ficha para identificaÇÃo - operação de migração para ... · difração da luz redes de...
TRANSCRIPT
1) IDENTIFICAÇÃO
FICHA PARA IDENTIFICAÇÃO
PRODUÇÃO DIDÁTICO – PEDAGÓGICA
TURMA - PDE/2012
Título: PROPOSTA DE EXPERIMENTOS E ATIVIDADES LÚDICAS EM
ONDULATÓRIA.
Autor ANA LUCIA BERTI
Disciplina/Área FÍSICA
Escola de Implementação
do Projeto e sua localização
COLÉGIO ESTADUAL JOÃO CAVALLI DA COSTA –
EFM.
Rua - Moisés Lupion, nº 885, Centro, CEP 85270-000-
Palmital - PR
Município da escola PALMITAL
Núcleo Regional de
Educação
PITANGA
Professor Orientador Dr. Fábio Luiz Melquiades
Instituição de Ensino
Superior
UNICENTRO
Relação Interdisciplinar MATEMÁTICA
Resumo
O material da produção didático-pedagógica
apresenta o título: “Proposta de Experimentos e
Atividades Lúdicas Desenvolvidas em Ondulatória”.
O objetivo é desenvolver material didático para o
ensino de física, no conteúdo Ondulatória,
abordando temas de Física Moderna
correlacionados, através da proposta de
implementação de atividades experimentais com
materiais de baixo custo, para auxiliar no processo
ensino aprendizagem. Outro objetivo é subsidiar o
trabalho de professores de física, visando incentivar
novas formas de promover a construção do
conhecimento e consequentemente aprendizagem
significativa nas escolas paranaenses, estimulando a
participação de alunos na assimilação de conteúdos
de Física. Será desenvolvido com alunos e
professores do 2º ano do Ensino Médio, relacionando
os experimentos com conceitos físicos. Pretende-se
que este material seja implementado no dia a dia do
professor em sala de aula, com abordagem lúdica,
qualitativa, quantitativa e ainda experimento virtual.
A intenção é levar os alunos a observar, questionar,
criticar, enfim estimular hábitos de estudo por meio
da participação necessária a construção do
conhecimento.
Palavras-chave Experimentos; Metodologia; Ondulatória;
Aprendizagem.
Formato do Material
Didático
Unidade Didática
Público Alvo ALUNOS E PROFESSORES
SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO – SEED
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE - UNICENTRO
PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL - PDE
ANA LUCIA BERTI
PROPOSTA DE EXPERIMENTOS E ATIVIDADES LÚDICAS EM ONDULATÓRIA.
Produção Didático-Pedagógica apresentada ao PDE – 2012/2013, para complementação da Proposta de Implementação Didática Pedagógica no Ensino Médio, a ser aplicada no Colégio Estadual João Cavalli da Costa – EFM, no Município de Palmital – PR, na disciplina de Física, sob orientação do Professor Dr. Fábio Luiz Melquiades – UNICENTRO.
GUARAPUAVA
2012
2) APRESENTAÇÃO
O presente material didático pedagógico será desenvolvido e implementado
no Colégio Estadual João Cavalli da Costa – EFM, no município de Palmital, NRE
Pitanga, estado do Paraná, no primeiro semestre de 2013, com alunos do 2º ano do
Ensino Médio.
A elaboração desta Unidade Didática, com o tema Ondulatória, está
inserida no conteúdo estruturante Eletromagnetismo, difundindo tópicos de
Ondulatória, incluído ondas luminosas, espectro eletromagnético e dualidade onda
partícula.
Posteriormente será aplicado aos alunos, o qual se pretende levar sugestões
aos professores, acrescida de textos, roteiros, procedimentos e reflexões.
A intenção é levá-los a observar, questionar, criticar, enfim estimular hábitos
de estudo por meio da participação necessária a construção do conhecimento.
Tomando por base os autores Werner (et. al. 2007), que compreende o
desafio de trazer aulas experimentais na prática escolar, confrontando com cotidiano
do aluno por meio do impacto científico e inovação educacional:
“As relações entre os conhecimentos científicos e os adquiridos no cotidiano são particularmente de grande importância para o processo ensino-aprendizagem em física. Em se tratando de ensino experimental, essa relação entre o conceito que o aluno adquire fora do ambiente escolar e aquele adquirido de forma sistematizada na escola torna-se mais evidente e importante no processo ensino-aprendizagem, pois é através das práticas desenvolvidas nas aulas de laboratório que o aluno testa e confronta os conhecimentos trazidos do seu cotidiano. A possibilidade da observação e da experimentação permite-lhe crescer na busca da apropriação dos conceitos científicos.” (WERNER et. al. 2007),
O lúdico potencializa a compreensão da física através do desafio cognitivo
proposto pelas atividades, estimulando a interação professor aluno, auxiliando na
compreensão dos fenômenos físicos. Luckesi (2005), afirma que:
“os educadores poderão ter um papel profundamente benéfico na vida dos educandos, na medida em que os auxiliem a treinar equilibradamente esses modos essenciais de ser do ser humano. Por exemplo, na escola, com atividades lúdicas relativamente simples, podemos auxiliar o educando a ir para centro de si mesmo, para a sua confiança interna e externa; não é, também, difícil nem coisa tão especial estimulá-lo à ação; como também ao pensar” LUCKESI, 2005, p.46.
Enfatizando o prazer da descoberta, favorecendo o despertar para o mundo
da física e suas aplicações. Devemos promover essas iniciativas através de
atividades de manipulação, execução de atividades práticas e lúdicas, levando-os a
descobrir e compreender o “por que” do funcionamento deste ou daquele
equipamento.
Como forma de superar dificuldades e desafios de alguns professores em
trazer novas metodologias incorporadas a sua dinâmica em sala de aula, propõem-
se fortalecer a importância das aulas experimentais de física como forma de
complementação dos conteúdos. Muitas vezes, o educador que ministra conteúdos
de física explora com maior ênfase a parte de cálculos e pouco explora a
comprovação da teoria por meio das atividades experimentais.
A experimentação no ensino de física é pouco utilizada. Em virtude do
número reduzido de aulas e falta de planejamento voltado para este fim. A
comprovação científica da teoria salienta as aulas experimentais.
O quadro 1 indica as atividades propostas para realização dos experimentos,
de acordo com o conteúdo estruturante e conteúdo básico.
Quadro 1: Propostas para realização dos experimentos, de acordo com o conteúdo
estruturante e conteúdo básico.
Conteúdo
estruturante
Conteúdo básico Atividade proposta Tipo de
experimento
Eletromagnetismo Introdução a ondas
mecânicas
Experiência com mola
helicoidal
Lúdico
Eletromagnetismo Comprimento de
ondas
Construção do
espectroscópio a partir de
um cd
Qualitativo e
quantitativo
Eletromagnetismo Tubos Sonoros Experiência com tubos
plásticos (mangueira)
Qualitativo e
quantitativo
Eletromagnetismo
Ondas sonoras
Visualização das ondas
Sonoras e Qualidades
fisiológicas do som
Lúdico e
qualitativo
Eletromagnetismo Reflexão total da luz Experiência da fibra ótica
através filete de água e
lanterna
Lúdico e
qualitativo
Eletromagnetismo Polarização da luz Polarização usando
polaróide de celular
(cristal líquido)
Lúdico e
qualitativo
Eletromagnetismo Dispersão e
difração da luz
Luz como raio e
como onda.
Construção de um Prisma
(poderá ser aplicado aos
alunos com deficiência
visual)
Lúdico e
qualitativo
Eletromagnetismo
Difração da luz Redes de difração com cd
e fio de cabelo
Quantitativo
Eletromagnetismo Dualidade da luz
Experimento com CD, observando a luz como onda
Quantitativo e
qualitativo
Eletromagnetismo
Efeito Fotoelétrico Experimento virtual utilizando simulador computacional
Lúdico e
Qualitativo
O ensino de física na rede pública paranaense está pautado de acordo com
a construção da Proposta Pedagógica Curricular pelo estabelecimento de ensino,
ampara-se nos fundamentos teórico-metodológicos das Diretrizes Curriculares, que
dão direção ao ensino subsidiando o Plano de Trabalho do professor, em coerência
com a LDB, PPP e Regimento Escolar. E mais recentemente em maio de 2012, com
a publicação do Caderno de Expectativas de Ensino.
As DCE Física, em Paraná (2008), evidencia a importância da metodologia
através da experimentação, na busca de contribuição do aprendizado.
“O fazer ciência está, em geral, associado a dois tipos de trabalhos: um teórico e um experimental. Em ambos, o objetivo é estabelecer um modelo de representação da natureza ou de um fenômeno. No teórico, é formulado um conjunto de hipóteses, acompanhadas de um formalismo matemático, cujo conjunto de equações deve permitir que se façam previsões, podendo, às vezes, receber o apoio de experimentos em que se confrontam os dados coletados com os previstos pela teoria.” (PARANÁ, 2008, p. 65).
O Caderno de Expectativas de Ensino, Paraná (2012), salienta a identidade
própria da física como ciência:
“(...) uma consistência presente no corpo teórico da ciência de referência, oferecendo-lhe, ainda, uma identidade própria. A Física é uma Ciência composta por um quadro teórico fundamentado em princípios, teorias, leis, conceitos e definições, os quais, interligados, dão coesão teórica e permitem explicar, cientificamente, fenômenos que vão desde a estrutura microscópica da matéria, como sua constituição e propriedades físicas, até o mundo macroscópico. Portanto, espera-se que no nível médio de ensino esse conhecimento físico possibilite ao aluno compreender e explicar os micro e macro fenômenos físicos presentes no mundo” (PARANÁ, 2012, p. 44-46).
O Quadro 2 apresenta os itens contemplados no envolvimento deste projeto,
a partir do Caderno de Expectativas de Ensino, na disciplina de Física, nas páginas
51-52, tendo como base o conteúdo estruturante e expectativas de aprendizagem
visando a melhoria da qualidade na educação pública paranaense .
Quadro 2- Expectativas de Aprendizagem – Itens contemplados
Conteúdo
Estruturante
Expectativas de Aprendizagem
Eletromagnetismo 61. Compreenda a onda como uma perturbação no tempo e no
espaço que transporta energia sem transporte de matéria.
Eletromagnetismo 62. Diferencie a natureza mecânica ou eletromagnética das
ondas, relacionando com os fenômenos ondulatórios, como por
exemplo, a luz e o som.
Eletromagnetismo 63. Compreenda e explore os fenômenos de refração, difração e
interferência, dentre outros, demonstrando conhecer as
características ondulatórias das grandezas físicas, como
comprimento de onda, velocidade, período, frequência e
amplitude, bem como suas unidades de medida.
Eletromagnetismo 80. Compreenda a luz como radiação eletromagnética localizada
dentro de uma pequena faixa do espectro eletromagnético,
relacionando os comprimentos de onda às cores deste espectro.
Eletromagnetismo 81. Compreenda a luz como pacotes de ondas (energia
quantizada) que pode interagir com a matéria, apresentando
alguns comportamentos típicos de partículas e outros, de ondas,
ou seja, o entendimento da luz a partir do comportamento dual
onda-partícula.
Eletromagnetismo 82. Compreenda os fenômenos de difração, interferência e
polarização como evidências do caráter ondulatório da luz, e o
efeito fotoelétrico como típico do comportamento corpuscular da
luz.
Eletromagnetismo 83. Compreenda a natureza dual (onda-partícula) presentes nas
interações de partículas atômicas com a matéria, por exemplo, a
difração com um feixe de elétrons.
Eletromagnetismo 84. Reconheça os fenômenos luminosos como refração,
reflexão, dispersão, absorção e espalhamento, utilizando esses
conhecimentos para explicar, por exemplo, a formação do arco-
íris e a cor do céu dentre outros.
Fonte: Caderno de Expectativas – Física – (Seed/DEB-PR, 2012, p-51-52)
Com relação a Física Moderna e Contemporânea FMC, seria interessante
aplicá-la em todo conteúdo do Ensino Médio: no 1º ano, 2º ano e 3º ano , dando
continuidade a cada tópico abordado e não apenas no último bimestre do 3º ano.
Na presente Unidade Didática será trabalhado no 2º ano, os temas de Física
Moderna que tem relação com o ensino da Ondulatória.
Ostermann (1999), ressalta a contextualização da Física Contemporânea no
Ensino Médio e a atualização curricular:
“Tópicos de FMC despertam a curiosidade científica dos alunos, os motivam para aprender Física [...] Os resultados apontam para a asserção de que deveria haver mais Física Contemporânea no ensino médio e menos “fósseis” de física Clássica. Os alunos podem aprendê-la se os professores estiverem adequadamente preparados e se bons materiais instrucionais estiverem disponíveis. Com isso os jovens podem ter uma escolarização de nível médio em Física atualizado e mais coerente com um pleno exercício da cidadania na sociedade ” OSTERMANN (1999, p. 154- 155).
