Proff Matemática e Suas Tecnologias - Editora LT · 2017-02-08 · o que significa cada uma das grandezas citadas no ... dadas. Análise A atividade tem o intuito de fazer os alunos

Proff

Manual do Professor deFísica Volume 1

Ciências da Natureza, Matemática e

Suas Tecnologias

Manual do Professor de Física Volume 12

Apresentação

O material didático da Coleção EJA Educação Profissional foi elaborado a par-tir do documento base do Programa Nacional de Integração da Educação Profissional com a Educação Básica na modalidade de Educação de Jovens

e Adultos, tendo como pressupostos alguns princípios e fundamentos pedagógicos: compreensão do trabalho como princípio educativo; pesquisa como fundamento da for-mação, por entendê-la como modo de produção de conhecimentos e de entendimento da realidade, além de contribuir para a construção da autonomia intelectual dos educandos; integração do currículo; valorização dos diferentes saberes no processo de ensino e apren-dizagem; e o trabalho como princípio educativo.

Nos livros que compõem a coleção, as abordagens das áreas dos conhecimentos são embasadas na perspectiva de complexos temáticos, ou seja, em temas gerais comuns liga-dos entre si. Temas que abrangem os conteúdos mínimos a serem abordados sob o enfoque de cada área do conhecimento; possibilitam a compreensão do contexto em que os alunos vivem; atendem às condições intelectuais e sociopedagógicas dos alunos; garantem um aprofundamento progressivo ao longo do material; e promovem o aprofundamento e a ampliação do conhecimento do aluno.

A abordagem dos materiais didáticos é centrada em resoluções de problemas, ou seja, no início da unidade são propostos os problemas, dilemas reais vividos pela sociedade e, a partir da disciplina, são fornecidos dados e fatos buscando a solução dos problemas propostos.

Para efetivar a integração das diferentes áreas do conhecimento, articulando-as ao mundo do trabalho, são utilizados grandes temas integradores: sociedade e trabalho; ciên-cia e tecnologia e trabalho; saúde e trabalho; linguagens e trabalho; entre outros.

Em cada volume da coleção, a disciplina é dividida em unidades que, por sua vez, são separadas em capítulos. Cada unidade conta com seção inicial de abertura, em que é colocado o problema gerador; conteúdos desenvolvidos de modo a propiciar a construção de soluções para o problema inicial por meio de atividades, propostas de reflexão, aná-lise de situações, simulação de cenários para tomada de decisão que são intercalados ao conteúdo em estudo; atividades de reflexão, de análise, de pesquisa e de produção (oral e escrita); seção final de sistematização da unidade, retomando o percurso de aprendizagem e relacionando-o ao problema inicial.

Com a intenção de desenvolver ideias e conceitos, ampliando os conhecimentos do educando de maneira estimulante e participativa, as obras contam ainda com sugestões de livros e sites, nos quais o aluno poderá realizar pesquisas para explorar as conexões entre as áreas do conhecimento.

Por meio da participação de todos os envolvidos no processo educacional, o material foi desenvolvido de modo que o trabalho dos alunos se desenvolva de maneira prazerosa e significativa.


Orientações aos Professores

Orientações aos Professores

Orientações Gerais do VolumeSabe-se o quanto é difícil aos professores de física incentivarem os alunos a estudar tal disci-

plina. O que se observa é que, normalmente, o aluno já vem com um preconceito da disciplina, no qual impera a ideia de que a física é muito difícil, chata e não traz nada de interessante, uma vez que, para ele, essa matéria é desligada da sua realidade diária. Por isso, os alunos já entram em sala de aula com a certeza de que a física é uma disciplina que exigirá muito estudo, terá muitas fórmulas e “pouco aprendizado”. Assim, a ideia central deste livro é, justamente, fazer com que o aluno seja o protagonista dessa disciplina. Buscou-se, em todas as unidades, relacionar os conceitos físicos ao mundo real dos alunos com o objetivo de despertar o interesse deles, assim como fazer com que eles percebam que os assuntos vistos em sala de aula estão diretamente relacionados e sendo aplicados ao seu mundo real. Em todas as unidades, foram inseridos links de vídeos e propostas de experimentos, buscando deixar claro cada fenômeno estudado e sua conexão com o estudo da matemática, química, biologia e geografia.

Acredita-se que o processo de ensino-aprendizagem exige motivação de professores e alunos, por isso este livro foi escrito com o intuito de injetar uma motivação para que o aprendizado seja uma consequência nesse processo.

