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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
Programa de Pós Graduação em Ensino de Física
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
Alessandro Silva da Motta Araújo
Uma Proposta Interdisciplinar: Compreendendo o Mundo
das Cores e as Ilusões Produzidas pelo Cérebro.
Volta Redonda
2016
i
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
Programa de Pós Graduação em Ensino de Física
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
Alessandro Silva da Motta Araújo
Proposta Interdisciplinar: Compreendendo o Mundo das
Cores e as Ilusões Produzidas pelo Cérebro.
Dissertação realizada sob orientação do
Professor Dr. Thadeu Josino Pereira
Penna apresentada ao Instituto de
Ciências Exatas da UFF em
preenchimento parcial dos requisitos
para a obtenção do Título de Mestre em
Ensino de Física
Volta Redonda
2016
ii
iii
Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca do Aterrado de Volta Redonda da UFF
A663 Araújo, Alessandro Silva da Motta
Uma proposta interdisciplinar: compreendendo o mundo das
cores e as ilusões produzidas pelo cérebro / Alessandro Silva da
Motta Araújo. – 2016.
viii, 116 f + Produto educacional (64 f)
Orientador: Thadeu Josino Pereira Penna
Dissertação (Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física)
– Universidade Federal Fluminense, Instituto de Ciências Exatas,
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Volta Redonda,
2016.
1. Ensino de física. 2. Ensino médio. 3. Aprendizagem significativa.
I. Universidade Federal Fluminense. Instituto de Ciências Exatas. Programa
de Pós-Graduação em Ensino de Física. II. Penna, Thadeu Josino Pereira,
orientador. III. Título.
CDD 530.07
iv
Dedico este trabalho à minha
esposa Renata e aos meus filhos Mayla,
Andrew, Ana Clara e Lucas Gabriel que por
tanto tempo foram privados de minha
companhia, vendo-me constantemente
envolvido com o trabalho. Que no futuro este
exemplo de busca pelo conhecimento e prazer
pelo estudo possa ser seguido por estes jovens.
v
AGRADECIMENTOS
A minha esposa Renata pelo incentivo, apoio, paciência e compreensão.
Aos meus filhos que compreenderam o fato de não ter lhes dado atenção que eles
merecem.
Ao meu orientador Professor Dr. Thadeu Josino Pereira Penna, um agradecimento
especial, pelo apoio, disponibilidade e incentivo.
Aos meus colegas do MNPEF, pelos momentos que passamos juntos em troca de
ideias e discussões de grande relevância.
Aos meus colegas do MNPEF, pelos momentos que passamos juntos em troca de
ideias e discussões de grande relevância.
As alunas Danielle Regina de Lúcio Costa, Helaine Fernades do Nascimento e
Isabella Affonso Saar pelo empenho no desenvolvimento da pesquisa sobre ilusão de cores.
Ao meu grande amigo Professor André Gonçalves de Oliveira por ter abraçado a
ideia da pesquisa sobre ilusão de cores, realizando um excelente trabalho de orientação.
À Universidade Federal Fluminense e ao Programa de Pós-graduação do Mestrado
Nacional Profissional em Ensino de Física.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), pelo
apoio financeiro.
vi
RESUMO
Este trabalho apresenta uma proposta de atividades desenvolvidas na terceira série
do ensino médio explorando, o tema Compreendendo o Mundo das Cores e as Ilusões
Produzidas Pelo Cérebro, a partir de uma abordagem conceitual da ondulatória, pela
abordagem do modelo ondulatório da luz até chegar a sua recepção na retina e a interpretação
da luz pelo cérebro. A abordagem do tema escolhido procurou atender as especificidades da
série, encontrada nos Parâmetros Curriculares Nacionais, para tal foi feita uma abordagem
interdisciplinar possibilitando uma integração das ciências, apresentando-se aspectos Físicos,
Químicos e Biológicos da Visão, bem como os desenvolvimentos tecnológicos associadas as
mais recentes pesquisas sobre o assunto. As atividades desenvolvidas originaram uma
sequência didática que privilegia o uso de recursos pedagógico mais variados, privilegiando-se
o uso de experimentos de baixo custo e alguns Objetos de Aprendizagem, como vídeos e
simulações computacionais de experimentos de física.
vii
ABSTRACT
This work presents a proposal of activities undertaken in the third year of high
school exploring the topic Understanding the World of Colours and Illusions Produced by
Brain, from a conceptual approach of the wave passing by the wave model approach to light
until you get your receiving and interpreting the retina of light through the brain. The theme of
the approach chosen sought to address the specifics of the series, found in the National
Curriculum Parameters, for this was made an interdisciplinary approach enabling integration of
sciences, presenting aspects Physical, Chemical and Biological of Vision and technological
developments associated with the latest research on the subject. The activities gave a didactic
sequence that favors the use of various teaching resources, privileging the use of low cost
experiments and some Learning Objects such as videos and computer simulations of physics
experiments.