Finalmente, cabe ressaltar a construção da aprendizagem significativa
através da participação do aluno e sua interação com os conteúdos de física no
Ensino Médio.
Propõem-se aproximar o aluno do professor, promover o crescimento
científico e intelectual por meio da aprendizagem significativa, conforme ressalta as
DCE – Física Paraná (2008):
“A experimentação, no ensino de Física, é importante metodologia de ensino que contribui para formular e estabelecer relações entre conceitos, proporcionando melhor interação entre professor e estudantes, e isso propicia o desenvolvimento cognitivo e social no ambiente escolar” (PARANÁ, 2008, p. 56).
É função do professor valorizar a curiosidade dos alunos, como forma do
novos subsídios para socialização do conhecimento. Neste sentido torna-se
imprescindível a flexibilização e modernização do currículo. Propõem-se rearticular
as definições e significados da física, que estão em constante processo de
evolução. Essas mudanças terão implicações no ensino, por isso existe a
necessidade crescente de unir esforços na tentativa de buscar alternativas, suscitar
reflexões e reforçar o empenho em tornar as aulas de físicas mais atrativas. A
utilização de aulas experimentais de física contemplam alunos e professores por
meio da inovação, conforme citação de Valadares (2001):
“A inclusão de protótipos e experimentos simples em nossas aulas tem sido um fator decisivo para estimular os alunos a adotar uma atitude mais empreendedora e a romper com a passividade que, em geral, lhes é subliminarmente imposta nos esquemas tradicionais de ensino. Os projetos que temos priorizado utilizam basicamente materiais reciclados e de baixo custo. Isto torna os projetos acessíveis a todas as escolas” (VALADARES, E. C. 2001, p.38-40).
Sobre os desafios constantes em sala de aula, Valadares (2001), reforça a
ação do professor facilitador, onde cria oportunidades através de sua ação em sala
de aula. Assim é capaz de promover melhorias, buscar soluções e popularizar a
ciência. Uma das propostas é a quebra de paradigma com relação as aulas de física,
onde muitas vezes encontra-se alunos pouco envolvidos no processo ensino-
aprendizagem.
“Um dos grandes desafios atuais do ensino é construir uma ponte conhecimento ensinado e o mundo cotidiano dos alunos. Não raro, a ausência deste vínculo gera apatia e distanciamento entre os alunos e atinge também os próprios professores. Ao se restringirem a uma abordagem estritamente formal, eles acabam não contemplando as várias possibilidades que existem para tornar a ciência mais “palpável” e associá-la com os avanços científicos e tecnológicos ,atuais que afetam diretamente a nossa sociedade” (VALADARES, 2001, p.38).
Portanto, se faz necessário aperfeiçoar as metodologias das aulas de física,
estabelecendo uma avaliação verdadeira e comprometida com a melhoria da
qualidade de nossas aulas. Cabe aos professores, resgatar a responsabilidade, o
compromisso, a dedicação ao trabalho, orientados pela organização, disciplina,
persistência e criatividade desenvolvidos em sala de aula.
3) MATERIAL DIDÁTICO
As aulas experimentais propostas no presente material didático serão
utilizadas no Colégio Estadual João Cavalli da Costa - EFM, localizado no município
de Palmital - PR, com os alunos do 2º Ano do Ensino Médio, com a finalidade de
estimular os estudantes com o conteúdo de física relacionado, facilitando o processo
de aprendizagem. Busca também subsidiar o trabalho de professores de física,
visando incentivar novas formas de promover a construção do conhecimento e
consequentemente aprendizagem significativa nas escolas paranaenses,
estimulando a participação de alunos na assimilação de conteúdos de Física.
As atividades apresentadas nesta Unidade Didática foram adaptadas para
serem aplicadas em sala de aula, com materiais de baixo custo, não necessitando
de ambientes especiais, como laboratório.
O presente material segue as orientações das Diretrizes Curriculares de
Física. Auxiliará o professor no Plano de Trabalho Docente, promoverão estratégias
que poderão nortear o desenvolvimento de metodologias alternativas de ensino, que
auxiliem o fundamento teórico e proponha um ensino de Ondulatória com
experimentos de baixo custo e de fácil acesso. Pretende-se fazer uso de estratégias
de ensino através da experimentação, ludicidade e investigação científica, que
auxiliem no processo ensino-aprendizagem.
Espera-se levar os alunos a observar e questionar os fenômenos físicos,
estimulando hábitos de pesquisa qualitativa e quantitativa, por meio da participação
e curiosidade científica. Permite ao aluno vivenciar os fatos referidos nos textos e
exercícios, facilitando a retenção do conhecimento. Torna-se relevante explorar o
potencial da experimentação e visualização dos fenômenos em estudo, pois o
ensino de física exige uma prática pedagógica que estimule a aprendizagem
significativa do educando.
A tecnologia está presente na sociedade atual. Muitas curiosidades sobre
funcionamento de telefone celular, fibra ótica, raio laser, etc. Estes temas, entre
muitos, estão relacionados à ondas eletromagnéticas, com implicações em Física
Moderna. Portanto é fundamental aprofundar tais conhecimentos e ainda despertar a
curiosidade científica através da comprovação (ou não) de tais conceitos físicos
através da experimentação. O professor deverá incentivá-lo a interpretar também os
códigos, gráficos, tabelas, manual de instrução de equipamentos, através da
linguagem científica e conceitos discutidos em sala de aula. Estes questionamentos
também fazem parte de avaliações, como o ENEM. Ou seja, o professor deve
repensar na sua intervenção pedagógica junto aos alunos. Possibilitar através da
contextualização, as características epistemológicas para construção do
pensamento científico e sua evolução na sociedade.
As experiências aqui sugeridas utilizam materiais de fácil obtenção e podem
ser desenvolvidos em sala de aula pelos alunos, exigindo um bom planejamento por
parte do professor para que as atividades sejam realizadas dentro do tempo de uma
hora aula.
Os roteiros propostos permitem o professor oferecer uma montagem
experimental, onde, solicitando que os alunos sigam as instruções, façam as
medidas, preencham as tabelas, calculem e tirem suas conclusões.
Alguns cuidados são relevantes especialmente ao manipular materiais
cortantes, cuidados com materiais aquecidos e utilização do laser pointer.
Salientando que o laser pointer está na lista de novos materiais para laboratório que
chegaram no segundo semestre de 2012 nas escolas paranaenses. Portanto, o
professor poderá utilizá-lo com os alunos, sem ônus financeiro.
Para elaboração dos roteiros de atividades experimentais foram utilizadas
informações dos sites disponibilizados pelos projetos da UNICENTRO, UNESP,
Seara da Ciência - UFC, Ciência a Mão – USP, Acessa Física – USP, cujas
referências estão descritas nesta unidade didática.
O material desta Unidade Didática são sugestões a serem trabalhadas em
sala de aula. Cabe ao professor utilizá-las, articulando com o cotidiano escolar,
podendo adaptar as propostas ou realizar outros procedimentos se necessário.
Dicas para o professor fazer bom uso deste material
No caso de experimentos quantitativos, faça um quadro comparativo
utilizando o quadro negro. Cada grupo deve colocar os seus resultados. Discuta com
seus alunos e compare com os resultados esperados. Neste caso lembre-se da
teoria de erros, pois é esperado que todos os valores sejam diferentes, porém
próximos, o que pode ser justificado pela margem de erro nas medidas.
Teste o experimento antes de apresentá-lo aos alunos, permitindo algumas
adaptações, facilitando o manuseio e compreensão do fenômeno envolvido.
Para efetivar a participação dos alunos respeitando o tempo de 50 minutos
para cada experimento, sugere-se dividir os participantes em equipes de 4 a 5
componentes, organizando o espaço, mesas, cadeiras. Caso realize no laboratório
da escola, verifique também o número de bancadas.
Mantenha o ambiente agradável, limpo e organizado para melhor
concentração e aprendizagem.
É necessário o envolvimento de professores e alunos.
Cabe ao professor organizar e preparar suas aulas, mediando a adaptação
do aluno ao mundo contextualizado, destacando suas habilidades e competências.
Procure contextualizar os conteúdos, como o caso da fibra ótica, utilizado na
telefonia.
Busca-se desenvolver o senso crítico e investigativo, instigando-os a
perguntas desafiadoras frente à ondulatória.
Utilize outros meios para destacar a sua aula: com auxílio da TV pendrive,
data show, softwares, simulação em computador (como o experimento virtual do
efeito fotoelétrico). Isso irá enriquecer a aula e facilitará a identificação das
características que se pretende observar.
Saliente que a participação dos alunos será fundamental!
ROTEIRO DE AULA EXPERIMENTAL – ONDULATÓRIA - PDE - 2012
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Ondas em molas: transversais e longitudinais
Conceitos envolvidos
Propagação de ondas, elementos das ondas, características da reflexão e
superposição de ondas.
Série: 2ª Ano do Ensino Médio
Objetivos
Identificar os principais conceitos de ondas mecânicas.
Diferenciar onda transversal de onda longitudinal.
Introdução
Onda é uma perturbação em um meio, que transporta energia sem
transportar matéria. Ondas mecânicas: são produzidas através da perturbação em
um meio material, portanto não podem se propagar no vácuo.
Ondas eletromagnéticas: é produzido através da perturbação em um campo
eletromagnético, esse tipo de onda pode se propagar no vácuo e em meios
materiais.
http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/diaadia/diadia/arquivos/Image/imagens_grandes_fisica/ondas.jpg
Ondas transversais
Uma onda transversal é aquela onde a direção do movimento das partículas
do meio é ortogonal à direção de propagação do movimento.
É importante destacar que o aspecto da onda depende do tipo de movimento
das partículas.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/253/src/imagens/fig1_web.jpg
Ondas longitudinais
Uma onda longitudinal é aquela onde a direção do movimento das partículas
do meio é a mesma direção de propagação do movimento. As partículas do meio em
seu movimento realizam compressões e rarefações e dessa maneira formam-se as
ondas longitudinais.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/253/src/imagens/fig2_web.jpg
Nos procedimentos também seguem alguns conceitos necessários.
ELEMENTOS DE UMA ONDA
Em uma onda, os pontos mais altos dos pulsos que estão direcionados para
cima são denominados cristas e os pontos mais baixos dos pulsos que estão
direcionados para baixo, são denominados vales.
http://www.fisica.seed.pr.gov.br/modules/galeria/uploads/2/normal_326eleemtond.jpg
Amplitude (A): Distância entre o ponto de equilíbrio uma crista ou um vale.
Frequência – É o número de vibrações produzidas por unidade de tempo. A
frequência depende da fonte.
Comprimento de Onda (λ= Lâmbda) – É a distância entre duas cristas ou dois
vales consecutivos.
Frequência – É o número de vibrações produzidas por unidade de tempo. A
frequência depende da fonte.
Comprimento de Onda (λ= Lâmbda) – É a distância entre duas cristas ou dois
vales consecutivos.
Velocidade – É a rapidez com que a onda se propaga e depende das
características da mola (material com que é feita, massa e comprimento) e da
tração a que ela está submetida. V = λ.f .
Onde V= velocidade da onda (m/s), λ= (Lâmbda) Comprimento de onda (m) e
f= frequência (hertz).
Período – é o tempo que se gasta para realizar uma oscilação completa, com
a relação entre eles f = 1 / T. Onde f= frequência (hertz) e T= período
(segundos).
Material
Mola slink (“mola maluca”) ou espiral de encadernação.
Fitinha de tecido (cetim, por exemplo).
Giz.
Procedimento
Acople duas molas para facilitar os experimentos.
Provoque uma perturbação na mola. Esta é uma onda mecânica ( é necessário um
meio para se propagar).
A perturbação no meio (no caso a mola) é um pulso.
1) Estique a mola horizontalmente no chão, prenda a fitinha de tecido em qualquer
ponto da mola e peça para outra pessoa segurar na extremidade . Provoque
oscilações na mola, verificando que a oscilação transfere energia ao longo de toda
mola.
A perturbação vai percorrer a mola esticada até a outra extremidade, onde sofre
reflexão e retorna, até o pulso perder energia.
2) Demonstre que numa onda há propagação de energia , mas não de matéria. Isto
é verificado quando é amarrada a fitinha num ponto qualquer da mola. Quando a
onda se desloca, a fita permanece amarrada no mesmo ponto.
3) Para demonstrar uma onda transversal realize movimentos sucessivos com a
mola para cima e para baixo (ou para esquerda e para direita), conforme a figura
abaixo.Observe que o movimento da fitinha é perpendicular a direção de propagação
da onda .Trata-se de uma onda transversal.
