FICHA PARA CATÁLOGO PRODUÇÃO DIDÁTICO PEDAGÓGICA

Título: Brincando e Aprendendo com o Rádio Transmissor

Autor Pedro Benedito Patricio

Disciplina/Área Física

Escola de Implementação do Projeto e sua localização

Colégio Estadual Professora Ivone Soares Castanharo Ensino Fundamental e Médio – EJA. Rua Sanhaço, 720 Jd. Tropical I. CEP. 87310-190. Campo Mourão PR. fone/fax (44) 3525-9261 e-mail cepisc@hotmail.com

Município da escola Campo Mourão

Núcleo Regional de Educação Campo Mourão

Professor Orientador Ricardo Francisco Pereira

Instituição de Ensino Superior UEM - Maringá

Relação Interdisciplinar Matemática, História

Resumo:

Ao elaboramos uma proposta de ensino para as aulas de física, que busque a aplicação de práticas pedagógicas em sala de aula, como forma de favorecer a interação entre professor e alunos, e ao mesmo tempo, tornar significativo o aprendizado dos conteúdos de Física. Nesta perspectiva, a experimentação nas aulas de Física é fundamental para a construção do saber, pois dá oportunidade aos educando de manipular componentes e objetos que relacionam os conteúdos de Física com as atividades de seu cotidiano, contribuindo para um melhor entendimento de suas aplicações. O presente projeto objetiva desenvolver uma proposta na qual o professor por meio de experimentos leve seus alunos a desenvolverem hábitos de investigar e pesquisar assuntos que contribuam para o aprimoramento de um saber científico indispensável a uma atuação social e crítica para a transformação de sua vida e do meio em que o cerca.

Palavras-chave Ensino de Física, Experimentação, Ondas Eletromagnéticas, Rádio Transmissor.

Produção Didático-pedagógica Unidade Didática

Público Alvo Alunos do 3º Ano Ensino Médio

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

SUPERINTENDÊNCIA DE EDUCAÇÃO

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL - PDE/SEED

UEM – UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

PRODUÇÃO DIDÁTICA

BRINCANDO E APRENDENDO COM O RÁDIO TRANSMISSOR

Material – Unidade Didática - produzido a partir da

elaboração do Projeto de intervenção pedagógica

apresentado a Coordenação do Programa de

Desenvolvimento Educacional – PDE, da Secretaria

de Estado da Educação do Paraná, como requisito

para o desenvolvimento das atividades propostas

para o biênio 2012/2013, em parceria com a UEM.

Prof. Orientador IES: Ricardo Francisco Pereira

CAMPO MOURÃO

2012

1. DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

Professor PDE: Pedro Benedito Patrício

Área PDE: Física

NRE: Campo Mourão

Professor Orientador IES: Ricardo Francisco Pereira

IES vinculado: UEM – Maringá

Escola de implementação: Colégio Estadual Ivone Soares Castanharo

Ensino Fundamental e Médio – EJA

Público alvo: alunos do 3º Ano Ensino Médio

APRESENTAÇÃO

A experimentação nas aulas de Física pode vir a contribuir para um melhor

aprendizado. Assim elaboramos uma proposta de ensino para as aulas de Física,

que busque a aplicação de práticas pedagógicas em sala de aula, como forma de

favorecer a interação entre professor e alunos, e ao mesmo tempo, tornar

significativo o aprendizado dos conteúdos de física.

Nesta perspectiva, a experimentação nas aulas de Física é fundamental para

a construção do saber, pois dá oportunidade aos alunos de manipular componentes

e objetos que relacionam os conteúdos de Física com as atividades de seu

cotidiano, contribuindo para um melhor entendimento de suas aplicações.

Assim quando se fala em experimentação trata-se de meios para esta

apropriação e não somente um material visível e manipulativo nas mãos dos jovens.

O material por si só não tem significado para o aprendizado é ai que entra o papel

do professor para fazer essa transposição, daquilo que é lúdico para o que é

científico de modo a fortalecer essa apropriação do conhecimento.