viii
SUMÁRIO
CAPÍTULO I – Introdução ............................................................................................ 1
CAPÍTULO II – Fundamentação Teórica....................................................................... 7
II.1 – O Ensino de Física Segundo os PCNs......................................................... 7
II. 2 – A aprendizagem Significativa..................................................................... 9
II.3 – A Interdisciplinaridade................................................................................. 10
II. 4 – A Importância da Experimentação no Ensino de Física............................. 11
II. 5 – O Uso de Simulações Computacionais de Experimentos de Física............ 12
II. 6 – O Uso de Vídeos no Ensino de Física......................................................... 13
CAPÍTULO III – Proposta de Trabalho e Metodologia.................................................. 15
III. 1 – Objetivos.................................................................................................... 18
III. 2 – Metodologia............................................................................................... 19
III. 3 – Descrição das Atividades........................................................................... 21
CAPÍTULO IV – Apresentação de Resultados............................................................... 42
CAPÍTULO V – Considerações Finais e Conclusões..................................................... 49
REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 53
APENDICE I - Trabalho O Mundo dos Cones e as Ilusões das Cores............................. 57
APENDICE II – Material de Apoio para Alunos ............................................................... 67
APENDICE III – Roteiros de Aulas do Professor.............................................................. 84
1
CAPÍTULO I
Introdução
Um dos maiores desafios enfrentados pelos educadores é a necessidade de rever
constantemente sua prática docente. Devemos frequentemente nos questionarmos sobre o perfil
do aluno que temos e o mundo em que ele está inserido, bem como o papel da escola e a
finalidade da educação. Segundo a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB), Lei
9394/96 em seu inciso IV do Art. 35, “uma das finalidades do ensino médio consiste na
compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando
a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina”. Sob este ponto de vista é possível inferir
que as Ciências da Natureza configuram uma forma privilegiada de investigação, envolvimento,
experimentação sobre o mundo natural na sua relação com o trabalho e a sociedade. Mas a LDB
vai além, ela propõe um novo caráter para o Ensino Médio, que passa a ser e etapa final da
Educação Básica e deste modo o aprendizado das Ciências da Natureza assume o papel de
produzir um conhecimento efetivo, de significado próprio e não somente propedêutico, como
acontecia anteriormente. Para propiciar estas mudanças viu-se a necessidade da elaboração de
parâmetros que normatizassem este novo Ensino Médio e, após uma ação conjunta entre o MEC
e educadores do Brasil, chegou-se aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), que trazem
um “novo perfil para o currículo, apoiado em competências básicas para a inserção de nossos
jovens na vida adulta” (PCNs, 2000, p. 4). Este novo perfil, que tenta romper com o ensino
tradicional, descontextualizado, compartimentalizado e baseado no acúmulo de informações,
marcas de um ensino médio pautado na formação de especialistas para atender as necessidades
geradas pelo crescimento do desenvolvimento industrial, nas décadas de 60 e 70, vem como
resposta as novas necessidades do mercado, onde a grande velocidade da produção de
informações, exigem pessoas capazes, pesquisar e selecionar informações relevantes; capazes
de criar e de aprender, de utilizar as diferentes tecnologias relativas as suas áreas de atuação,
ou seja, propõe um Ensino Médio de Formação Geral em oposição a Formação Específica.
O que os PCNs propõem então é exatamente o oposto do modelo educacional
existente nas escolas brasileiras na época de seu lançamento. Eles explicitam a necessidade de
se trabalhar questões contextualizadas, proporcionando ao educando a oportunidade de ver os
conteúdos das disciplinas em estudo inseridos em seu cotidiano, dando-lhe significado e, dentro
de um certo ponto de vista, oferecendo-lhe mais motivação em busca do saber. Sob este prisma
2
a contextualização apresenta-se como uma forma de propiciar melhores condições de trabalhar
dentro do que Vygotsky chama de “Zona de Desenvolvimento Proximal” o que tende a facilitar
o aprendizado, segundo as concepções construtivistas. Ainda falando de contextualização, as
aplicações, por exemplo, de problemas físicos associados ao cotidiano do educando ajudam a
promover o que David Ausubel chama de Aprendizagem Significativa. Ausubel dizia:
“Se eu tivesse que reduzir toda a psicologia educacional a um único princípio, diria
isto: o fator isolado mais importante que influencia a aprendizagem é aquilo que o
aprendiz já conhece. Descubra isso e ensine-o de acordo” (AUSUBEL, 1968, 1978,
1980, 2000)
Além da contextualização, os PCNs orientam os educadores a trabalharem de forma
interdisciplinar, visando acabar com a compartimentalização do ensino.
O neologismo interdisciplinaridade, que se popularizou nas escolas brasileiras a
partir do lançamento dos PCN, já vem sendo objeto de estudo há mais de 30 anos e está longe
de ser apenas um modismo atual. Ela começa a se fazer presente desde o início do século XX e
um dos primeiros estudiosos a sistematizar uma proposta de trabalho interdisciplinar foi o
francês George Gusdorf cujo trabalho difundiu-se no Brasil através da obra de seu orientado,
Hilton Ferreira Japiassu, intitulada Interdisciplinaridade e Patologia do Saber (Japiassu, 1976).
Nesta obra Japiassu, partindo da lembrança de que na Antiguidade e na Idade Média o estado
do saber era unitário e abrangia a totalidade da cultura, concluiu que o grande declínio do saber
unitário ocorreu a partir da Renascença, da Reforma e das Grandes Descobertas. A partir daí,
segundo Japiassu, que surge um novo modelo de saber, que desvaloriza aquilo que já se sabe e
detrimento da busca daquilo que não se sabe, o que vem a acarretar no gigantesco número de
especializações do século XX, o que, segundo o autor, representa “verdadeiras cancerizações
epistemológicas” (JAPIASSU, 1976. P.48)
Em suma podemos concluir que os PCNs pretendem que o novo ensino médio, em
contraposição ao modelo educacional pautado no acumulo de informações e na especialização,
tenha como princípios norteadores a contextualização e a interdisciplinaridade, dando
significado ao conhecimento escolar, medida esta que, aparentemente, vem tornando o Ensino
de Ciências mais atrativo para o educando.
Mas a implementação da interdisciplinaridade transcende à criação de leis e
diretrizes, uma vez que isto implica diretamente no fazer pedagógico do professor. Em
levantamento feito com 200 professores na pré-elaboração deste trabalho mostrou que mais de
90% destes não se sentiam preparados para trabalhar desta forma. Acreditamos que este
3
despreparo seja uma realidade por todo o Brasil. Esta falta de preparo, provavelmente, é um
dos principais problemas encontrados ainda hoje, quase 20 anos após a publicação dos PCNs.
As FIGURAS 1 E 2 nos mostram os resultados deste levantamento.
0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
Formados Antes de 1998 Formados Depois de 1998
24,2%
76,8%
Percentual de Professores que Disseram Conhecer os PCNs
Figura 1 – Gráfico apresentando o percentual de professores que
alegaram conhecer os PCNs num levantamento com 200
professores. A esquerda os que se formaram antes de 1998 a direita
os que se formaram depois de 1998.
0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
Sim Não Sim Não
Formados Antes de 1998 Formados Depois de 1998
6,6%
93,4%
10,1%
89,9%
Percentual de Professores Preparado para Aulas Interdisciplinares Durante a Graduação
Figura 2 – Gráfico apresentando um comparativo entre
professores que se formaram antes e depois de 1998 e que se
sentem preparados para ministrarem aulas interdisciplinares.
4
Apesar das novas propostas trazidas pelos PCNs, um breve levantamento feito com
alunos universitários nos levou a suspeitar que o ensino de ciências nas universidades continua,
em sua maioria, com aulas tradicionais, promovendo ensino mecânico, resolvendo problemas
abstratos e totalmente desvinculados com o cotidiano. O enorme abismo entre as Universidades
e as escolas de Ensino Médio apresenta-se como um dos possíveis fatores que dificultam a plena
implantação da interdisciplinaridade proposta pelos PCNs. Para que realmente ocorra um
ensino interdisciplinar e contextualizado não basta apenas criar Leis e Diretrizes, mas deve-se
promover ações para que estas mudanças ocorram.
