertendo.



5.1.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTODesafiar os alunos a observarem em casa se elesreconhecem que existe lentes biconvexas. Solicitar que osalunos pesquisem sobre outras formas de confeccionar ummicroscópio, utilizando materiais de baixo custo e quetragam propostas para fazermos em sala de aula.

Observar o comportamento dos alunos e o nível deinteresse pelo experimento. Observar se os alunos fizeramquestionamentos sobre usar líquidos diversos, etc. Solicitarque os alunos esbocem um desenho de como elesentenderam que acontece desde o feixe de luz do LED,passando pela gota d’água e chegando ao anteparo deforma ampliada.

5.2 PROJETOR

CASEIRO

Como confeccionar projetor caseiro de baixo custo?




Este experimento tem como objetivo demonstrarprincípios físicos de uma câmara escura, projeção deimagem, lentes bicovexas, imagem projetada através deuma lupa, sendo utilizados materiais de baixo custo.

Celular, lupa, caixa de sapatos, apoio para o celular, Fitaadesiva preta, tesoura, pincel e tinta preta.

Em 1885, foi encontrada uma lupa de quartzo nas ruínasdo palácio do rei Senaqueribe (708-681 a.C.) da Assíria.Relatos do historiador Plínio (23-79 d.C.) apresentam“vidros queimadores”, os quais eram produzidos pelosromanos, ou seja, lentes usadas para iniciar o foto, comauxílio da luz solar.



1º

Retirar a parte de vidroda lupa e utilizar ovidro da luz comomolde para cortar umadas caixas de papelão.

2º

Utilize tinta preta parapintar a parte interna dascaixas.

3º

Utilize algum materialreciclável para fazeruma base de apoio paracolocar o celularhorizontalmenteperpendicular emrelação ao fundo doexperimento.

4º

Exiba uma imageminvertida no celular e oapoie na base de apoioque você criou.

5º

Posicione o celular demodo a encontrar adistância focal emrelação à lente da lupa.

6º

Posicione oexperimento de modoa projetar a imagem nasuperfície de suaescolha, de preferênciaopaca e branca.

5.2.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTENeste experimento, a lupa é responsável pela ampliação daimagem exibida no celular e projetada em um anteparo. Alupa é constituída por uma lente convergente.Foram utilizadas duas caixas de papelão justamente parapossibilitar o ajuste da distância focal. Foi pintado comtinta da cor preta para evitar que a luz seja refletida aoincidir nas paredes do experimento, aumentando assim aqualidade da imagem projetada.

5.2.6 APLICAR O EXPERIMENTODemonstrar aos alunos que a imagem projetada é invertidaem relação de onde ela é transmitida, no caso desteexperimento, pelo celular.Questionar os alunos sobre a necessidade que, paraobtermos uma imagem no sentido normal, é necessárioinverter a imagem que transmite.Abrir a tampa do experimento e mostrar aos alunos quepara obter imagens no sentido normal, foram invertidas asimagens que são exibidas através do celular.Explicar aos alunos que o objetivo deste experimento,além de despertar o interesse por parte dos alunos, é deilustrar o funcionamento de lentes côncavas e convexas,no caso deste experimento, a lupa utilizada como lentepara refletir a imagem transmitida pelo celular.

5.2.8 AVALIAR O APRENDIZADOObservar o nível de interesse dos alunos pelo experimento.Solicitar que os alunos utilizem o experimento paraprojetar imagem uma parede brilhosa, depois numa paredefosca e compararem a qualidade.

5.2.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTODesafiar os alunos a reproduzirem este experimento emcasa, utilizando uma lupa maior e caixas maiores. Solicitarque os alunos pesquisem mais experimentos relacionados àprojeção de imagens.

5.3 ESPELHOS

ESFÉRICOS CASEIROS

O que são espelhos côncavos e convexos?




Este experimento tem por objetivo construir espelhoscôncavos e convexos, bem como observar como os raiosde luz se comportam quando são refletidos por ele.

Garrafa plástica, colher, película espelhada automotiva,rolo de papel higiênico, fita adesiva, rolo de espelhado,impressos, papel e caneta.

Espelhos curvos, sejam eles côncavos ou convexos, podemser encontrados em telescópios, materiais utilizados pelosdentistas para ampliar a imagem a ser refletida,retrovisores com ampliação da imagem refletida, etc.



