FICHA DE IDENTIFICAÇÃO

PRODUÇÃO DIDÁTICA – PEDAGÓGICA TURMA PDE- 2012

Título: O uso de recursos de ensino para a aprendizagem de eletrostática

Autor Odair Barzagui da Rocha

Disciplina/Área Física

Escola de Implementação do projeto e sua localização

Colégio Estadual Pres. Arthur da Costa e Silva – EFM e EJA

Município da escola Terra Roxa PR

Núcleo Regional de Educação Toledo

Professor Orientador Msc. Ricardo Francisco Pereira

Instituição de Ensino Superior UEM – Campus de Maringá

Relação Interdisciplinar História, Química e Matemática

Resumo

A compreensão dos fenômenos que surgiram ao longo da vida, é uma necessidade para o ser humano e saber aproveitar a seu favor. A escola é um ambiente onde se aborda tais fatos ou acontecimentos para formar os conceitos e assim compreendê-lo. Para compreender tudo isso é necessário que o professor transmita o conteúdo não só de uma maneira tradicional, mas sim que possa mostrar esse conteúdo através de um experimento ou vídeo, possibilitando com esses recursos que os seus alunos tenham uma melhor compreensão e consiga assim formar o seu próprio conhecimento. Hoje existem muitos recursos que podem ser usados na sala de aula desde experimentos, vídeos ou jogos pedagógicos, que chama a atenção dos nossos alunos estabelecendo uma relação do conteúdo com a teoria e prática. Os métodos tradicionais de transmissão de teorias e cálculos matemáticos não remetem o estudante a formar o seu próprio conceito sobre o assunto estudado. O nosso objetivo é proporcionar o entendimento da eletrostática presente em nosso cotidiano nas mais variadas formas, a sua relação teoria e a prática através de experimentos, vídeos e jogos pedagógicos realizados em sala de aula.

Palavras-chave Eletrostática, experimento, conhecimento, vídeo e

tecnologia.

Formato do Material Didático Unidade didática

Público Alvo Alunos do terceiro ano do Ensino Médio

APRESENTAÇÃO

A presente proposta tem por finalidade uma elaboração de uma produção didática e

fim pedagógico de acordo com projeto de intervenção pedagógica na escola. O uso de recurso

de ensino para aprendizagem da eletrostática. Essa proposta apresenta o como fazer o estudo

da Eletrostática mais dinâmica e interativo para os alunos do que os métodos tradicionais

utilizados por muitos livros didáticos. Tentamos aqui despertar o interesse do aluno de uma

maneira diferente daquelas costumeiras realizadas em sala de aula fazendo uma relação do

conteúdo, indo além das aulas expositivas.

A escola passa por mudanças, pois, os alunos de hoje estão tendo acessos a diversas

tecnologias e quantidades massivas de informação fazendo com que eles percam o foco das

aulas convencionais criando assim uma dificuldade no processo ensino aprendizagem.

Com esse material propomos um estudo de fenômenos da Eletrostática, esperamos

contribuir, para o ensino de cada estudante que ele desenvolva o seu conhecimento próprio

tornando esse conteúdo mais dinâmico e significativo a partir desses recursos podemos

trabalhar o teórico e a prática possibilitando assim estudar melhor tais fenômenos.

Acreditamos que o uso desses recursos didáticos fazem uma grande diferença nas aulas.

Temos como objetivo demonstrar a sua importância para os avanços tecnológicos tão

usados nos dias de hoje e maneiras de demonstrar o conteúdo em sala de aula focando em

uma compreensão da teoria e a prática, com isso, esperamos com esse material proporcionar

aos alunos uma oportunidade de questionamentos do assunto estudado obtendo conclusões ou

hipóteses percebendo a importância dos conteúdos da física para a evolução tecnológica em

que o homem se apropriou tirando benefícios.

MÓDULO 1.

Para começar os trabalhos, os alunos serão orientados a fazerem uma pesquisa e

escrever um texto sobre a história e evolução da eletrostática com as pessoas que contribuíram

desde o seu começo até a eletrodinâmica.