Este trabalho: Brincando e aprendendo com o rádio transmissor, pode ser de

grande importância para o aprendizado de nossos alunos principalmente para o 3º

ano do Ensino Médio, pois este abrange grande parte dos conteúdos a serem

ensinados tais como: conceitos de eletricidade e de Ondas Eletromagnéticas, o

projeto discutirá ainda temas transversais, como a História do Rádio.

O presente projeto objetiva desenvolver uma proposta na qual o professor por

meio de experimentos leve seus alunos a desenvolverem hábitos de investigar e

pesquisar assuntos que contribuam para o aprimoramento de um saber científico

indispensável a uma atuação social e crítica para a transformação de sua vida e do

meio em que o cerca.

Outro aspecto a ser observado é que neste processo de evolução e

conhecimento há uma interação do indivíduo com diversos fatores que certamente

influenciarão em sua formação.

Ao desenvolver projetos pedagógicos que visem de forma adequada e eficaz

diminuir tais dificuldades apresentadas deve-se descobrir o padrão de

potencialidade e de necessidade dos alunos, para que se construa sobre elas um

melhor entendimento.

Esta questão é vista desde situações que convergem a meras verificações de

teorias e leis mostradas em sala de aula como também situações que permitem

reflexões dos alunos sobre o tema abordado na atividade.

Entende-se, portanto, segundo Carvalho (1999) que é necessário oferecer ao

aluno um ensino que vise formar um cidadão o qual estará apto a viver em meio à

sociedade, interagindo com o ambiente que está inserido. Assim, os conteúdos de

Física devem apresentar questões diversas relacionadas a fatos econômicos, sociais

e ambientais onde o aluno entenderá que há uma interdisciplinaridade e que a Física

não está compartimentalizada, mas sim emerge de todas as áreas do conhecimento.

Para que o aluno compreenda a teoria proposta em sala de aula, é necessário

que haja experimentos investigativos os quais facilitarão a aprendizagem sendo,

portanto, considerados como uma ferramenta capaz de auxiliar na compreensão de

conceitos, princípios e leis da Física.

PROPOSTAS DE ATIVIDADES

Pretende-se com o referido trabalho sobre material didático “Brincando e

aprendendo com o Rádio Transmissor” abrir uma discussão sobre os

componentes nele usado e a Física envolvida no cotidiano dos educandos.

Antes mesmo de introduzir os conceitos de Física o professor usa o rádio

transmissor para fazer algumas perguntas e instigar os educandos a questionar

promovendo assim um debate sobre o assunto para os levantamentos das

concepções prévias dos alunos sobre o tema, pois consideramos que só a

aprendizagem a partir do que o aluno já conhece.

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

Desde o inicio das civilizações o homem está sempre fazendo perguntas, e a

luz sempre fascinou os homens. Para entender um pouco sobre estas perguntas

vamos observar alguns momentos da história da luz.

Para os gregos que viveram nos século (460–322 a.C.), os feixes luminosos

provinham dos objetos e penetrava nos olhos, a visão era causada por algo emitido

pelo olho, para outros tanto os raios saiam dos olhos como vinham dos corpos

luminosos e seu encontro formava a visão, e aqueles que acreditavam que os

objetos luminosos vibram, pondo em movimento um meio indefinido o diáfano que

provocava o movimento o qual seria natural imaginar a luz como ondulatória.

Essa ideia predominou até o século XVII, com os trabalhos científicos de René

Descartes (1637), Pierre Fermat (1661), Isaac Newton (1670) e Christiaan Huygens

(1678), até essa época discutia a reflexão e refração da luz. Com as descobertas de

outros fenômenos na segunda metade do século XVII os debates sobre “difração,

interferências e polarização” aumenta as controvérsias sobre a natureza da luz,

ondas ou partículas, que até o momento os resultados apresentados não

convencem os cientistas.

Você já parou para pensar como a informação enviada pela sonda

espacial que está em Marte chega até a Terra?

Nesta época Huygens acreditava que o comportamento da luz era ondulatório

e Newton, o contrário, a luz se comportava como partícula. Huygens apoiado em

trabalhos de outros cientistas que também acreditavam e apresentavam trabalhos

para comprovar o comportamento ondulatório da luz não encontrava meios para

comprovar seus experimentos, Newton apoiado por seus defensores que

acreditavam que a natureza da luz era corpuscular, dificultava a aceitação dos

trabalhos de Huygens, levando esse impasse adiante. A maneira de acabar com

esse impasse seria medindo a velocidade da luz, que para Newton no meio mais

denso, ou seja, na água seria maior, para Huygens no meio mais denso a

velocidade seria o contrário, menor. Durante todo o século XVIII a teoria corpuscular

da luz prevaleceu devido ao prestigio que o nome de Newton tinha no meio

cientifico.