Objetivos Gerais do Volume• Proporcionar o entendimento das relações de força e como elas interferem no movimento dos

corpos.

• Apresentar e analisar as transformações de energia e seus efeitos nesses movimentos.

• Explicar as forças envolvidas em sistemas hidráulicos e suas consequências.

Princípios Pedagógicos Gerais do VolumeEste livro foi concebido a partir da ideia central de que o aluno deve entender, primeiramente,

o fenômeno estudado e, para tanto, deve ter subsídios qualitativos a fim de que ele consiga, de fato, ver esse fenômeno, seja por meio de um vídeo ou um experimento proposto. A partir da compreen-são qualitativa do fenômeno, buscamos aperfeiçoar a visão do aluno apresentando a sua descrição quantitativa, mostrando que, a partir disso, ele poderá prever como e quando determinados fenôme-nos ocorrerão.


Articulação do ConteúdoQuando se fala em grandezas e unidades de medidas, estabelece-se uma relação

com outras disciplinas, por exemplo: em química, há as medidas de massa e as rea-ções; em geografia, as medidas de distância e, consequentemente, o estudo vetorial; em matemática, o estudo da estática e sua importância nas engenharias, nos esportes de alto rendimento e na ergonomia; em biologia, pode-se comparar o estudo de velo-cidades e acelerações ao crescimento de uma população; e assim por diante.

O princípio de conservação de energia é uma lei universal que determina o comportamento de todos os sistemas, tanto os biológicos e físicos como os químicos. O estudo da estática dos fluídos desempenha um papel fundamental não só na saúde de mergulhadores e alpinistas como também quando vamos ao médico para medir nossa pressão arterial. A sua importância reside, ainda, nas engenharias de construção civil mecânica, naval e aeroespacial.

Atividades ComplementaresDevido à restrição de espaço físico do livro e de tempo em sala de aula, durante

este volume inseriremos sugestões de vídeos, discussão em grupo e, em alguns momen-tos, experimentos simples com o objetivo de melhorar a compreensão do fenômeno estudado, bem como corrigir alguma concepção espontânea equivocada do aluno.

Sugestão de PlanejamentoEste livro foi elaborado para apoiar os processos de ensino e aprendizagem

da disciplina de física ao longo do primeiro semestre das modalidades de Educação de Jovens e Adultos e Educação Profissional de Jovens e Adultos – Ensino Médio. Nesse sentido, sugere-se que os conteúdos do livro sejam distribuídos em 18 semanas, prevendo uma avaliação ao final de cada unidade.

As atividades complementares propostas (em forma de vídeos, simulações na internet ou experimentos) deverão ser utilizadas ao logo da apresentação do conteúdo e respeitar a evolução do aprendizado da turma.

As avaliações devem explorar tanto qualitativa como quantitativamente os conteúdos.

Segundo as diretrizes do MEC para o ensino da física, as avaliações devem ser essencialmente formativas, contínuas e processuais, visando ao acompanhamento pedagógico dinâmico e integrador dos processos de ensino e aprendizagem. É desejá-vel que se aplique uma variedade de instrumentos de avaliação – trabalhos individuais ou em grupo; relatórios de atividades e experimentos realizados em sala ou em labo-ratório; avaliações formais ou testes para sistematizar determinado assunto; etc. A observação e as avaliações diagnósticas permitem ao professor identificar e ava-liar as habilidades cognitivas dos alunos, os procedimentos utilizados por eles para resolver diferentes situações-problema, assim como suas atitudes em relação ao conhecimento físico. Nesse sentido, a avaliação na disciplina de física deve verificar, em aspectos gerais, se houve apropriação dos conceitos, leis e teorias que compõem o quadro teórico da física pelos estudantes e se eles se tornaram capazes de aplicar tal arcabouço teórico à realidade.


Sugestões de LeituraComo subsídio para fundamentar concretamente os conceitos

explorados em sala de aula, sugerimos ao professor a consulta constante ao seguinte material:

• HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. (Coleção Schaum).

• TIPLER, P. A. Física para cientistas e engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

• OBJETOS EDUCACIONAIS. Disponível em: <http:// objetoseducacionais2.mec.gov.br/>. Acesso em: 18 nov. 2013.

• FEIRA DE CIÊNCIAS. Disponível em: <http://www. feiradeciencias.com.br/>. Acesso em: 18 nov. 2013.

