2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

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1 Caro Professor, Em 2009 os Cadernos do Aluno foram editados e distribuídos a todos os estudantes da rede estadual de ensino. Eles serviram de apoio ao trabalho dos professores ao longo de todo o ano e foram usados, testados, analisados e revisados para a nova edição a partir de 2010. As alterações foram apontadas pelos autores, que analisaram novamente o material, por leitores especializados nas disciplinas e, sobretudo, pelos próprios professores, que postaram suas sugestões e contribuíram para o aperfeiçoamento dos Cadernos. Note também que alguns dados foram atualizados em função do lançamento de publicações mais recentes. Quando você receber a nova edição do Caderno do Aluno, veja o que mudou e analise as diferenças, para estar sempre bem preparado para suas aulas. Na primeira parte deste documento, você encontra as respostas das atividades propostas no Caderno do Aluno. Como os Cadernos do Professor não serão editados em 2010, utilize as informações e os ajustes que estão na segunda parte deste documento. Bom trabalho! Equipe São Paulo faz escola.

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Page 1: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

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Caro Professor,

Em 2009 os Cadernos do Aluno foram editados e distribuídos a todos os estudantes da rede estadual de ensino. Eles serviram de apoio ao trabalho dos professores ao longo de todo o ano e foram usados, testados, analisados e revisados para a nova edição a partir de 2010.

As alterações foram apontadas pelos autores, que analisaram novamente o material, por leitores especializados nas disciplinas e, sobretudo, pelos próprios professores, que postaram suas sugestões e contribuíram para o aperfeiçoamento dos Cadernos. Note também que alguns dados foram atualizados em função do lançamento de publicações mais recentes.

Quando você receber a nova edição do Caderno do Aluno, veja o que mudou e analise as diferenças, para estar sempre bem preparado para suas aulas.

Na primeira parte deste documento, você encontra as respostas das atividades propostas no Caderno do Aluno. Como os Cadernos do Professor não serão editados em 2010, utilize as informações e os ajustes que estão na segunda parte deste documento.

Bom trabalho!

Equipe São Paulo faz escola.

Page 2: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

2

GABARITO

Caderno do Aluno de Física – 3ª série – Volume 1

Reconhecendo a eletricidade no dia a dia

Página 3 - 4

As respostas a essas questões dependerão de cada turma. Elas devem ficar em aberto.

Há possíveis respostas no Caderno do Professor.

Ordenando os aparelhos elétricos

Página 4 - 5

As respostas a essas questões dependerão de cada turma. Elas devem ficar em aberto.

Há possíveis respostas no Caderno do Professor.

Refletindo sobre a eletricidade

Página 5 - 6

1. Resposta pessoal.

2. Resposta pessoal.

3. A transformação de energia elétrica em térmica, mecânica, luminosa e outras.

4.

a) cafeteira elétrica: resistores.

b) rádio: comunicadores.

c) bateria de celular: fonte.

d) aspirador de pó: motores.

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

RECONHECENDO A ELETRICIDADE NO DIA-A-DIA

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3

Página 6

Tato, audição, paladar, olfato. Todos os sentidos do ser humano utilizam impulsos

elétricos para serem percebidos, desde o receptor até chegar ao cérebro.

Página 6

1. Apesar de pessoal, é importante que o aluno construa uma frase que reconheça a

importância vital que a energia elétrica tem na vida moderna dos seres humanos. A

frase pode conter alguns exemplos que mostram essa dependência, como: a

dificuldade de armazenamento de alimentos perecíveis, a impossibilidade de

executar diversos procedimentos cirúrgicos em hospitais, a falta de controle de

tráfego de carros e aviões e etc.

2.

a) resistivos: resistência elétrica.

b) motores: motores elétricos.

c) comunicadores: elementos de comunicação e informação.

d) fontes: fornecer energia elétrica.

3. Verifique se o texto do aluno relaciona os sentidos humanos à impulsos elétricos que

levam as informações de receptores ao cérebro.

Página 8

1. Resposta pessoal. Espera-se que o aluno exercite a classificação estabelecida em sala

sobre os equipamentos elétricos.

2. Motores a combustão, nos sentidos do ser humano, fogão com acendimento

automático e na natureza.