1º

Utilize o rolo de fita adesivapara fazer duas superfíciescurvas. Utilize uma serra oufaca para cortar ao meio orolo de fita adesiva. Apliquepelícula espelhadaautomotiva gerando espelhocôncavo e convexo.

2º

Utilize a parte lisa de umagarrafa plástica derefrigerante. Utilize umatesoura para cortar a parteem que fica o rótulo e corte-a ao meio. Aplique películaespelhada automotiva dosdois lados gerando espelhocôncavo e convexo.

3º

Utilize uma colher conformemostrado na figura,demonstrando ser umexemplo de espelhoconvexo. Inverta a posiçãoda colher, dando umexemplo de espelhocôncavo.

4ºGarrafa plástica derefrigerante cheia deágua.

5º

Utilize papeis e canetapara criar desenhos aserem utilizados parademonstrar imagensformadas com a garrafaplástica cheia de água.Utilize caneta para criardesenhos diversos,conforme a mostrado nafigura.

6º

Este é um exemplo dedesenho interessante aser feito para demonstrareste experimento.


1º

Utilizando oexperimento feito de orolo de fita adesivapara fazer duassuperfícies curvas.Utilize uma serra oufaca para cortar aomeio o rolo de fitaadesiva.

2º

Utilizando oexperimento feito daparte lisa de garrafaplástica e aplicadapelícula espelhada,direcione o apontadorde raio laser de formaparalela os feixes deluz.

3º

Direcione o apontadorde forma a cruzar osfeixes de luz,incentivando os alunosa observarem oexperimento.

4º

Utilizando a colher comoespelho convexo,conforme mostrado nafigura, demonstrando serum exemplo de espelhoconvexo.

5º

Inverta a posição dacolher, dando umexemplo de espelhocôncavo.

6º

Posicione o experimento,conforme mostrado nafigura ao lado, de formaa demonstrar que aimagem formada por umespelho convexo.

7º

Posicione oexperimento, conformemostrado na figura aolado, de forma ademonstrar que aimagem formada por umespelho côncavo.

8º

Utilizando oexperimento feito comgarrafa plástica cheia deágua, posicionar deforma a ser possívelenxergar a inversão daimagem refletida.

9º

Utilizando oexperimento feitoimagens impressas erolo de papel higiênico,posicionar as imagensimpressas ou o rolo demodo a possibilitar quesejam formadas asimagens no rolo.

5.3.7 FUNDAMENTAR TEORICAMENTEEspelhos esféricos: é uma superfície refletora que tem umformato esférico, no qual pode ter uma face côncava e/ouuma face convexa.

Espelho côncavo: a superfície refletora é na parte internaao espelho curvo. Se o objeto observado afastado acima dadistância do raio de curvatura deste espelho, a imagem éreal, invertida e menor do que o objeto observado. Se oobjeto estiver entre o centro e o foco deste espelho, aimagem é real, invertida e maior que o objeto observado.

Espelho convexo: a superfície refletora é na parte externaao espelho curvo. Independente da distância entre o objetoobservado e o espelho, a imagem será sempre virtual,menor e direita.

5.3.8 AVALIAR O APRENDIZADOAvaliar se o aluno demonstrou interesse pelademonstração do experimento. Solicitar aos alunos queeles citem mais exemplos de espelhos curvos que elesconhecem.

5.3.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar que os alunos pesquisem mais exemplos deutilização de espelhos curvos e vantagens de suautilização. Solicitar que os alunos procurem espelhoscurvos para verificarem se são côncavos ou convexos.

6 DISPERSÃO DA LUZ

Dispersão é o fenômeno que causa a separação de umaonda em vários componentes espectrais.

A luz do sol é uma onda de luz branca formada por váriascores, quando essa luz incide sobre uma gota de água osraios luminosos penetram nela e são refratados, sofrendoassim a dispersão.

O feixe de luz colorido, dentro da gota, é refletido sobre asuperfície interna da mesma e sofre novo processo derefração, motivo que provoca a separação das cores que umobservador consegue ver.


6.1 DISCO DE NEWTON

Como fazer um disco de newton?




Este experimento tem como objetivo demonstrar que damesma forma que a luz branca origina as cores do arco-íris, é possível também seguir o caminho contrário, atravésdo disco de Newton, confeccionado de diversas formas.

Cartolina branca, lápis de cor, tesoura, alicate, fósforo, cola quente, DVD, vinil, moeda e fita adesiva.

