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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática

Eliesio da Silva Costa

Maria Inês Martins

EXPERIMENTOS E EXPERIMENTAÇÕES NAS QUESTÕES DE FÍSICA DO NOVO

ENEM: GUIA DE ORIENTAÇÃO PARA PROFESSORES

Belo Horizonte 2017

SUMÁRIO

1 APRESENTAÇÃO ................................................................................................... 3 2 CONTEXTUALIZAÇÃO ........................................................................................... 5 2.1 O Novo ENEM ...................................................................................................... 5 2.2 Os experimentos e as experimentações ........................................................... 7 2.3 PCNEM e PCN+ .................................................................................................... 9 3 ANÁLISE E CLASSIFICAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E EXPERIMENTAÇÕES DAS PROVAS DO NOVO ENEM ............................................................................. 13 4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 43 REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 45

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1 APRESENTAÇÃO

Este guia de orientação para docentes do nível médio trata dos experimentos

e experimentações de Física abordadas nas provas do Novo Exame Nacional de

Ensino Médio (Novo ENEM), do ano de 2009 a 2016. Destaca-se que não foram

consideradas as provas aplicadas, exclusivamente, às Pessoas Privadas de

Liberdade (PPL).

Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM)

(BRASIL, 1999) e os Parâmetros Complementares (PCN+) (BRASIL, 2002),

fundamentaram Barros (2009) na elaboração de categorias de análise de

experimentos, representada mais adiante na figura 1. As dimensões de análise

consideradas Representação e Comunicação, Investigação e Compreensão e

Contextualização Sociocultural, a fim de classificar os experimentos nos Livros

didáticos recomendados pelo Programa Nacional do Livro Didático do Ensino Médio

em 2007 (PNLEM/2007). Nesta pesquisa, apresentada como guia, aplicou-se a

mesma metodologia sobre as atividades empíricas verificadas no Novo ENEM.

Este produto educacional descreve uma breve contextualização sobre o Novo

ENEM, os experimentos e as experimentações e os PCNEM e os PCN+, elencada à

proposta de Barros (2009). Em seguida, exemplificam-se as categorias de análise,

apresentando questões características à sua classificação e, por fim, conclui-se com

os principais dados desta pesquisa documental, como porcentagem de questões de

Física nas provas analisadas e a relação percentual dos objetos de conhecimento

presentes nos experimentos/experimentações.

Pretende-se que este guia possa auxiliar o professor em sua docência ao

introduzir práticas experimentais no seu plano de ensino, buscando aperfeiçoar sua

ação em aulas de Física transformadoras, elencadas no desenvolvimento das

habilidades e competências, viabilizando aos alunos atingir bons resultados na

realização do Novo ENEM.

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2 CONTEXTUALIZAÇÃO

2.1 O Novo ENEM

Em 1998 surgiu no Brasil o ENEM, um exame aplicado pelo Instituto Nacional

de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP), órgão do Ministério da

Educação (MEC) que visava avaliar os estudantes concludentes do Ensino Médio.

O Exame tem como referencia:

[...] a LDB, os Parâmetros Curriculares nacionais (PCN), a Reforma do Ensino Médio, bem como os textos que sustentam sua organização curricular em Áreas de conhecimento, e, ainda, as Matrizes Curriculares de Referências para o Saeb. (BRASIL, 2002b, p.6).

No ano de 2009, o MEC propôs uma reformulação desse instrumento

avaliativo, o qual passou a ser denominado “Novo ENEM”. O Comitê de Governança

do Novo ENEM aprovou a Matriz de Referência para o ENEM 2009, este documento

relata as mudanças no exame, entre as quais se destacam os objetos de

conhecimento, que nada mais são do que os conteúdos do componente curricular

organizados pelas áreas de conhecimento, a saber:

a) linguagens, códigos e suas tecnologias (incluindo redação); b) ciências humanas e suas tecnologias; c) ciências da natureza e suas tecnologias; e d) matemática e suas tecnologias. Cada grupo de testes será composto por 45 itens de múltipla escolha, aplicados em dois, constituindo assim, um conjunto de 180 itens. A redação deverá ser feita em língua portuguesa e estruturada na forma de texto em prosa do tipo dissertativo-argumentativo, a partir de um tema de ordem social, científica, cultural ou política. (ANDRIOLA, 2011, p.115).

A Física é um componente curricular da área de Ciências da Natureza e suas

Tecnologias e os seus conteúdos avaliados na prova são denominados como

objetos de conhecimento, apresentados a seguir:

Conhecimentos básicos e fundamentais - Noções de ordem de grandeza. Notação Científica. Sistema Internacional de Unidades. Metodologia de investigação: a procura de regularidades e de sinais na interpretação física do mundo. Observações e mensurações: representação de grandezas físicas como grandezas mensuráveis. Ferramentas básicas: gráficos e vetores. Conceituação de grandezas vetoriais e escalares. Operações básicas com vetores. O movimento, o equilíbrio e a descoberta de leis físicas - Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade e aceleração.

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Relação histórica entre força e movimento. Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica. Casos especiais de movimentos e suas regularidades observáveis. Conceito de inércia. Noção de sistemas de referência inerciais e não inerciais. Noção dinâmica de massa e quantidade de movimento (momento linear). Força e variação da quantidade de movimento. Leis de Newton. Centro de massa e a idéia de ponto material. Conceito de forças externas e internas. Lei da conservação da quantidade de movimento (momento linear) e teorema do impulso. Momento de uma força (torque). Condições de equilíbrio estático de ponto material e de corpos rígidos. Força de atrito, força peso, força normal de contato e tração. Diagramas de forças. Identificação das forças que atuam nos movimentos circulares. Noção de força centrípeta e sua quantificação. A hidrostática: aspectos históricos e variáveis relevantes. Empuxo. Princípios de Pascal, Arquimedes e Stevin: condições de flutuação, relação entre diferença de nível e pressão hidrostática. Energia, trabalho e potência - Conceituação de trabalho, energia e potência. Conceito de energia potencial e de energia cinética. Conservação de energia mecânica e dissipação de energia. Trabalho da força gravitacional e energia potencial gravitacional. Forças conservativas e dissipativas. A Mecânica e o funcionamento do universo - Força peso. Aceleração gravitacional. Lei da Gravitação Universal. Leis de Kepler. Movimentos de corpos celestes. Influência na Terra: marés e variações climáticas. Concepções históricas sobre a origem do universo e sua evolução. Fenômenos elétricos e magnéticos - Carga elétrica e corrente elétrica. Lei de Coulomb. Campo elétrico e potencial elétrico. Linhas de campo. Superfícies equipotenciais. Poder das pontas. Blindagem. Capacitores. Efeito Joule. Lei de Ohm. Resistência elétrica e resistividade. Relações entre grandezas elétricas: tensão, corrente, potência e energia. Circuitos elétricos simples. Correntes contínua e alternada. Medidores elétricos. Representação gráfica de circuitos. Símbolos convencionais. Potência e consumo de energia em dispositivos elétricos. Campo magnético. Imãs permanentes. Linhas de campo magnético. Campo magnético terrestre. Oscilações, ondas, óptica e radiação - Feixes e frentes de ondas. Reflexão e refração. Óptica geométrica: lentes e espelhos. Formação de imagens. Instrumentos ópticos simples. Fenômenos ondulatórios. Pulsos e ondas. Período, frequência, ciclo. Propagação: relação entre velocidade, frequência e comprimento de onda. Ondas em diferentes meios de propagação. O calor e os fenômenos térmicos - Conceitos de calor e de temperatura. Escalas termométricas. Transferência de calor e equilíbrio térmico. Capacidade calorífica e calor específico. Condução do calor. Dilatação térmica. Mudanças de estado físico e calor latente de transformação. Comportamento de Gases ideais. Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot. Leis da Termodinâmica. Aplicações e fenômenos térmicos de uso cotidiano. Compreensão de fenômenos climáticos relacionados ao ciclo da água. (INSTITUTO NACIONAL DE ESTUDOS E PESQUISAS EDUCACIONAIS ANÍSIO TEIXEIRA, 2016a, p. 51).