Orientações Didáticas

Unidade 1

Orientações GeraisComo esta unidade é o primeiro contato do aluno com a física,

é importante que o professor dedique especial atenção à compreensão dos fenômenos físicos envolvidos, ligando-os ao cotidiano, privilegiando exemplos observados pelo próprio aluno. É importante, também, preo-cupar-se com as unidades de medida e as ordens de grandeza envolvidas, para que o aluno tenha noção numérica do fenômeno tratado.

Objetivos Gerais• Situar o aluno em relação às diferentes unidades de medida e gran-

dezas físicas.

• Explorar o conceito de força e suas aplicações no mundo real.

Conteúdos Privilegiados• Grandezas físicas e unidades de medida.

• Conceito de força.


Orientações Específicas e Respostas das Atividades

Página 133

Abertura

Após a leitura da abertura, discutir as hipóteses levantadas pelos alu-nos, destacando as grandezas e os princípios físicos envolvidos nas questões, os quais, em um primeiro momento, foram percebidos pelos seres humanos sem ter conhecimento da física, para suprir a sua necessidade de explicar o mundo. Posteriormente, tais observações foram aplicadas com o auxílio dessa ciência. Pode-se observar isso no desenvolvimento do avião ou nas formas cilíndricas dos foguetes, além de outros objetos que foram mais recentemente vislumbrados via observação intuitiva, como as pranchas de surfe e os discos voadores da ficção científica. Neste momento, cabe uma reflexão sobre os porquês de a aeronave que sobe ao espaço ter sido vislum-brada na forma cilíndrica e a que desce do espaço na forma de disco.

Página 135

Análise

O objetivo da atividade é mostrar a importância dos problemas gerados pela não padronização de um sistema de unidades.

Página 137

Pesquisa

Pedir aos alunos que realizem uma rápida pesquisa em casa sobre o que significa cada uma das grandezas citadas no enunciado desta atividade. Discutir brevemente com a turma as respostas dadas.

Análise

A atividade tem o intuito de fazer os alunos aplicarem os conhe-cimentos adquiridos nas atividades anteriores. Incentivá-los a selecionar as ferramentas que lhes parecerem mais adequadas para medir cada objeto, dando continuidade à discussão sobre a padronização de sistema de unidade.


Páginas 138-139

Análise

1) Nesta atividade, mostrar ao aluno que a distância percorrida é diferente do vetor deslo-camento. O aluno exercitará o trabalho com escala e a caracterização de um vetor em um mapa real.

2) a. v1, v2 e v4.b. v1, v2. c. Nenhum.

3) Resposta: alternativa d.

4) Resposta: alternativa b.

Página 140

Reflexão

Discutir rapidamente com a turma qual foi a ação feita em comum nas duas situações mos-tradas nas ilustrações e como a aplicação da força alterou o estado original do sistema (latinha e carro). Coletar informações a respeito de situações cotidianas, nas quais os alu-nos consigam identificar a aplicação de uma força.

Página 141

Reflexão

É uma grandeza física vetorial, porque precisa de módulo, unidade, direção e sentido para ser completamente caracterizada.

Página 142

Reflexão

Discutir com a turma, guiando-a de acordo com o que foi discutido anteriormente, fazendo os alunos anotarem as conclusões alcançadas. Ao final do conteúdo desta página, já é pos-sível desenvolver a ideia de que a massa do corpo não muda, o que muda é o seu peso.


Página 143

Análise

Resposta: alternativa c.

Neste exercício, possivelmente o aluno tentará calcular o peso do corpo na Lua. O objetivo é justamente explorar esse conceito.

Página 145

Análise

Resposta: alternativa b.

Páginas 146-147

Análise

Mostrar aos alunos que o vetor apresentado no terceiro item da atividade corresponde à soma vetorial dos vetores feitos no primeiro e segundo itens.

1)a. Equipe da esquerda: 600 N e equipe da direita: 680 N.b. Substituir, no lado esquerdo, por uma força de 600 N e, no lado direito, por uma de 680 N.c. Em ambas as equipes, a direção de aplicação das forças é horizontal. O vetor força da

equipe da esquerda tem sentido da direita para a esquerda e o vetor força da equipe da direita tem sentido da esquerda para a direita.

d. Como a equipe da direita aplica uma força total com módulo maior do que a da esquerda, aquela será a vencedora.

e. O módulo da força resultante do sistema é 80 N, com direção horizontal e sentido da esquerda para a direita.