Fonte:www.fisicaevestibular.xpg.com.br/som.pdf
4) Para demonstrar a onda longitudinal , utilize novamente a mola com a fitinha
amarrada. Movimente a mola para frente (compressão) e para trás (rarefação), na
mesma direção da mola, conforme a figura abaixo. Observe que o movimento da
fitinha é o mesmo da direção de propagação do pulso. Neste caso, a vibração dos
pontos da mola acontece na mesma direção da propagação dos pulsos. Estas
perturbações que se propagam são as ondas longitudinais, como exemplo é o som.
Fonte: www.fisicaevestibular.xpg.com.br/som.pdf
5) Faça o desenho esquemático no quadro negro, em seguida explique os
elementos através da oscilação da mola, comparando cada um deles.
Tabela de identificação dos elementos da onda
Elemento da Onda Valor encontrado
Comprimento de onda (λ)
Amplitude
Vale ou depressão
Cristas e vales – Com auxílio de um giz, marque no chão os pontos indicando
vales e cristas para facilitar a visualização.
Frequência – Neste caso, a fonte é a mão que produz a oscilação. Faça
ondas variadas com movimentos rápidos e lentos. Pare a mola, inicie nova
oscilação produzindo diferentes frequências.
Comprimento de Onda (λ= Lâmbda) – Gerar um pulso com uma frequência
pequena e observar o comprimento de onda. Em seguida, um segundo pulso
com uma frequência maior e observar o novo comprimento de onda. Os
alunos irão verificar que quanto maior a frequência, menor o comprimento de
onda.
Amplitude – Produza uma onda transversal, oscilando repetidamente a mola.
Faça diferentes ondas, gerando diferentes amplitudes. Quanto maior o
deslocamento com a mão, maior será a amplitude. Marque com o giz as
amplitudes encontradas.
Velocidade - Para observar a velocidade da mola, provocar dois pulsos, um
com a mola mais solta e outro com a mola mais esticada. A velocidade é
visivelmente maior quando a tração for maior.
Questões para reflexão e discussão:
1) Através do experimento você verificou a diferença entre ondas transversais e
longitudinais, explique:
2) Quais os elementos da onda observados neste experimento?
Bibliografia
http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/398-2.pdf
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Experimento/Formacao-
Propagacao-e-Fenomenos-Ondulatorios-Ondas-Transversais-Ondas-Longitudinais-e-Efeito-
Doppler
Respostas para o professor
1) Onda transversal: São ondas que vibram perpendicularmente a direção de
propagação. Ex: luz.
Onda longitudinal: São ondas que vibram na mesma direção de propagação. Ex:
som.
2) Comprimento de onda, amplitude, frequência, velocidade, vale .
Orientações para o Professor
Utilize o chão da sala, com os alunos sentados em círculo, possibilita melhor
visualização e interação.
Conecte duas molas para facilitar o experimento.
A mola deverá ser esticada sobre o chão, com as extremidades seguradas
pelo professor e a outra pelo aluno participante.
Você também poderá variar, utilizando uma corda, com os mesmos
movimentos da aula.
O importante é o aluno visualizar, caracterizar os tipos de onda e classificá-
las.
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA ________
Tema: Observação dos comprimentos de onda através da espectroscopia
Conceitos envolvidos
Ondas eletromagnéticas: comprimento, frequência, energia, espectro visível e não
visível.
Série: 2º Ano do Ensino Médio.
Objetivos
Observar o espectro da luz visível;
Construir um espectrômetro para observar os comprimentos de onda e
frequências do espectro da luz visível.
Introdução
Denominamos espectro eletromagnético o conjunto de todas as frequências
das ondas eletromagnéticas.
No século XIX, James Clerk Maxwell demonstrou que a luz é formada por
ondas eletromagnéticas. A propagação da luz através de ondas eletromagnéticas
resulta da vibração transversal de um campo elétrico e de um campo magnético
perpendicular entre si. A velocidade de propagação da luz no vácuo é
aproximadamente de 300 000 km/s ou 3 x 108 m/s .
Em ordem crescente, de comprimento de onda, as ondas eletromagnéticas
variam de ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios
X e raios gama.
Heinrich Hertz (1857-1894) verificou experimentalmente que as ondas
eletromagnéticas apresentam comprimentos de ondas distintas para as diferentes
cores da luz visível.
A faixa de radiação visível, onde as ondas que a compõe são chamadas de
luz, compreende as frequências de radiação de 4.1014 Hertz (Hz) a 7,5.1014 Hz.
Assim, a luz branca é na verdade uma junção de diferentes ondas com
comprimentos de ondas específicos (espectros monocromáticos, comum a única
cor) que a compõe. Uma vez dispersos, esses espectros se distribuem sempre da
seguinte forma, com os comprimentos de onda (λ) variando de 750 nm (vermelho) a
400 nm (violeta).
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/286/src/imagens/fig1.jpg
Este experimento permite despertar o interesse em estudar o que é a luz
que lhes permite identificar os corpos que a recebem e a refletem.
A faixa de luz visível é composta de ondas eletromagnéticas que ativam a
sensibilidade da retina do olho humano, com intuito de visão. Porém as ondas
eletromagnéticas que vibram com frequências fora desse intervalo, ( raio gama,raio
X, raios ultravioleta, raios infravermelho, micro-ondas e ondas de rádio) não são
visíveis ao homem. Essas mesmas ondas transmitem informações nos meios de
comunicação eletrônicos (celulares, rádio e TV) e podem ser utilizadas no
diagnóstico de problemas de saúde (como os raios X e ressonância magnética).
O espectroscópio é um instrumento utilizado para dispersar a luz branca
emitida por uma fonte, decompondo-a em diferentes comprimentos de onda (λ) que
a compõem.
A unidade utilizada para medir o comprimento de onda (λ) é o “nanômetro”
(nm), unidade corresponde a 1x10-9 metros.
O funcionamento do espectroscópio é fundamentado no fenômeno da
difração. Isso ocorre em virtude dos pontos microscópicos do CD (disco compacto),
que são utilizados para efetuar a leitura a laser (são 1000 pontos de difração para
cada milímetro do disco, separando assim as cores).
Em 1856, Kirchhoff e Bunsen realizaram o experimento do teste da chama,
onde, verificou-se que um determinado sal na chama do bico de Bunsen emitia
coloração. Kirchhoff sugeriu que as cores passassem através de um prisma
decompondo-se. Com o posicionamento do conjunto de lentes em frente ao prisma.
Este equipamento é o espectroscópio ou espectrômetro.
http://portalcognoscere.files.wordpress.com/2011/08/kirchhoffs_first_spectroscope.jpg
Materiais
Um pedaço de CD (2,0 x 2,0 cm);
Uma caixa vazia ou um cone;
Estilete ou qualquer material cortante para fazer a fenda;
Fita adesiva;
Fita isolante preta;
Cola;
Tesoura;
Tubo de papelão (ex: papel toalha, filme plástico, papel higiênico);
Cartolina preta;
Uma lâmpada incandescente ou fluorescente ou luz solar.
Foto: Ana Lucia Berti
Advertência
Cuidado com material cortante!
Procedimentos
1) Construa um tubo com aproximadamente 4 cm de diâmetro e de 7 a 10 cm de
comprimento. Use um tubo de papelão (tubo de papel higiênico ou papel toalha)
como base. Também é possível usar uma caixa de creme dental (o formato não é
importante), mas tenha o cuidado de revesti-lá internamente com papel preto.
2) Faça duas tampas com abas para o cilindro utilizando o papel preto. Em uma
delas, use um estilete para recortar uma fenda fina (mais ou menos 2 cm x 1 mm).
Na outra tampa, faça uma abertura no centro (mais ou menos 1cm x 1cm),
observando a figura abaixo:
http://www.nupic.fe.usp.br/Projetos%20e%20Materiais/Curso-de-Onda-Particula/textos-
professor/Bloco%20VIII%20-%20Espectroscopia.pdf
3) Retire a película refletora do CD .Fixando a fita adesiva sobre ele e retirando-a.
Removendo a camada metalizada do CD, resultando no CD transparente.
Se necessário, faça um pequeno corte com a tesoura no CD para facilitar o início da
remoção.
4) Depois de retirada a película, recorte um pedaço do CD (mais ou menos 2cm x
2cm). Utilize preferencialmente as bordas, pois as linhas de gravação (que não
enxergamos) são mais paralelas, consequentemente a imagem será melhor. É
importante fazer uma marcação no pedaço recortado do CD para não esquecer qual
a orientação das linhas (em qual posição as linhas são paralelas).
5) Cole as tampas no cilindro, deixando a fenda alinhada com a abertura. Fixe o
pedaço recortado do CD na tampa com a abertura, usando a fita isolante apenas
nas bordas. Preferencialmente, alinhe as linhas de gravação paralelamente à fenda
do espectroscópio, assim as imagens que observaremos também estarão alinhadas
com a fenda. Caso opte por usar cola, tenha cuidado para não sujar a superfície do
CD. Nesse caso, fixe o pedaço de CD na parte interior do espectroscópio e aguarde
o tempo necessário para a cola secar.
6) Para evitar que a luz penetre no interior do tubo por eventuais frestas, utilize fita
isolante para vedar os pontos de união entre o cilindro e as tampas.
7) Completar a tabela e observar fontes diferentes com o espectroscópio,
identificando as cores que se destacam.
FONTE DE LUZ CORES QUE SE
DESTACAM
Vela
Lâmpada incandescente
Lâmpada fluorescente
Sol (CUIDADO para não focalizar diretamente o Sol)
Questões para reflexão e discussão
1- As ondas eletromagnéticas provenientes do sol, como a luz branca, apresentam
somente um comprimento de onda? Uma só frequência?
2- Em quais outras situações, pode-se aplicar o método da espectrometria?
3- Por que se usa a rede de difração (CD)?
BIBLIOGRAFIA
OBS: Todas as informações aqui citadas podem encontram-se nos seguintes
endereços eletrônicos:
http://201.55.67.236/acessa_fisica/subsites/286/src/respostas.html
http://www.nupic.fe.usp.br/Projetos%20e%20Materiais/Curso-de-Onda-
Particula/textos-professor/Bloco%20VIII%20-%20Espectroscopia.pdf acesso em
05/10/2012.
RESPOSTAS PARA O PROFESSOR
1) A luz solar é policromática, apresenta uma faixa de comprimento correspondente
às cores que visualmente podemos perceber.
2) O método da espectroscopia pode ser aplicado na indústria e em laboratórios de
análises para determinar a composição das substâncias; além disso, pode ser
utilizado em astrofísica para determinar a composição e a temperatura de estrelas.
Conhecer a composição da atmosfera terrestre é o objetivo de uma técnica muito
utilizada, denominada sensoriamento remoto. O sensoriamento remoto permite a
captação das radiações eletromagnéticas que conseguem sair através da atmosfera
terrestre e chegar até os satélites artificiais, onde sensores especiais, através da
análise dos espectros, fazem os mais diversos monitoramentos, tais como, tipos de
vegetação e determinação de focos de queimadas.
3) A rede de difração nada mais é do que uma superfície que possui sulcos que
desviam a luz do seu caminho, difratando-a. Assim, a luz branca se divide em suas
componentes, formando o espectro característico.
Material 2
Caixa de fósforos
Estilete
Cola
CD
Procedimento 2
Você poderá fazer um pequeno espectroscópio com material muito econômico
e fácil execução.
Faça um orifício 1 x 1 cm, conforme mostra a figura acima;
Deixe uma pequena abertura, formando uma pequena “janela” na parte
superior da caixa de fósforos;
Cole o pedaço de cd no centro da parte interna da caixa de fósforos (gaveta);
Desta forma, abrindo a caixa de fósforos rapidamente, onde o observador
deverá orientar sob a luz a ser observada. A figura abaixo indica o
posicionamento.
http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/image09/09_21_08.gif
Foto: Ana Lucia Berti
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Tubos Sonoros
Conceitos envolvidos
Ondas, frequência, comprimento de onda, velocidade de propagação, ondas
longitudinais, ressonância, notas musicais.
Série: 2º Ano do Ensino Médio.
Objetivos
Verificar a variação na frequência de vibração do ar obtida em função do
comprimento do tubo.
Calcular as frequências que podem ser obtidas com o tubo construído no
experimento.
Compreender a relação entre nota musical e frequência.
Introdução
Denomina-se tubo sonoro a toda massa de ar, geralmente limitada por uma
superfície cilíndrica fechada que, quando posta a vibrar, produz um efeito sonoro.
Quando o tubo sonoro possuir um de seus extremos fechados, é denominado de
tubo sonoro fechado.
Os sons graves são produzidos com maior comprimento de onda e menor
frequência, enquanto os sons agudos possuem menor comprimento de onda e maior
frequência.