Entretanto, as experiências, do inglês Sir Geirge B. Airy em 1833, os

franceses Aemand Fizeau (1819-1896) e Jean Foucault (1819-1868), em 1850

levaria a confirmar que Huygens estaria correto sobre a natureza ondulatória da luz.

Airy realizou experiência sobre interferência e confirmou as previsões da teoria

ondulatória da luz, Fiseau e Foucaut em 1850 realizaram seus experimentos em

locais distintos e comprovaram que a medida da velocidade da luz na água era

menor que no ar comprovando mais uma vez a teoria ondulatória da luz.

A comprovação da teoria ondulatória da luz por Airy, Foucaut e Fizeau serviu

de base para os trabalhos de James Clark Maxwell que sintetizou em quatro

equações o que é hoje chamada de equações de Maxwell, e toda a teoria do

eletromagnetismo que serviu para demonstrar que a luz era uma onda

eletromagnética.

As propagações eletromagnéticas correspondem a variações no campo elétrico e no campo magnético,

originadas por cargas elétricas oscilantes. É o caso das ondas de rádio, das microondas, da luz visível, do raio X

e de outras. Essas ondas não necessitam, obrigatoriamente, de um meio material para a sua propagação: podem,

portanto, propagar-se inclusive no vácuo.

De acordo com a freqüência, com a forma de produção e com os efeitos que produzem, as ondas

eletromagnéticas recebem diferentes denominações. Mas as ondas eletromagnéticas são sempre transversais e

têm as mesmas características das ondas em geral (com exceção do fato de que as ondas eletromagnéticas se

propagam também no vácuo).

No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade (c): C = 3.108m/s.

Wilson Carron, Osvaldo Guimarães

Agora você já sabe o que é uma onda eletromagnética, tente responder

quais foram as primeiras aplicações da onda eletromagnética?

Em 1887, Heinrich Rudolf Hertz confirma experimentalmente os trabalhos de

Maxwell, ele mostra que as ondas eletromagnéticas e ondas luminosas têm as

mesmas propriedades. Mas ao realizar os experimentos para comprovar a natureza

eletromagnética das ondas de luz, Hertz e seu aluno Lenard, registram um

fenômeno novo que posteriormente foi identificado como efeito fotoelétrico que

mostra a natureza corpuscular da luz. O efeito fotoelétrico coloca em dúvida

novamente a teoria ondulatória da luz, pois esta teoria não era capaz de explicar tal

efeito.

Em 1905 Albert Einstein explicou o efeito fotoelétrico em uma nova teoria

corpuscular a qual a luz seria constituída de partículas de energia ou quanta de

energia.

Por volta de 1920, os experimentos de Thomas Young, sobre o

comportamento da luz demonstravam que, hora a luz se comporta como onda, hora

como partículas. Sendo assim a natureza da luz ficaria mais bem compreendida

como onda-partícula. E até os dias de hoje a luz é estudada como dualidade ondas

e partículas.

Vamos ver a aplicabilidade de ondas eletromagnética.

Hans Christian Oested (1777-1851) realizou experimento sobre magnetismo e

eletricidade.

Muito antes dos experimentos de Oested a relação entre eletricidade e

magnetismo já era conhecida tais fenômenos como imantação de uma agulha, após

receber uma descarga elétrica, já fora realizada por Franklin.

Oested publicou seu trabalho e houve muitas dúvidas se realmente teria ele

descoberto ou outros cientistas no passado já o tinha feito tal como romagnosi em

1802. Em 1986 feito analise detalhadas dos trabalhos de romagnosi descobriu que

Mas já não estava confirmada a natureza da luz? E vem esse efeito

fotoelétrico pra mudar tudo. Vamos ver como isso foi resolvido.

seus trabalhos tratavam apenas de eletrostática, ficando Oested como quem

descobriu realmente o eletromagnetismo.