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4

Página 9 - 10

1. Para fornecer os dados das principais grandezas, especificando seu rendimento, suas

condições de uso correto e requisitos para o dimensionamento da rede elétrica.

2. Caso alguma especificação não seja obedecida, as condições de funcionamento do

equipamento ficarão comprometidas. Por exemplo, se a fiação especificada em um

chuveiro não for correta, poderá ocorrer um superaquecimento, e provocar um curto-

circuito.

3. Em geral os símbolos representam as unidades de medida das grandezas físicas.

4. Corrente elétrica – ampère (A); tensão – Volt (V); potência – watt (W); frequência –

Hertz (Hz).

5. A potência elétrica, pois mede a quantidade de energia consumida por unidade de

tempo.

6. Sim, normalmente os resistores são os equipamentos com as maiores potências e,

dependendo do tempo que ficam ligados, consomem grande quantidade de energia.

7. Não necessariamente. O consumo de energia está relacionado diretamente com a

potência do equipamento e o tempo que permanece ligado, por isso não se pode

afirmar que são os maiores consumidores de energia.

Verificando e comparando as especificações dos aparelhos

Página 10 -11

1. Tensão: 220 V; potência: 4 400W; corrente: 25 A

2. E = P·t → Lâmpada: E = 60·24 → E = 1 440 Wh;

Chuveiro: E= 5 400·4

1 → E = 1 350 Wh; logo, neste caso, a lâmpada consome mais

energia.

3. 25 W – potência elétrica; 127 V – tensão; 60 Hz – frequência da corrente alternada;

321 mA – corrente elétrica.

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2

ENTENDENDO AS ESPECIFICAÇÕES DOS APARELHOS

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5

Página 11

1. Resposta pessoal, mas espera-se que fique evidente que os aparelhos de alta potência

como: chuveiros elétricos, geladeiras e ferro de passar roupa, que funcionam por

períodos razoavelmente longos, representam boa parte do consumo de energia

elétrica em uma residência.

2. Resposta pessoal. Verificar se o aluno realizou a pesquisa e trouxe uma definição

possível para o verbete: eletricidade.

Page 6: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

6

Página 12 -13

1. Respostas com base nas observações dos alunos. Porém o aluno deve concluir que a

luminosidade diminiu.

2. Respostas com base nas observações dos alunos. Porém o aluno deve concluir que o

brilho é o mesmo para todas as lâmpadas.

3. Respostas com base nas observações dos alunos. O aluno perceberá que as demais

lâmpadas se apagam, pois não haverá mais passagem de corrente.

4. Respostas com base nas observações dos alunos. Ele deve perceber que as lâmpadas

foram ligadas em série e que a corrente elétrica a que elas estão submetidas é a

mesma.

Observe e responda

Página 14 -15

1. Respostas com base nas observações dos alunos. Contudo eles devem observar que a

luminosidade praticamente não modifica.

2. Respostas com base nas observações dos alunos. Eles vão perceber que praticamente

nada acontece com a luminosidade das outras lâmpadas.

3. Respostas com base nas observações dos alunos. Ele deve perceber que as lâmpadas

foram ligadas em paralelo e que a tensão que as lâmpadas estão submetidas é a

mesma.

Circuitos com pilhas em série

1. Espera-se que ao aumentar o número de pilhas a luminosidade da lâmpada aumente.

Ao aumentar em demasia o número de pilhas a lâmpada poderá ter o seu filamento

rompido, causado sua queima.

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

MONTANDO UM CIRCUITO ELÉTRICO

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7

2. Observe o tipo de explicação elaborada pelos alunos e use-as para orientar sua aula.

Quanto mais pilhas são associadas em série maior é a diferença potencial oferecida

nos terminais da lâmpada. Com maiores tensões, a corrente que atravessa o filamento

também fica maior, e, consequentemente a luminosidade aumenta.

Página 15

1. Tensão, corrente, resistência e potência elétricas.

2. Sim, pela 1ª lei de Ohm: resistência (R) = tensão (V) / corrente (i)

Potência (P) = tensão (V) · corrente (i)

3. A lâmpada de 127 V foi projetada para determinada corrente. Caso seja colocada em

220 V, sua corrente irá aumentar, o que acarretará sua queima.

4.