Portanto, é preciso que os conteúdos de Física a serem ministrados em sala

de aula estejam respaldados nos livros didáticos e nas questões abordadas nos

vestibulares, em especial no Novo ENEM.

Porém, a quantidade de objetos de conhecimento no ensino de Física é muito

extensa. A maioria das escolas públicas do país pratica na grade curricular apenas

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duas ou três aulas semanais de Física, o que se considera, insuficiente para a

aplicação consistente dos objetos de conhecimento abordados no Novo ENEM.

2.2 Os experimentos e as experimentações

Observa-se uma carência no ensino de Física em agregar à teoria com a

prática, o que corrobora para que este componente curricular do Ensino Médio seja

considerado pelos alunos como uma disciplina difícil e complicada de aprender. De

acordo com Araújo e Abid (2003), os obstáculos da educação geral, incluindo o

ensino de Física, não é uma contrariedade atual. Os conteúdos de Física que

envolvem os fenômenos e conceitos ensinados na teoria, de modo geral, não têm

atraído significativamente os alunos. Entende-se que a divagação teórica da

disciplina tem dificultado a compreensão da Física, ocasionando o desinteresse por

essa ciência.

Sendo assim, torna-se necessário que o professor de Física promova

mudanças em sua metodologia de ensino, objetivando o melhor aprendizado de

seus alunos. Destaca-se, como alternativa, inserir o uso de experimento e

experimentação nas aulas de Física, temática abordado neste produto educacional.

As atividades experimentais aplicadas ao ensino de Física envolvem

experimentos e/ou experimentações, conceitos a serem explicitados. Ao investigar a

definição dessas práticas experimentais, verifica-se que, para o ensino das Ciências

Naturais, existem particularidades entre estes pensamentos.

Conforme Cachapuz, Praia e Jorge (2004), na educação o experimento

representa uma atividade experimental demonstrativa e comprobatória para abordar

conceitos que o educando não assimila, ainda que para a Física tais saberes

estejam consolidados. O aluno serve-se, então, de um aparato experimental, de

procedimentos; utilizando uma lei para, alterando as amostras, observar os

fenômenos. Para Séré, Coelho e Nunes (2002):

Há outro tipo de abordagem onde a lei não é questionada, ela é conhecida e utilizada para calcular um parâmetro, analogamente ao que é feito em um laboratório de metrologia ou de testes. No ensino podem ser mencionados alguns exemplos, como comparar métodos experimentais ou determinar a velocidade do som no ar. (SÉRÉ; COELHO; NUNES, 2002, p. 31).

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No ensino de Física a experimentação tem um papel muito importante, com o

objetivo de incentivar a obtenção de competência e interpretação dos fenômenos

demonstrados, “[...] atributo que comunga com a idéia de uma experimentação

investigativa, problematizadora e questionadora da realidade do estudante [...]”

(LIMA; TEIXEIRA, 2005, p. 6), o que resulta na oportunidade de compor novas

compreensões das práticas sobre o tema social em que seus conhecimentos, suas

experimentações, similarmente o permitem intervir.

Logo, o professor é o sujeito qualificado para mostrar e direcionar a realização

dessas práticas experimentais, uma vez que, além de expor e fundamentar a teoria,

tende a conduzir os aprendizes à investigação para o desenvolvimento do ensino de

Ciências, ocasionando como resultado a obtenção de conhecimento de forma

progressiva.

Verifica-se uma discrepância do professor em confundir as práticas

experimentais com o uso essencial de laboratório aparelhado para a execução de

experimentos. As práticas podem e devem ser feitas em variados lugares da escola

ou fora dela, com ou sem a presença de equipamentos tecnologicamente

avançados. A idéia é transformar as aulas práticas substituindo, sobretudo, a

manipulação dos equipamentos e efetuação de medidas pelos estudantes por

diversas práticas diferenciadas que se assemelham mais à ciência investigativa.

Na possibilidade de encontrar diferentes modelos experimentais para se

utilizar no ensino de Física, com finalidades estabelecidas e que não necessite de

um laboratório fixo, professores, sobretudo do Ensino Médio, têm adotado de

maneira mais abrangente os experimentos e as experimentações com materiais de

baixo custo, cujo interesse é mostrar aos educandos os conceitos físicos de maneira

mais acessível. Os objetos para o experimento de baixo custo podem ser facilmente

encontrados no comércio, ou até em casa. Como são de fácil manuseio, podem ser

aplicados em classe, sem o uso do ambiente laboratorial, podendo servir muitas

vezes como prática definitiva para explicar determinado fenômeno.

Evidencia-se o quanto é relevante que o discente agregue a teoria com a

prática no ensino de Física, bem como permita que o desenvolvimento tecnológico

seja capaz de conduzi-lo a uma educação de descobrimento de novas tecnologias.

Dentre os materiais de ensino usados pelos nossos alunos, temos o livro

didático, elemento que tem capacidade educacional de ajudar o discente no

desenvolvimento do aprendizado dos conteúdos do currículo e que serão

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posteriormente trabalhados pelo docente. No ensino público, o livro didático é

oferecido, gratuitamente, pelas redes de ensino aos alunos matriculados.

Dessa forma, o MEC, respaldado em editais do Programa Nacional do Livro

Didático do Ensino Médio (PNLD), tem a função de analisar e aprovar os livros

didáticos, ofertados às escolas. No ensino de Física, os experimentos e

experimentações são bastante significativos para o programa.

Portanto, o livro didático tem a função de abordar práticas experimentais, pois

existem critérios que devem ser respeitados pelas editoras, caso não queiram ser

excluídas do processo, com relação às atividades em questão. Além, do auxílio de

estudo dos objetos de conhecimento cobrados nas provas do Novo ENEM, as quais

tendem a proporcionar de maneira praticável experimentos e experimentações que,

de certa forma, conduzem o estudante ao entendimento das teorias ensinadas nas

aulas expositivas.

2.3 PCNEM e PCN+

Os PCNEM são parâmetros criados pelo MEC que integram e regulam a

prática pedagógica. Ainda que não sejam obrigatórios por lei, são documentos

importantíssimos para a educação, pois orientam a comunidade acadêmica no

desenvolvimento da didática das disciplinas e seus objetivos, além do propósito

fundamental de direcionar os professores sobre alguns princípios importantes

referentes a cada componente curricular, como a aprendizagem, aplicação de

atividades e procedimentos para avaliação, cuja finalidade é assegurar aos

discentes o direito de desfrutar de uma educação ideal para o ser cidadão.

Diante da percepção tratada na LDB/1996, especialmente no que diz respeito

ao Ensino Médio como etapa final da Educação Básica, o PCNEM/1999 é um projeto

para essa etapa de ensino que se refere às competências apontadas na Base

Nacional Comum, para que consiga preparar os nossos alunos na progressão das

habilidades e competências do ensino de Física.

As atividades experimentais são apreciadas como um modo didático no

contexto das práticas educacionais, proporcionando um ensino de Física mais

cativante e significativo para percepção dos alunos. Os PCN+ destacam:

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É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável. (BRASIL, 2002, p.84).