Ao soprar um tubo, o ar contido no interior do instrumento sofre vibração.
Diferentes frequências são emitidas pelo tubo: tubos mais compridos emitem sons
mais graves, enquanto os tubos mais curtos emitem sons mais agudos.
Quando sopramos na abertura de um tubo fechado na outra extremidade,
ouvimos um chiado - ou ruído - que não somos capazes de identificar como
nenhuma nota musical. Porém, se soprarmos da forma correta, conseguiremos ouvir
um som de altura bem definida, ou seja, um som que pode ser identificado como
uma nota musical. Os sons musicais estão presentes em nosso cotidiano. No
entanto, existem sons, que quando combinados com outros, podem gerar aquilo que
chamamos de música. Esses sons podem ser produzidos das mais diversas formas,
mas possuem algumas características que nos permite classificá-los e identificá-los.
Essa característica é o que chamamos de nota musical. As notas musicais são
identificadas por sua altura - que não deve ser confundida com intensidade ou
volume. Assim, dadas duas notas diferentes, uma será identificada como mais alta
ou aguda e a outra como mais baixa ou grave em função de sua frequência de
oscilação e consequentemente de seu comprimento de onda.
O que determina a altura de uma nota é a frequência do som. Se um som
tem frequência mais alta ele é mais agudo, se a frequência for mais baixa ele será
mais grave.
Algumas dessas perturbações se propagam para dentro do tubo, são
refletidas pela parede na extremidade fechada e retornam para a extremidade
aberta, onde novamente são refletidas para a o interior do tubo. A maioria das muitas
frequências possíveis geradas pelo movimento caótico se cancelará nesse processo,
uma vez que as ondas que entram anularão as que estão saindo. Apenas para um
pequeno conjunto de frequências haverá superposição construtiva das perturbações
que se movimentam para dentro do tubo com as que se movimentam para fora
produzindo uma perturbação ainda mais forte. Essas são as frequências de
ressonância do tubo.
Vamos descrever essas perturbações como variações na posição média das
partículas de ar. Na extremidade fechada do tubo as partículas não podem se mover
e dessa forma, a variação na posição é nula para todas as perturbações. Essas duas
condições devem ser mantidas o tempo todo e as perturbações, cujas frequências
forem capazes de satisfazê-las, criarão ondas estacionárias dentro do tubo.
Podemos representar essas ondas em esquemas como o da figura a seguir.
Nesta figura, o deslocamento máximo do ar em cada posição é representado pela
distância à linha eixo do tubo. No entanto, é importante salientar que a onda dentro
do tubo é longitudinal e que os deslocamentos ocorrem na direção do eixo do tubo:
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/260/src/imagens/fig2_web.jpg
Fórmulas: V = λ. f
V = velocidade do som no ar (340 m/s)
λ = comprimento de onda (m)
f = frequência (hertz)
Se a velocidade do som no ar for v, lembrando que f=v/λ, as frequências
correspondentes serão:
Se a velocidade do som no ar for v, lembrando que f=v/λ, as frequências
correspondentes serão: v/4 , 3v/4 , 5v/4
V = velocidade do som no ar (340 m/s)
l = comprimento do tubo (m)
OBS:
Caso seja solicitado que os alunos cortem os tubos de plástico, será
necessário tomar os cuidados habituais ao utilizar instrumentos cortantes.
É conveniente alertar os alunos para os cuidados com a higiene, caso seja
necessário que mais de um aluno sopre no mesmo tubo.
Materiais
Tubos com 15 cm, 7,5 cm e 5 cm. Podem ser de plástico, madeira, borracha,
vidro, etc. Sugere-se o uso de mangueira de chuveiro, com mais ou menos 1
cm de diâmetro .
Copo ou recipiente com pelo menos 10 cm de água.
Foto: Ana Lucia Berti
Procedimento
Etapa 1: Treinando o sopro
Feche uma extremidade do tubo de 15 cm com o dedo e sopre tangencialmente
na outra abertura.
A intensidade e a posição do sopro talvez exijam um pouco de prática.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/260/src/imagens/fig1_web.jpg
Quando a coluna de ar entra em oscilação ouve-se um som bem definido.
Etapa 2: Variando os tubos
Mergulhe uma extremidade do tubo de 15 cm no recipiente com água.
Em seguida, sopre na outra extremidade, de modo a colocar a coluna de ar
em oscilação.
Varie a profundidade em que o tubo é mergulhado na água e observe a
variação na altura do som.
Observação:
O som deve se tornar mais agudo com a redução do comprimento da coluna
de ar. Espera-se que o som agudo do tubo de 15 cm deve estar mais próximo
(mas não exatamente da mesma altura) do som do tubo de 5 cm, e não do
som do tubo de 7,5 cm.
Questões para reflexão e discussão
1 - Qual é a dependência (qualitativa) entre a frequência produzida e o comprimento
da coluna de ar?
2 - Calcule as frequências fundamentais do primeiro e segundo harmônicos para os
tubos de 15 cm, 7,5 cm e 5 cm de comprimento. Utilize 340 m/s como à velocidade
do som no ar.
3 - Quando sopramos o tubo mergulhado na água, mesmo tomando bastante
cuidado para não movê-lo, podemos notar que no início ocorre uma pequena
variação na altura do som. Por que isso acontece?
4- O que acontece quando aumentamos a intensidade do sopro em um tubo
mergulhado na água, sem movê-lo? Acontece o mesmo quando fechamos o tubo
com o dedo? Por quê?
Bibliografia:
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Temas/Ondulatoria
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Experimento/As-
Ondas-Sonoras-Ressonancia-em-tubos-cilindricos-fechados-em-uma-extremidade
Respostas para o Professor
1) Quanto maior o tubo, mais grave é o som produzido, ou seja, a frequência é mais
baixa. Enquanto o tubo menor emite som agudo, com alta frequência.
2) Usando as fórmulas deduzidas na introdução. Se a velocidade do som no ar for v,
lembrando que f=v/λ, as frequências correspondentes serão: v/4 , 3v/4 , 5v/4
Para o tubo de 15 cm
l = 0,15 m
f=?
Substituindo: f = v/4 , f = 340 = 567 Hz
4. 0,15
Substituindo: f = 3v/4 , f = 3.340 = 1020 = 1.700 Hz
4.0,15 0,6
Substituindo: f = 5v/4 = 5.340 = 1700 = 2.833 Hz
4.0,15 0,6
Para o tubo de 7,5 cm
l = 0,075 m
f=?
Substituindo: f = v/4 , f = 340 = 1.133 Hz
4. 0,075
Substituindo: f = 3v/4 , f = 3.340 = 1.020 = 3.400 Hz
4.0,075 0,3
Substituindo: f = 5v/4 = 5.340 = 1.700 = 5.667 Hz
4.0,075 0,3
Para o tubo de 5 cm
l = 0,05 m
f=?
Substituindo: f = v/4 , f = 340 = 1.700 Hz
4. 0,05
Substituindo: f = 3v/4 , f = 3.340 = 1.020 = 5.100 Hz
4.0,05 0,2
Substituindo: f = 5v/4 = 5.340 = 1.700 = 8.500Hz
4.0,05 0,2
Observe que o fundamental do tubo de 5 cm é igual ao primeiro harmônico do tubo
de 15 cm.
3) Com o sopro, a pressão dentro do tubo passa a ser um pouco maior que a
pressão atmosférica, e isso faz com que a água que está lá dentro abaixe um pouco.
Percebemos isso como uma pequena queda na frequência do som produzido
enquanto a água é empurrada para baixo.
4) Como na questão anterior a pressão dentro do tubo abaixa a água, aumentando o
comprimento do tubo e diminuindo a frequência. Com o dedo, este efeito não é
observado, porque o comprimento do tubo permanece constante.
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA ________
Tema: Visualização das ondas sonoras e qualidades fisiológicas do som.
Conceitos envolvidos
Qualidades fisiológicas do som
Ondas sonoras
Acústica
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Classificar os sons conforme suas qualidades (altura, intensidade e timbre).
Introdução
As qualidades fisiológicas do som são altura, intensidade e timbre.
Altura do som: É a propriedade do som que nos permite distinguir um som
grave de um agudo. O som grave é emitido por uma fonte sonora que vibra com
baixa frequência. O som agudo é emitido por uma fonte sonora que vibra com alta
frequência. Intensidade do som: É a qualidade que nos permite diferenciar os sons
fracos dos sons fortes (relaciona-se com o volume). Permite distinguir um som forte
(amplitude grande) de um som fraco (amplitude pequena). A intensidade está
relacionada ao volume, e é medida em decibel (dB).
Timbre: É a qualidade que nos permite diferenciar sons de mesma altura e
intensidade emitidos por fontes diferentes. Uma mesma nota musical produz
sensações diferentes quando emitida por um violino e por um piano, por exemplo.
Isso é devido à forma da onda emitida pelo instrumento, resultante da soma das
intensidades dos vários harmônicos da onda emitida por cada instrumento.
Esse experimento aborda os conceitos de ondas aplicados a uma onda mecânica: o
som.
Podemos classificar ondas sonoras como ondas longitudinais de pressão,
que se propagam no ar ou em outros meios.
Elas têm origem mecânica, pois são produzidas por deformações em um
meio elástico. Portanto as ondas sonoras não se propagam no vácuo.
Nesta experiência poderemos verificar que o som emitido faz a bexiga vibrar, e a
propagação é convertida em sinais luminosos através do laser que são projetados
em um anteparo.
O ar ou outro meio torna-se alternadamente mais denso ou mais rarefeito
quando uma onda sonora se propaga através dele. As variações na pressão fazem
com que nossos tímpanos vibrem com a mesma frequência da onda, o que produz a
sensação fisiológica do som.
As ondas sonoras possuem frequência de vibração entre 20 e 20.000Hz,
que naturalmente, são captadas e processadas por nosso sistema auditivo.
A maioria dos sons é produzida por objetos que estão vibrando.
Um exemplo é o diafragma do alto-falante que quando se movimenta para
fora, comprime as moléculas de ar à sua frente, formando uma região de alta
pressão que se propaga no espaço. Quando se movimenta para trás, o diafragma
aumenta o volume disponível para as moléculas de ar nas proximidades. Essas
moléculas, movimentando-se no sentido do diafragma e originam uma região de
baixa pressão, que se espalha imediatamente atrás da região de alta pressão.
Dessa forma, as vibrações periódicas do diafragma enviam para o meio, sucessivas
camadas de compressão e rarefação.
Material
Caixa de som para tocar música (pode ser um radio pequeno ou celular)
Lata vazia ( leite em pó , chocolate) e sem a tampa e aberta dos dois lados.
Abridor de lata.
Bexiga
Espelho plano de 5 cm x 5 cm
Laser pointer
Tesoura
Elástico (pode ser de prender cabelos)
Fita adesiva
Procedimento
Abrir a lata com um abridor.
Fixar o balão (já inflado), na lata esticando bem e fixando com elástico, se
necessário.
Posicionar o espelho sobre o balão na posição central usando fita adesiva (ou
dupla face), para receber o feixe de luz laser e refletir no anteparo.
Coloque a lata já equipada com balão e espelho em um suporte, conforme
mostra a figura 1.
Ligue o aparelho de som em uma música de sua preferência, coloque-o na
abertura ou dentro da lata, fazendo com o balão vibre.
Fixe a caneta laser inclinada e direcionada para o espelho que colocamos
sobre o balão.
Observe que o balão vai vibrar devido a emissão do som Como
consequência, projetará diferentes imagens no anteparo (parede), referentes
a frequência de vibração do espelho onde incide o laser.
Figura 1 - Foto: Ana Lucia Berti Figura 2 - Foto : Ana Lucia Berti
Questões para reflexão e discussão
1) Qual a diferença entre intensidade e altura do som?
2) O som é uma onda sonora, assim como o ultrassom. Por que então não ouvimos
o ultrassom?
3) Durante uma tempestade, uma pessoa observa um relâmpago e, somente depois
de alguns segundos escuta o barulho do trovão correspondente. Por que isso
acontece?
Bibliografia:
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/250/src/qdesafio.html
VALADARES, Eduardo C. Física mais que divertida. 2ª Ed. Belo Horizonte: Editora
da UFMG, 2002.
Respostas para o Professor
1) Altura define se o som é grave ou agudo e está relacionado com a frequência do
som. Aumentar o volume do som significa aumentar a intensidade sonora.
2) A sensação sonora (o som) é estimulada em nossos ouvidos por uma onda
longitudinal cuja frequência está compreendida, aproximadamente, entre 20 hertz e
20000 hertz. O ultrassom é uma onda longitudinal, com frequência superior a 20000
hertz e não provoca sensação sonora ao atingir o ouvido de uma pessoa. É
interessante destacar que alguns animais são capazes de perceber os ultrassons.