Na época do lançamento dos PCNs deveria ter sido promovido, pelas secretarias de
educação dos estados, cursos de capacitação, oficinas, e encontros para que os professores da
rede pudessem aprender e exercitar esta nova forma de trabalhar, o que não foi feito. Outra
falha, não corrigida até hoje, é o fato de não ser verificado na grade das Licenciaturas em Física
nenhuma disciplina que promova a interdisciplinaridade, assim como também não foi
verificado nas ementas das disciplinas pedagógicas nada que se refira ao tema. O que podemos
concluir é que a quase totalidade dos licenciados em física desconhece os temas
interdisciplinaridade e contextualização. Assim os professores que por ventura entrarem em
contato mais profundo com as diretrizes dos PCNs e que venham a se interessar pelo tema
encontrarão pouco suporte para trabalhar dentro desta concepção. É claro que atualmente já se
encontram até mesmo cursos online falando sobre interdisciplinaridade e multidisciplinaridade
mas, na sua maioria, são superficiais e geralmente resumem-se a apenas explicar os conceitos,
não apresentando formas de trabalhar, mesmo porque são idealizados para atender a professores
de todas áreas. Esta última afirmação torna necessário à explicação de que a
interdisciplinaridade não visa acabar com a disciplinaridade, e sim mostrar como uma disciplina
se relaciona com a outra.
A interdisciplinaridade não dilui as disciplinas, ao contrário, mantém sua
individualidade. Mas integra as disciplinas a partir da compreensão das múltiplas
causas ou fatores que intervêm sobre a realidade e trabalha todas as linguagens
necessárias para a constituição de conhecimentos, comunicação e negociação de
significados e registro sistemático dos resultados. BRASIL (1999, p. 89).
Dentro desta concepção podemos pensar que na grade das licenciaturas em física
poderia existir disciplinas que apresentassem a física aplicada a outras disciplinas, e que nas
ementas das disciplinas pedagógicas, bem como nas aulas de didática, fossem estimuladas a
apresentação de aulas interdisciplinares e contextualizadas. Importante destacar que as medidas
sugeridas referem-se aos cursos de Licenciatura em Física e que não tem qualquer relação com
5
os Bacharelados Interdisciplinares que vem sendo oferecidos, desde 2005, por algumas
instituições de ensino superior.
Na atual conjuntura, na qual as secretarias de educação pouco fazem para promover
a qualificação profissional e com uma academia essencialmente conservadora, o que temos
observado é que a maioria dos professores, por não saberem trabalhar conforme os PCNs,
continuam a ministrar suas aulas nos moldes tradicionais, reproduzindo o mesmo tipo de aula
que tiveram, o que a cada dia vem surtindo menos efeito. O que se observa é que no mundo
atual, onde vivenciamos um crescimento constante na facilidade de acesso a informação,
promovida em grande parte pelos desenvolvimentos tecnológicos que popularizaram os
computadores, laptops, tablets, celulares, aliados a democratização da internet, tem tornado
quase que impraticável as aulas tradicionais, com alunos passivos que esperam as informações
provenientes do professor.
Atualmente tem-se observado um movimento na tentativa de reverter este quadro,
principalmente no que se refere ao ensino de ciências, área do conhecimento em que os
estudantes brasileiros apresentam um dos menores índices do PISA (Programme for
International Student Assessment). O PISA é uma iniciativa de avaliação comparada, aplicada
a estudantes na faixa dos 15 anos, idade em que se pressupõe o término da escolaridade básica
obrigatória na maioria dos países. O Brasil ocupa a 57ª posição num ranking com 65 países.
Na classificação dentro do Brasil, o Rio de Janeiro, segunda maior cidade do país,
ficou com apenas o 10º lugar na avaliação de 2012, o que levou a secretaria de educação deste
estado a se mobilizar na tentativa de reverter este quadro. Uma das medidas tomadas foi a
elaboração do Currículo Mínimo, uma tentativa de padronizar o ensino no estado. O Currículo
Mínimo do Rio de Janeiro apresenta um caráter de Integração Curricular, o que pode ser
facilmente verificado ao analisarmos, por exemplo, o conteúdo do 1º bimestre da 2ª série do
ensino médio, onde os conteúdos de Física propõe o estudo do calor o e dos princípios de
funcionamento das máquinas térmicas ao mesmo tempo em que o currículo mínimo de história
sugere o estudo da Revolução Industrial, mostrando ao educando como um certo
desenvolvimento científico pode alterar completamente a estrutura de uma sociedade,
apresentando uma ciência capaz de revolucionar o mundo em que ele está inserido.
Apesar deste exemplo o que se observa é que a integração dos conteúdos deve
ocorrer não somente através do documento impresso, mas também entre professores, que
precisariam dispor de mais tempo de planejamento e pesquisa, para desenvolverem mais aulas
6
integradas. Segundo Santomé (1998), as práticas interdisciplinares na escola exigem do
professor ou professora uma postura diferenciada (p. 253):
Planejar, desenvolver e fazer um acompanhamento contínuo da unidade didática
pressupõe uma figura docente reflexiva, com uma bagagem cultural e pedagógica
importante para poder organizar um ambiente e um clima de aprendizagem coerentes
com a filosofia subjacente a este tipo de proposta curricular.
Segundo Klein (2001) a prática interdisciplinar necessita de “pedagogia apropriada,
processo integrador, mudança institucional e relação entre disciplinaridade e
interdisciplinaridade”. Dentro desta concepção a SEEDUC-RJ tem desenvolvido um projeto,
chamado de Dupla Escola no qual os professores têm uma ampliação de 12 h em sua carga de
trabalho, sendo estas divididas em 7 h de pesquisa e 5 h de planejamento integrado. Tal medida
tem apresentado resultados positivos e as escolas que funcionam dentro deste programa estão
tendo melhor desempenho nas avaliações externas, mostrando-se como uma possível saída para
o problema vivido pela educação nacional. Claro que esta não é uma solução para o problema,
mas apenas uma dentre muitas outras medidas que devem ser tomadas.