Sendo assim, a experimentação é uma atividade que deve ser conservada

pelos docentes, pois, mais que demonstrar a natureza empírica da Física, integra-se

como útil no desenvolvimento das habilidades e competências, devendo ser bem

acolhida no meio acadêmico. Os PCN+ (BRASIL, 2002) apontam que:

Experimentar pode significar observar situações e fenômenos a seu alcance, em casa, na rua ou na escola, desmontar objetos tecnológicos, tais como chuveiros, liquidificadores, construir aparelhos e outros objetos simples, como projetores ou dispositivos óptico-mecânicos. Pode também envolver desafios, estimando, quantificando ou buscando soluções para problemas reais. (BRASIL, 2002, p. 84).

Como destacam os PCN+ (BRASIL, 2002):

Isso [o sentido da experimentação] inclui retomar o papel da experimentação, atribuindo-lhe uma maior abrangência para além das situações convencionais de experimentação em laboratório. As abordagens mais tradicionais precisariam, portanto, ser revistas, evitando-se “experiências” que se reduzem à execução de uma lista de procedimentos previamente fixados, cujo sentido nem sempre fica claro para o aluno. É tão possível trabalhar com materiais de baixo custo, tais como pedaços de fio, pequenas lâmpadas e pilhas, quanto com kits mais sofisticados, que incluem multímetros ou osciloscópios. A questão a ser preservada, menos do que os materiais disponíveis, é, novamente, que competências estarão sendo promovidas com as atividades desenvolvidas. (BRASIL, 2002, p. 84).

Nesta pesquisa, observam-se os experimentos e experimentações nas

questões de Física do Novo ENEM (2009 – 2016), segundo a classificação de

Barros (2009), apresentada na Figura 1:

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Figura 1 - Organograma de categorias e subcategorias de análise

Fonte: Barros (2009, p. 73)

As categorias de Barros (2009), pautadas nos PCNEM (BRASIL, 1999) e

PCN+ (BRASIL, 2002), serão detalhadas e exemplificadas no Capítulo 3, que trata

da análise e classificação dos experimentos e experimentações das provas do Novo

ENEM. Deve-se ressaltar que, o objeto deste guia é nortear professores de Física do

Ensino Médio sobre a relevância da inclusão de práticas empíricas nas aulas de

Física.

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3 ANÁLISE E CLASSIFICAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E EXPERIMENTAÇÕES

DAS PROVAS DO NOVO ENEM

Para dar início ao objeto de pesquisa, do Novo ENEM foram selecionadas

onze provas da área da Ciência da natureza e suas Tecnologias, desde a nova

formulação do referido exame no ano de 2009 até 2016.

O Quadro 1 detalha as provas do Novo ENEM exploradas nesta pesquisa:

Quadro 1 - Identificação das provas do Novo ENEM

PROVA DO ENEM IDENTIFICAÇÃO

ENEM 2009 – prova que vazou e teve sua aplicação cancelada (caderno de prova sem identificação de cor)

ENEM 2009-V

ENEM 2009 – prova aplicada

(caderno de prova cor azul) ENEM 2009

ENEM 2010 – prova 1ª aplicação

(caderno de prova cor azul) ENEM 2010-1

















Fonte: Elaborado pelo autor.

Em consonância com o exposto, na análise das 11 provas da área Ciências

da Natureza e suas Tecnologias de 2009 a 2016, 166 questões abordavam algum

conteúdo estudado na Física, entre as quais 49 delas apresentaram alguma prática

empírica.

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Assim, como o foco desse estudo se dirige às práticas experimentais

relacionadas ao ensino de Física, podemos observar no Gráfico 1 a discrepância de

percentual entre as questões dessa área de conhecimento que abordam ou não

atividades práticas em seu conteúdo:

Gráfico 1 - Porcentagem de questões de Física nas provas analisadas

70%

30%Questões de Físicaque não apresentamcaracterísticasexperimentais

Questões deexperimento/experimentação deFísica

Fonte: Dados da pesquisa

Mesmo não sendo em maior percentual, ao verificar essa considerável

quantidade de questões de Física no Novo ENEM com atividades empíricas, julgou-

se relevante investigar tais experimentos e/ou experimentações numa análise de

competências e habilidades como proposta por Barros (2009), ressaltando o fato de

que a análise em questão foi fundamentada nos PCNEM e PCN+.

No Gráfico 2, apresenta-se uma estimativa da distribuição dos objetos de

conhecimento, assim como são tratados os conteúdos no Novo ENEM:

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Gráfico 2 - Relação percentual dos objetos de conhecimento presentes nos experimentos/experimentações

2%

32%

4%

2%

22%

24%

14%

Conhecimentos básicos efundamentais

O movimento, o equilíbrio e adescoberta de leis físicas

Energia, trabalho e potência

A Mecânica e ofuncionamento do universo

Fenômenos elétricos emagnéticos

Oscilações, ondas, óptica eradiação

O calor e os fenômenostérmicos

Fonte: Dados da pesquisa

Através dessa análise de dados para verificar os conteúdos (objetos de

conhecimento) cobrados no Novo ENEM, percebe-se a predisposição em privilegiar

três áreas específicas da Física: o movimento, o equilíbrio e a descoberta de leis

físicas (32%); Oscilações, ondas, óptica e radiação (24%); e os Fenômenos Elétricos

Magnéticos (22%).

Observa-se, ainda, que os objetos de conhecimento menos dispostos sejam

os Conhecimentos básicos e fundamentais (2%) e a Mecânica e o funcionamento do

Universo (2%). Este resultado mostra como o Novo ENEM trata os conteúdos de

Física de maneira desigual quanto à ilustração de atividades experimentais.

O guia busca averiguar se os experimentos e as experimentações de Física

do Novo ENEM proporcionam ao discente compreender os eventos físicos, as

manifestações que as relacionam e os processos naturais, posicionando-o de modo

que se integre e entenda o seu papel na ciência natural. Dessa forma, ao ser

avaliado pretende-se demonstrar se houve de alguma maneira a aprendizagem do

indivíduo ao longo de sua vida, seja em ambiente escolar ou fora dele, nas

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diferentes formas de expressão e formação.

A classificação dos experimentos e/ou experimentações das questões de

Física do Novo ENEM dispõem-se dessas categorias e subcategorias de análise

denotadas de forma sintetizada. Ressaltando que, para uma melhor amostra dos

itens analisados, padroniza-se um código para identificação das questões do Novo

ENEM. Neste, Q quer dizer QUESTÃO; P significa PROVA; para o termo APLICADA

usa-se a letra A, enquanto para o termo APLICAÇÃO é utilizado ap; para a avaliação

cancelada em 2009 por motivo de vazamento, utiliza-se a letra V; e para as provas

identificadas pela COR AZUL, AZ. Cabe esclarecer que todas as avaliações

analisadas tinham a mesma cor (azul), com exceção da prova cancelada em 2009.

1) Representação e Comunicação

A linguagem escrita e a orientação com o intuito de compor diferentes

comunicações em seu vocabulário, por intermédio de representações e símbolos,

são características evidenciadas nessa dimensão de estudo, quando presentes nos

experimentos e experimentações.

Vejamos as categorias e subcategorias desta análise:

Elaboração de Comunicação (EC): compreende experimentos e/ou

experimentações que auxiliam o educando na transmissão de alguma informação

através da elaboração de sínteses ou esquemas estruturados sobre conceitos

físicos aplicados na escola ou em outro ambiente, empregando-se a linguagem

científica de forma correta.

Para uma melhor compreensão dessa categoria, usam-se os Exemplos 1 e 2:

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EXEMPLO 1: Q78P1ªap2010AZ Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus pertences dentro de suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos. Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação. Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estudos, guardarem seus celulares ligados dentro de suas caixas. Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a mensagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou desligado. Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de A) madeira, e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade. B) metal, e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava. C) metal, e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia. D) metal, e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior. E) madeira, e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal.