2) a. A força necessária para levar o navio da França ao Canadá está representada pelo vetor

força FAB .b. Para se deslocar do Canadá até a Guiana Francesa, o vetor força necessário está repre-

sentado por FBC.c. Para se dirigir diretamente da França para a Guiana Francesa, o vetor força necessário é

representado por FAC .


OCEANOATLÂNTICO

BRASIL

GUIANAFRANCESA

VENEZUELA

COLÔMBIA

CANADÁ

CANADÁ

ESPANHAPORTUGAL

FRANÇA

MALIMAURITÂNIA

ARGÉLIA

MARROCOS

AB

C

Acer

vo E

dito

raMapa do transporte de mercadorias entre a França e a Guiana Francesa

N

Escala: 1:57.100.000

Aqui seria interessante pedir ao professor de matemática para abordar a regra do paralelogramo em aula.

Páginas 148-149

Análise

Lembre-os de que está se adotando a convenção de que os vetores com sentido para a direita são positivos, consequentemente, os vetores com sentido para a esquerda são negativos.

1) FR = 13 N.

2) Resposta: alternativa a.

Página 150

Análise

Lembrar os alunos que, quando se trabalha com forças inclinadas, normalmente, usa-se como base o plano cartesiano (x e y).

1) Resposta: alternativa e.


Página 151Debater com a turma sobre exemplos de sistemas que podem ser considerados partículas ou

corpos extensos, dependendo da análise que o observador fizer.Adotar a convenção de que o vetor no eixo y, com sentido para cima, é positivo.


Página 152

Análise

Discutir com a turma exemplos de sistemas que podem ser conside-rados partículas ou corpos extensos, dependendo da análise que o observador fizer.

Aplicação

Comentar com os alunos que o cabo de aço e a barra são inextensíveis, ou seja, não sofrem deformações, e que o peso da barra será conside-rado mais adiante.

Páginas 154-155

Análise

1) Resposta: alternativa a (força-peso e tração nos cabos).


3) a. mg = 60 kgf.b. 4 crianças.

Página 156

Reflexão

Perguntar aos alunos em que situações eles podem identificar a grandeza física torque. Demonstrar com a porta da sala.

Página 157

Reflexão

A unidade para torque no SI deve ser newton x metro (N·m).


Página 158

Análise



3) F1 = 360 N·cm; F2 = 0; F3 = 400 N·cm.

Caso os alunos tenham dificuldade em fazer os experimentos devido ao tempo, locomoção, etc., montar ao menos um dos desafios mostra-dos no vídeo indicado. Lembrá-los de que foi adotada a convenção de sinais vista anteriormente.

Página 162

Análise

1) Resposta: alternativa c.


3) FC = 16 Nm e FP 800 N.

Página 164

Trabalho Interdisciplinar

Trabalhar com os alunos dois aspectos pertinentes à questão, que são:

1) Uso de Equipamentos de Proteção Individual (EPI), no caso da foto, o capacete, reforçando que muitas vezes são as leis da física que nor-teiam o uso de EPI e EPC (Equipamentos de Proteção Coletiva).

2) A questão do comportamento do trabalhador, pois, conforme ele se mexe ou movimenta seus membros, desloca o centro de gravidade de seu corpo, e, por consequência, o ponto de equilíbrio. O aluno deverá escolher uma profissão e analisar os conceitos de equilíbrio estudados. Também deverá observar como os equipamentos de proteção são pro-jetados ou escolhidos com base nas leis da física.


Unidade 2

Orientações Gerais Nesta unidade, o aluno terá contato com as leis que regem os movimentos dos corpos. Aqui,

é necessária especial atenção para que o aluno assimile e compreenda as definições básicas que o acompanharão ao longo de todo o curso. Também é importante fixar os conceitos relacionados às Leis de Newton, buscando sempre uma relação com situações simples vividas por todos nós em algum momento do dia.

Objetivos Gerais• Ensinar os alunos a descrever os movimentos básicos, bem como os conceitos físicos a eles

relacionados.

Conteúdos Privilegiados• Referencial e movimento.

• Trajetória.

• Posição.

• Deslocamento.

• Velocidade média.

• Aceleração.

• MRU.

• MRUV.

• As Leis de Newton.

• Força de atrito.

Nesta unidade, o professor deve dedicar um tempo maior para explorar o MRU, o MRUV e as Leis de Newton.