Mediante ao panorama descrito que este trabalho foi desenvolvido, tendo por
objetivo figurar como uma opção de trabalho para professores que pretendam aventurar-se no
campo da integração e da interdisciplinaridade. Ele foi concebido com o intuito de facilitar o
desenvolvimento das habilidades e competências previstas para a terceira série do ensino
médio, conforme estabelecido pelo Currículo Mínimo do Estado do Rio de Janeiro. Esta
proposta de trabalho deu origem a um produto final que consiste em uma sequência didática
interdisciplinar, vislumbrando uma ruptura com as aulas tradicionais, utilizando como recursos
computadores, internet, vídeos e demonstrações experimentais, de modo a se enquadrar dentro
das expectativas dos alunos que, segundo pesquisa, indicaram estes recursos como sendo os
que tornam as aulas de ciências mais atrativas. Apesar da sequência didática ter sido norteada
pelo currículo mínimo do Rio de Janeiro, ela foi elaborada com uma certa flexibilidade para
que possa ser utilizada não somente por professores da Rede Estadual deste estado, mas por
qualquer professor que tenha que trabalhar ondulatória, passando por ondas eletromagnéticas
até chegarem ao funcionamento do olho humano, tema que motivou esta pesquisa e que, por
sua riqueza, propicia uma grande possibilidade de integrações com as disciplinas Física,
Química, Biologia bem como Artes e até mesmo Filosofia.
7
CAPÍTULO II
Fundamentação Teórica
Durante o planejamento e a elaboração das atividades que compõe está sequência
didática nos preocupamos em atender a três prerrogativas. A primeira relaciona-se aos
Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), que promoveram uma grande reformulação no
ensino brasileiro, seguida de uma intensificação nas pesquisas no ensino de ciências. Os PCNs
trouxeram uma nova maneira de se ensinar ciências, através do desenvolvimento de habilidades
e competências e uma nova abordagem para o ensino de Física, evitando-se os tradicionais
problemas de memorização. Outra mudança introduzida pelos PCNs foi a divisão das
disciplinas em três áreas de conhecimento – Ciências da Natureza e Matemática, Ciências
Humanas e Linguagens. Este processo teve como objetivo interligar as disciplinas, sem no
entanto eliminá-las ou mesmo diluí-las. A interligação das disciplinas é um dos fatores de maior
relevância para se promover uma aprendizagem significativa, que segundo pesquisas é o tipo
de aprendizagem que apresenta maior retenção. Segundo Ausubel uma aprendizagem é
significativa quando o novo conceito se interliga com outros conceitos já aprendidos, já
vivenciados pelo aprendiz. Quanto maior é essa rede de conexões, mais significativa é a
aprendizagem. Assim podemos inferir que a interdisciplinaridade proposta nos PCNs
contemplam os pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel. Em segundo
lugar ficou a preocupação em tentar utilizar como recursos didáticos àqueles que figuraram
como os mais relevantes segundo os próprios alunos, de acordo com um levantamento feito
dentro da escola. Tal levantamento apontou o uso de computadores como um dos recursos que
tornam a aula mais atrativa. Em terceiro lugar a constatação de que apesar dos quase 20 anos
dos PCNs ainda é muito pequena a quantidade professores que trabalham de forma
interdisciplinar, e menor ainda é a quantidade de material de apoio para os professores que
pretendem se aventurar no campo das aulas interdisciplinares.
Os aspectos citados acima serão brevemente discutidos nas seis seções seguintes.
II. 1 – O Ensino de Física Segundo os PCNs
Segundo os PCNs (2002) o ensino de Física no Brasil era pautado em apresentação
de conceitos, leis e fórmulas, nem sempre articulados e de forma não contextualizada perante o
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mundo vivido pelos alunos e professores, por vezes, insistindo na solução de exercícios
repetitivos com a intenção de que o aprendizado aconteça por automatização, memorização e
não pela construção de conhecimentos provenientes das competências adquiridas. Porém a
Física, de acordo com o este mesmo documento, tem uma identidade própria, expressando-se
não somente da forma como representa, ela descreve e escreve o real, assim como busca
regularidades, conceituação, quantificação de grandezas e investigação de fenômenos. Portanto,
aprender a lidar com o mundo desta forma envolve competências e habilidades específicas
relacionadas à compreensão e investigação em Física.
Desta forma, os objetivos do Ensino de Física, de acordo com o PCNEM (1999)
devem contemplar:
A compreensão dos enunciados que envolvam códigos e símbolos físicos;
Compreensão e utilização de tabelas, gráficos e representações gráficas referentes ao
saber físico;
Uso da linguagem física adequada a elementos de sua representação simbólica;
Conhecimento de fontes de informação relevantes e elaboração de sínteses e/ou
esquemas estruturados dos conhecimentos físicos trabalhados;
Desenvolvimento da capacidade de investigação científica, possibilitando aos alunos a
fazerem classificações, organizações, sistematizações e observações;
Quantificação e identificação de parâmetros importantes, compreensão e utilização das
leis e teorias físicas;
Entendimento da Física presente no mundo vivencial e nos equipamentos e
procedimentos tecnológicos;
Construção e investigação de situações-problemas;
Utilização de modelos físicos e generalização de uma e outra situação, a previsão, a
avaliação e a análise de fenômenos;
a relação dinâmica de que o conhecimento está intimamente ligado a um contexto
cultural, social, político e econômico.
Para que se atinja estes objetivos se faz necessário uma mudança na postura do
professor, que deve atuar como um mediador, articulando os diferentes saberes escolares à
prática social e ao desenvolvimento de competências.
O nosso material foi criado pensando em muitos destes aspectos, principalmente o
desenvolvimento da capacidade de investigação científica, possibilitando aos alunos a fazerem
classificações, organizações, sistematizações e observações; a Construção e investigação de
9
situações-problemas e a utilização de modelos físicos e generalização de uma e outra situação
e a previsão, a avaliação e a análise de fenômenos.
II. 2 – A Aprendizagem Significativa
Dentre os objetivos a serem contemplados pelo ensino de física segundo os
(PCNEM) figura a relação dinâmica de que o conhecimento está intimamente ligado a um
contexto cultural, social, político e econômico. Lev Vygotsky fundamenta sua pesquisa nas
interações sociais do aluno. Ele assinala a necessidade de sempre observarmos o contexto sócio
histórico e social do aluno. Para ele, “o desenvolvimento cognitivo não ocorre independente do
contexto social, histórico e cultural” (MOREIRA, 1999, p. 109). Assim Vygotsky aponta que é
a partir da interação social do indivíduo que se dará a aquisição de significados por parte deste.