Q = Questão; P = Prova; ap = aplicação; AZ = Cor azul Fonte: INEP (2010a, p.24).

EXEMPLO 2: Q74PA2012AZ A característica que permite identificar um planeta no céu é o seu movimento relativo às estrelas fixas. Se observarmos a posição de um planeta por vários dias, verificaremos que sua posição em relação às estrelas fixas se modifica regularmente. A figura destaca o movimento de Marte observado em intervalos de 10 dias, registrado da Terra.

Qual a causa da forma da trajetória do planeta Marte registrada na figura? A) A maior velocidade orbital da Terra faz com que, em certas épocas, ela ultrapasse Marte. B) A presença de outras estrelas faz com que sua trajetória seja desviada por meio da atração gravitacional. C) A órbita de Marte, em torno do Sol, possui uma forma elíptica mais acentuada que a dos demais planetas. D) A atração gravitacional entre a Terra e Marte faz com que este planeta apresente uma órbita irregular em torno do Sol. E) A proximidade de Marte com Júpiter, em algumas épocas do ano, faz com que a atração

gravitacional de Júpiter interfira em seu movimento. Q = Questão; P = Prova; A = Aplicada; AZ = Cor azul

Fonte: INEP (2012b, p.25).

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No EXEMPLO 1, a experimentação realizada no cotidiano de duas irmãs

demonstrou o fenômeno da blindagem eletrostática, também conhecido como Gaiola

de Faraday. A caixa de metal, que caracteriza a superfície condutora eletrizada,

apresenta um campo elétrico nulo em seu interior, de forma que as cargas elétricas

se espalham de maneira uniforme na parte externa da caixa, possibilitando uma

blindagem eletrostática no telefone, impossibilitando-o de receber ligações. O trecho

que evidencia a experimentação nessa categoria é: “para explicar essa situação, um

físico deveria afirmar que o material da caixa”, uma vez que necessita de uma

síntese elaborada por um físico para justificar o evento ocorrido, utilizando-se de

uma linguagem científica e adequada ao explicar tal fenômeno.

Já no EXEMPLO 2, sobre “A mecânica e o funcionamento do universo”, no

trecho “Qual a causa da forma da trajetória do planeta Marte registrada na figura?”

procura-se entender que os planetas descrevem, de acordo com as leis de Kepler,

trajetórias elípticas e que quanto mais distante do Sol, menor é a velocidade orbital

do planeta. Portanto, como a Terra tem velocidade orbital maior por estar mais

próxima do Sol do que Marte, ela “ultrapassa” este planeta em certas épocas,

ocasionando o laço exibido na figura. Sendo assim, para essa questão, viu-se a

necessidade de descrever uma síntese relatando tal observação experimental

abrangendo os conhecimentos físicos, apresentando de forma nítida sua indagação

de modo a fazer declarações físicas consistentes.

Articular Símbolos e Códigos (ASC): a categoria em questão qualifica os

experimentos e/ou experimentações que faz o uso de fórmulas, equações,

códigos e nomenclaturas na resolução do exercício. Observa-se, então, o objetivo

de propiciar ao discente não só o entendimento dos conceitos, mas também a

capacidade de manipular e apreender símbolos e códigos da ciência e tecnologia.

Visando representar a categoria em questão, exemplificam-se as atividades

seguintes:

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EXEMPLO 3: Q59P1ªap2016AZ

Por apresentar significativa resistividade elétrica, o grafite pode ser utilizado para simular resistores elétricos em circuitos desenhados no papel, com o uso de lápis e lapiseiras. Dependendo da espessura e do comprimento das linhas desenhadas, é possível determinar a resistência elétrica de cada traçado produzido. No esquema foram utilizados três tipos de lápis diferentes (2H, HB e 6B) para efetuar três traçados distintos.

Munido dessas informações, um estudante pegou uma folha de papel e fez o desenho de um sorvete de casquinha utilizando-se desses traçados. Os valores encontrados nesse experimento, para as resistências elétricas (R), medidas com o auxílio de um ohmímetro ligado nas extremidades das resistências, são mostrados na figura. Verificou-se que os resistores obedeciam a Lei de Ohm.

Na sequência, conectou o ohmímetro nos terminais A e B do desenho e, em seguida, conectou-o nos terminais B e C, anotando as leituras RAB e RBC, respectivamente. Ao estabelecer a razão RAB/RBC qual resultado o estudante obteve?

A) 1 B) 4/7 C) 10/27 D) 14/81 E) 4/81

Q = Questão; P = Prova; ap = aplicação; AZ = Cor azul Fonte: INEP (2016b, p. 21).

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EXEMPLO 4: Q65PA2015AZ

Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.

Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C. Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada? A) A B) B C) C D) D E) E

Q = Questão; P = Prova; A = Aplicada; AZ = Cor azul Fonte: INEP (2015, p.23).

No experimento (EXEMPLO 3) sobre associação de resistores, o conteúdo é

referente ao objeto de conhecimento “Fenômenos elétricos e magnéticos”. Os

pontos que caracterizam essa categoria são: “utilizamos três tipos de lápis diferentes

(2H, HB e 6B) para efetuar três traçados distintos” e “a razão RA/RB”. Além disso,

deve-se observar que o resultado da razão entre RA e RB necessita das equações da

associação em questão para a sua resolução, como: “Req = R1 + R2+..” e “Req =

R1.R2/R1+R2”.

O EXEMPLO 4, por sua vez, aborda uma questão sobre a Calorimetria, a qual

é caracterizada neste item devido aos trechos: “menos de 10%”; “uma de 10°C e

outra a 40°C”; além da equação “Q = m.c.T”, fórmula não mostrada na questão por

se tratar de uma prova.

Desse modo, “Articular Símbolos e Códigos” se aplica às práticas

experimentais que utilizam fórmulas, equações, códigos e nomenclaturas para o

prosseguimento da atividade.

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Leitura e compreensão - Leitura Textual (LT) e Leitura Textual com Imagem

(LTI): nessas subcategorias, encontram-se classificadas as atividades

experimentais que buscam aprimorar no discente a análise e interpretação de

textos.

Para definir as questões sobre Leitura Textual, utilizam-se os EXEMPLOS 5 e

6 a seguir:


Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual. A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o (a) A) volume de ar dentro da geladeira diminuiu. B) motor da geladeira está funcionando com potência máxima. C) força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira aumenta. D) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa. E) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta.


EXEMPLO 6: Q58P1ªapl2010AZ

Sob pressão normal (ao nível do mar), a água entra em ebulição à temperatura de 100 °C. Tendo por base essa informação, um garoto residente em uma cidade litorânea fez a seguinte experiência: • Colocou uma caneca metálica contendo água no fogareiro do fogão de sua casa. • Quando a água começou a ferver, encostou cuidadosamente a extremidade mais estreita de uma seringa de injeção, desprovida de agulha, na superfície do líquido e, erguendo o êmbolo da seringa, aspirou certa quantidade de água para seu interior, tapando-a em seguida. • Verificando após alguns instantes que a água da seringa havia parado de ferver, ele ergueu o êmbolo da seringa, constatando, intrigado, que a água voltou a ferver após um pequeno deslocamento do êmbolo. Considerando o procedimento anterior, a água volta a ferver porque esse deslocamento A) permite a entrada de calor do ambiente externo para o interior da seringa. B) provoca, por atrito, um aquecimento da água contida na seringa. C) produz um aumento de volume que aumenta o ponto de ebulição da água. D) proporciona uma queda de pressão no interior da seringa que diminui o ponto de ebulição da água. E) possibilita uma diminuição da densidade da água que facilita sua ebulição.

Q = Questão; P = Prova; ap = aplicação; AZ = Cor azul Fonte: INEP (2010a, p. 16).