O experimento Disco de Newton, ficou conhecido destaforma pelo fato do Isaac Newton ter descoberto que a luzbranca do Sol é a composição das cores do arco-íris.



1º

Para criar um disco de Newtonutilizando um disco de vinil,utilize inicialmente um discode vinil, cartolina branca elápis, para desenhar um moldedo tamanho do disco de vinil.

2º

Utilize um lápis para facilitar arotação do disco de vinil.Utilize cola quente para melhorfixar o lápis ao disco de vinil.Utilize cola quente para fixar omolde pintado com as cores doarco-íris ao disco de vinil.

3º

Para criar um disco de Newtonutilizando um DVD, utilizeinicialmente um DVD,cartolina branca e lápis, paradesenhar um molde dotamanho do DVD. Após amoeda bem aquecida,posicione-a de forma a derretera parte central do DVD edeixando-a fixar.

4º

Utilize lápis com as coresdo arco-íris para pintar omolde de cartolina brancado DVD e cole-o ao DVDutilizando cola quente.

5º

Utilize barbante pararotacionar o giroscópio.Neste experimento, foiutilizado linha comum decostura. Utilize o barbantepara montar o giroscópio,conforme mostrado nafigura ao lado.

6º

Para criar um disco deNewton utilizando umventilador, será necessárioalém do ventilador,também cartolina branca,lápis coloridos e tesoura.

7º

Neste experimento foiutilizado um ventiladorpequeno. O molde pode serfixado diretamente à hélice doventilador, porém nesteexemplo, a hélice foi retiradae o molde foi adaptado deforma a encaixar no localonde encaixa a hélice.

8º

Utilize um lápis para desenharum círculo numa cartolinabranca de forma a caber nolocal onde encaixa a hélice.Neste experimento, foi precisofazer alguns furos paraencaixar o molde. Utilize lápiscoloridos das cores do arco-íris para pintar o molde e fixe-o ao ventilador.

9º

Utilize outras combinações decores para fazer outrasdemonstrações, como porexemplo combinações decores primárias resultando emcores secundárias.


6.1.7 FUNDANDAMENTAR TEORICAMENTEAtravés deste experimento, é possível refazer umaexperiência conhecida como Disco de Newton e testardiscos pintados com diversas cores diferentes e observar acor que será originada durante a rotação desses discos.



Observar se o nível de interesse aumento, se o alunodemonstrou satisfação ao observar e utilizar osexperimentos. Solicitar que os alunos citem exemplospráticos do dia a dia que eles acham semelhantes aoexperimento demonstrado.

Solicitar que os alunos citem exemplos práticos do dia adia que eles acham semelhantes ao experimentodemonstrado. Desafiar os alunos a reproduzirem algumdos tipos de disco de newton desenvolvidos nesteexperimento e utilizarem diversas combinações de cores.

Para aplicar o disco de Newton feito com vinil, com DVDe com barbante: questionar aos alunos o que aconteceráquando rotacionarmos bem rapidamente o disco de vinil.Será possível observar que a cor formada por essa rotaçãoé branca. Para aplicar o disco de Newton feito com oventilador: inicialmente, utilizar os moldes com coresprimárias.

6.2 REFLEXO

DAS CORES

Como enxergamos as cores?




Este experimento tem como objetivo demonstrar que ascores que enxergamos é basicamente reflexo da luz queincide no objeto e reflete em nossos olhos.

Cartolina preta, holofote colorido ou fonte de luz de diversascores e cartolinas coloridas.

Os objetos absorvem todas as cores que estão na luz branca erefletem apenas a cor que enxergamos.



1º

Utilize cartolinascoloridas e escreva onome da cor de cadacartolina sobre acartolina correspondente.

2º

Neste experimento foiutilizado um refletor dotipo LED que possuicontrole remoto,facilitando a escolha dediversas cores. Porém,também pode ser usadoum “bico de luz” ouluminária com diversascores de lâmpadas.

3º

Posicione as cartolinasde forma que a luz dorefletor seja projetadasobre elas.


1º

Posicione todas ascartolinas feitas e,inicialmente, ligue aluz branca.

2º

Utilizando diversascores, é possívelobservar que foramrefletidas coresdiferentes.

3º

Utilizando acartolina de cor azul,inicialmente utilizara luz branca.

4º

Utilizando a luzvermelha na cartolinade cor azul, é possívelobservar que o reflexofoi vermelho.