Logo em seguida vamos discutir essa evolução em sala de aula com o professor,

destacando as mudanças que ocorreram em diferentes épocas de acordo com o

desenvolvimento do assunto. Depois de feito isso os educandos formarão grupos de 4 alunos e

irão escrever uma seqüência histórica juntamente com os descobridores destacando a

importância da eletrostática para a eletricidade usada até os dias de hoje.

OBJETIVOS

• Valorizar as descobertas humanas para os avanços tecnológicos;

• Propiciar aos alunos a percepção de fenômenos eletrostáticos em nosso cotidiano e

também os relacionando aos avanços tecnológicos.

PROCEDIMENTO

Esses grupos irão apresentar para os demais utilizando recursos de ensino como TV pendrive,

slides ou confeccionado cartazes apresentando pontos da evolução com a observação do

primeiro registro de Tales de Mileto no século VI A.C na Grécia, até o surgimento da

eletrodinâmica presente em nosso cotidiano nos mais diverso ramos do conhecimento

humano.

MÓDULO 2. PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO: ATRITO, CONTATO EINDUÇÃO.

Nesta atividade, vamos colocar em prática fenômenos que foram estudados e

analisados por pessoas em épocas bem distantes da nossa, mas ainda presentes em diversos

ramos de construção humana.

Para estudar tais fenômenos vamos precisar de alguns materiais que deve ser trazidos

pelos grupos cuja lista se apresenta logo abaixo.

OBJETIVOS

• Contribuir para um melhor ensino de física da eletrostática por meio de atividades

experimentais;

• Perceber os fenômenos da eletrostática em nosso cotidiano;

• Estimular a capacidade do aluno para uma formação de conhecimento;

• Valorizar o espaço escolar no aprendizado;

• Compreender os fenômenos da eletrostática fazendo a relação nos avanços

tecnológicos;

• Interpretar quando ocorre uma eletrostática em alguns aparelhos.

ATIVIDADE 01: ELETRIZAÇÃO POR ATRITO

MATERIAIS

• Canudinhos de refrigerante (fino e bem leve)

• Bexigas

• Papel Higiênico

• Fio de linha (fino)

Vamos demonstrar a existência de cargas elétricas atração e repulsão.

PROCEDIMENTOS

Pegue dois canudinhos e amarre separadamente em um pedaço de fio de linha fino aproxime

um do outro, perceba que eles estão neutros por isso não ocorre atração ou repulsão entre eles,

mas podemos eletrizar um deles atritando com um pedaço de papel higiênico verificar o seu

novo comportamento, aproximando os canudinhos novamente agora sim, ocorre à atração,

pois corpos com cargas elétricas diferentes se atraem e cargas iguais se repelem. Podemos

repetir a mesma experiência usando no lugar do canudinho bexigas. Agora vamos eletrizar os

dois e aproximar e verificamos o que ocorreram eles, tendo a mesma carga por isso se

repelem.

Figura 1 (esquerda): Eletrização por atrito. Figura 2 (direita): Canudos com cargas. Autoria

Própria.

Figura 3: Canudos com cargas iguais. Autoria própria.

Logo após o termino da realização do experimento, vamos analisar e discutir alguns itens:

• Como podemos identificar se um objeto esta carregado eletricamente?

• Você já presenciou em outras situações a eletrostática? Onde e como?

• Porque em algumas situações, os corpos se repelem e em outras se atraem?

• Se nós utilizarmos canudinhos mais grossos o experimento dará certo? E se fosse

metal?

ATIVIDADE2: PÊNDULO ELETROSTÁTICO

MATERIAIS

• Régua

• Durex

• Papel alumínio

• Canudinhos de refrigerante (fino e bem leve)

• Bexigas

PROCEDIMENTOS

Podemos fazer um eletroscópio, para isso pegue um pedaço de linha e amarre em uma

das pontas um pequeno pedaço de papel alumínio, e na outra ponta com o durex, fixe a linha

na ponta de uma régua, e coloque a régua na lateral de uma mesa de maneira que o pequeno

pedaço de alumínio fique solto no ar. Usando o canudinho eletrizado aproxime-o do pequeno

pedaço de papel alumínio quase encostando. Observe o que acontece. Repita essa experiência

usando a bexiga eletrizada.