22

O EXEMPLO 5 representa uma experimentação que pode ser desenvolvida

na própria casa do educando e, depois, discutida em sala de aula, relacionando a

pressão do ar no interior de uma geladeira com a pressão do ar no ambiente

externo; ao passo que, na experimentação de baixo custo (EXEMPLO 6), é preciso

ambiente propício para realizá-la, a fim de demonstrar que a temperatura de

ebulição da água depende da pressão externa a que está sendo exposta. Embora o

local de execução das práticas não seja necessariamente o mesmo, ambas

caracterizam-se pelo fato de ser possível resolvê-las apenas analisando os

conceitos abordados no texto, por meio de uma interpretação.

Nos EXEMPLOS 7 e 8, apresentam-se as atividades sobre leitura e

compreensão de experimentos e experimentações com o auxílio de imagens:


Em um experimento, um professor levou para a sala de aula um saco de arroz, um pedaço de madeira triangular e uma barra de ferro cilíndrica e homogênea. Ele propôs que fizessem a medição da massa da barra utilizando esses objetos. Para isso, os alunos fizeram marcações na barra, dividindo-a em oito partes iguais, e em seguida apoiaram-na sobre a base triangular, com o saco de arroz pendurado em uma de suas extremidades, até atingir a situação de equilíbrio.

Nessa situação, qual foi a massa da barra obtida pelos alunos? A) 3,00 kg B) 3,75 kg C) 5,00 kg D) 6,00 kg E)15,00 kg

Q = Questão; P = Prova; A = Aplicada; AZ = Cor azul Fonte: INEP (2015, p. 28).

23


Um brinquedo chamado ludião consiste em um pequeno frasco de vidro, parcialmente preenchido com água, que é emborcado (virado com a boca para baixo) dentro de uma garrafa PET cheia de água e tampada. Nessa situação, o frasco fica na parte superior da garrafa, conforme mostra a FIGURA 1.

Quando a garrafa é pressionada, o frasco se desloca para baixo, como mostrado na FIGURA 2.

Ao apertar a garrafa, o movimento de descida do frasco ocorre porque A) diminui a força para baixo que a água aplica no frasco. B) aumenta a pressão na parte pressionada da garrafa. C) aumenta a quantidade de água que fica dentro do frasco. D) diminui a força de resistência da água sobre o frasco. E) diminui a pressão que a água aplica na base do frasco.


Sendo assim, os experimentos e as experimentações que, mesmo com texto

redigido, aparecem acompanhados de imagens (tabelas, gráficos, figuras, fotos,

etc.) simplificam a compreensão da questão, como observou-se nos EXEMPLOS 7 e

8.

24

2) Investigação e Compreensão

As competências estimuladas nessa dimensão, a serem observadas nos

experimentos e experimentações, são: determinar associação dos fenômenos

examinados e os conceitos considerados, esclarecer eventos e solucionar questões

aplicando conceitos físicos e formalizar hipóteses sobre tais fenômenos,

favorecendo, portanto, a compreensão através da observação, a descrição e

formação de interpretações relativas. Restringe-se essa dimensão em quatro

categorias:

Relações, Invariantes, Transformações e Conservações (RITC): dessa

categoria são todos os experimentos e/ou experimentações evidenciadas pelas

relações entre diferentes grandezas, a presença de invariantes que limitam os

processos naturais e a verificação de transformações e conservações em práticas

que asseguram a formalização hipóteses em mais de uma situação sobre mesma

condição. Para melhor compreensão desta categoria, são apresentados os

exemplos 9, 10 e 11:

EXEMPLO 9: Q52P1ªap2010AZ

Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se o aquecimento em 10°C de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno operou à potência máxima. O forno mais eficiente foi aquele que A) forneceu a maior quantidade de energia às amostras. B) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo. C) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo. D) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente. E) forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo.


25

Exemplo 10: Q77PA2011AZ

Para medir o tempo de reação de uma pessoa, pode-se realizar a seguinte experiência: I. Mantenha uma régua (com cerca de 30 cm) suspensa verticalmente, segurando-a pela extremidade superior, de modo que o zero da régua esteja situado na extremidade inferior. II. A pessoa deve colocar os dedos de sua mão, em forma de pinça, próximos do zero da régua, sem tocá-la. III. Sem aviso prévio, a pessoa que estiver segurando a régua deve soltá-la. A outra pessoa deve procurar segurá-la o mais rapidamente possível e observar a posição onde conseguiu segurar a régua, isto e, a distância que ela percorre durante a queda. O quadro seguinte mostra a posição em que três pessoas conseguiram segurar a régua e os respectivos tempos de reação.

A distância percorrida pela régua aumenta mais rapidamente que o tempo de reação porque a A) energia mecânica da régua aumenta, o que a faz cair mais rápido. B) resistência do ar aumenta, o que faz a régua cair com menor velocidade. C) aceleração de queda da régua varia, o que provoca um movimento acelerado. D) força peso da régua tem valor constante, o que gera um movimento acelerado. E) velocidade da régua é constante, o que provoca uma passagem linear de tempo.


26

EXEMPLO 11: Q77P1ªap2016AZ O trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se mover com atrito desprezível. A figura ilustra um trilho horizontal com dois carrinhos (1 e 2) em que se realiza um experimento para obter a massa do carrinho 2. No instante em que o carrinho 1, de massa 150,0 g, passa a se mover com velocidade escalar constante, o carrinho 2 está em repouso. No momento em que o carrinho 1 se choca com o carrinho 2, ambos passam a se movimentar juntos com velocidade escalar constante. Os sensores eletrônicos distribuídos ao longo do trilho determinam as posições e registram os instantes associados à passagem de cada carrinho, gerando os dados do quadro.

Com base nos dados experimentais, o valor da massa do carrinho 2 é igual a A) 50,0 g. B) 250,0 g. C) 300,0 g. D) 450,0 g. E) 600,0 g.


Na experimentação do EXEMPLO 9, tem-se a relação entre as grandezas

potência, energia e tempo que devem ser consideradas para a possível resolução do

item. A parte que evidencia a categoria está na frase: “O forno mais eficiente foi

aquele que forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo”. Assim, o

estudante terá de recordar o conceito de que a potência é definida como razão entre

a energia transferida e o tempo gasto.

Visto que no EXEMPLO 10 se retrata um experimento sobre o movimento de

queda livre da régua, do qual desprezando a resistência do ar a força resultante

aplicada sobre o objeto torna-se o seu peso, sua colocação nesta categoria se

27

explicita na resposta “força peso da régua tem valor constante, o que gera um

movimento acelerado”, ou seja, esse movimento possuirá aceleração constante e a

equação do Movimento Uniformemente Variado adaptado à Queda Livre (S=g.t2/2),

permitindo que se possa prever esse fenômeno natural em razão da invariante

aceleração da gravidade.

Para completar, no EXEMPLO 11 usa-se um experimento de laboratório para

demonstrar o cálculo de massa do carrinho 2 considerando que há conservação de

quantidade de movimento no momento da colisão (Qfinal = Qinicial), podendo classificar

essa prática no trecho: “o trilho de ar é um dispositivo utilizado em laboratórios de

Física para analisar movimentos em que corpos de prova (carrinhos) podem se

mover com atrito desprezível”, evidenciando os itens que possibilitam a

padronização de hipóteses sobre situações em igual circunstâncias.

Medidas e Quantificação (MQ): nessa categoria, considera-se o uso de

instrumentos de medição para a realização dos experimentos e/ou

experimentações, com o intuito de estudar a matemática e seus cálculos,

aperfeiçoando a prática de manusear dispositivos de aferição, dando ao indivíduo

competência de mensurar grandezas.