Os cães, por exemplo, podem detectar frequências de até 50000 hertz e os
morcegos de até 100000 hertz.
3) Isso ocorre porque a luz se propaga com velocidade muito maior que a do som,
que a pessoa percebe o relâmpago praticamente no mesmo instante em que ele é
produzido. Já o som do trovão (emitido junto com o relâmpago) demora alguns
segundos para chegar até a pessoa, pois sua velocidade de propagação é menor.
Orientações para o Professor
Visite uma emissora de rádio, contextualizando as ondas sonoras e
qualidades fisiológicas do som.
Comente o processo de radiodifusão e tecnologia utilizada.
Para rádios AM (amplitude modulada),a frequência é dada em kilohertz e para
rádios FM (frequência modulada), a frequência é dada em megahertz.Utilize
de recursos sonoros de músicas e entrevistas com os alunos, verificando as
propriedades do som através do computador, caracterizando-a. A voz
feminina compreende alta frequência, classificada como aguda, na faixa de
200 a 400 hertz. A voz masculina compreende baixa frequência de 100 a 200
hertz.
Comente sobre as ondas sonoras, contextualizando a música nas mídias de
rádio, TV, computador, celular, tablets, smartphones, etc..
ROTEIRO DE AULA EXPERIMENTAL – ONDULATÓRIA - PDE - 2012
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Fibra Óptica
Conceitos Envolvidos
Reflexão total da luz
Refração da luz
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Simular os efeitos de uma fibra ótica.
Demonstrar o funcionamento da fibra ótica em telefonia.
Identificar o fenômeno de reflexão total.
Introdução
A fibra ótica é um filamento extremamente fino, transparente e flexível, (de
vidro ou plástico), onde a luz percorre de uma extremidade a outra da fibra, sofrendo
reflexão total, fazendo um zigue-zague ao longo do caminho da trajetória da luz.
Possui alto índice de refração (maior que o ar), que mesmo curvados, transmitem luz
por longas distâncias. O feixe de luz incidente percorre o interior da fibra ótica
atingindo a parede lateral com ângulo de incidência sempre superior ao ângulo
limite. Assim a luz não se refrata para o exterior da fibra, refletindo-se totalmente e
continuando a propagar no seu interior até chegar à outra extremidade.
As fibras óticas estão substituindo os fios metálicos (com capacidade 10 mil
vezes maior que o fio de cobre) e são usadas na transmissão de sinais de televisão,
telefone e computadores, com alta eficiência. Cada fibra tem diâmetro entre 0,1 mm
e 0,2 mm, com grande capacidade de transmissão de informações com qualidade, a
longas distâncias.
É uma tecnologia muito utilizada na medicina, promovendo observação de
órgãos internos (endoscopia) entre outras possíveis aplicações.
O objetivo deste experimento é construir um sistema em que uma coluna de
água conduza luz de forma curva, o que mostra o fenômeno da reflexão total.
Pretende-se concluir que o feixe de água conduz a luz . É interessante
salientar que este é o mesmo princípio utilizado pela condução de luz dentro da fibra
óptica.
http://www.fisica.seed.pr.gov.br/modules/galeria/uploads/4/thumb_386fibraoptic.jpg
http://i1.ytimg.com/vi/hBQ8fh_Fp04/hqdefault.jpg
Material
1 garrafa pet com tampa.
Prego aquecido, ou qualquer objeto aquecido que seja pontiagudo (para fazer
o orifício de aproximadamente 4 mm de diâmetro).
Alicate (para segurar o prego).
Laser pointer.
Fita adesiva.
Água.
Procedimento
Com auxílio do prego aquecido (segure com alicate para não queimar a mão),
faça um furo na garrafa pet, de modo que saia um filete de água contínuo e
curvo. Vede o mesmo com a fita adesiva .Encha a garrafa com água e tampe.
Em seguida retire a fita adesiva.
Incida o laser do outro lado da garrafa para que o feixe atravesse a garrafa e
atinja o orifício do outro lado, conforme mostra a figura acima.
Se quiser coloque um recipiente (como um balde), para coletar a água que
cair da garrafa.
O princípio físico utilizado para transmissão de dados na fibra óptica é a
reflexão total da luz. Quando a luz muda de meio, parte dela é transmitida e parte é
refletida, e devido a diferenças no ângulo de reflexão da luz em meios com índices
de refração diferentes, ocorre à reflexão total.
A luz monocromática do laser pointer penetra em uma extremidade do filete
de água e conforme o ângulo de incidência sofrerá múltiplas reflexões totais ao
passar pelo filete de água.
Questões para reflexão e discussão
1) Esquematize a reflexão total.
2) Quais as vantagens do uso da fibra ótica na transmissão de dados em
substituição aos fios de cobre?
Bibliografia:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a08.pdf
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/opt09_1.gif
http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/oti4.htm
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/
Respostas para o professor
1) Colocar aqui um desenho com o esquema da reflexão total.
2) Devido a alta qualidade na transmissão de dados, rapidez, material leve, flexível,
menor degradação do sinal.
Orientações para o Professor
Apresente essa experiência em um conjunto que tenha como tema as fibras
óticas.
Saliente o uso da fibra ótica na tecnologia de telecomunicações, medicina, e
até decoração.
Ilustre a reflexão total dentro do feixe de água e da fibra ótica.
É uma experiência bastante simples, não havendo necessidade de escurecer
o ambiente.
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA____________________________________________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Polarização da Luz
Conceitos envolvidos
Ondas mecânicas e eletromagnéticas
Fenômenos ondulatórios
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Compreender o processo da polarização da luz
Verificar aplicações da polarização da luz
Introdução
Polarização é o processo pelo qual as direções de vibração das ondas
eletromagnéticas são reduzidas a uma direção apenas. Também pode ser entendida
como a direção do plano de vibração dos campos elétricos e magnéticos de uma
onda.
A luz polarizada é obtida passando-se a luz natural por um polarizador
(substância polarizadora).
Polaróides são placas de material plástico transparente, impregnada de
cristais de polímeros de compostos de iodo com propriedades polarizadoras da luz.
O polaroide transforma a luz natural em polarizada e o polaroide analisador
permite determinar a posição do plano da luz polarizada.
http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo/images/polarizacao-da-luz.jpg
Um exemplo de polarizador que está presente em nosso cotidiano é a lente
polaroide de óculos de sol e de lentes fotográficas. A luz não atravessa dois
polaroides colocados perpendicularmente, isto é, a exatamente 90º.
http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo/images/polaroides.jpg
A principal utilidade do processo de polarização da luz em óculos de lentes
escuras é que a luz polarizada evita o excesso de brilho provocado pelos raios
luminosos que incidem sobre a superfície das lentes.
Fonte: http://www.opticanet.com.br
Durante a exibição de filmes 3D em cinemas ou na televisão, cada lente 3D
é dotada de um plano de polarização diferente da outra. Assim, cada olho recebe
imagens de posições diferentes, dando a sensação de tridimensionalidade.
http://www.ceoportoalegre.com.br/wp-content/uploads/2010/05/3d.jpg
Material 1
Sugestão: Vídeo Mago da física: Polarização
http://www.magodafisica.com.br/video/do-mago/polarizacao/28
2 tubos com aproximadamente 30 cm cada. (podem ser de papelão, como os
de papel toalha, papel alumínio, etc. ou de PVC).
1 esfera (bolinha de gude)
2 folhas de papelão
Tesoura
2 Polaróides de visor de celular (OPCIONAL)
Figura impressa
Procedimento 1
Recorte o papel do diâmetro do tubo, faça a analogia da bolinha de gude
com o elétron, passando pela fenda horizontal e vertical. Utilize o vídeo “Mago da
Física (Professor Amadeo Albino)”. Explique a movimentação do elétron (com a
bolinha de gude), passando através da fenda (papelão) e as possíveis combinações
de fendas horizontais e verticais.
Questões para reflexão e discussão:
1) Por quê a imagem desaparece após unir as duas lentes de cristal sob a figura?
2) Todas as ondas podem ser polarizadas? Explique:
3) Cite algumas aplicações da polarização da luz:
Material 2
2 polaroides (visor de celular ou MP3)
Procedimento 2
Gire o analisador em relação ao polarizador e verifique a passagem da
transparência para a extinção quando o ângulo entre os dois varia de 90
graus.
Nessas experiências vamos utilizar dois filtros polarizadores ("polaroides")
para ilustrar algumas propriedades da luz polarizada. O polarizador por
onde a luz passa primeiro é chamado, simplesmente, de "polarizador". O
outro, por onde a luz passa a seguir, é chamado de "analisador”.
É o processo pelo qual as direções de vibração das ondas
eletromagnéticas são reduzidas a uma direção apenas. Também pode ser
entendida como a direção do plano de vibração dos campos elétricos e
magnéticos de uma onda.
Bibliografia
http://www.magodafisica.com.br/video/do-mago/polarizacao/28
http://www.cartacapital.com.br/carta-na-escola/o-segredo-dos-nossos-olhos/#_blank
www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/oti16.htm
Respostas para o professor
1) Quando dois polaroides são colocados perpendicularmente, (formando um
ângulo 90º), impede a passagem de luz.
2) Não. A polarização só ocorre em ondas transversais, como a luz. As ondas
longitudinais (como o som) não podem ser polarizadas.
3) Óculos (de grau, de sol polarizado,visão 3 D), Liquid Crystal Display (LCD),
filme, filtros especiais para máquinas fotográficas e telescópios, efeitos de luz.
Orientações para o professor
Comente a utilização da polarização em cristais líquidos de calculadora, celular, TV
LCD, etc., contextualizando esta tecnologia.
Leitura do texto “O segredo de nossos olhos” , Revista Capital.
http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/polar.gif
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________ ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Dispersão da Luz, experimento para alunos com deficiência visual.
Conceitos envolvidos
Dispersão da luz
Refração da luz
Luz como onda
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Promover a compreensão da dispersão da luz branca pelo prisma.
Promover a inclusão de alunos deficientes visuais
Introdução
Permite a separação das cores que compõem um feixe de luz branca
(policromática), que incide sobre um prisma, sendo observada a dispersão das
cores, ou seja, a separação do feixe luminoso em suas diversas cores constituintes.
http://www.infoescola.com/files/2010/05/exec9fsc.jpg
Quando a luz branca incide numa das faces de um prisma óptico,
decompõe a radiação policromática (sofre dispersão) nas sete cores do espectro,
conforme a figura acima. Isso ocorre porque a luz sofre duas refrações durante a
passagem pelo prisma, o que permite uma maior separação das diversas radiações
monocromáticas.
Quanto menor a frequência, menor será o desvio ao passar pelo prisma, a
radiação menos desviada é o vermelho. Posteriormente em ordem crescente de
frequências, as seguintes radiações monocromáticas: vermelho, laranja, amarela,
verde, azul, anil e violeta, de maior frequência do espectro visível.
Os primeiros estudos aprofundados sobre mistura de cores foram realizados
por Newton no Século XVII. Ele observou que a luz branca é decomposta pelo
prisma. Utilizando um segundo prisma, cada uma das cores já foi separada e não
sofre mais decomposição.
Material
Caixa de papelão 40cm x 30 cm
Cola quente
Tesoura
Barbante, fio de lã de diâmetros variados
Papel camurça
Fita adesiva
FOTO : Ana Lucia Berti
Procedimento
Recorte no papelão dois retângulos de 16 cm x 30 cm, encapando-as com
papel camurça com a finalidade de criar textura para sensação tátil.
Cole os dois retângulos encapados, formando agora um prisma por onde
passarão os fios.
Posicione o prisma no interior da caixa de papelão 30 cm x 40 cm, conforme
indica a figura.
Agora monte os fios de sete diferentes espessuras, entrelaçando-os e
colando-os na parede da caixa de papelão.
Faça um furo no prisma para permitir a passagem dos fios entrelaçados
(conforme a figura) que representam a luz policromática branca.
Quando os fios entrarem no prisma deverá abrir os fios entrelaçados,
alinhando os sete fios conforme a espessura.
As espessuras dos fios para compor o prisma são da ordem decrescente, em
espessura, do calibre mais grosso para o mais fino, ou seja: o primeiro fio
representa a cor vermelha, deve ser com maior espessura, enquanto o último
fio representa a cor violeta, com menor espessura.
Isto representa a decomposição da luz branca ao passar pelo prisma e os
diferentes comprimentos de onda do arco-íris, com as cores: vermelho,
laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta.
Fure a outra parede do prisma fazendo sete furos equidistantes, permitindo a
saída dos sete fios até a outra parede lateral da caixa.
Cole os fios na parede lateral da caixa.