Outro fator importante é que, segundo Vygotsky “os conceitos são entendidos como um sistema
de relações e generalizações contidos nas palavras e determinado por um processo histórico
cultural (REGO, 1996, p. 6).
Isto nos leva a inferir que as interações entre as disciplinas das diferentes áreas
criam um ambiente propício para se promover uma aprendizagem com significado, sendo este
aparentemente, um caminho em busca de um processo ensino-aprendizagem mais eficiente. É
dentro deste panorama que destaca-se a aprendizagem significativa de Ausubel, sendo
comprovadamente uma das mais eficiente e de maior retenção. A teoria de Ausubel apresenta-
se em total consonância com o trabalho de Vygostsky que destaca como fator primordial para
ocorrer a aprendizagem, a interação do novo conteúdo a ser ensinado com os conhecimentos
prévios trazidos pelo aluno. Assim um dos fatores norteadores da nossa sequência didática foi
o levantamento prévio dos conceitos trazidos pelos alunos, mesmo que em muitos casos estes
não sejam os mesmos compartilhados pelo mundo científico, para a partir daí auxiliá-los no que
concerne a aquisição de novos conhecimentos ou novos significados. A elaboração da nossa
sequência sugere a participação do professor dentro da perspectiva apresentada por Giulliano
Boaventura:
“é papel do professor provocar avanços nos alunos, possibilitando uma interferência
na Zona de Desenvolvimento Proximal. Já o aluno, não é somente o sujeito da
aprendizagem, mas o que aprende junto ao outro e com a interferência do meio social
que vive, no que se refere a valores, linguagens e o próprio conhecimento”.
(BOAVENTURA, Giulliano, 2015)
10
II. 3 – A Interdisciplinaridade
No final da década de 70 já se reconhecia a falência do sistema educacional
brasileiro, o modelo de escola, que fragmenta o ensino, esmigalha o conhecimento, ignora o
aluno e nega o professor. Uma escola que esquece a dúvida, esvazia de significado a
aprendizagem, ignora a prática, desmerece os saberes populares, encerram as disciplinas nelas
mesmas e impõem uma única medida a tudo e a todos (HAAS, 2012). Em contraposição a esta
fragmentação do ensino encontramos a interdisciplinaridade, que começou a ser sistematizada
pelo francês George Gusdorf e foi difundida no Brasil através da obra de Hilton Japiassu.
A interdisciplinaridade, propriedade daquilo que é interdisciplinar, implica a
existência de um conjunto de disciplinas interligadas e com relações definidas, que evitam
desenvolver as suas atividades de forma isolada, dispersa ou fracionada. Trata-se de um
processo dinâmico que procura solucionar diversos problemas de investigação.
A interdisciplinaridade pode integrar-se em outras áreas específicas, com o propósito
de promover uma interação entre o aluno, professor e cotidiano, pois os dias de hoje
podemos considerar as ciências naturais como uma das mais diversas em função de
seus vários campos de trabalho. Atualmente exigisse que o nível de atualização
prevaleça em qualquer carga que vai exercer na área de ciências naturais. (BONATTO
et. All)
A interdisciplinaridade propicia condições favoráveis para promover as interações
citadas por Vygotsky e portanto é um fator fundamental para se promover uma aprendizagem
significativa. No Brasil podemos destacar também o trabalho desenvolvido por Ivani Fazenda
no que se refere a implementação da interdisciplinaridade.
Para fazenda a interdisciplinaridade
“assenta-se na atitude pedagógica que tem como premissa a humildade, princípio
capaz de concretizar sua crença e seu compromisso com a educação, considerada,
aqui, a condição humana de reconhecer os limites do conhecimento fragmentado. Tem
em conta, pois, que o primeiro passo para o florescimento da ação interdisciplinar é a
eliminação das barreiras entre as pessoas” (HAAS, Célia, 2010).
Ao desenvolver-se os PCNs tentava-se então romper com o falido sistema
educacional brasileiro, propondo contextualização e a interdisciplinaridade. Um problema que
adveio com esta mudança foi a fato dos professores que já estavam em atividade não estarem
preparados para trabalharem desta maneira, que pode se perceber é que, de um modo geral,
existe um grande despreparo dos professores de física com relação à pedagogia.
Segundo Rivarossa de Polop (1999), os principais obstáculos a serem vencidos para
a implantação da interdisciplinaridade nas salas de aula são:
11
- formação muito específica dos docentes, que não são preparados na universidade
para trabalhar interdisciplinarmente;
- distância de linguagem, perspectivas e métodos entre as disciplinas da área de
Ciências Naturais;
- ausência de espaços e tempos nas instituições para refletir, avaliar e implantar
inovações educativas.
Em um levantamento feito com 150 professores percebeu-se que a maioria deles
não consideravam as disciplinas pedagógicas importantes. Aliado a este descaso dos alunos das
licenciaturas em física em relação às disciplinas pedagógica, encontramos dentro das próprias
universidades um certo desprezo dos acadêmicos das áreas das ciências exatas pelas disciplinas
pedagógicas. Ainda hoje encontra-se pouco espaço para se discutir a prática pedagógica dos
futuros professores. Estes fatos acabam acarretando na formação de professores que apresentam
um bom conhecimento em suas disciplinas específicas, mas que ao mesmo tempo não
conseguem desempenhar o seu papel dentro do binômio ensino-aprendizagem.
Em suma destacamos que a Interdisciplinaridade, requerida como esforço para
superar a fragmentação no processo formativo dos futuros professores, deveria apresentar-se na
concepção do currículo dos cursos de licenciatura, a partir da qual se acredita possível construir
um saber em rede, integrando os conhecimentos trazidos pelos alunos com o profundo diálogo
dos novos conhecimentos oferecidos pelos formadores, preparando-os para a autonomia
pedagógica e o protagonismo no processo de formação e na atuação profissional. (HAAS, Célia,
2010)
II. 4 – A Importância da Experimentação no Ensino de Física
O ensino tradicional, ainda muito presente nas escolas, tem se mostrado cada vez
mais ineficaz. A baixa qualidade do ensino de ciências, bem como em outras áreas, este
transformando as escolas em alvo de muitas críticas, como apontou Tarciso (2002). Este fato
indica a necessidade de mudanças nos conteúdos de ensino e nas técnicas de ensino.
No que se refere ao ensino de ciências Tarciso (2002) estabelece o que acredita ser
os objetivos a serem alcançados pelos alunos, a saber:
1) Adquirir conhecimento científico;
2) Aprender os processos e métodos das ciências;
12
3) Compreender as aplicações das ciências, especialmente as relações entre a ciência e
sociedade, e ciência-tecnologia-sociedade.