À procura de experimentos e experimentações que atestem essa categoria,

expõem-se os EXEMPLOS 12 e 13:


Em um experimento realizado para determinar a densidade da água de um lago, foram utilizados alguns materiais conforme ilustrado: um dinamômetro D com graduação de 0 N a 50 N e um cubo maciço e homogêneo de 10 cm de aresta e 3 kg de massa. Inicialmente, foi conferida a calibração do dinamômetro, constatando-se a leitura de 30 N quando o cubo era preso ao dinamômetro e suspenso no ar. Ao mergulhar o cubo na água do lago, até que metade do seu volume ficasse submersa, foi registrada a leitura de 24 N no dinamômetro.

Considerando que a aceleração da gravidade local e de 10 m/s2, a densidade de agua do lago, em g/cm3, e A) 0,6. B) 1,2. C) 1,5. D) 2,4. E) 4,8.


28

Esse experimento retratado, tem por objetivo calcular a densidade da água de

um lago e observa-se o uso de um instrumento de medição indispensável para a

realização da atividade. Os trechos que definem a categoria presente nessa questão

são: “um dinamômetro D com graduação de 0 N a 50 N” e “constatando-se a leitura

de 30 N quando o cubo era preso ao dinamômetro e suspenso no ar”.


A energia elétrica consumida nas residências é medida, em quilowatt/hora, por meio de um relógio medidor de consumo. Nesse relógio, da direita para a esquerda, tem-se o ponteiro da unidade, da dezena, da centena e do milhar. Se um ponteiro estiver entre dois números, considera-se o último número ultrapassado pelo ponteiro. Suponha que as medidas indicadas nos esquemas seguintes tenham sido feitas em uma cidade em que o preço do quilowatt/hora fosse de R$ 0,20.

O valor a ser pago pelo consumo de energia elétrica registrado seria de A) R$ 41,80. B) R$ 42,00. C) R$ 43,00. D) R$ 43,80. E) R$ 44,00.


Nessa atividade prática (EXEMPLO 13), verifica-se o uso do “relógio medidor

de consumo”, usado pelas concessionárias de energia para o cálculo da “conta de

energia”. O conteúdo presente no estudo sobre Eletrodinâmica oportuniza que o

docente, ao expor esse tema e através dessa experimentação, proponha ao

29

educando realizar tais medições em ambientes do seu cotidiano, afim de

compreender como a Física está presente em nosso dia a dia e pode contribuir para

que o cidadão entenda a importância de se fazer a economia de energia elétrica.

Modelos Explicativos e Representativos (MER): os experimentos e/ou

experimentações que abrangem esta categoria permitem ao educando identificar,

aplicar, explicar e apresentar modelos explicativos para fenômenos naturais e/ou

tecnológicos.

As atividades empíricas dos EXEMPLOS 14 e 15 representam essa categoria:


Em um experimento, foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida, a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi A) igual no aquecimento e igual no resfriamento. B) maior no aquecimento e igual no resfriamento. C) menor no aquecimento e igual no resfriamento. D) maior no aquecimento e menor no resfriamento. E) maior no aquecimento e maior no resfriamento.


30


Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.

Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto? A) Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas. B) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito. C) Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar. D) Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta. E) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace.


No EXEMPLO 14, o experimento propõe um modelo para reconhecer, através

da propagação do calor, a taxa de variação de temperatura nas garrafas com cores

distintas. Os excertos que possibilitam o enquadramento nesta categoria são: “A

taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca,

durante todo o experimento, foi” e “maior no aquecimento e maior no resfriamento”.

31

Da mesma forma, no experimento do EXEMPLO 15, os trechos que

evidenciam esta prática são: “a luz apresenta um comportamento como o ilustrado

nas figuras” e “sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se

comportar dessa forma”. Sendo assim, o avaliado é orientado a identificar o

fenômeno ondulatório difração da luz para relacioná-lo à difração de uma onda

sonora, utilizando como modelo para reconhecê-lo nas diferentes situações descritas

nas resoluções.

Relações Interdisciplinares e Interáreas (RII): são experimentos e/ou

experimentações que demonstram uma determinada vinculação dos conceitos

físicos com conceitos de outra área de conhecimento, possibilitando ao discente

identificar, investigar e descobrira individualidade de cada ciência, obtendo-se

assim a compreensão multidisciplinar dos conceitos abordados, destacando a

interdisciplinaridade dos componentes curriculares.

Para uma melhor compreensão dessa categoria, usam-se os Exemplos 16 e

17:

Exemplo 16: Q62PA2014AZ Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado na figura. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se em valores Δh, como mostrado no gráfico. Foram estudadas, separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes gases, denominados M e V.

A diferença no comportamento dos gases no experimento ocorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar A) maior pressão de vapor. B) menor massa molecular. C) maior compressibilidade. D) menor energia de ativação. E) menor capacidade calorífica.


32

EXEMPLO 17: Q28PV2009

Além de ser capaz de gerar eletricidade, a energia solar é usada para muitas outras finalidades. A figura a seguir mostra o uso da energia solar para dessalinizar a água. Nela, um tanque contendo água salgada é coberto por um plástico transparente e tem a sua parte central abaixada pelo peso de uma pedra, sob a qual se coloca um recipiente (copo). A água evaporada se condensa no plástico e escorre até o ponto mais baixo, caindo dentro do copo.

Nesse processo, a energia solar cedida à água salgada (A) fica retida na água doce que cai no copo, tornando-a, assim, altamente energizada. (B) fica armazenada na forma de energia potencial gravitacional contida na água doce. (C) é usada para provocar a reação química que transforma a água salgada em água doce. (D) é cedida ao ambiente externo através do plástico, onde ocorre a condensação do vapor. (E) é reemitida como calor para fora do tanque, no processo de evaporação de água salgada.

Q = Questão; P = Prova; V = Vazou; AZ = Cor azul Fonte: INEP (2009a, p. 9).

A questão experimental do EXEMPLO 16 em análise, traz no trecho

“quantidades equimolares de dois diferentes gases” e em sua possível resolução

para a questão usa-se a “Equação de Clapeyron”, denominada “P.V = n.R.T”,

conteúdos específicos da Química em seu objeto de conhecimento “Transformações

químicas”. Já no experimento de baixo custo do EXEMPLO 17, além de estar

presente no objeto de conhecimento da Física “O calor e os fenômenos térmicos”,

também está ligado à Química no objeto de conhecimento “Materiais, suas

propriedades e usos”. Portanto, os anunciados destacam-se pela evidência da

atividade experimental estar ligada com outra área de conhecimento ou componente

curricular, além da Física.

33

3) Contextualização Sociocultural

Os experimentos e as experimentações que apresentam de forma consistente

a correlação da Física com algum tema histórico e de idealização humana,

interpretando-a como componente constituinte da cultura contemporânea e/ou

associando-a com a modernização progressiva em nosso dia a dia, contemplam

essa categoria de análise. Vejamos, então, para essa dimensão, as três categorias:

Contexto Histórico-Social (CHS): Viabiliza ao aluno compreender os

experimentos e/ou experimentações do ensino de Física incorporados a um

contexto histórico-social, dado que se deve caracterizar pelo conceito e relevância

da atividade empírica realizada em determinada época, além dos prováveis

obstáculos que o pesquisador confrontou em seu tempo para descobrir o

fenômeno ou inventar tal tecnologia, englobando sua importância histórica para o

desenvolvimento da ciência.