Finalizando, cole o papel cartão em toda caixa, a fim de diferenciar a textura
do papel camurça do prisma, além de fixar os fios que foram colados.
Representando os raios incidentes.
QUESTÕES PARA REFLEXÃO E DISCUSSÃO
1) Como ocorre a dispersão da luz? Exemplifique:
Quando a luz branca incide numa das faces de um prisma óptico, decompõe a
radiação policromática (sofre dispersão) nas sete cores do espectro.
2) O que representa as diferentes espessuras dos comprimentos de onda?
Justifique:
Representa a decomposição da luz branca ao passar pelo prisma, nas cores:
vermelho (de maior espessura), laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta (menor
espessura).
Bibliografia
CAMARGO, E. P. Como ensinar ótica para alunos cegos e com baixa visão?
São Paulo, Revista Física na Escola, 2008.
http://anais.unicentro.br/sec/pdf/vv3n1/128.pdf
Respostas para o professor
1) Quando a luz branca incide numa das faces de um prisma óptico, decompõe a
radiação policromática (sofre dispersão) nas sete cores do espectro.Ex: arco-íris.
2) Representa a decomposição da luz branca ao passar pelo prisma, nas cores:
vermelho (de maior espessura), laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta (menor
espessura).
Orientações para o professor
A dispersão e refração da luz são simuladas por meio de fios (barbante)
utilizando uma caixa de papelão revestida de papel camurça e papel cartão.
É um experimento tridimensional, enfatizando a aprendizagem dos alunos
com deficiência visual.
Promove a sensação tátil orientando todos os alunos, inclusive os
portadores de deficiência visual. O tato é um sentido muito importante para o auxílio
do conhecimento científico, promovendo análise e ricos detalhes na compreensão
dos fenômenos físicos.
Incentive-os a tocar e manipular este experimento. Explore a mudança de textura,
sinta as diferentes espessuras e analise as figuras formadas pelo prisma na decomposição
da luz.
Neste experimento, sugere-se que os participantes vedem os olhos com
uma faixa escura. Isto deverá ser realizado durante a explanação do experimento,
permitindo simular a situação do deficiente visual. Os alunos deverão tocar e sentir
os objetos, orientados pelo professor. Logo após a explanação pede-se para que
abram os olhos. Então se explica o procedimento para a montagem dos
experimentos.
ROTEIRO DE AULA EXPERIMENTAL – ONDULATÓRIA - PDE - 2012
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________
ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Difração: Redes de difração e Medida da espessura de um fio de cabelo.
Conceitos envolvidos
Comportamento da luz como onda eletromagnética;
Conceito de difração;
Características de uma luz monocromática – Laser.
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Observar o comportamento da luz como onda eletromagnética.
Observar o fenômeno da difração da luz quando esta incide sobre um fio de
cabelo.
Utilização do conceito de difração da luz para calcular grandezas, tais como a
espessura de um fio de cabelo.
Observar o padrão de interferência da luz difratada que passa por um fio de
cabelo.
Introdução
As ondas podem sofrer o efeito de diversos fenômenos, dentre eles estão a
difração e a interferência. A difração corresponde à possibilidade de uma onda
contornar o obstáculo que se interpôs à sua frente, e ocorre para qualquer tipo de
onda mecânica ou eletromagnética.
A difração ocorre também quando a luz atravessa fendas estreitas, da ordem
do comprimento de onda da luz incidente, projetando-se sobre um anteparo, regiões
brilhantes ou escuras. Iluminando com um feixe de luz raios paralelos e
monocromáticos (de uma só cor) um pedaço de papelão, por exemplo, no qual há
uma fenda. Se a fenda é larga será projetada na tela uma tira luminosa de contornos
bem definidos. Ao estreitar a fenda, a tira luminosa irá se alargar ao invés de
diminuir. A luz invade a região de sombra. Quanto mais estreita for a fenda, mais
acentuado será o efeito da difração.
O fenômeno da difração foi observado pelo físico e matemático Francesco
Maria Grimaldi (1618 -1663), no século XVII, mas só foi explicada por Fresnel em
1817, através da sua teoria matemática para a difração da luz baseada na hipótese
ondulatória de Huygens, quando ganhou o prêmio oferecido pela Academia de
Ciências de Paris.
Denominamos interferência ao efeito da superposição de duas ou mais
ondas. A interferência é dita construtiva quando a superposição ocorre com dois
pulsos de mesma frequência e em concordância de fase. Já, ela é dita destrutiva
quando a superposição ocorre com dois pulsos de mesma frequência e oposição de
fase.
Neste experimento será utilizado um apontador laser (laser point), por isso
apresentamos algumas características desta fonte de luz. O significado da sigla
“laser” em inglês é “light amplification by stimulated emission of radiation” e em
português é traduzida como “amplificação de luz pela emissão estimulada de
radiação”. Foi inventado em 1960 e o feixe laser apresenta as seguintes
características:
• Monocromático - todas as ondas de luz têm a mesma frequência;
• Coerente - todas as ondas de luz estão em fase;
• Colimada - todas as ondas de luz são paralelas.
O comprimento de onda do laser vermelho é aproximadamente: λ = 650 nanometros
(650 x 10-9 m).
O laser é utilizado na medicina, odontologia, indústria, entre outros.
Material
Fonte laser de comprimento de onda conhecido
Obs.: laser vermelho comprimento de onda de 650 nanometros
Fio de cabelo
Uma folha de papel em branco
Trena ou régua
Fita adesiva
Advertência: CUIDADO!!! Não incida a luz do laser no olho, pois ela é muito
intensa e pode causar danos irreversíveis à visão.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/imagens/condas2.jpg
A difração da luz quando é decorrente da incidência da luz monocromática
em um obstáculo, por exemplo, um fio de cabelo, vai apresentar regiões claras e
escuras como mostra a figura 1, onde Δx é a distância entre os dois máximos da luz
difratada no anteparo.
Procedimento
a) Monte o sistema laser – fio de cabelo e anteparo, colocando o fio de cabelo na
região frontal do laser, como mostra a figura 4, para projetar a luz difratada pelo fio
de cabelo em um papel branco ou na própria parede.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/imagens/figura2_2.jpg
Foto: Ana Lucia Berti
Neste experimento vamos supor conhecido o valor do comprimento de onda
da luz do laser para calcular a espessura de um fio de cabelo. Este valor pode ser
obtido no rótulo ou manual com as especificações do laser.
Coloque o laser sobre a superfície plana.
b) Estenda um fio de cabelo verticalmente na frente do feixe do laser, e observe a
projeção da luz sobre a parede (caso a parede seja escura use uma folha de papel
branco).
• Verifique se ocorrem máximos e mínimos de luminosidade (pontinhos de luz).
c) Coloque uma folha de papel em uma parede ou anteparo, distante 2 a 3 m do
laser.
d) Escureça o ambiente para melhor visualizar os pontos da projeção da luz
difratada.
e) Com a trena, meça a distância do fio de cabelo ao anteparo, distância (L). (como
mostra a figura 4).
Meça cuidadosamente e anote também a distância (∆x) entre dois mínimos
consecutivos (pontos de projeção da luz difratada), como mostra a figura 4.
f) Determine o valor da espessura do fio de cabelo, d, em milímetro, utilizando a
equação da difração.
d = L . λ
Δx
Onde:
Δx = é a distância entre dois máximos da luz difratada;
L = distância do anteparo ao obstáculo ou à fenda;
d = tamanho da fenda ou do obstáculo.
g) Repita o procedimento, utilizando um fio de cabelo do colega.
h) Preencha a tabela abaixo com os valores medidos e calculados.
Medida da espessura do fio de cabelo
L(mm)
Δx (mm) d(mm)
FIO 1
FIO 2
Questões para reflexão e discussão:
1 - Qual o valor encontrado para a espessura do seu cabelo? E a do colega?
2 - O que é necessário para fazer a medida de λ usando o fenômeno da difração?
3 - Qual o comprimento de onda da caneta laser utilizado nesta experiência?
Bibliografia:
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/qreflexao.html
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Experimento/Difrac
ao-Medidas-das-distancias-entre-as-ranhuras-de-um-CD-DVD-e-da-espessura-de-
um-fio-de-cabelo
Respostas para o professor: 1) Os valores podem variar de 49 a 71 μm.
2) É necessário obter um objeto capaz de difratar a luz: construir propositalmente
uma rede de difração. Por exemplo: Traçando ranhuras numa lâmina de vidro ou
linhas numa folha de papel.
3) Comprimentos de onda do laser:
Laser vermelho 650 nm.
Laser verde 532 nm.
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________ ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Dualidade onda partícula.
Conceitos envolvidos
Física Moderna
Comportamento da luz
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Observar o caráter ondulatório da luz.
Verificar as redes de difração do CD e DVD.
Introdução
A luz e outras radiações podem se comportar de duas maneiras diferentes:
como onda e como partícula. A luz, como toda radiação eletromagnética, é um
pacote de energia, que as vezes se comporta como onda,e as vezes se comporta
como partícula. Mas nunca esses dois comportamentos são observados
simultaneamente.
Neste experimento, será observado o caráter ondulatório da radiação.
Utilizando a superfície cristalina do disco CD e/ou DVD, onde existem "furinhos",
cujo diâmetro é próximo ao comprimento de onda da luz. Quando a luz incide na
superfície, ela sofre difração.
Rede de difração: consiste em uma quantidade de finas ranhuras,
espaçadas em uma distância da ordem de micrômetros. Quando a luz incide nessas
ranhuras, ela se propaga em diferentes direções. Entretanto, para que haja uma
rede de difração, o espaçamento entre as ranhuras deve ser da ordem de grandeza
do comprimento de onda da luz que é na faixa de 400 a 800 nanômetros, com
frequências de radiação de 4.1014 Hertz (Hz) a 7,5.1014 Hz.
Um CD é um exemplo de rede de difração para obter o espectro da luz
visível, pois o espaçamento, d, entre as suas ranhuras é de aproximadamente 1,6
μm. A difração ocorre quando a luz atravessa fendas estreitas, da ordem do
comprimento da onda da luz incidente, projetando-se sobre um anteparo, regiões
brilhantes ou escuras.
Utilizando uma fonte de luz monocromática, neste caso, um laser, pode-se
facilmente observar a difração através de um obstáculo ou de uma fenda.
Como a luz branca é formada por vários comprimentos de onda diferentes,
uns difratam mais que o outro, separando as cores, e deixando o CD colorido.
Neste experimento a luz incidiu na superfície do CD, sofreu difração e foi
emitida como luz colorida.
Ou seja, entrou energia luminosa, e saiu energia luminosa. A forma da
energia não foi transformada em nenhuma outra. Por isso que nessa experiência, foi
observado o comportamento ondulatório da luz.
OBS.: No site acessa física você encontrará todos os detalhes:
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/professor.html
Material
Laser pointer
Lanterna
CD (compact disc)
DVD (digital versatile disc)
Transferidor
Procedimento
Inicialmente, para demonstrar a diferença entre um CD (compact disc) e um
DVD (digital versatile disc), incida um feixe de luz de uma lanterna comum (na
face oposta ao que está escrito, ou seja, o lado cristalino), verticalmente sobre
o CD e depois sobre o DVD.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/imagens/02figura1.jpg
Pergunte aos alunos se é possível verificar as diferenças entre os raios
refletidos do CD e do DVD.
Essa diferença é verificada quando os alunos observarem que o DVD espalha
as cores da luz branca sobre ângulos maiores que o CD. Observarão também
que no DVD as cores são diferentes do CD.
Desta forma a luz incide na superfície do CD e do DVD, sofre difração,
separando as cores em diferentes comprimentos de onda.
Agora repita o procedimento com o laser pointer ,formando um ângulo de 45°,
conforme a figura
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/imagens/figura1.jpg
Faça as medidas da distância entre os pontos da luz difratada no anteparo,
Δx, e da distância entre o anteparo e o ponto de incidência do laser no CD, L.
Para obter a luz difratada do laser, após incidi-la no CD/DVD, monte o
sistema laser - CD - anteparo (folha de papel) como mostra a figura 6.
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/imagens/02figura2.jpg
Foto - Ana Lucia Berti
Considerando o comprimento de onda do laser, λ, como sendo aproximadamente
650 nanômetros = 650 x 10-9 m, calcule a distância em milímetros, entre as ranhuras
do CD, d, através da equação da difração (2):
d = L . λ
Δx
Δx = é a distância entre dois máximos da luz difratada;
L = distância do anteparo ao obstáculo ou à fenda;
d(μ) = tamanho da fenda ou do obstáculo.
Calcule a quantidade de ranhuras por milímetro (n) do CD.
Repita o procedimento anterior, utilizando um DVD.