Página 165

Abertura

Fazer com os alunos uma leitura da imagem, questionando-os quanto às consequências de se dirigir em velocidade acima do limite permitido, de dirigir sem cinto de segurança e de levar crianças no banco da frente do carro. Utilizar algumas respostas dos alunos relativas a ser multado e a sofrer acidentes, para destacar a preocupação com as leis de trânsito e com as leis da física.


Em seguida, solicitar que leiam o texto de abertura da unidade. Para finalizar, comentar que em uma colisão de um carro a 160 km/h com um poste, por exemplo, temos o mesmo impacto que ocorreria caso o carro caísse de uma altura de aproximadamente 100 m. Destacar que, no momento do impacto, em poucos segundos, a aceleração do carro é reduzida a zero, devido à força resultante ser igual ao produto da massa pela aceleração (F = m · a).

Página 166

Análise

Discutir com os alunos quais são as grandezas físicas que o sis-tema do Google Maps deve usar como parâmetros para calcular o tempo de trajeto. Chamar a atenção para o fato de que ele se baseia em velocidades dentro dos limites estabelecidos por lei. Neste momento, seria interessante destacar que o Google Maps não “pensa”, o sistema somente faz cálculos utilizando fórmulas da física.

Página 167

Reflexão

Conduzir uma breve discussão mostrando que a noção de parado ou movimento sempre deve ser analisada, levando-se em conta um referencial.

Página 168Destacar que o símbolo ∆ é utilizado para representar a variação

de alguma grandeza. No caso, usa-se ∆x para representar a variação da posição.

Página 169

Aplicação

Chamar a atenção dos alunos para o fato de que o carro não irá parar imediatamente após serem acionados os seus freios.


Página 170

Análise





Página 171

Reflexão

Promover uma discussão com os alunos, lembrando que o pro-grama Google Maps considera a velocidade média dentro dos limites permitidos por lei e que essa velocidade é constante.

Aplicação

Destacar a ligação entre a inclinação do gráfico e o sinal nega-tivo da velocidade. Lembre à turma de que o valor encontrado de x = –11 m significa que o móvel está no lado negativo do nosso sistema de referências.

Páginas 172-173

Análise







Página 175

Aplicação

Mostre aos alunos que o termo que multiplica t2 na função geral é dividido por 2.a2 · t2→ ·

Análise





5) Resposta: t = 4 s.

Página 177Relacionar o conceito de inércia com as situações apresentadas. Promover a discussão

com os alunos, buscando situações do cotidiano relacionadas ao conceito de inércia.

Página 178

Análise

Alguns alunos poderão argumentar que, quando trafegamos a uma velocidade de 60 km/h, uma frenagem brusca não causará nada. No entanto, destaque que a criança que está sem o cinto de segurança e certamente será lançada contra o banco da frente ou contra o para-brisa, pois ela não teria forças para se apoiar em algo nessa velocidade. Importante ressaltar que o mesmo ocorre com um adulto, que pode sofrer sérios ferimentos, ainda que o carro esteja em baixa velocidade.

Reflexão

Chame a atenção dos alunos para o fato de que esta observação vai ao encontro do que foi estudado na 1ª Lei de Newton, pois, para mudar o estado de movimento de um corpo (parado ou em velocidade diferente de zero), devemos aplicar uma força resultante diferente de zero.


Página 180

Análise

1) a. Em ambos os casos, as velocidades final e inicial são as mesmas, o tempo

para parar será o mesmo e, consequentemente, as acelerações serão iguais. Portanto, pela 2ª Lei de Newton, a força aplicada será maior no móvel de maior massa, ou seja, a carreta.

b.

vcarreta acarreta Fcarreta

vcarro acarro Fcarro

c. acarreta = acarro = 0,5 ms2 .

Fcarreta = 15 kN e Fcarro = 500 N.

d. A aceleração depende do tempo e das velocidades final e inicial, que são iguais para ambos os casos. A força aplicada é proporcional à massa do móvel.


Página 181

Reflexão

Devido à ação e reação.

Páginas 184-185-186

Reflexão

No primeiro quadro, o indivíduo empurra a caixa com grande dificuldade. No segundo, ele coloca rodinhas sob a caixa, diminuindo a força necessária para empurrá-la, tendo, assim, menos dificuldade.


Pesquisa

1) A pesquisa do aluno provavelmente o levará a compreender que:• Força de atrito é uma força que surge no contato mecânico

entre dois corpos em movimento e ela é sempre contrária a esse movimento.

• Existe a força de atrito estático que surge quando aplicamos uma força sobre um objeto, tentando colocá-lo em movimento, e cessa no momento em que ele entra em movimento, dando lugar à força de atrito cinética.