O trabalho de Oested foi divulgado em 21 de julho de 1820, no mês de

setembro Ampère apresenta um trabalho sobre fenômenos galvano-elétrico que

utilizava o efeito eletromagnético para medir a corrente elétrica, sendo que nos três

anos seguinte ele publicou quinze textos sobre o assunto.

No século XX, com o novo modelo de átomo de Niels Bohr os trabalhos sobre

corrente de Ampère vieram a ser compreendidos.

Com os trabalhos de Jean B. Biat e Félix Savant em outubro de 1820, Laplace

(1749–1828) elabora a expressão geral do campo magnético chamada de lei de

Biot–Savart ou primeira lei de Laplace.

Em 1831, outra descoberta valiosa sobre indução eletromagnética por Michael

Faraday (1791-1867), a mesma descoberta também foi feita por Joseph Henry um

pouco antes, mas só foi publicada depois de Faraday.

Com a descoberta do efeito auto-indução em 1832 por Joseph Henry e pouco

depois em 1834 pelo russo Heinrich Lenz que mostrou que os efeitos de uma

corrente induzida por forças eletromagnéticas sempre se opõem a essa força (lei de

Lenz). A partir daí estava completa o que Maxwell precisava par elaborar sua quatro

leis.

Para Maxwell seus trabalhos são traduções matemática das ideias de

Faraday, assim Maxwell afirma que a luz é uma perturbação eletromagnética.

Em 1887 o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz confirma pela primeira vez

através de experimento a produção de ondas eletromagnéticas, denominada de

ondas Hertzianas ou ondas de rádio. Hertz demonstrou que essas ondas possuíam

as mesmas propriedades das ondas de luz.

Você viu que são muitos os cientistas que contribuíram para essa evolução

da Física, isso é importante para você compreender que a Ciência avança

ao longo dos tempos e que muita gente contribui para esse avanço. Vamos

ver mais alguns trabalhos sobre ondas eletromagnéticas.

No ano de 1835, Samuel Morse, inventa o telégrafo elétrico, que serviria de

base para os próximos meios de comunicação. Com o sucesso do telégrafo o

próximo passo seria fazer o mesmo com a voz, transformar em sinais elétricos.

Em 1876, o escocês Alexander Graham Bell trabalhando em um receptor que

mais tarde seu auxiliar houve ele pronunciar uma frase em outra sala, fora do

laboratório, isto aconteceu em março de 1876, Alexander G. Bell descobre o primeiro

telefone.

As descobertas de ondas eletromagnéticas por Hertz abriu novos caminhos

para os inventos e seria a vez de Guglielmo Marconi 1894, no laboratório instalado

no andar superior de sua casa, Marconi mostra a sua mãe que seria possível soar

um sino mesmo sem fio na sala no andar de baixo. Pouco tempo depois em 1901,

Marconi enviaria através de seu transmissor mensagens a grandes distâncias.

Há os que dizem que quem inventou o rádio foi Hertz e não Marconi, antes

mesmo de Marconi muitos foram os que contribuíram para a telegrafia sem fio. No

Brasil há referências que o padre (gaucho) Roberto Landell de Moura 1893, com seu

próprio transmissor teria realizado transmissão de sinais entre a Avenida Paulista e o

Alto do Saldanha em São Paulo. Consta que seu transmissor foi patenteado em

1901, cinco anos após o de Marconi.

Vamos construir um transmissor de ondas eletromagnéticas?

Atividade 1: Questionário sobre ondas (aula inicial)

Objetivo: Investigar o quanto os alunos conhecem sobre ondas e o que eles trazem

de seu dia a dia.

Metodologia: Questionário e debate

Pesquise e responda:

O que é uma Onda Eletromagnética?

Com base nos conceitos discutidos acima explique como as informações

enviadas pela sonda espacial que esta em Marte chega até a Terra?

Nessa atividade o professor aplica um questionário aos alunos com questões

sobre ondas. Após todos terem terminado o professor organiza um debate sobre o

assunto: quais os conceitos certos e errados levando os alunos a perceberem a

importância do assunto ondas em suas vidas.

Atividade 2: Ondas eletromagnéticas

Objetivo: Reconhecer ondas eletromagnéticas e suas aplicabilidades.