1 cm = 10-2 m
1 mm = 10-3 m
1 μm = 10-6 m
1nm = 10-9 m
QUESTÕES PARA REFLEXÃO E DISCUSSÃO
1) Complete a Tabela : Medida da distância entre as ranhuras de um CD/DVD
Tabela : Medida da distância entre as ranhuras de um CD/DVD
L(m) Δx (nm) d(μ) dcd / ddvd n (Quantidade de ranhuras ⁄ mm )
CD
DVD
2) A luz em geral será desviada da trajetória original,produzindo em um anteparo
que esteja na frente,máximos e mínimos, devido a interferência. Nessa experiência,
a luz se comporta como onda ou como partícula?
3) Qual cor apresentou o maior comprimento de onda? E o menor?
4) E a frequência, qual cor apresentou a maior? E a menor?
5) Qual a relação entre o comprimento de onda e a frequência para as diferentes
cores?
Bibliografia
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/qreflexao.html
http://www.cienciamao.usp.br/tudo/busca.php?key=dualidade%20onda%20particula
www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=pmd&cod=_pmd2005_i2001
Respostas para o professor
1) A distância entre as ranhuras de um CD é maior do que no DVD:
dCD ≈ 1,2 μm
dDVD ≈ 0,5 μm
A distância entre as ranhuras de um CD é aproximadamente 2 vezes maior do que a
de um DVD.
Um dos erros nessas medidas ocorre quando o CD/DVD não está exatamente a 45o.
Para determinar o número de ranhuras, n, por milímetro, mm:
n = 1
d
n CD = 1 = 833 ranhuras/mm
1,2 . 10 -3 mm
n DVD = 1 = 2.000 ranhuras/mm
0,5 . 10 -3 mm
n CD = ~0,42
n DVD
2) Como onda
3) A cor violeta apresentou o maior comprimento e a cor vermelha o menor
comprimento de onda.
4) A cor violeta apresenta a menor frequência de onda e a cor vermelha a maior
frequência de onda.
5) A frequência é o inverso do comprimento de onda e vice-versa.
ALUNO________________________________ Nº____________ SÉRIE_________ ESCOLA_______________________________
PERÍODO_____________ DATA _________
Tema: Efeito Fotoelétrico
Conceitos envolvidos
Comportamento da luz como partícula
Física Moderna
Série: 2º Ano do Ensino Médio
Objetivos
Explorar o conceito de dualidade onda-partícula.
Caracterizar a luz como partícula.
Verificar o efeito fotoelétrico em simuladores educacionais.
Contextualizar a Física Moderna e a utilização do efeito fotoelétrico.
Introdução
Os fótons são radiações eletromagnéticas, em quantidades discretas de
energia, portanto não é emitida de modo contínuo. O efeito fotoelétrico ocorre
quando uma radiação eletromagnética (como a luz) incide sobre uma placa de metal
liberando elétrons.
http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/tvmultimidia/imagens/5fisica/2fotoeletrico.jpg
Em 1887, o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, estudou um processo de
emissão de cargas elétricas por uma superfície metálica. Isso foi constatado em um
experimento onde um cátodo e um ânodo é mantido em uma diferença de potencial
no vácuo, e um feixe de luz ultravioleta é emitida sobre o cátodo. A presença de luz
alterava a voltagem da descarga. Por isso é chamado de efeito fotoelétrico.
Em 1900, Max Planck introduziu o conceito de “quantum de energia”. A
energia de uma onda eletromagnética não era transportada de modo contínuo, mas
sim em pequenos “pacotes de energia”. Esses “pacotes de energia” foram
denominados fótons.
Planck sugeriu que a energia era quantizada e com intensidade específica
para cada frequência.
A energia E de cada fóton, denominada quantum (no plural quanta), do latim
significa quantidade. Propôs a existência do fóton, uma partícula associada à luz,
sem massa, porém com uma energia E proporcional à frequência da luz:
E = h. f
E = energia de cada fóton
h = constante de Planck (6,63.10 -34 J)
f = frequência da onda eletromagnética
Em 1905, Einstein, propôs o “pacote” de energia, ao estudar o uso da teoria
quântica de Plank para explicar as propriedades do efeito fotoelétrico. A luz incidente
sob uma chapa metálica poderia arrancar elétrons desta, dependendo da energia
dos fótons incidentes.
Ou seja, um quantum de luz transfere toda a sua energia a um único elétron,
independentemente da existência de outros quanta de luz. Um elétron ejetado do
interior do corpo perde energia até atingir a superfície. Esta porção de energia
eletromagnética foi denominada fóton e tem características corpusculares, ou seja,
se comporta como uma partícula.
Einstein recebeu o prêmio Nobel pela teoria quântica do efeito fotoelétrico
em 1921, e Millikan o recebeu o prêmio Nobel em 1923, pela comprovação
experimental do efeito fotoelétrico.
Em 1926, o termo fóton, o quantum de energia luminosa físico foi designado
pelo físico Gilbert Lewis.
Com a invenção das fotocélulas, pode-se utilizar a energia luminosa para
controlar a energia da corrente elétrica e disponibilizar meios que facilite o trabalho
do homem. Ela tem larga aplicação no cotidiano. Como o acender e apagar dos
postes de iluminação pública (LDR: resistência dependente da luz, material a base
de sulfeto de cádmio), maquinário para criação de peças, controles remotos de
televisores (material a base de arseneto de gálio), aparelhos de DVD, portões
eletrônicos, funcionamento de esteira de supermercado, no funcionamento das
câmeras de TV, células fotovoltaicas no acionamento automático de torneiras,
óculos de visão noturna, portas que abrem e fecham automaticamente (hotéis,
shoppings), relógios que funcionam com energia solar, etc.
A aplicação desse efeito acontece através das células fotoelétricas ou
fotocélulas, as quais podem ser de vários tipos como, por exemplo, a célula foto
emissiva e a célula fotocondutiva.
A célula fotoelétrica consiste em um dispositivo que têm a capacidade de
transformar energia luminosa, seja ela proveniente do Sol ou de qualquer outra
fonte, em energia elétrica. Essa célula pode funcionar como geradora de energia
elétrica ou mesmo como sensor capaz de medir a intensidade luminosa, como nos
casos das portas de shoppings.
As aplicações do efeito fotoelétrico se baseiam no emprego de fotocélulas
(LDR) em circuitos. Com o uso de fotocélulas, podemos criar dispositivos que
funcionam com a incidência de luz ou a falta dela sobre o LDR.
Sensível à luz: circuito que é ativado quando é incidida luz sobre a
fotocélula, que libera o fluxo da corrente e faz assim o aparelho ligar, um exemplo
desse funcionamento são os pares controles remotos / aparelhos.
Sensível à sombra: circuito é funcional quando há falta de luminosidade
sobre o LDR, este princípio é o utilizado nos postes de iluminação pública e também
em casos em que se deseja regular a luminosidade do local.
Outra aplicação do efeito fotoelétrico conquistou mais um Prêmio Nobel,
desta vez em 2009. O CCD, O CCD, (charge-coupled device – Dispositivo de Carga
Acoplada) amplamente utilizado na captação de imagens digitais (máquinas
fotográficas, celulares, sensores automotivo, filmadoras, entre outras tecnologias),
tem como princípio de funcionamento o efeito fotoelétrico. Ele foi criado por Willard
Sterling Boyle e George Elwood Smith, dois dos três ganhadores do Prêmio Nobel
de Física de 2009.
Na experiência de efeito fotoelétrico, a luz incide em uma superfície
metálica, e dependendo da frequência dessa luz, ela acaba arrancando elétrons
dessa superfície. Surgindo assim uma diferença de potencial, e por consequência
uma corrente elétrica. Nessa experiência, a energia luminosa é transformada em
emergia elétrica. E como a energia se transformou de uma forma para outra, foi
observado o comportamento corpuscular da luz, ou seja, ela se comportou como
partícula.
Material
Computador
Internet
Simuladores computacionais: Efeito Fotoelétrico e Pato Quântico.
Procedimentos
1) Acessa Física: Efeito Fotoelétrico
O experimento virtual deverá ser utilizado após o conhecimento prévio do
efeito fotoelétrico e instigar a curiosidade do aluno. Enfatizando que há uma
frequência mínima (ou frequência de corte) para que a onda eletromagnética possa
produzir o efeito fotoelétrico.
Leve os alunos ao laboratório de informática.
Forme grupos de 3 a 4 alunos por computador.
De posse do computador, acesse o link:
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Software/Efeito-Fotoeletrico
Se desejar pode baixar o software (download) ou utilizá-lo pela internet.
Siga as instruções iniciais do aplicativo
Clique em iniciar a atividade
Abre a tela em Atividade 1, Efeito Fotoelétrico
Comece o experimento virtual, clique no botão “Iniciar”.
Observe o espectro eletromagnético que vai desde o infravermelho até o
ultravioleta: Espectro UV (Ultravioleta), Espectro visível (violeta, anil, azul,
verde, amarelo, laranja, vermelho), Espectro IR (Radiação Infravermelho) e os
valores correspondentes dos comprimentos de onda em nanômetros.
Observe também a variação da intensidade de luz.
É importante saber que a energia de cada fóton está relacionada com seu
comprimento de onda e com sua cor. Um fóton azul, por exemplo, contém
mais energia do que um fóton vermelho.
Agora você poderá realizar um experimento utilizando o software:
1) Selecione a placa de sódio, com uma bateria de 10 V.
2) Varie o comprimento de onda e verifique a partir de qual comprimento de onda a
placa começa emitir elétrons, ou seja, qual a energia mínima necessário para iniciar
o efeito fotoelétrico no sódio. Anote este valor.
______________________
3) Depois disso, fixado um comprimento de onda, varie a intensidade. Anote o que
você observa.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4) Agora aumente a voltagem, mantendo fixo os parâmetros anteriores. Qual a
influencia da voltagem no experimento?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
5) Em seguida varie a polaridade. Anote o observado
6) Agora que você já explorou o simulador utilizando a placa de sódio. Refaça os
passos de 2 a 5 para o cobre e depois para o zinco. Anote os resultados em seu
caderno.
Verifique os testes disponíveis para fixar o conteúdo, abaixo em “desafios”.
Observe a aprendizagem através do item “relatório”, onde faz o relato passo a
passo do experimento virtual.
Quanto menor o número atômico, mais leve e mais fácil a retirada de elétrons.
Assim temos os números atômicos dos três elementos. O sódio possui úmero
atômico 11 (11 prótons e 11 elétrons), o cobre número atômico 29 (29 prótons
e 29 elétrons) e zinco número atômico 30 (30 prótons e 30 elétrons). Portanto
inicie pelo sódio, para demonstração do efeito fotoelétrico.
Analise também a partir de qual comprimento de onda a placa metálica
começa a sofrer o efeito fotoelétrico. Por exemplo, o sódio começa a emitir
elétrons a partir de 520 nm, no espectro de luz de coloração verde.
Na experiência virtual do efeito fotoelétrico, a luz incide em uma superfície
metálica, e dependendo da frequência dessa luz, ela acaba arrancando
elétrons dessa superfície. Surgindo assim uma diferença de potencial, e por
consequência uma corrente elétrica. Assim verifica-se que a energia luminosa
é transformada em energia elétrica. E como a energia se transformou de uma
forma para outra, foi observado o comportamento corpuscular da luz, ou seja,
ela se comportou como partícula.
2) Pato Quântico (Rived)
http://www.cienciamao.usp.br/dados/riv/_patoquantico.zoom.jpg
Pato Quântico (Rived - Rede web de forma gratuita, tais como Rede
Interativa Virtual de Educação), ligado ao Ministério da Educação, que produz
conteúdos pedagógicos digitais. Trata-se de um experimento virtual e bastante
lúdico, pois se enquadra como jogo virtual.
Isso justifica a proposta do presente material didático, pois além de
experimentos tem-se a ludicidade como instrumento de aprendizagem.
Este jogo é uma analogia do efeito fotoelétrico. Envolve o conceito de quanta
de luz (fóton), podendo ser utilizado para avaliar os conceitos discutidos
anteriormente e verificar a habilidade do aluno na compreensão do efeito
fotoelétrico.
QUESTÕES PARA REFLEXÃO E DISCUSSÃO
1) Considerando o efeito fotoelétrico, qual a influência do material que compõe a
placa?
2) A partir de qual comprimento de onda a placa de sódio começa a sofrer efeito
fotoelétrico?
3) Supondo que a energia do fóton incidente seja suficiente para que ocorra o efeito
fotoelétrico, o que acontece quando os fótons incidem sobre a superfície do metal?