Nessa categoria se enquadram-se as práticas experimentais que

proporcionam uma situação da Física no meio de um contexto histórico-social e que

possibilitem ao avaliado caracterizar a importância e o significado do experimento

realizado naquela época, como apresentado nos EXEMPLOS 18 e 19:

EXEMPLO 18: Q67PA2014AZ Para entender os movimentos dos corpos, Galileu discutiu o movimento de uma esfera de metal em dois planos inclinados sem atritos e com a possibilidade de se alterarem os ângulos de inclinação, conforme mostra a figura. Na descrição do experimento, quando a esfera de metal é abandonada para descer um plano inclinado de um determinado nível, ela sempre atinge, no plano ascendente, no máximo, um nível igual àquele em que foi abandonada.

Se o ângulo de inclinação do plano de subida for reduzido a zero, a esfera A) manterá sua velocidade constante, pois o impulso resultante sobre ela será nulo. B) manterá sua velocidade constante, pois o impulso da descida continuará a empurrá-la. C) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois não haverá mais impulso para empurrá-la. D) diminuirá gradativamente a sua velocidade, pois o impulso resultante será contrário ao seu movimento. E) aumentará gradativamente a sua velocidade, pois não haverá nenhum impulso contrário ao seu movimento.


34

A questão relata um experimento (EXEMPLO 18) do físico italiano Galileu

Galilei (1564-1642) que procura explicar o comportamento do movimento de uma

esfera de metal em dois planos sem atrito. Uma importante observação sobre esse

item é a análise da questão, que implica destacar o conceito sobre Inércia

estabelecido por outro ilustre físico, o inglês Isaac Newton (1643-1727), ponto-chave

para resolução da mesma.

EXEMPLO 19: Q72PA2014AZ O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um ímã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.

A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a A) a esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida. B) direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida. C) esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade. D) direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida.

E) esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade. Q = Questão; P = Prova; A = Aplicada; AZ = Cor azul

Fonte: INEP (2014, p. 26).

Nessa experimentação (EXEMPLO 19) sobre o fenômeno da indução

magnética, que é o princípio do funcionamento não só dos geradores elétricos de

uma usina, mas também de transformadores, dínamos, alternadores, indutores,

solenoides e, até mesmo, motores elétricos, percebe-se a importância dessa

descoberta no século XIX para os dias de hoje.

35

Relação com a Cultura Tecnológica (RCT): essa categoria abrange os

experimentos e/ou experimentações de Física que dispõem de instrumentos

tecnológicos de uso prático (celular, computador, microondas, etc.),

proporcionando ao discente um conhecimento proficiente à vida e ao trabalho.

Para uma melhor compreensão dessa categoria de análise, usam-se os

exemplos 20 e 21:

EXEMPLO 20: Q86P1ªap2016AZ Um experimento para comprovar a natureza ondulatória da radiação de micro-ondas foi realizado da seguinte forma: anotou-se a frequência de operação de um forno de micro-ondas e, em seguida, retirou-se sua plataforma giratória. No seu lugar, colocou-se uma travessa refratária com uma camada grossa de manteiga. Depois disso, o forno foi ligado por alguns segundos. Ao se retirar a travessa refratária do forno, observou-se que havia três pontos de manteiga derretida alinhados sobre toda a travessa. Parte da onda estacionária gerada no interior do forno é ilustrada na figura.

De acordo com a figura, que posições correspondem a dois pontos consecutivos da manteiga derretida? A) I e III B) I e V C) II e III D) II e IV E) II e V


EXEMPLO 21: Q56PA2011AZ O manual de funcionamento de um captador de guitarra elétrica apresenta o seguinte texto: Esse captador comum consiste de uma bobina, fios condutores enrolados em torno de um imã permanente. O campo magnético do imã induz o ordenamento dos polos magnéticos na corda da guitarra, que está próxima a ele. Assim, quando a corda é tocada, as oscilações produzem variações, com o mesmo padrão, no fluxo magnético que atravessa a bobina. Isso induz uma corrente elétrica na bobina, que é transmitida até o amplificador e, daí, para o alto-falante. Um guitarrista trocou as cordas originais de sua guitarra, que eram feitas de aço, por outras feitas de náilon. Com o uso dessas cordas, o amplificador ligado ao instrumento não emitia mais som, porque a corda de náilon: A) isola a passagem de corrente elétrica da bobina para o alto-falante. B) varia seu comprimento mais intensamente do que ocorre com o aço. C) apresenta uma magnetização desprezível sob a ação do imã permanente. D) induz correntes elétricas na bobina mais intensas que a capacidade do captador. E) oscila com uma frequência menor do que a que pode ser percebida pelo captador.


36

O experimento com o microondas (EXEMPLO 20) mostra como podemos

relacionar a tecnologia presente no cotidiano das pessoas com os conceitos sobre

ondas eletromagnéticas ensinados em sala de aula. Ao classificar o EXEMPLO 21

como experimentação relacionada a avanços tecnológicos, observa-se como é

possível explicar a aplicação tecnológica do Eletromagnetismo e os seus fenômenos

utilizando-se dessa prática. Em suma, essa categoria possibilita ao educando

entender como a Física está inserida tecnologicamente em nosso dia a dia.

Relação com outras Formas de Cultura (RFC): os experimentos e/ou

experimentações classificados nessa categoria são percebidos por elencar os

conceitos da Física sob uma perspectiva cultural, como relacionar os conceitos

físicos com a arte, música, dança, teatro, museu etc.; utiliza-se o exemplo 22 para

demonstrar:


Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro. Essa diferenciação se deve principalmente ao(a) A) intensidade sonora do som de cada instrumento musical. B) potência sonora do som emitido pelos diferentes instrumentos musicais. C) diferente velocidade de propagação do som emitido por cada instrumento musical. D) timbre do som, que faz com que os formatos das ondas de cada instrumento sejam diferentes. E) altura do som, que possui diferentes frequências para diferentes instrumentos musicais.


Essa análise, ainda que tenha sido observada como a classificação de menor

número, oportuniza de forma clara o desenvolvimento de uma prática experimental.

Por estar relacionada com a música, como exposto no trecho “Ao ouvir uma flauta e

um piano emitindo a mesma nota”, essa experimentação relaciona o contexto

cultural com a Física para demonstrar o fenômeno do Timbre sonoro.

Barros (2009), em sua pesquisa para compreender a natureza das práticas

experimentais presentes nas coleções dos livros didáticos do PNLEM 2007, dividiu

as habilidades e competências tratadas nos PCNEM e PCN+ em categorias e

subcategorias.

37

A representação das categorias de análise foram subdivididas conforme o Quadro

2:

Quadro 2 – Categorias e subcategorias de análise

Dimensão de análise

Categoria e subcategoria de análise

Representação e

Comunicação

Elaboração de Comunicação (EC)

Articular Símbolos e Códigos (ASC)

Leitura e compreensão

Leitura Textual (LT)

Leitura Textual com Imagem (LTI)

Investigação e Compreensão

Relações, Invariantes, Transformações e Conservações (RITC)

Medidas e Quantificações (MQ)

Modelos Explicativos e Representativos (MER)

Relações Interdisciplinares e Interáreas (RII)

Contextualização

Sociocultural

Contextualização Histórico-Social (CHS)

Relação com a Cultura Tecnológica (RCT)

Relação com outras Formas de Cultura (RFC)

Fonte: Adaptado de BARROS (2009, p. 102).

Primeiramente, expõem-se os resultados da classificação da pesquisa em

cada dimensão. A verificação sobre as práticas experimentais do Novo ENEM

demonstrou os seguintes resultados obtidos e representados nos Gráficos 3 a 5, que

constam a seguir:

Gráfico 3 – Experimentos/experimentações por competência e habilidade

7

24

15

34

Representação e Comunicação

EC - Elaboração de Comunicação

ASC - Articular Símbolos e Códigos

LT - Leitura Textual

LTI - Leitura Textual com Imagem

Fonte: Resultados da pesquisa

38

Observado o Gráfico 3, sobre a dimensão Representação e Comunicação,

apura-se que o Novo ENEM opta por utilizar atividades experimentais com imagens

para uma melhor interpretação dos textos usados nas provas, consolidando 69% (34

em 49) de todas as questões. Entende-se que o exame pressupõe que fazer leitura

e interpretação de texto com fotos, esquemas, etc., ajuda o educando a desenvolver

a análise do experimento/experimentação proposto, possibilitando a melhor

compreensão do fenômeno.