Figura 4 (esquerda): Pendulo eletrostático. Figura 5 (direita): Pendulo eletrostático. Autoria própria.

Logo após o termino da realização do experimento vamos analisar e discutir alguns itens:

• Porque o alumínio é atraído pelo canudinho eletrizado?

• Podemos substituir o alumínio por outros materiais? Quais?

• As condições atmosféricas podem interferir na realização da experiência?

• Faça em forma de texto um resumo do que aconteceu no experimento.

• Faça uma pesquisa sobre eletroscópio que será discutida em sala de aula.

ATIVIDADE 3: INDUÇÃO ELETROSTÁTICA

MATERIAIS

• Prego

• Garrafa pet

• Bexiga

PROCEDIMENTOS

Usando o prego faça um pequeno furo na parte inferior da garrafa pet e encha a garrafa

de água. Posicione de forma que no furo saia um filete d'água ou use uma torneira. Usando a

bexiga eletrizada, aproxime-a do filete de água. Com essa aproximação, a água desvia-se em

direção à bexiga, com isso, percebemos a indução eletrostática.

Figura 6: Bexiga eletrizada curvando água por indução. Autoria Própria.

Logo após o término da realização dos experimentos vamos analisar e discutir alguns itens:

• Estabeleça uma relação dessa experiência com as anteriores.

• Se aumentarmos a quantidade do filete de água essa sofrerá indução? Isto é vai

desviar-se?

ATIVIDADE 4: BLINDAGEM ELETROMAGNÉTICA

MATERIAIS

• Papel

• Bexiga

• Peneira de coar suco (metal)

PROCEDIMENTOS

Recorte pequenos pedaços de papel, coloque os encima de uma mesa, enche uma

bexiga e aproxime dos pedaços de papel podemos observar que nada acontece agora vamos

eletrizar a bexiga pode ser atritado no cabelo ou com um pedaço de lã aproxime novamente

nos pedaços de papel observe o que aconteceu, os pedaços de papel é atraído pela bexiga, pois

quando foi atritada ela se eletrizou ficando com carga. Usando a peneira tampe o papel e

aproxime a bexiga eletrizada veja que não acontece nada com os pequenos pedaços de papel

isso é uma blindagem eletrostática.

Figura 7 (esquerda): Bexiga eletrizada atraindo pedacinhos de papel picado. Figura 8 (direita):

blindagem eletrostática. Autoria Própria.

Logo após o termino da realização dos experimentos vamos analisar e discutir alguns itens:

• Pesquise sobre os aviões e a blindagem eletrostática.

• Porque a peneira usada no experimento, tem que ser de metal?

ATIVIDADE 5: ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO

MATERIAIS

- Cartolina;

- 1 tira de papel de seda;

- 2 canudos de plástico;

- Isopor ou madeira para servir como base;

- Cola branca;

- Fita adesiva;

- Tesoura;

- Papel higiênico;

PROCEDIMENTOS:

Eletrização por indução: corte uma cartolina na forma de um quadrado 5 cm x 5cm e

cole a tira do papel seda em um dos lados do pedaço da cartolina. Prenda essa cartolina em

um canudo e depois o fixe em uma base um pedaço de isopor ou outro material que seja um

bom isolante.

Com papel higiênico atrite o canudo e aproxime-o do lado contrário de onde foi

colocada a tira de papel de seda sem encostar-se à cartolina. Deixe o canudo próximo ao

quadrado na mesma posição, encoste o dedo na parte da frente da cartolina isto é o lado do

papel seda, agora afaste o dedo e em seguida o canudo.

Figura 9 (esquerda): Eletroscópio. Figura 10: Eletroscópio. Autoria Própria.

Figura 11: Eletroscópio. Autoria Própria.