Nessa atividade o professor leva o rádio transmissor e permite aos alunos:

interagir, manusear, observar os componentes, favorecendo o diálogo entre

estudantes e professor.

O professor deve orientar seus alunos em uma pesquisa sobre a história do

rádio e fazer um debate sobre a importância do invento.

Atividade 3: Montagem do Rádio Transmissor FM

Objetivos: discutir ondas eletromagnéticas, circuitos simples, ligação de resistores e

capacitores. Levar os alunos a perceber a importância de cada componente para

que ocorra o funcionamento correto.

Metodologia: O professor leva todos os componentes do rádio transmissor e distribui

para os alunos manipularem e conhecer os mesmos. Em seguida sintoniza um rádio

em uma faixa de sinal livre e deixa os estudantes brincar como o rádio transmissor,

falando e observando os componentes e circuitos. Após a interação entre alunos e

professor sobre o rádio transmissor e sua utilidade, pede para os alunos formarem

grupos para a montagem de seus transmissores.

Material necessário

Um suporte ou placa para a montagem

Um microfone

Um capacitor polarizado

Dois capacitor cerâmico 0,01µF

Dois capacitor cerâmico 10pF

Um resistor 10KΩ

Um resistor 27KΩ

Um resistor 470Ω

Um transistor BC 337

Uma bobina

Um conector de bateria

Antena (a antena é feita de um fio solido de 20 a 30 cm.)

Uma bateria de 9 volts

Ferro de solda

Fio de solda

Um rádio receptor (a escola tem)

Alicate de corte

Estilete

Como montar o rádio transmissor de FM

Esse experimento tem finalidade apenas didática, para mostrar a produção de

ondas eletromagnéticas, pretende melhorar a compreensão e o entendimento por

parte dos estudantes sobre ondas eletromagnéticas, por esse motivo o alcance dos

sinais pode ser pequeno de cinco a vinte metros é o suficiente.

Transmissor de FM e os componentes utilizados

Componentes necessários para montagem do Transmissor de FM

Circuito para a conexão

Placa serve para ligar os componentes

Prepara a placa para conectar os componentes da seguinte maneira: cinco

pontos isolados E1, E2, E3, E4 e E5 de acordo com a figura abaixo, usar um estilete

para cortando em volta até ficar isolado, faz o teste com o multímetro para medir o

isolamento em seguida vai conectando os componentes.

Isolamento dos pontos E

Medindo a placa e o ponto E para verificar o isolamento

Colocando solda nos pontos E

Medindo o isolamento entre pontos E e Placa

Microfone transforma sinais analógicos em digitais

Microfone liga o negativo na placa e o positivo no E1

Capacitor polarizado com terminais positivo e negativo

Capacitor polarizado de 1µF liga negativo no E1 e positivo no E3

Transistor serve como amplificador de sinal

Transistor liga a base em E3 coletor E4 e emissor E5

Resistor controlar a quantidade de corrente elétrica que passa por ele

Temos três resistores

Resistor 10KΩ ligado no E3 e placa

Resistor 27KΩ ligado no E3 e E2 Resistor 470Ω ligado no E5 e placa

Capacitor serve para armazenar energia

Temos quatro capacitores cerâmicos

Capacitor cerâmico 0,01µF ligado no E3 e placa

Capacitor cerâmico 0,01µF ligado no E2 e placa

Capacitor cerâmico 10pF ligado no E4 e placa

Capacitor cerâmico 10pF ligado no E4 e E5

Bobina transforma a tensão recebida em outra tensão maior

Bobina liga no E2 e no E4

Cortando as pontas

Conector serve para ligar a energia aos componentes

Conector de bateria liga positivo no E2 e negativo na placa

Bateria 9 volts fornece energia ao sistema

Liga no conector de bateria

Fio para antena melhora a emissão de sinais

Antena liga no E5

A antena é feita de um fio solido de 20 a 30 cm.

Transmissor de FM montado

Para testar seu Transmissor sintonize um rádio em uma faixa livre e coloque

uma bateria de 9 volts e falar próximo do microfone, caso não funcione deixe ligado

a bateria e vai procurando outra faixa de frequência até ele dar um sinal. Se o sinal

não for muito bom mude a bobina colocando mais ou menos voltas, até o sinal

melhorar. O primeiro teste é bom fazer bem próximo do rádio depois vai ajustando e

afastando até a distância desejada.