Estes objetivos nos remetem a necessidade da realização de experimentos, sendo
estes fundamentais para se promover o ensino de ciências. A necessidade da realização de
práticas é um consenso entre os pesquisadores segundo Galiazzi (2001). Há uma corrente que
aponta a ausência de aula de laboratório como a causa de muitos dos problemas no ensino de
ciências.
Apesar da importância das aulas experimentais, alguns autores apontam que o seu
uso nos moldes tradicionais não é muito eficaz, sendo até desaconselhado pelos pesquisadores,
como enfatizado por Tarciso (2002), que define o uso tradicional como se segue:
No que é denominado laboratório tradicional, o aluno realiza atividades práticas,
envolvendo observações e medidas, acerca de fenômenos previamente determinados
pelo professor (Tamir, 1991). Em geral, os alunos trabalham em pequenos grupos e
seguem as instruções de um roteiro. O objetivo da atividade prática pode ser o de
testar uma lei científica, ilustrar ideias e conceitos aprendidos nas 'aulas teóricas',
descobrir ou formular uma lei acerca de um fenômeno específico, 'ver na prática' o
que acontece na teoria, ou aprender a utilizar algum instrumento ou técnica de
laboratório específica. (TARCISO, 2002, p.296)
Boa parte na ineficiência deste método pode ser atribuída ao fato de que netas aulas
práticas perde-se muito tempo fazendo medidas e cálculos, restando pouco tempo para a
reflexão e análise do fenômeno em questão.
Apesar de algumas práticas propostas na nossa sequência apresentarem roteiros elas
foram elaboradas para que os alunos, ao observarem os fenômenos pudessem levantar as
hipóteses sobre as possíveis causas do mesmo e utilizando-se quase que em sua totalidade uma
abordagem qualitativa, procurando-se sempre discutir os fenômenos em questão.
II. 5 – O Uso de Simulações Computacionais de Experimentos de Física.
Como já discutido a experimentação exerce um papel muito importante no ensino
de física, mas a análise de muitos fenômenos físicos exige o uso de equipamentos sofisticados
que não são uma realidade em todas as escolas. Mas a popularização dos computadores e da
internet tem promovido o grande desenvolvimento e consequente proliferação de materiais
didáticos digitais, chamados de Objetos de Aprendizagem (AO). Segundo Wiley (2000) um OA
pode ser qualquer fonte digital que poderá ser reutilizada para a aprendizagem. Esta definição
13
inclui imagens, fotos, clips de vídeos, animações, páginas na Web, etc. O que espera-se de um
OA é que estes
“estimule o desenvolvimento das capacidades pessoais, como, por exemplo,
imaginação e criatividade. Assim, um objeto virtual de aprendizagem pode tanto
contemplar um único conceito quanto englobar todo o corpo de uma teoria. Pode ainda
“compor um percurso didático, envolvendo um conjunto de atividades, focalizando
apenas determinado aspecto do conteúdo envolvido” (ARANTES et all, 2010)
Um dos OA mais disseminados são as simulações computacionais de experimentos
de física,
“Mas infelizmente seu uso em sala de aula está longe de ser uma realidade,
particularmente no Ensino Médio. Ainda que elas não devam substituir experimentos
reais, pesquisas indicam que seu uso combinado à atividade experimental pode tornar
mais eficiente o processo de aprendizagem dos alunos.” (ARANTES et all, 2010)
Dentre as simulações computacionais uma das iniciativas mais bem sucedidas é o
PhET, protagonizada por Carl Wieman, vencedor do Nobel de Física de 2001. Wieman
constatou que as simulações eram atraentes e motivadoras do ponto de vista educacional,
independentemente do nível de formação para o qual apresentava as simulações.
O PhET é um programa da Universidade do Colorado que pesquisa e desenvolve
simulações na área de ensino de ciências. O uso pedagógico de simulações pode ajudar a
introduzir um novo tópico, construir conceitos ou competências, reforçar ideias ou fornecer
reflexão e revisão final e pode ser utilizada pelo professor em diferentes estratégias como aulas
expositivas, atividades em grupos na sala de aula, tarefas em casa ou no laboratório.
Ainda que haja um consenso de que estas simulações não devam ser utilizadas em
substituição aos experimentos reais, o seu uso combinado à atividade experimental pode tornar
mais eficiente o processo de aprendizagem dos alunos (ARANTES et all, 2010).
II. 6 – O uso de Vídeos no Ensino de Física
Ainda no que tange a utilização dos OA uma ferramenta que tem se popularizado
nas salas de aula, tem sido a utilização de vídeos. A utilização de vídeos no ensino de física é
um tema que vem sendo bastante estudado. O artigo de Rosa (2000) “discute a função dos
recursos audiovisuais, ao partir do pressuposto segundo o qual a sociedade contemporânea se
caracteriza pelo uso do som/imagem, mas isso não significa que os alunos saibam olhar um
filme só porque estão acostumados a ver televisão” (PEREIRA, 2013, p. 52).
14
Dentro deste vasto campo de pesquisa, que aborda a utilização de recursos
multimídia em ensino de ciências, encontramos o trabalho desenvolvido por Clebsch e Mors
(2004), onde os autores pesquisaram sobre a utilização de filmes cinematográficos em aulas de
física, e concluíram que a utilização deste recurso aumenta o interesse e motivação dos alunos
pelo estudo da física. Além disso foi verificado também que os alunos passarem a adotar uma
postura mais crítica como espectadores de filmes.
Ainda dentro desta temática encontra-se Xavier et al. (2010) que “investigaram o
uso do cinema como elemento incentivador da motivação e facilitador da aprendizagem de
física por meio da exibição de dois filmes comerciais para alunos de ensino médio” (VINÍCIUS,
2013, p. 52) e também chegaram à conclusão de este recurso aumenta a motivação, o
envolvimento e o interesse nas atividades por parte dos discentes.
Mediante a análise das conclusões dos autores citados nesta seção e do
levantamento feito em nossa unidade escolar é que tomamos a decisão da utilização de vídeos
como parte integrante da nossa sequência didática que tem como um dos objetivos promover o
aumento do interesse do discente pelos assuntos tratados nas aulas de Física.