Para complementar o estudo podemos assistir os seguintes vídeos:

http://youtu.be/K9J-2m8pqj4

http://youtu.be/i_z7o6NyHWA

UNIDADE 3: LEI DE COULOMB

Charles Augustin Coulomb, na lei que leva o seu nome, estabelece a força de interação

entre duas cargas sendo atração e repulsão, se estas forem de mesmo sinal se repelem e se

forem de sinais contrários se atraem, estabelecendo a força eletrostática entre essas cargas.

Repulsão Repulsão

Atração

Para provar isso, Coulomb fez uma balança de torção e verificou que a intensidade da

força e proporcional às cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as

cargas. Uma balança sensível entre as cargas na tração ou repulsão, sendo esse equipamento

desenvolvido por ele mesmo.

Coulomb também percebeu que a atração e repulsão entre as cargas elétricas

coincidiam com a lei de atração universal de Isaac Newton.

A expressão matemática da força de Coulomb é análoga à da lei de Newton da atração

Universal. Ao compararmos as expressões, temos:

+ +

- -

+ -

Lei de Newton F = G .M . m d2

Lei de Coulomb F = K .Q1 . Q2

d2

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE COULOMB

d F

2 d F/4

3 d F/9

4 d F/16

Fazendo o gráfico

F

F

F/4

F/9

F/16

d d 2 d 3d 4d

OBJETIVOS

• Perceber a relação das cargas com a distância;

• Valorizar a construção do conhecimento humano;

• Identificar a relação das cargas com suas forças

• Compreender os fenômenos da eletrostática fazendo a relação nos avanços

tecnológicos.

ATIVIDADE6: A BALANÇA DE COULOMB

Vamos construir um modelo da balança de Coulomb para analisar e discutir as cargas

elétrica, sendo a força entre elas diretamente proporcional ao produto dessas cargas e

inversamente proporcional ao quadrado da distância.

MATERIAIS

• 2 potes de plástico de tamanhos diferentes e redondos

• Linha de pesca fina

• Canudos de refresco finos e entre 15 a 20 cm comprimento

• 4 bolas de isopor 2,5 cm de diâmetro

• Papel alumínio

• Cola instantânea

• Suporte de gesso

• Bexiga cheia e eletrizada ou eletróforo de volta

• Rolha de cortiça e rolha de borracha usada em pregos de telha de amianto

• Canudinho de refresco

PROCEDIMENTOS:

Para construir esse modelo de balança de Coulomb vamos cortar um pedaço da rolha mais ou

menos fino igual uma régua, cole nela um pedaço da linha de pesca e cole essa rolha no fundo

do pote maior.

Faça um furo no pote menor somente para passar a linha encaixe dentro do pote maior. Após

passar a linha, com a rolha de borracha usada em telha de amianto cole-a no fundo pote de

acordo com a figura 12. Controle a altura da linha, colocando água no pote maior, pois a linha

tem que ficar esticada. Essa linha e para prender um pote dentro do outro pela parte interna,

ou seja, o pote menor encaixado no maior.

Faça um furo de cada lado do pote menor fazendo um ângulo de 180º e encaixe

apertado os canudos de refresco em ambos os lados com uma esfera de isopor na ponta.

Encaixe uma esfera no canudinho de acordo com a altura do seu conjunto e fixe na base de

gesso veja a figura 13. Pronto já está montado o conjunto todo de acordo com a figura 14.

Figura 12 (esquerda): A balança de Coulomb e Figura 13 (direita): Suporte de gesso.

Autoria própria.

Figura 14: A balança de Coulomb. Autoria Própria.

Vamos iniciar o experimento

Com a bexiga eletrizada ou canudinho, carregamos uma das esferas presas ao pote e

uma da base de gesso colocou uma em contrato com a outra elas irão se repelir, pois tem o

mesmo diâmetro. Usando como ponto de inicio a esfera do lado oposto a que foi carregada.

Agora vamos para prática.

Carregamos as duas esferas uma presa ao pote e as outras da base do gesso

aproximaram uma da outra e verificamos o quando o conjunto girou.