AiAiAiU

Pi adorferrochuveiro 1,7

127

900 ;5,9

127

1200 ;3,43

127

5500sec

Aitotal 9,59

O disjuntor desarmou porque a corrente do circuito da casa (59,9 A) deve ter

superado a corrente suportada pelo disjuntor.

Rch = 2, 93 Ω; Rferro = 13, 36 Ω; Rsecador = 17,88 → i = 59,9 A –

É interessante ressaltar que quanto menor for a resistência maior será a corrente. Por

isso, busque mostrar como calcular a resistência de cada equipamento

eletrodoméstico.

Page 8: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

8

Página 16

1. Corrente: é o fluxo ordenado de cargas elétricas.

Tensão: está associada ao conceito físico da diferença de potencial elétrico (ddp).

Resistência: está associada à dificuldade que as cargas encontram para se deslocar no

interior de um condutor.

2.

AiAiU

Pi batedeiraadorliquidific 18,1

127

150 ;79,0

127

100

Aitotal 97,1

3. Alternativa b.

(150 + P) = 110·15

(150 + P) = 1 650

P = 1 650 – 150 → P = 1 500 W

4. Ah é uma unidade de medida chamada ampére-hora e, portanto o mAh é o mili

ampére-hora, ou a milésima parte do Ah. Ampére é a unidade de medida da corrente

elétrica, quando multiplicada pelo tempo, segundo a definição de corrente elétrica

t

Qi , resulta na carga elétrica. Ah é portanto, uma unidade de medida de carga

elétrica, ou seja, é o valor da corrente multiplicado pelo tempo, que define a carga

elétrica.

5. Resposta pessoal, mas espera-se que os alunos respondam: O circuito série apresenta

como principal desvantagem o fato de que se um elemento do circuito parar de

funcionar, todos os outros elementos do circuito também pararão. Já no circuito

paralelo, a principal desvantagem é que se muitos elementos forem anexados à ele,

sua corrente total ficará alta, e, se ele não for dimensionado para suportar altos

valores de correntes elétricas, poderá ocorrer sobreaquecimento do circuito e, em

casos extremos, até incêndio.

Page 9: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

9

Página 17 - 19

1.

Se uma das lâmpadas queimar, as outras param de funcionar. Caso seja acrescentada

uma quarta lâmpada, com o circuito funcionando novamente, a resistência

equivalente aumenta, diminuindo a corrente no circuito, o que leva a um brilho

menos intenso em todas as lâmpadas.

2.

Na ligação em paralelo, caso uma das lâmpadas queime, as outras funcionam

normalmente com o mesmo brilho, porém, a corrente total do circuito diminui. No

caso de acrescentar uma quarta lâmpada, elas brilharão com a mesma intensidade,

porém a corrente total do circuito aumentará.

3.

a) P = V·i → 60 = 120 · i → i = 0,5 A.

b) V = R·i → 120 = R · 0,5 → R = 240 Ω.

4. Pmáx = 110·30 = 3 300 W

Logo, pode-se ligar ao mesmo tempo o chuveiro, a lâmpada e a TV.

5. Corrente elétrica, tensão, potência e resistência.

6.

a) corrente elétrica: Ampère (A).

b) tensão elétrica: Volt (V).

c) resistência elétrica: Ohm (Ω).

d) carga elétrica (no caso das baterias): Ampére-hora (Ah) ou Coulomb (C).

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10

7. Resposta pessoal, mas espera-se que os alunos destaquem as características

particulares de cada circuito. No circuito ligado em série, a corrente que circula por

todos os seus elementos é a mesma, já no paralelo, cada elemento é atravessado por

uma corrente elétrica diferente, embora, a tensão oferecida a todos os elementos do

circuito seja a mesma.

Um outro aspecto que pode ser destacado é que os aparelhos elétricos podem

funcionar de forma independente no circuito em paralelo enquanto no circuito em

série para ligar um aparelho temos que ligar todos.

8. Em paralelo, pois todas têm a mesma tensão: 127 V.

9. P = t

E

. Potência é a medida da energia transformada por unidade de tempo.

10. U= R.i. A tensão é diretamente proporcional ao produto da resistência pela corrente.

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Choque elétrico

Página 20 - 21

Entrevista com eletricista. As respostas dependem do entrevistado.

6. A rede elétrica residencial é formada por dois tipos de fio, um denominado fase e

outro neutro. Essa rede é chamada de monofásica e onde podem ser ligados os

aparelhos de 110 V.