Importante ressaltar que a sequência didática elaborada visa a abrangência de todos
os conceitos estipulados para o 3º bimestre da 3ª série do ensino médio, de acordo com o
Currículo Mínimo do Estado do Rio de Janeiro, de modo que se possa desenvolver todas as
habilidades e competência esperadas, privilegiando-se os recursos didáticos apontados pelos
alunos como os mais atrativos, e em concordância com os parâmetros curriculares nacionais.
15
CAPÍTULO III
Proposta de Trabalho e Metodologia
Grandes educadores, como Piaget, Vygotsky, Ausubel e Moreira, entre outros, se
ocuparam em desenvolver formas de tornar o processo ensino-aprendizagem mais eficiente. A
aprendizagem significativa, proposta por Ausubel apresenta-se como uma das mais eficientes e
de maior retenção. De acordo com Ausubel, uma aprendizagem é significativa quando o novo
conceito se interliga com outros conceitos já aprendidos, já vivenciados pelo aprendiz. Quanto
maior é essa rede de conexões, mais significativa é a aprendizagem. Dentro desta óptica o papel
do professor é de ajudar o aprendiz a formar esta rede de conexões, ajudando-os a perceber as
conexões com outras matérias, outros contextos e até mesmo outras áreas do conhecimento.
Quando estas conexões não são feitas ocorre o aprendizado sem significado, que rapidamente
cai no esquecimento.
O trabalho de Ausubel representa o principal referencial teórico adotado para
fundamentar nossa proposta de trabalho, a elaboração de uma Sequência Didática, termo que
surgiu no Brasil nos documentos oficiais dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) como
“projetos” e “atividades sequenciadas”.
Uma Sequência Didática, segundo Zabala (2007, p. 18) consiste em “um conjunto
de atividades ordenadas, estruturadas e articuladas para a realização de certos objetivos
educacionais, que têm um princípio e um fim, conhecido tanto pelos professores como pelos
alunos”. As Sequências Didáticas também podem ser definidas como “conjunto de atividades,
estratégias e intervenções planejadas etapa por etapa pelo docente para que o entendimento do
conteúdo ou tema proposto seja alcançado pelos discentes” (KOBASHIGAWA et al., 2008).
Elas se assemelham a planos de aula, porém são mais amplos que estes, pois abordam várias
estratégias de ensino e aprendizagem, tais como leitura, pesquisa individual ou coletiva, aula
dialogada, produções textuais, aulas práticas, etc. (MACHADO; CRISTOVÃO, 2006).
Utilizando a interdisciplinaridade, e sempre buscando sondar os conhecimentos
prévios dos alunos, elaboramos nossa Sequência Didática, de modo a construir os conceitos
físicos necessários até chegar ao funcionamento do olho humano, momento este onde são
apresentadas a maior quantidade de interdisciplinaridades. Escolhemos explorar bastante a
interdisciplinaridade pois esta amplia a aprendizagem significativa, segundo Ausubel, quanto
16
mais disciplinas estiverem relacionadas ao conceito aprendido, maior será o grau de
significação.
O desenvolvimento da nossa Sequência Didática também foi norteado pela citação
de Halen Pilstron (1991) “Só quando o próprio aluno tiver realizado uma experiência, feito as
suas observações, e avançado conclusões sem saber a resposta de antemão, será capaz de
perceber o que é a ciência” e também pelas crescentes pesquisas sobre a utilização de
aplicativos e recursos multimídias para aumentar o interesse dos alunos.
O interesse na elaboração da nossa sequência didática adveio de termos tomado
conhecimento de uma pesquisa feita com alunos do Instituto Superior de Educação, em 2011,
acerca dos recursos tecnológicos que estes consideravam tornar as aulas mais atrativas. O
resultado desta pesquisa está mostrado na FIGURA 3. Este fato nos levou a fazer mesma
pesquisa em nossa escola, onde foi introduzido um item a mais que a pesquisa desenvolvida na
outra escola, introduzimos a opção AULA INTEGRADA, ou seja, uma aula envolvendo mais
de uma disciplina. É importante ressaltar que os alunos participantes da pesquisa já conheciam
este tipo de aula, uma vez que estas são obrigatórias no programa Dupla Escola. O resultado
desta nova pesquisa está mostrado na FIGURA 4.
0%5%
10%15%20%25%30%35%40%45%
43%
22% 21%
8%7%
Recursos Didáticos que Tornam a Aula mais Atrativa
(Instituto Superior de Educação)
Figura 3 – Gráfico apresentando os resultados de uma pesquisa desenvolvida
no Instituto Superior de Educação acerca dos recursos didáticos que tornam
as aulas mais atrativas segundo os próprios alunos.
17
Outro fator motivador foi a constatação de que os alunos da 2ª série, ao estudar
brevemente a óptica geométrica, possuíam grandes dúvidas no que diz respeito a percepção de
cores dos objetos. Como na 3ª série do ensino médio o currículo mínimo de física propõe que
se apresente o olho como um receptor de ondas eletromagnéticas viu-se neste tópico um bom
conteúdo integrador e a possibilidade de esclarecer as possíveis dúvidas sobre a percepção das
cores.
Para iniciar os estudos sobre o olho humanos nós propusemos a um grupo de três
alunas, Danielle Regina de Lucio Costa, Helaine Fernandes do Nascimento e Isabella Affonso
Saar, todas da 2ª série, que fizessem uma pesquisa, que deu origem a um trabalho intitulado “O
Mundo dos Cones e a Ilusão de Cores”, com o objetivo de participar da FECTI (Feira Estadual
de Ciência, Tecnologia e Inovação do Rio de Janeiro) em 2014. A orientação do trabalho ficou
a cargo do professor da turma, o mestre André Gonçalves de Oliveira e nós ficamos com a co-
orientação. O bom trabalho desenvolvido pelas meninas foi aceito para a FECTI e, no ano
seguinte, também foi selecionado para participar MOSTRATEC (Mostra Internacional de
Ciência e Tecnologia), em Nova Hamburgo. O trabalho também foi apresentado na III SECT
(Semana de Ciência e Tecnologia do Colégio Erich Heine) e despertou a curiosidade dos
estudantes e de certa forma aumentou o interesse dos educandos pela apresentação de trabalhos
científicos. Mais informações sobre o trabalho estão mostradas no APÊNCIDE I.
0%5%
10%15%20%25%30%35%40%
36%
14%18%
2%5%
33%
Recursos Didáticos que Tornam a Aula mais Atrativa
(CE Erich Walter Heine)
Figura 4 – Gráfico apresentando os resultados de uma pesquisa desenvolvida
no CE Erich Walter Heine acerca dos recursos didáticos que tornam as aulas
mais atrativas segundo os próprios alunos.