Podemos fazer outras situações, e ainda estudar a relação da força e a distância entre

as cargas e analisando a lei criada por Coulomb.

Para complementar o estudo podemos assistir os seguintes vídeos:

http://youtu.be/XII9dkTa-eI

http://youtu.be/MURbr0sD8uc

MÓDULO 4: CAMPO ELÉTRICO

Fazendo uma analogia com o campo gravitacional, certa região de um corpo que pode

atrair ou repelir algo que é colocado próximo a essa região tendo, portanto uma direção e

sentido. Imagine um corpo com certa carga que vamos chamar de (Q) e colocamos outra

carga chamada de carga de prova (q) para investigar a região próxima à carga (Q) sendo

menor que a carga de prova é menor que a carga (Q).

Sob essas condições, a carga de prova sofrerá a ação de uma força, que poderá ser de

atração ou repulsão nessa região. O espaço em torno da carga (Q) em que a carga de prova (q)

sofre a ação de uma força é chamado de Campo Elétrico da carga (Q). O sentido da força

depende do sinal da carga que foi gerado o campo elétrico, se for positiva, o sentido do campo

elétrico é de afastamento e se for negativa, o sentido do campo elétrico é de aproximação. O

sentido do campo elétrico não do sinal da carga (q) que sofre a ação da força (F). Já a direção

e a que une os pontos de uma reta.

Se essa carga for grande a força será grande se a carga for pequena a força será

pequena. Sendo esse campo elétrico paralelo a força, o campo elétrico depende da carga, e ele

é o inverso da força.

Campo Gravitacional m g P g = P /m E F E = F/q

As linhas de força gerada por campos de cargas positivas são divergentes

As linhas de força gerada por campos de cargas negativas são convergentes

Já no interior de um corpo oco condutor o campo elétrico e nulo, isso ocorre devido a

blindagem eletrostática, pois a carga tende a escoar pela sua superfície.

Vamos realizar uma atividade experimental para estudar melhor o campo elétrico um espaço

ocupado em um corpo.

OBJETIVOS:

• Relacionar o campo elétrico com a blindagem eletrostática;

• Identificar a relação do campo elétrico com a distância;

• Reconhecer situações no nosso cotidiano que estão relacionadas com um campo

elétrico.

• Observar o campo elétrico em um corpo

ATIVIDADE 7:PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO CAMPO ELÉTRICO

+

-

MATERIAIS

• Papel seda

• Tesoura

• Uma pequena lata

• Isopor (para ser usado como base)

• Um canudo ou bexiga

• Fita adesiva

• Papel Higiênico

PROCEDIMENTOS

Corte tiras bem finas de papel de seda (igual aquelas usadas para enrolar balas de coco) e

prenda essa tira na parte externa e interna da lata. Coloque o conjunto em cima do suporte de

isopor, eletrize por atrito o canudo usando o papel higiênico e encoste-o no recipiente,

eletrizando-o por contato. Perceba que as tiras do interior não são repelidas enquanto o do

lado externo é repelido pela parede do recipiente.

Figura 15 e 16: Campo elétrico (autoria própria).

Para complementar o estudo podemos assistir o seguinte vídeo:

http://youtu.be/dPfO9QHaHD8

MÓDULO 5: POTENCIAL ELÉTRICO

Para estudar o potencial elétrico vamos realizar uma atividade experimental que podemos

evidenciar a ação de um campo elétrico no aspecto visual com uma pequena faísca através de

uma descarga elétrica. Para essa descarga acontecer, precisamos de pelo menos dois corpos e

pelo menos um deles carregado, sendo a sua potência a energia armazenada pelo sistema e

ainda podemos perceber que para isto acontecer também está relacionado com a distância

entre os corpos envolvidos no experimento.

OBJETIVOS:

• Reconhecer a capacidade que um corpo tem em armazenar carga elétrica;

• Perceber que um corpo eletrizado possui uma carga que pode ser descarregada;

• Identificar a relação da eletrostática para os avanços tecnológicos de hoje;

• Discutir a evolução da eletrostática para a construção de pilhas e baterias e outros

aparelhos de importante uso para o ser humano.