O fio fase é aquele energizado, ou seja, seu potencial é diferente de zero. É por ele

que a tensão elétrica é transmitida. Normalmente, as residências têm um fio fase com

potencial de 127 V, porém pode-se obter a tensão de 220 V com dois fios fases.

Já o fio neutro apresenta potencial zero, ou seja, ele pode ser tocado sem correr o

perigo de tomar choque quando o circuito estiver aberto.

A diferença de potencial entre o fio fase e o neutro faz com que haja um fluxo de

elétrons livres, criando assim a corrente elétrica.

8. O choque ocorre quando uma corrente elétrica percorre o corpo, devido a uma

tensão. Portanto, a causa inicial é a tensão, mas é a corrente que produz danos.

9. Pessoa molhada → i = 127/1 000 → i = 0,127 A (pode causar a morte).

Pessoa seca → i = 127/100 000 → i = 0,00127 A (pode causar dor).

Página 21

1. Porque com a pele molhada a resistência do corpo diminui e a corrente se eleva,

podendo levar à morte se a duração for prolongada.

2. A tensão da rede elétrica, a resistência elétrica da pele (seca ou molhada), além do

lugar do corpo onde a corrente circula com maior intensidade. Correntes que

atravessam o coração podem causar alterações no ritmo cardíaco levando a diversos

problemas e até a morte. 3. As ferramentas frequentemente são utilizadas em locais

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

CHOQUES ELÉTRICOS

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12

para fazer reparos em locais energizados, se seus cabos não fossem revestidos com

material isolante ficaríamos expostos ao risco de choque elétrico com frequência,

4. O choque acontece quando uma corrente elétrica atravessa o corpo. Se o eletricista

fechou o circuito com o seu corpo, por exemplo, pegando o fio fase com uma mão e

o neutro com a outra, a bota não seria capaz de isolar esse choque, já que o circuito

não se fechou pelo piso. Também é possível que o circuito tenha se fechado entre o

corpo e o piso, mesmo estando com uma bota de borracha. Isso pode ocorrer para

valores de tensão bastante elevados, nos quais a borracha perde sua caracterísca de

isolação.

5. Consulte a Tabela da página 21.

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5

DIMENSIONANDO O CIRCUITO DOMÉSTICO

Dimensionando o circuito elétrico

Página 24 -25

1. Quanto maior o comprimento do fio, maior deverá ser sua bitola.

2. Resposta pessoal, mas espera-se que o aluno relacione o aumento do comprimento a

um aumento na resistência, e, o aumento da bitola, a uma diminuição da resistência .

3. A condição de funcionamento do equipamento poderá ser comprometida, bem como

a integridade da rede elétrica residencial.

4. Ficará mais fácil.

5. A resistência diminui, por isso é mais fácil o movimento de elétrons. O aumento da

bitola (área da secção reta) do fio permite uma maior “liberdade” de deslocamento

dos portadores de carga, o que diminui a resistência e aumenta a corrente elétrica

(levando em consideração a mesma diferença de potencial).

6. A resistência elétrica é inversamente proporcional à bitola.

Página 25 - 26

1. Considerando-se que o fio da instalação elétrica e o da extensão têm a mesma bitola

e são feitos do mesmo material temos:

Resistência antes → R = ρ l/A

Resistência depois → R’ = ρ 2 l/A

Logo, R’ = 2 . R, ou seja, a resistência com extensão é o dobro da resistência sem

extensão.

2. Dobrando-se a resistência e mantendo-se o mesmo valor da tensão, a corrente

suportada pela fiação irá diminuir pela metade.

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14

3. A corrente que circula no fio é definida basicamente pela potência do

eletrodoméstico. Porém, como nesse caso a resistência do fio tem valor considerável,

podemos pensar que se trata de um circuito no qual o eletrodoméstico está ligado em

série com um resistor (no caso o próprio fio), dessa forma, como a resistência

equivalente do circuito aumentou, a corrente diminuirá, já que a tensão se manteve

constante. A instalação, portanto, não corre risco, já que a corrente total diminuirá.

Mas o eletrodoméstico poderá apresentar um funcionamento irregular devido à

menor potência que irá operar.