4) Cite algumas aplicações do efeito fotoelétrico:
BIBLIOGRAFIA
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Software/Efeito-
Fotoeletrico
http://www.proativa.vdl.ufc.br/oa/pato/pato.html
http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=riv&cod=_patoquantico
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Photoelectric_Effec
http://www.sbfisica.org.br/v1/pion/index.php/publicacoes/imagens/177-esquema-de-
sensor-ccd
http://www.brasilescola.com/fisica/o-efeito-fotoeletrico.htm
Respostas para o professor
Respostas do Procedimento 1 : Efeito Fotoelétrico
SÓDIO:
2) Para bateria de 10 volts, a energia mínima é 520 nm, (no espectro de luz de
coloração verde).
3) Variação da Intensidade de luz : A partir de 1% de intensidade começa a emitir
elétrons. Aumentando a intensidade de luz, aumenta o numero de elétrons que
podem ser arrancados. Contudo se a energia mínima para ocorrer o efeito
fotoelétrico não for atingida, independente da intensidade, não serão arrancados
elétrons da placa. Faça o teste para 550nm e varie a intensidade.
4) Variação da Voltagem: Variando a voltagem,quanto menor a voltagem menor
velocidade na emissão de elétrons e vice versa.
5) Variação da polaridade : Variando a polaridade, observa-se que há emissão de
elétrons somente na extremidade da placa, onde estão fixados os elementos
(aprisionados), porém não migram para outra extremidade, pois inverteu o sentido
da corrente elétrica e não há voltagem suficiente para ocorrer o efeito fotoelétrico.
COBRE:
1) Para bateria de 10 volts, a energia mínima é 270 nm, (no espectro de luz
ultravioleta ).
2) Variação da Intensidade de luz: Para o cobre,ocorre o mesmo processo que o
sódio.
3) Variação da Voltagem: Para o cobre, ocorre o mesmo processo que o sódio.
4) Variação da polaridade :Para o cobre, ocorre o mesmo que o sódio.
ZINCO
1) Para bateria de 10 volts, a energia mínima é 340 nm, (no espectro de luz
ultravioleta).
2) Variação da Intensidade de luz: Para o zinco, ocorre o mesmo que o sódio e
cobre.
3) Variação da Voltagem: Para o zinco, ocorre o mesmo que o sódio e cobre.
4) Variação da polaridade: Para o zinco, ocorre o mesmo que o sódio e cobre.
RESPOSTAS QUESTÕES PARA REFLEXÃO E DISCUSSÃO
1) Ele determina qual a energia mínima necessária do fóton para que ocorra a
emissão de elétrons.
2) O sódio começa a emitir elétrons a partir de 520 nm, no espectro de luz de
coloração verde.
3) Para cada fóton incidente há a emissão de um elétron.
4) Iluminação pública, maquinário para criação de peças, controles remotos de
televisores, aparelhos de DVD, portões eletrônicos, funcionamento de esteira de
supermercado, no funcionamento das câmeras de TV, células fotovoltaicas no
acionamento automático de torneiras, óculos de visão noturna, portas que abrem e
fecham automaticamente (hotéis, shoppings).
Orientações para o professor
Procure estimular a aprendizagem dos alunos, através das metodologias
disponibilizadas pela informática, como os softwares educativos aqui
propostos. São ferramentas utilizadas que auxiliam o professor em sala de
aula, estimulando a curiosidade, ludicidade e aprendizagem de conceitos da
Física Moderna. Portanto é um desafio aos educadores, através de novo
enfoque, auxiliando no domínio e construção do conhecimento científico.
Teste o experimento virtual antes de apresentá-lo aos alunos.
Reserve antes o laboratório de informática da escola. No data-show, projete
os simuladores para os alunos acompanharem o acesso, passo a passo e
procedimentos.
Saliente a importância da Física Moderna no dia a dia. As teorias surgidas
desde o início do século XX, abordando Mecânica Quântica, Teoria da
Relatividade e todo avanço tecnológico.
Faça desafios, criando equipes para disputar nos simuladores.
Discuta os resultados obtidos. Lembrando que para obter sucesso nos
simuladores, deverão compreender os conteúdos teóricos do efeito
fotoelétrico relacionando com a atividade proposta. Outra sugestão é que os
alunos poderão trocar informações sobre a aprendizagem e
consequentemente obter sucesso.
4) ORIENTAÇÕES METODOLÓGICAS:
Pretende-se que este material seja implementado no dia a dia do professor
em sala de aula, com abordagem lúdica, qualitativa, quantitativa e ainda experimento
virtual. A intenção é levar os alunos a observar, questionar, criticar, enfim estimular
hábitos de estudo por meio da participação necessária a construção do
conhecimento.
Cabe ao professor organizar e preparar suas aulas, mediando à adaptação
do aluno ao mundo contextualizado, destacando suas habilidades e competências.
Busca-se desenvolver o senso crítico e investigativo, instigando-os a perguntas
desafiadoras frente à ondulatória.
A atividade prática para alunos com necessidades especiais, contempla a
deficiência visual. Para explorar a percepção sensorial, os alunos terão inicialmente
os olhos vendados. Posteriormente, vão retirar a venda e observar o experimento,
comparando as técnicas. O experimento virtual requer acesso a internet e
computadores, também poderá utilizar data show e tela para projeção para explicar o
passo a passo. Além da experimentação, podem ser utilizados vídeos, como “Mago
da Física”.
As aulas serão expositivas, através de estudo dirigido, discussão,
contextualização e construção de experimentos com materiais de baixo custo.
Os experimentos serão fotografados e filmados para confeccionar folder e
painel ilustrativo. Este registro será importante para realização da Feira de Ciências
e postadas no blog do colégio. Finalmente, os experimentos realizados serão
divulgados na Feira de Ciências da escola, dando oportunidade de toda comunidade
escolar conhecer e apreciar a Unidade Didática aqui proposta.
Um dos objetivos gerais do material é promover discussões sobre temas
importantes e atuais para a educação científica, abordando inclusive tópicos de
Física Moderna, como o caso do efeito fotoelétrico e dualidade da luz.
A utilização de experimentos em sala de aula, seja como construção,
manuseio ou até mesmo como demonstração, é uma forma de tornar a aula muito
mais interessante, não só para o aluno, mas também mais prazerosa para o
professor, em função do envolvimento do aluno na realização dessas atividades.
Diga-me e eu esquecerei
Mostre-me e eu recordarei
Envolva-me e eu entenderei”
F.C.Lavarda
BIBLIOGRAFIA
BRASIL. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias / Secretaria de Educação Básica. Brasília: Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica, (Orientações curriculares para o ensino médio ; volume 2) 135 p. 2006.
BRASIL. PCN+ Ensino Médio: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Brasília: Ministério da Educação, 2002.
BRASIL. Ministério da educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros curriculares nacionais – Ensino Médio. Brasília: SEMTEC/MEC, 2000.
CAMARGO, E. P. Como ensinar ótica para alunos cegos e com baixa visão? São Paulo, Revista Física na Escola, 2008.
LUCKESI, Cipriano Carlos. Educação, ludicidade e prevenção das neuroses futuras: uma proposta pedagógica a partir da Biossíntese. 2005. Disponível em: http://www.luckesi.com.br/artigoseducacaoludicidade.htm. Acesso em 04/07/2012.
MOREIRA, M.A., Caballero, M.C. e Rodríguez, M.L. (orgs.). Aprendizagem significativa: Um conceito subjacente. Actas del Encuentro. Internacional sobre el Aprendizaje Significativo. pp. 19-44, Burgos, España. 1997.
OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Física Contemporânea em la escuela secundaria: uma experiência en el aula involucrando formación de professores. Enseñanza de lãs Ciências, Barcelona, v. 18, n. 3, p. 391-404, 2000.
OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa “Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio”. Revista Investigação em ensino de ciências do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, v. 5, n. 1, mar. 2000. Disponível em <http://www.if.ufrgs.br/public/ensino>
OSTERMANN, F. Tópicos de física contemporânea em escolas de nível Médio e na formação de professores de física. 1999. 175 p. Tese (Doutorado em Ciências) – Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1999.
___________. Um texto para professores do ensino médio sobre partículas elementares. Revista Brasileira de Ensino de Física, Porto Alegre, v. 21, n. 3. p. 415-436, set. 1999.
OSTERMANN, F.; CAVALCANTI, C. J. H. Física moderna e contemporânea no ensino médio: elaboração de material didático, em forma de pôster, sobre partículas elementares e interações fundamentais. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 16, n. 3, p. 267-286, dez. 1999.
PARANÁ: SEED, Documento Síntese PDE, 2012.
PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Caderno de Expectativas de Aprendizagem. Curitiba: Seed/DEB-PR, 2012. Disponível no link www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/diretrizes/caderno expectativas.pdf Acesso em 24/05/2012.
PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Diretrizes Curriculares da Educação Básica. Curitiba: Seed/DEB-PR, 2008.
PCNEM. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias. Orientações curriculares para o ensino médio, Brasília-DF, 2006. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/book_volume_02_internet.pdf >. Acesso em: 01/03/2011.
PCNEM. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Orientações educacionais complementares aos parâmetros curriculares nacionais para o ensino médio, Brasília-DF. 2006. Disponível em: < http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/CienciasNatureza.pdf >. Acesso em: 01/03/2012.
PROUNI. Programa Universidade para Todos. Brasília-DF. 2010. Disponível em: < http://siteprouni.mec.gov.br/ >. Acesso em 20/05/2012
SAVIANI, D. A Função Docente e a Produção do Conhecimento. Uberlândia: v. 11, n. 21/22, p. 127-140, jan./dez., 1997. p.131.Texto disponível em : http://www.seer.ufu.br/index.php/EducacaoFilosofia/article/viewArticle/889
VALADARES, Eduardo C. Física mais que divertida. 2ª Ed. Belo Horizonte: Editora da UFMG, 2002.
VALADARES, E. C. Propostas de experimentos de baixo custo centradas no aluno e na comunidade. Química Nova na Escola, São Paulo - SP, p. 38-40, 2001.disponível em : http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a08.pdf acesso em 26/06/2012.
WERNER, da Rosa, Cleci e BECKER da Rosa, Alvaro. O ensino de física na Universidade de Passo Fundo: uma investigação nos objetivos das atividades experimentais. Educere, jun. 2007, vol.11, no.37, p.327-332. ISSN 1316-4910. 2007. Sites consultados http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/398-2.pdf.
Acesso em 23/05/2012
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Experimento/Formacao-Propagacao-e-Fenomenos-Ondulatorios-Ondas-Transversais-Ondas-Longitudinais-e-Efeito-Doppler Acesso em 20/09/2012
http://201.55.67.236/acessa_fisica/subsites/286/src/respostas.html Acesso em 20/08/2012 http://www.nupic.fe.usp.br/Projetos%20e%20Materiais/Curso-de-Onda-Particula/textos-professor/Bloco%20VIII%20-%20Espectroscopia.pdf Acesso em 05/10/2012. http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Temas/Ondulatoria Acesso em 20/09/2012
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Experimento/As-Ondas-Sonoras-Ressonancia-em-tubos-cilindricos-fechados-em-uma-extremidade Acesso em 20/09/2012
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/250/src/qdesafio.html Acesso em 20/09/2012 http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a08.pdf Acesso em 25/10/2012 http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/oti4.htm Acesso em 26/11/2012
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ Acesso em 23/11/2012
http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/oti16.htm#_blank
Acesso em 10/10/2012
http://www.magodafisica.com.br/video/do-mago/polarizacao/28 Acesso em 15/10/2012 http://www.cartacapital.com.br/carta-na-escola/o-segredo-dos-nossos-olhos/#_blank
Acesso em 24/11/2012
http://177.71.183.29/acessa_fisica/subsites/256/src/qreflexao.html
Acesso em 01/11/2012
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Experimento/Difracao-Medidas-das-distancias-entre-as-ranhuras-de-um-CD-DVD-e-da-espessura-de-um-fio-de-cabelo Acesso em 02/10/2012 http://anais.unicentro.br/sec/pdf/vv3n1/128.pdf Acesso em 05/10/2012 http://www.cienciamao.usp.br/tudo/busca.php?key=dualidade%20onda%20particula Acesso em 12/11/2012
www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=pmd&cod=_pmd2005_i2001 Acesso em 12/11/2012
http://177.71.183.29/acessa_fisica/index.php/acessafisica/Midias/Software/Efeito-Fotoeletrico Acesso em 16/11/2012.
http://www.proativa.vdl.ufc.br/oa/pato/pato.html Acesso em 20/11/2012.
http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=riv&cod=_patoquantico Acesso em 20/11/2012.
http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Photoelectric_Effec Acesso em 20/11/2012.
http://www.sbfisica.org.br/v1/pion/index.php/publicacoes/imagens/177-esquema-de-sensor-ccd Acesso em 21/11/2012.
http://www.brasilescola.com/fisica/o-efeito-fotoeletrico.htm Acesso em 19/11/2012.