ATIVIDADE8: GARRAFA DE LEYDEN

MATERIAIS

• Um pote plástico de filmes fotográfico;

• Palha de aço;

• Papel alumínio;

• Fita adesiva;

• Dois colchetes usados em pastas;

• Um corpo eletrizado (canudo, bexiga e outros) para melhor resultado podemos usar a

televisão de tubo.

• Tesoura

PROCEDIMENTOS

Pegue a tampa do pote do filme fotográfico, faça um furo no meio e passe o colchete ficando

a cabeça do lado de fora. Encape o pote com o papel alumínio na parte interna e externa,

coloque pedaços da palha de aço na parte interna e tampe o pote. Prenda o outro colchete do

lado de fora do pote de maneira que uma das pernas alcance a cabeça do colchete da tampa.

Para carregar a garrafa de Leyden basta ligar a televisão e encostá-la fazendo o processo

algumas vezes para melhor eficiência

Para melhor resultado, ao carregar a garrafa é importante que a pessoa esteja em contato com

à Terra encostando em uma parede ou algo ligado à Terra.

Figura 17: Garrafa de Leyden Figura 18: Garrafa de Leyden (Autoria Própria) (Autoria Própria) PERÍODO DE APLICAÇÃO

Essa nossa unidade didática foi desenvolvida para ser aplicada durante o primeiro semestre do

ano de 2013 tendo uma carga horária de 32 horas em seu desenvolvimento.

SÉRIE DE APLICAÇÃO

Terceiro Ano do Ensino Médio.

AVALIAÇÃO

Para um bom desenvolvimento desse trabalho serão avaliados os seguintes pontos:

• A participação do material como um todo;

• Se o grupo trouxe os materiais para a realização dos experimentos;

• A colaboração de cada integrante do grupo;

• A execução e resolução dos exercícios propostos;

• A relação da prática com a teoria;

• A interação entre os demais grupos.

Esperamos com este material, proporcionar uma melhor compreensão dos fenômenos

eletrostáticos que ocorrem a nossa volta e sua aplicação nos mais variados setores das

construções humanas. Também há possibilidade de ser realizada uma amostra no final do ano

de 2013 com todas as atividades elaboradas para a comunidade escolar.

REFERÊNCIAS

GASPAR, A. Física, volume único livro do professor. São Paulo: Ática, 2005.

PIETROCOLA, M. et. al. Física em contextos: pessoal, social, histórico, v.3– 1. Edição. São

Paulo: FTD, 2010.

MÁXIMO, Antônio. Física: volume único/Antônio Máximo, Beatriz Alvarenga. – São Paulo:

Scipione, 1997.

PENTEADO, Carlos Magno A. torres. Física: ciência e tecnologia. São Paulo: Moderna,

2005.http://www.cienciamao.if.usp.br/tudo/index.php?midia=rip&filter=tema&by=eletrost%

E1tica. Acesso em: 24 de outubro 2012.

FEIRADECIÊNCIAS. Experimentos de eletrotástica. Disponível em:

<http://www.feiradeciencias.com.br/sala11/11_24.asp>. Acesso em: 22 de out. 2012.)

YOUTUBE. Processos de eletrização . Disponível em: < Http://youtu.be/k9j-2m8pqj4>. Acesso em: 27 nov. 2012.

______.Processos de eletrização. . Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=K9J-2m8pqj4 >. Acesso em: 27 nov. 2012.

______ . Lei de Coulomb. Disponível em: <www.youtube/xii9dkta-ei> . Acesso em: 27 nov. 2012.

______. Lei de Coulomb. Disponível em: < youtube/murbr0sd8uc >. Acesso em: 27 nov. 2012. youtu.be/dpfo9qhahd8

______. Campo elétrico. Disponível em: < youtube/dpfo9qhahd8 >. Acesso em: 27 nov. 2012.