• O coeficiente de atrito é apresentado como um valor adimensional (sem unidades), que representa o quanto o contato entre as duas superfícies é lisa ou áspera.

• A força de atrito estático máxima é dada por Femáx = me · N e a força

de atrito cinético é dada por Fc = mc · N, em que me, mc e N são o coeficiente de atrito estático, o coeficiente de atrito cinético e a força normal aplicada sobre a superfície, respectivamente.

• Dentre os inúmeros exemplos em que o atrito é desejável, pode-se citar: ao andar; ao fazer uma curva com o carro e não derrapar; o atrito entre o papel e a ponta do lápis, que permite o ato de escre-ver; e, até mesmo, o atrito entre a linha e o tecido, que permite a costura de roupas.

• Dentre as diversas situações em que o atrito não é desejado, pode-mos citar: o atrito entre o chão e o braço quando um skatista cai durante uma manobra, o que pode causar bastante dor ou machu-cado; o atrito entre as peças de um motor de um carro, que causa desgaste e aquecimento; um ônibus espacial quando entra na atmosfera e atinge temperaturas elevadas devido ao atrito com o ar; uma estrada extremamente áspera, que gera mais atrito aos pneus, desgastando-os mais rapidamente e obrigando trocá-los prematuramente.

• Para burlar o atrito em momentos nos quais ele não é desejado, pode-se citar situações, como: o óleo que é colocado no motor do carro; a pesquisa por materiais e aerodinâmicas mais eficientes, reduzindo o atrito do ônibus espacial na entrada da atmosfera; a construção correta e o uso de materiais com qualidade para a construção de estradas, com o objetivo de o coeficiente de atrito com os pneus estar dentro dos limites desejados; e, até mesmo, a cera que passamos no carro, que, além de dar brilho, reduz o atrito com o ar, diminuindo o consumo de combustível.

2) µe = 33 ≈ 0,58



4) A aceleração do conjunto seria a mesma para ambos os casos:

a = Fm + M

, a força de contato no conjunto 1 seria: Fm,M = M · Fm + M

e a

força de contato no conjunto 2 seria: Fm,M = m · Fm + M

.

5) µc = 0,6; T = 12 N.

6)a. FR = Px = 6 N.b. t = 2 s.

Página 186

Sistematização

1) Sugestão de resposta: Durante as discussões, o aluno perceberá que o uso do cinto de segurança é necessário devido à 1ª Lei de Newton, ou seja, a Lei da Inércia, a qual estabelece que, caso não seja aplicada uma força pelo cinto para segurar o motorista ou passageiro durante uma freada brusca, estes tenderão a continuar o seu movimento até atingir o para-brisa.

2) Sugestão de resposta: Oriente o aluno a perceber a relação entre a velo-cidade em o que o carro está andando, a aceleração necessária para pará-lo bruscamente, a força dada pela 2ª Lei de Newton e a força de atrito entre o pneu e o asfalto.

3) Sugestão de resposta: É importante considerar com os alunos que o asfalto é o mesmo e que o estado dos pneus dos dois carros é igual. Diante dessas considerações, e analisando as questões anteriores, o aluno deverá perceber que o carro com maior velocidade necessitará de um maior espaço para parar.

4) Sugestão de resposta: Com base nas respostas anteriores, o aluno já deverá perceber que, caso o motorista do caminhão não acione permanente-mente o freio, o veículo irá acelerar até atingir uma velocidade tal que será extremamente difícil pará-lo ou realizar uma curva com segurança.


Unidade 3

Orientações GeraisDepois de compreender as Leis de Newton na unidade anterior, o aluno está preparado, agora,

para uma interpretação de mais elevado nível nas leis de movimento. Aqui ele poderá analisar as situações cotidianas estudadas anteriormente do ponto de vista da energia envolvida para este processo. É importante que o aluno comece a interpretação de situações simples, evoluindo para sistemas mais complexos, como o princípio de energia elétrica por meio de uma usina hidrelétrica.

Objetivos Gerais• Apresentar como o conceito de energia se manifesta em diferentes formas.

• Explorar a sua aplicação em sistemas mecânicos.

Conteúdos Privilegiados• Trabalho.

• Potência.

• Formas de energia.

• Energia mecânica total (EM).