4. Comprimento e espessura do fio.

5. A corrente também se altera. Essa alteração pode ser percebida analisando a 1a Lei

de Ohm, mostrando que corrente e resistência são inversamente proporcionais.

6. Resposta pessoal, mas espera-se que o aluno seja capaz de avaliar que a bitola do fio

pode ser menor do que o tamanho exigido para determinados níveis de corrente

elétrica e que, devido à utilização da extensão, há uma mudança na corrente elétrica

percorrida no “circuito” (eletrodoméstico, extensão e instalação elétrica).

Página 27

1. PT = 2 750 W; i = 2 750/127 → i = 21,65 A. Logo, a fiação irá suportar o

funcionamento dos três equipamentos, pois a corrente total será menor do que a

suportada pelo fio.

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6

ENERGIA ELÉTRICA E A CONTA DE LUZ MENSAL

Energia elétrica e a conta de luz mensal

Página 2 7 -29

1. 129 kWh.

2. kWh.

3. 18 novembro de 2008.

4. 129/30 → 4,3 kWh/dia.

5. R$ 45,72.

6. R$ 45,72/129 kWh. R$ 0,35 / kWh

7. Resposta pessoal. Mas como exemplo pode-se considerar um chuveiro de potência

de 5500 W e uma pessoa que demora 15 min no banho. A energia consumida no

banho é dada por: E = P [kW] x t [h] = 5,5 [kW] x 0,25 [h] = 1,375 kWh.

Considerando o preço do kWh de R$ 0,268 (ver o valor na conta de energia utilizada

no caderno) o banho vai custar cerca de R$ 0,37

8. Resposta pessoal. O consumo da geladeira é fácil de ser verificado basta consultar o

manual. Por exemplo, uma geladeira de 250 L, consome em media, 25,1 kWh por

mês.

Uma TV de 21 polegadas cuja potência de 105 W, se ligada durante 6 horas por dia,

consome em um mês cerca de 18,9 kWh.

Um ferro de passar roupas de 1500 W ligado duas horas por semana, consome cerca

de 12 kWh.

9. Resposta pessoal. Normalmente o manual fornece esses dados. Por exemplo, no

manual de uma TV de 21 polegadas de 105 W de potência, podemos constatar que

ela consome, em modo Stand By, cerca de 0,60 kWh por mês.

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16

Página 30 - 31

1. Resposta pessoal.

2. Porque além do valor do kWh, há impostos cobrados pelos governos federal,

estadual e municipal, como, por exemplo, taxa de iluminação pública.

3. E = 5,40 (kW)·30 (dias)·10/60 (h) = 5,40 x 5 = 27 kWh.

4. R$ 7,02

5. Resposta pessoal. Alguns pontos podem ser levantados como, tomar banho com o

chuveiro na posição ‘verão’ sempre que possível, apagar as luzes de cômodos que

estão vazios, trocar a lâmpadas comuns por fluorescentes compactas (mostre que,

apesar de serem mais caras, o retorno é garantido em alguns meses), ligar o ferro de

passar roupas o mínimo possível, ou seja, não passar poucas peças de roupas entre

outras dicas.

6. 1 J = 1 W·s → 1 kWh = 3 600 000 J

Página 31

Respostas pessoais.

Page 17: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

17

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7

PERCEPÇÃO DOS CAMPOS E SUA NATUREZA

Página 3 2 - 34

Essas questões dependem do desenvolvimento da atividade.

4. Ao utilizar um imã “mais forte” espera-se que ele exerça uma força maior sobre os

pêndulos com o clipe o com o imã escondidos. Os resultados visíveis seriam: no caso

do pêndulo com clipe, ele estaria sujeito a uma maior aceleração com a aproximação

do imã, e se moveria mais rapidamente do que com o imã “mais fraco”; no caso do

pêndulo com imã, ele poderia ser repelido com maior intensidade, ficando mais

distante do “imã forte”, ou, seria atraído com maior força, movendo-se mais

rapidamente.

5. É importante que os alunos notem que não é necessário que aja contato entre os

corpos para que eles sofram a ação de forças. Uma vez notado isso, a questão pode

ser recolocada: Algo emana dos corpos? O que é transmitido e como é transmitido de

um corpo para o outro? Verifique se nas respostas dos alunos há elementos para que

essa problematização possa ser feita.