5º

Utilizando a cartolinade cor preta,inicialmente utilizar aluz branca.

6º

Utilizando a luz azul nacartolina de cor preta, épossível observar que oreflexo foi preto.



Observar se o nível de interesse aumento, se o alunodemonstrou satisfação ao observar e utilizar os experimentos.Questionar os alunos sobre a situação de ao invés de seremutilizadas diversas cores do holofote, fosse utilizada umalâmpada de luz negra, qual cor seria possível enxergar para ascores de cartolinas utilizadas neste experimento.

Solicitar que os alunos citem exemplos práticos do dia a diaque eles acham semelhantes ao experimento demonstrado.Solicitar que os alunos pesquisem mais sobre o reflexo dascores e suas diversas possibilidades.

6.2.7 FUNDANDAMENTAR TEORICAMENTEAs cores dos objetos que enxergamos é proveniente da luz queintercepta esse objeto e reflete em nossos olhos. Essa reflexãoda luz depende do material que é composto esse objeto e dacor que ilumina esse objeto.

Neste experimento será possível observar a cor que é refletidadas cartolinas de diversas cores sendo iluminadas por diversascores.

6.3 LUZ BRANCA

6.3.1 PERGUNTA MOTIVADORAComo se formam as cores do arco-íris?



Este experimento tem como objetivo demonstrar adesfragmentação da luz branca, possibilitando enxergar ascores que a compõe, emitida por diferentes fontes de luz.

Cartolina preta, DVD, fita adesiva, tesoura, luminária demesa, vela, fósforo e lâmpadas.

6.3.2 CONTEXTUALIZARDependendo da fonte que a luz branca é originada, épossível obter diferentes intensidades e riquezas de cores.


1ºUtilizar a tesoura para cortaro DVD da forma mostradana figura ao lado.

2ºSeparar as três partes doDVD da forma mostrada nafigura ao lado.

3º

Utilizar apenas a parte dacor roxa, retirando comcuidado algumas partesprateadas que possam ficargrudadas ao separar as trêspartes do DVD. Opcionalutilizar fita adesiva pretapara encobrir o centro doDVD e a parte cortada.

4º

Utilizar uma luminária,pois facilita ademonstração desteexperimento, porém,pode ser utilizada um“bico de luz” simples.

5º

Utilizar uma luminária,pois facilita ademonstração desteexperimento, porém,pode ser utilizada um“bico de luz” simples.

6º

Posicionar a parte internado DVD entre a lâmpadado experimento e o aluno,para que seja possívelobservar a luz que érefletida.


1ºUtilizar lâmpada deluz negra.

2º

Observar que não érefletida cor algumaatravés dos micro-orifícios do DVD.

3ºUtilizar lâmpadaincandescente.

4º

Observar que sãorefletidas as cores doarco-íris através dosmicro-orifícios doDVD, porém deforma bem fraca.

5ºUtilizar lâmpadafluorescente.

6º

Observar que sãorefletidas as cores doarco-íris através dosmicro-orifícios doDVD, de forma maisintensa, porém commenos volume.

7ºUtilizar uma fonteprimária, como a vela.

8º

Observar que sãorefletidas as cores doarco-íris através dosmicro-orifícios doDVD, de forma bemforte e nítida.

6.3.8 AVALIAR O APRENDIZADOObservar se o nível de interesse aumento, se o alunodemonstrou satisfação ao observar e utilizar osexperimentos.

Questionar os alunos sobre a situação de ao invés de seremutilizadas diversas cores do holofote, fosse utilizada umalâmpada de luz negra, qual cor seria possível enxergar paraas cores de cartolinas utilizadas neste experimento.

6.3.9 ESTIMULAR O CONHECIMENTOSolicitar que os alunos citem exemplos práticos do dia a diaque eles acham semelhantes ao experimento demonstrado.Solicitar que os alunos pesquisem mais sobre o reflexo dascores e suas diversas possibilidades.

6.3.7 FUNDANDAMENTAR TEORICAMENTENeste experimento, o DVD é utilizado por possuir diversosorifícios em sua superfície que permitem a passagem de luz.É possível observar através do DVD a luz que determinadaslâmpadas emitem.

Lembra muito um experimento de Isaac Newton, no qualele utilizou um prisma para observar que a luz branca quepassava por um orifício e originou as cores do arco-íris,sendo que neste experimento não é utilizado prisma algum,apenas utilizado o mecanismo de passar luz por um pequenoorifício.

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