Página 187

Abertura

Na abertura desta unidade, é importante que o professor discuta com os alunos o que é susten-tabilidade do ponto de vista energético. Além disso, discuta o porquê da adoção do horário de verão na maioria dos estados brasileiros, bem como na maioria dos países desenvolvidos. Mostrar que, nos últimos anos, a demanda por energia elétrica aumentou e continua em ascendência, evidenciando o quanto é importante otimizar a utilização dos equipamentos que consomem esse tipo de energia, pois esta provém de:

• Hidroelétricas, que é um recurso natural, mas que afeta muito a fauna e flora da região em que é construída.

• Termoelétricas, que utilizam a queima de combustíveis fósseis; e de usinas nucleares, que geram uma grande quantidade de lixo radioativo. Dessa forma, tanto um carro em funciona-mento quanto uma lâmpada ou carregador de celular ligados consomem uma determinada quantidade de energia, isso significa que, caso o seu funcionamento não seja necessário no momento, estará ocorrendo um desperdício de energia, o que contribui tanto para a escas-sez de recursos como para uma crise econômica mundial.


Página 188

Reflexão

Iniciar a discussão dando exemplos óbvios de como a energia elétrica é con-sumida e, em seguida, oriente-os a buscar respostas, por exemplo: a energia química consumida por um carro; a energia que retira-se dos alimentos para poder viver; a energia solar que desenvolve a vida na Terra e que também pode ser convertida em energia elétrica. Neste momento, é importante fomentar a discussão e deixá-los expor seus conceitos adquiridos ao longo da vida.

Página 189

Análise

Na sequência de imagens (a), observa-se que inicialmente o indivíduo está pró-ximo ao armário, mas não aplica força alguma sobre ele. Na sequência (b), ao aplicar uma força maior do que a força de atrito estático máximo entre o armá-rio e o chão, esse sujeito consegue deslocar o armário, levando dez minutos para isso. Na sequência (c), ele empurra o armário no meio da sala, mas a sua força é inferior à força de atrito estática máxima e não consegue movê-lo.

Com isso, é possível perceber que, provavelmente, o indivíduo deve ter aplicado uma força de maior intensidade na sequência (b). Sendo que a força resultante FR = Faplicada – Fatrito foi a responsável por colocar o armário em movimento.

Até o presente momento, o aluno ainda não tem a noção física de trabalho, portanto as respostas quanto ao gasto de energia e ao trabalho realizado não deverão ser rigorosamente analisadas. Por isso, é fundamental que o professor retome essa discussão ao longo do capítulo.

Páginas 192-193

Análise

a. T = 430 J.

b. Tat = –430 J.

c. Trabalho motor é o realizado pelo rapaz, e resistente é o realizado pela força de atrito.

d. TR= 0.


Páginas 194-195

Análise

1) T = 25 J.

2) T = 190 J.

Página 196

Análise

a. T = 2 000 J.

b. P = 1 000 W.

Página 197

Reflexão

Aqui é importante mostrar que a ener-gia elétrica que abastece nossas casas tem origem em algum sistema gerador desse tipo de energia, o qual, na ver-dade, transforma a energia inicial (a qual está na natureza sob alguma outra forma) em energia elétrica. No caso das hidrelétricas, ao acumular água em um reservatório, na verdade está se arma-zenando a energia que será convertida em energia elétrica.

Página 198

Aplicação

Chamar a atenção dos alunos para o sinal negativo no resultado da questão 2, o qual indica que o trabalho é resistente.

Página 199

Análise

Resposta: Ec, ônibus

Ec, automóvel

= 14.

Página 200

Análise

a. Ep = 200 J.

b. Ep = 80 J.

Página 201

Análise

1) Epe = 4 J.

2) X = 0,1 m.

Página 203

Análise



3) ∆l = 0,04 m.

4) t = 75 s.


Unidade 4Nesta unidade, o aluno terá contato com um conteúdo novo e de

fundamental importância para que ele comece a compreender o funcio-namento de boa parte dos equipamentos presentes em nosso cotidiano. Esta unidade deve ser tratada com elevada atenção, principalmente para turmas em cursos técnicos de formação industrial, em que o aluno deverá entrar em contato, em algum momento, com sistemas hidráulicos ou pneumáticos.

Orientações GeraisDevido ao pouco tempo em sala para o acesso às atividades de

internet, sugerimos ao professor que proponha enfaticamente ao aluno a realização destas pesquisas em outros momentos, podendo ser em sua casa ou na própria escola.

Objetivos Gerais• Mostrar a relação de diferentes conceitos físicos ligados à mecânica

dos fluídos com situações cotidianas.