6. Verifique se os alunos conseguiram perceber que a aproximação de imãs, e corpos

eletrizados geram fenômenos diferentes nos diferentes pêndulos. Procure

problematizar que diferentes fenômenos podem ser explicados por interações de

naturezas diferentes.

Página 34 - 35

1. Atrito: corpos ficam carregados com sinais contrários.

Contato: corpos ficam carregados com mesmos sinais.

Indução: corpos ficam carregados com sinais contrários.

Page 18: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

18

2. A repulsão entre dois corpos eletrizados ocorre quando ambos têm cargas de mesmo

sinal. No caso dos ímãs, a repulsão se dá quando aproximamos polos de mesmo

nome (polo sul com polo sul e polo norte com polo norte).

3. A força de indução entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto

das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas,

conforme demonstrado na fórmula 2

21

d

QQkF [N]

4. Não. O corpo neutro tem campo elétrico, no entanto, a igualdade de cargas positivas

e negativas faz com que a ação do campo seja nula. Isso se dá devido a superposição

dos campos elétricos das cargas negativas e das cargas positivas que, resulta em um

campo elétrico nulo, ou seja, o campo elétrico resultante é nulo.

Página 35

1. Observe se a resposta do aluno relaciona a atração dos pedaços de papel à um

fenômeno de origem elétrica. A atração pode ser explicada da seguinte forma: a

caneta fica carregada eletricamente devido ao atrito com o cabelo. Uma vez

carregada, ao se aproximar dos pedacinhos de papel picado, faz com que as cargas

dele (do papel) se reorganizem. Essa reorganização faz com que as cargas de sinal

contrário ao da caneta sejam atraídas, e as de mesmo sinal repelidas. O resultado é o

surgimento de uma força de atração.

2. Não, o campo elétrico está sempre presente. O que houve foi um desequilíbrio entre

as cargas elétricas. Isso permitiu que o campo de um dos tipos de carga tenha

intensidade maior que do outro tipo.

3. O corpo é considerado positivo quando tem falta de elétrons e considerado negativo

quando tem excesso de elétrons.

Page 19: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

19

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8

ESTIMANDO GRANDEZAS

Estimando grandezas

Página 37

Para fazer a estimativa das grandezas físicas pedidas nas questões de 1 a 5 , é preciso

que se tenha algum ponto de partida. Por exemplo, se, por meio de uma pesquisa, sabe-

se a capacidade de condução de corrente de um para-raios, pode-se supor a magnitude

da corrente elétrica que um raio estabelece. De posse deste dado, utilizando-se uma

estimativa do tempo de duração do raio, é possível calcular a quantidade de cargas que

são escoadas. Conhecendo-se a quantidade de cargas que eletrizam as nuvens, e a

distância entre a nuvem e a terra, é possível estimar a magnitude do campo elétrico.

Pode-se também partir das dimensões físicas das nuvens e das distâncias relativas entre

nuvens e (ou) entre a nuvem e a terra, e, utilizando-se a fórmula da capacitância, pode-

se determinar a ddp. De posse do valor da ddp, pode-se estimar as outras grandezas.

Utilize as relações matemáticas presentes no texto da página 37.

Página 37 - 38

1. i = 1 400/127 = 11,02 A. Isso equivale dizer que a cada 1 segundo, são percorridos

11,02 C pelo fio. Professor, recorde aos alunos que 1 A = 1C/1s.

2. Basicamente, é o atrito.

3. Considerando uma nuvem de formato circular, podemos calcular da seguinte forma:

C= 8, 85 · 10-12 · 3,14 · (2 500)2 / 1 000 → C = 0,17 µF.

4. Resposta pessoal. O aluno deve perceber que capacitor é um dispositivo utilizado

para armazenar cargas elétricas e que, a descarga ocorre bem mais rápida que em

uma bateria.

5. Resposta pessoal, contudo a resposta do aluno deve estar relacionada à descarga

elétrica das nuvens devido ao acumulo de cargas.

Page 20: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

20

6. Resposta pessoal. A resposta dessa questão relaciona as duas anteriores. Por esse

motivo é importante que as duas questões anteriores sejam rediscutidas, caso seja

necessário.

Página 39 - 40

1. É um cálculo aproximado daquilo que se procura investigar. Muitas vezes utiliza-se

somente a ordem de grandeza para se realizar a estimativa.