Atividade 4: Montando um circuito simples.

Objetivos: Reconhecer componentes, medir corrente elétrica, tensão elétrica e ligar

capacitores e resistores em série e paralelo.

Metodologia: Usando uma placa (Protoboard) os alunos em grupos vão montando os

circuitos e anotando os resultados no final cada grupo apresenta para os demais os

resultados de seus experimentos.

Placa Protoboard K3R EPB0053

Este material permite a montagem e desmontagem de circuitos, ligação em

série e paralelo dos resistores e capacitores e com o uso do multímetro os alunos

fazem a medição dos circuitos. O professor deve disponibilizar vários resistores e

capacitores de modo que os alunos possam montar vários circuitos.

Você sabe por que em dias de tempestades uma pessoa esta segura quando

se encontra no interior de seu carro?

Em 1836 o físico britânico Michael Faraday realizou um experimento para

provar os efeitos da blindagem eletrostática construindo uma gaiola de metal que foi

carregada por um gerador eletrostático de alta voltagem. Faraday sabia que em um

condutor esférico oco, as cargas se espalham por toda a sua superfície, devido a

repulsão entre elas tendem a ficar o mais longe possível uma da outra, sendo assim

o efeito de campo elétrico criado no interior do condutor se anulam.

Essa blindagem é verificada ao colocar um rádio dentro de uma gaiola, ele

deixa de receber os sinais, ou seja, não funciona. Isto acontece porque os sinais

recebidos pelo rádio são ondas eletromagnéticas que são vibrações de campo

elétrico e campo magnético que interagem perpendicularmente entre si, pois se trata

de ondas transversais.

Blindagem eletrostática

A eficácia da blindagem eletrostática foi demonstrada pelo inglês Michael

Faraday (1791-1867), cientista autodidata, que construiu uma gaiola de metal interior

levando junto um eletroscópio, para mostrar que naquela região interna do condutor

eram nulos os efeitos gerados pelo campo elétrico, tanto nele como no eletroscópio.

A gaiola feita de tela metálica ficou conhecida como gaiola de Faraday.

Experimente embrulhar um telefone celular ou um rádio em papel-aluminio;

ele deixa de receber o sinal, devido à blindagem eletrostática.

Luiz Felipe Fuke e Kazuhito Yamamoto.

Atividade 5: Gaiola de Faraday.

Objetivos: Mostrar a blindagem eletrostática através de experimentos.

Metodologia: Providencia uma gaiola ou faz de tela, do tipo usado para viveiro de

passarinho, isopor em forma de esfera e papel alumínio. Usa um celular ou radinho

de pilha pequeno. Sintoniza o celular ou rádio em uma emissora de rádio e coloca o

aparelho dentro da gaiola e observa o que acontece. Repete os experimentos com

os outros materiais.

Experimento sobre gaiola de Faraday

Referencias

ROCHA, J. L. M. (Org.) Origens e evolução das idéias da física, - Salvador:

EDUFBA,2002.

CARRON W.; Guimarães O. ; As faces da física, volume único – São Paulo Editora

Moderna LTDA.

FUKE, L. F.; Kazuhito, Y.; Física para o Ensino Médio, Volume 3/ – 1.ed.- São

Paulo: Saraiva, 2010.

FÍSICA/vários autores. – Curitiba: SEED-PR, 2006. – p. 232.

CARVALHO, A. M. P.; et al. Termodinâmica: um ensino por ação.

São Paulo. Fé/USP, 1999.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Telefone_celular - acesso em 21/11/2012.

http://0fx66.com/blog/redes/a-origem-e-o-funcionamento-dos-celulares/ - acesso em

21/11/2012.

http://www.oficinadanet.com.br/artigo/676/como_funcionam_os_telefones_celulares -

acesso em 21/11/2012.

http://www.tonieletronica.xpg.com.br/transmissor_2n2218.htm - acesso em

13/03/2012.

http://www.noturnafm.com.br/mini-trasmissor/ acesso em 06/03/2012.