Em outra perspectiva, atenta-se também para os itens que utilizam símbolos

físicos e/ou matemáticos, os quais representam 49% (24 em 49) das questões.

Sendo assim, além do entendimento da concepção da prática experimental, tem-se

a finalidade de avaliar se o aluno tem a capacidade de utilizar e entender os

símbolos e códigos para uma possível resolução do questionamento que lhe é

proposto.


28

10

34

5

Investigação e Compreensão

RITC - Relações, Invariantes, Transformações eConservações

MQ - Medidas e Quantificações

MER - Modelos Explicativos e Representativos

RII - Relações Interdisciplinares e Interáreas


Estudado o Gráfico 4 da dimensão Investigação e Compreensão, verifica-se

que, com 69 % (34 de 49 itens), a frequência de aparição mais abrangente se dá

aos Modelos Explicativos e Representativos. Sendo assim, entende-se que, para o

exame, é importante apresentar ao aluno uma questão em que ele reconheça,

39

utilize, interprete e proponha, de acordo com os seus conhecimentos, para a

realização da prova, os padrões explicativos para os fenômenos e/ou sistemas

naturais ou tecnológicos.

Porém, representando aproximadamente 10% (5 de 49), estão em menor

número as práticas experimentais que trazem fenômenos físicos que se relacionam

com outras áreas da Ciência, ou seja, o Novo ENEM demonstra baixa relação

interdisciplinar na elaboração das questões.


5

20

2

Contextualização Sociocultural

CHS - Contextualização Histórico-Social

RCT - Relação com a Cultura Tecnológica

RFC - Relação com outras Formas de Cultura


Dados do Gráfico 5, da última dimensão de análise que aborda a

Contextualização Sociocultural, avalia-se como menos destacadas no Exame as

questões de Física do Novo ENEM, que abordam características de atividade

experimental num contexto histórico e de construção humana associadas às

tecnologias presentes em meio habitual.

Dentre as 49 questões analisadas envolvendo experimentos e

experimentações, apenas 25 foram constatadas nessa dimensão, das quais 20 itens

(80%) trazem dispositivos e equipamentos tecnológicos presentes em nosso meio

cultural. Numa mesma análise, nota-se que tanto as questões relacionadas com

práticas realizadas por cientistas que viveram em períodos antigos, com 20% (5

40

itens), como aquelas relacionadas com outras formas de cultura, 8% (2 itens), são

ainda menos privilegiadas.

Em suma, o Gráfico 6 mostra o percentual de experimentos e

experimentações por dimensão de análise:

Gráfico 6 - Percentual de experimentos e experimentações por dimensão de Análise

100%

51%

100%

Representação e

Comunicação

Investigação e

Compreensão

Contextualização

Sociocultural


Os resultados alcançados nesta pesquisa constatam que, numa mesma

atividade empírica, pode-se classificar até mais do que uma dimensão e categoria

por vez; e, mesmo de forma fracionada, as provas analisadas preconizam

experimentos e experimentações que demonstram as competências e habilidades

do PCNEM e norteadas no PCN+.

O resultado geral das dimensões de análise levanta e esclarece informações

importantes sobre a referente pesquisa. Em primeiro lugar, destaca-se a categoria

Leitura e Compreensão, na qual todos os experimentos e experimentações foram

classificados, ficando divididos em práticas de Leitura Textual com Imagem (LTI) e

aquelas que têm somente Leitura Textual (LT), razão esta que permite descrever

que 100% das experiências estão caracterizadas na dimensão de análise

Representação e Comunicação.

Visto que, para o PCNEM (BRASIL, 1999) a categoria Investigação e

Compreensão tem uma característica mais específica da área da Ciência da

Natureza, ela também se apresentou em todas as práticas experimentais.

Por fim, a dimensão de análise Contextualização Sociocultural, mesmo tendo

como categoria atividades relacionadas com a cultura contemporânea, visto que se

usa com ênfase “área da Ciência da Natureza e suas Tecnologias”, verificou-se na

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pesquisa que apenas 51% das práticas foram contemplados nessa dimensão de

classificação do Novo ENEM. Sendo assim, interpreta-se que os autores das

questões têm dificuldades em elaborar itens relacionados a conhecimentos

tecnológicos, e ainda menos quando se procura associá-los ao contexto histórico da

Física e/ou com outras formas de cultura.

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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Como reforço para o professor, os documentos PCNEM e PCN+ recomendam

e normalizam acerca dos temas do ensino da Física que devem ser apresentados e

compreendidos pelos alunos em todo o Ensino Médio, cabendo ao docente integrá-

los ao seu planejamento de ensino para que se inicie uma nova e mais eficaz

formação de cidadãos.

Outro recurso importante, indispensável e, por vezes, até único para o estudo

dos alunos, são os livros didáticos (LD). Do ponto de vista das atividades empíricas,

os LD têm contribuído progressivamente para a compreensão e exploração dos

conceitos físicos demonstrados em aula. Assim, é essencial que, ao ensinar Física

utilizando-se desse instrumento de aprendizagem, sejam verificadas importantes

contribuições para a sua didática, cujo objetivo seja desenvolver a compreensão dos

educandos.

Portanto, é determinante refletir que o experimento e a experimentação

proporcionam ao aluno eventos investigativos, que ultrapassam as práticas

concebidas como “receitas de bolo”, as quais cumprem apenas a função de

comprovação do fenômeno físico, sem ligação com algum contexto social ou

cultural.

A investigação mostra que, independentemente se o experimento for de baixo

custo ou realizado em laboratório tradicional, o ensino de práticas experimentais

requer uma função pedagógica em si. Acredita-se que o professor de Física, ao

procurar desenvolver o seu plano de aula, tem tipicamente desenvolvido a inserção

de conceitos, leis e fórmulas, de maneira inadequada ao aprendizado do educando.

Entende-se que o professor de Física não deve utilizar apenas o “fazer

experiência planejadas”, mas sim “planejar experiências”, de modo que o discente

saiba evoluir na definição dos conceitos, na descoberta e investigação das leis e na

descrição dos princípios básicos ocorridos.

Os experimentos e experimentações aplicadas ao ensino de Física

estabelecem-se como um importante recurso didático no processo de crescimento

de competências e habilidades, visto que o conhecimento assimilado através da

resolução de problemas e expressões matemáticas tem se mostrado limitado e

insuficiente para a eficácia do processo ensino-aprendizagem.

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Levando em conta o exposto, destaca-se que as provas do Novo ENEM

analisadas (de 2009 a 2016), em especial os experimentos e as experimentações

examinadas, concordam com as habilidades e competências propostas nos PCNEM

e detalhadas nos PCN+. Por isso, cabe aos professores buscarem nestes

documentos referências para bem preparar seus alunos para o exame.

Em consonância com os dados apresentados até aqui, é nítido que,

independentemente da forma como se analisa e classifica qualquer tema, ao

transpor o assunto pode-se ocorrer a imparcialidade, em que indivíduos podem estar

sujeitos a diferentes vertentes. A referente análise e classificação buscam, assim,

apresentar ao professor um suporte adicional no estudo direcionado a práticas

experimentais de Física abordadas no Novo ENEM.

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REFERÊNCIAS

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