Conteúdos Privilegiados• Densidade absoluta (ρ) ou massa específica (µ).

• Pressão (p).

• Empuxo.


Página 205

Abertura

A abertura desta unidade mostra a importância de conhecer os conceitos relacionados à mecânica do funcionamento dos fluídos. Não apenas por simples curiosidade ou para a construção de uma casa, mas também porque esse conhecimento pode impulsionar a humanidade a dar um novo salto tecnológico, o que levará os seres humanos a uma melhor compreensão de um ambiente ainda pouco explorado na Terra: os oceanos.


Página 206

Reflexão

Questionar os alunos sobre quais são os conhecimentos que eles têm a respeito do assunto. Guiá-los nessa discussão e levá-los a entender que os estados físicos da matéria que encontramos em nosso dia a dia são o sólido, o líquido e o gasoso.

Importante: ao falar sobre os direfentes estados físicos, citar exemplos, como a rocha, a água e o ar, e orientá-los a perceber a direfença física entre cada elemento.

Página 207

Análise

O aluno encontrará as seguintes relações:

1 g

cm3 = 1 · 10–3 kg10–6 m3 = 103 kg/m3;

1 kgL = 1 ·

kg10–3 m3 = 103 kg/m3.

Página 209

Análise

Discutir com os alunos possíveis aplicações para manômetros.

Resposta: 1.0 h = 763 cm ≈ 25,3 cm; 2.0 h = 0; 3.0 hágua ≈ 10,3 m;

4.0. a. Pbomba = 2 000 Pa. b. p = 7 000 Pa.

Aqui é importante chamar a atenção para o fato de que rotinei-ramente fazem-se aproximações nos cálculos físicos. Neste caso, arredonda-se a aceleração gravitacional e o cálculo da área da base da caixa.


Página 211

Pesquisa

Nesta pesquisa, os exemplos mais comuns são: o efeito sifão ao retirar a gasolina do tanque de combustível do carro com uma mangueira, e o sistema de distribuição de água em uma cidade ou casa (por meio de reservatório elevado). Na natureza, observa-se o sistema de distribuição de água que permite a existência de fontes e lagos por meio de dutos subterrâneos naturais e o escoamento de água em diversos rios que se comunicam.

Página 212

Análise

1) h = 763 cm ≈ 25,3 cm.

2) h = 0.

3) hágua ≈ 10,3 m.

4)a. Pbomba = 2 000 Pa.b. p = 7 000 Pa.

Página 213

Análise

Muito provavelmente, as respostas dos alunos serão:• para o item (1), no fundo do oceano, o que está correto. • para o item (2), porque tem mais água, o que está errado.

Comentar com a turma que se a piscina estiver no mesmo nível que o oceano (nível do mar), ambos terão a mesma pressão na mesma pro-fundidade. Se a piscina estiver em qualquer outro lugar acima do nível do mar, o oceano terá mais pressão, uma vez que a coluna de atmos-fera seja maior (não a quantidade de água). Porém, no caso, o fundo da piscina não está na mesma profundidade do fundo da fossa abissal no oceano, que pode chegar à profundidade de 10 994 metros, a pressão maior será encontrada no fundo da fossa abissal no oceano.


Página 215

Pesquisa

Tecnologicamente, encontram-se vasos comunicantes nos vasos sanitários, que mantêm uma determinada quantidade de água no fundo sempre, após cada descarga de água, e o sifão utilizado em baixo da pia, que, pelo mesmo princípio, evita o retorno de mau cheiro da tubulação de esgoto.

A existência de vasos comunicantes entre lagos que se comunicam por canais subterrâneos é o que permite a existência de poços artesianos.

Páginas 217-218

Análise




Página 219

Reflexão

É importante relembrar os alunos que erguer um corpo qualquer na água é mais fácil do que erguê-lo fora dela. Coletar a impressão deles sobre o assunto e armazenar as respostas para uma reflexão ao final do capítulo.

Páginas 221-223

Análise






Página 223

Sistematização

a. p = 722·105 Pa.b. 722 vezes maior que a pressão atmosférica ao nível do mar.c. F = 361·105 N.d. Considerando este submarino mergulhado em situação de equilíbrio, temos que o

empuxo será igual ao seu peso, ou seja, E = 22·104 N.

Documents

Proff Matemática e Suas Tecnologias - Editora LT · 2017-02-08 · o que significa cada uma das grandezas citadas no ... dadas. Análise A atividade tem o intuito de fazer os alunos