2. A energia armazenada em um capacitor é devida ao campo elétrico que as cargas

elétricas das placas geram no interior do capacitor.

3. Resposta pessoal, mas espera-se que o aluno possa relacionar a descarga a um efeito

da capacitância entre o corpo e a maçaneta ou entre o corpo e a porta do carro.

4. Resposta pessoal.

AJUSTES

Caderno do Professor de Física – 3ª série – Volume 1

Professor, a seguir você poderá conferir alguns ajustes. Eles estão sinalizados a cada

página.

Page 21: 2010 volume1 cadernodoaluno_fisica_ensinomedio_3aserie_gabarito

31

Física – 3a série, 1o bimestre

circuito na rede; se a pressão for menor, o chuveiro não ligará, pois a água não terá pressão para fazer os conectores se fecharem para ligar o chuveiro.c) O consumo é determinado por: E = 5,4 x 0,25 = 1,35 kWh. Lembre-se de que a potência deverá ser expressa em kW e o tempo em h.d) Se a fiação tiver bitola menor, causará um aquecimento maior do que o normal, levando o isolamento do fio a derreter, e um provável curto-circuito na rede ocorrerá, além de um possível início de incêndio.

4. Muitos manuais de equipamentos elétricos in-dicam o dimensionamento da rede elétrica e, além disso, destacam a seguinte frase: “nãoutilize extensões ou conectores tipo T (‘benja-mim’)”. Discuta as consequências para a rede elétrica quando se usa esse tipo de dispositivo. No caso do uso das extensões, é importan-te que se tenha em mente a relação entre o comprimento do fio e a resistência. Aumen-tando o comprimento, aumenta a resistência da instalação onde o aparelho está ligado. O aumento da resistência causa uma diminui-ção na corrente, já que a extensão funciona como se fosse um resistor ligado em série ao aparelho. Se os fios da extensão forem finos e o equipamento ligado a ela tiver alta potên-cia, essa combinação pode levar a um aque-cimento maior do que o esperado, carboni-zando ou derretendo os isolantes e, conse-quentemente, fundindo os fios e levando a um curto-circuito. Além disso, como a extensão está funcionando como se fosse um resistor em série com o equipamento, haverá queda de tensão nela, e, em decorrência, a tensão oferecida para o equipamento deverá ser menor do que a esperada, comprometendo o desempenho do equipamento. No caso do uso do benjamim, vários aparelhos são ligados

em paralelo, fazendo com que a resistência externa do circuito diminua, aumentando a corrente na fiação da tomada. Isso leva a um aquecimento da fiação e do próprio benja-mim, podendo causar um curto-circuito.

5. Para secar o cabelo, uma jovem dispõe de dois secadores com as seguintes especificações: 1 200 W/127 V e 800 W/127 V. Discuta as vantagens de se utilizar um e outro secador.O secador de 1 200 W consome mais energia.

Grades de correção das questões

A primeira questão habilita o aluno a re­conhecer o consumo de equipamentos elétricos, avaliando que os aspectos são relevantes nomomento de adquiri-los. Assim, o aluno poderá compreender melhor o que deve ser avaliado no momentodaaquisição.

Asegundaquestãopermiteaoalunoavaliareconhecer os principais aparelhos consumidores de energia em uma casa, compreendendo que a energia consumida é o produto entre a potência e o tempo que o equipamento permanece ligado.

Aterceiraquestãopermiteaoalunoreconhecerasgrandezasindicadasnasespecificaçõesdosapa-relhos elétricos, bem como avaliar a importância de obedecê-las, para que o equipamento possa ter o seu correto funcionamento, sem que haja algum risco para a rede elétrica ou para quem o utiliza.

Aquartaquestãopermiteaoalunoavaliarane-cessidade de um correto dimensionamento da rede elétrica, bem como compreender os riscos causados pela utilização de dispositivos como extensões e“benjamins” nas instalações elétricas domiciliares.

Aúltimaquestãohabilitaoalunoaavaliarasvantagens de se escolher entre dois equipamentos que têmamesmafunção.Ambos têmamesmavoltagem, mas a potência é diferente. Permite, dessa forma, compreender quando poderá utilizar umeoutroouporqueutilizarumenãooutro.

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