18
Os fatores supracitados despertaram a ideia de se produzir um material para
trabalhar as características ondulatória da luz e os mecanismos da visão e da percepção de cores
e que ainda, dentro do possível, utilizasse os recursos tecnológicos que os alunos disseram ser
os mais interessantes. Durante a elaboração deste material avaliamos que seria interessante
produzir uma sequência didática que contemplasse todos os tópicos presentes no currículo
mínimo do 3º bimestre das turmas de 3ª série do ensino médio.
III. 1 - Objetivos
A elaboração dos objetivos deste trabalho foi norteada pelos Parâmetros
Curriculares Nacionais no que se refere ao Ensino de Ciências estando este centrado no
desenvolvimento, por parte do educando, de habilidades e competências, dentre eles o
desenvolvimento da capacidade de ler e interpretar textos de interesse científico e tecnológico,
o desenvolvimento da capacidade de questionar processos naturais e tecnológicos, identificando
regularidades, apresentando interpretações e prevendo evoluções, desenvolvendo também o
raciocínio e a capacidade de aprender.
Para atendermos a estas prerrogativas, temos como principal objetivo:
Trabalhar uma abordagem interdisciplinar com o tema Compreendendo o
Mundo das Cores e as Ilusões Produzidas pelo Cérebro como um conteúdo de
Física para a Terceira Série do Ensino Médio, partindo dos conceitos da ondulatória
até chegarmos ao modelo da luz como onda eletromagnética, sem deixar de
mencionar o modelo corpuscular, que aparece em algumas as simulações, mas que
não é explorado, uma vez que se tratada do conteúdo previsto para outra unidade.
A nossa proposta pretende levar os alunos a discutir e experimentar situações que
ajudem na construção dos conceitos Físicos necessários para a compreensão do tema central,
tais como:
- O que é uma onda?
- Quais fenômenos podem ser relacionados com as ondas?
- O que são ondas eletromagnéticas?
- O que são Cores?
- Como nossos olhos funcionam?
19
Para fazer abordagem dos itens listados foram elaboradas atividades teórico-
práticas em que o aluno vivencia e discute os fenômenos ondulatórios sendo naturalmente
conduzidos ao modelo que apresenta a luz como onda eletromagnética e as implicações deste
fato.
O material didático utilizado contempla os seguintes tópicos:
Ondulatória – Abordagem Teórico-Prática.
Fenômenos Ondulatórios – Abordagem Teórico-Prática
Reforçando os Conceitos de Onda e Fenômenos Ondulatórios – Abordagem Teórica.
O Arco Íris de Maxwell – Abordagem Teórica.
O Espectro Visível e a Paleta de Cores de Van Gogh - Abordagem Teórico-Prática.
Mergulhando no Mundo das Cores - Abordagem Teórico-Prática.
Como Funcionam nossos Olhos? - Abordagem Teórico-Prática.
Ilusão de Cores - Abordagem Teórico-Prática.
A elaboração do material didático utilizado ainda permite exploração de diversos
outros caminhos que poderão ser seguidos de acordo com a disponibilidade de carga horária do
professor.
III. 2 - Metodologia
O Colégio Estadual Erich Walter Heine, inaugurado em 2011 é uma escola da rede
pública de ensino do Rio de Janeiro, vinculada a SEEDUC e integrante do Projeto Dupla Escola,
que tem como objetivo transformar a unidade escolar convencional em um espaço de
oportunidade para o aluno, através da extensão de sua carga horária, que é preenchida com
disciplinas profissionalizantes, o que segundo pesquisas feitas pela SEEDUC, promovem o
aumento do interesse do educando e uma redução da evasão escolar.
O CE Erich Walter Heine tem ênfase em administração de empresas com foco em
Sustentabilidade, uma vez que a unidade é a primeira escola sustentável da América Latina, e
mobiliza-se na transformação, realização, inovação e liberdade, onde por meio da
integração e parcerias busca alcançar o sucesso tão esperado e facilitador. Almeja a
interface coordenada, no sentido de possibilitar e contribuir para o educando, a
formação de valores humanos na construção das competências e habilidades do
homem participativo e consciente de seus direitos e deveres. Finalmente, que ao
transmitir a cultura e, com ela, uma convivência social de comportamentos e valores
morais, permitir que o adolescente “humanize-se”,”cultive-se”, ”socialize-se”, ou
numa palavra: eduque-se. (PPP, 2011, p.2)
20
Devido às normas do programa dupla escola, o trabalho docente deve propiciar um
ensino atraente, evitando o formalismo, o academicismo e o “conteudismo” isto através de
integração entre as disciplinas e da utilização de técnicas inovadoras. A escola atende cerca de
600 alunos de ensino médio profissionalizante. Sua estrutura de funcionamento conta com
Laboratório de Ciências, Laboratório de Informática, Cineclube e com uma Sala de Artes, que
atendem regularmente todas as séries do colégio. Devido as particularidades da escola, que
conta com horário de planejamento integrado e pesquisa, a integração entre as diferentes áreas
do conhecimento se torna mais fácil, sendo frequente a colaboração de professores de diversas
disciplinas nas diferentes atividades do colégio, o que facilita a execução de certos projetos.
Nossa proposta de trabalho foi aplicada em cinco turmas de 3ª série do ensino médio
da referida escola, durante os meses de agosto, setembro e outubro de 2015. A aplicação das
atividades propostas ocorreu normalmente nos períodos das aulas de física.
Com o intuito de atender a proposta do currículo mínimo do estado do Rio de
Janeiro, que propõe um enfoque mais conceitual no ensino da física, ou seja, menos
matematizado, utilizamos como metodologia de trabalho o que está a seguir:
- Desenvolver atividades diversificadas em sala de aula (com material para
exposição, uso de computadores, debates, pequenas apresentações orais pelos alunos e aulas
expositivas);
- Fazer registros por escrito para verificar a aprendizagem do grupo;
- Propor aos alunos uma avaliação da proposta de trabalho e também uma auto
avaliação quanto a aprendizagem individual e coletiva.
Algumas das aulas desenvolvidas foram encaminhadas aos alunos via roteiros,
contendo os objetivos de cada atividade e os procedimentos a serem seguidos para a exploração
dos experimentos, facilitando deste modo a organização dos registros dos alunos acerca das
atividades desenvolvidas. O conjunto dos roteiros disponibilizados para os alunos está
apresentado no APENDICE II.
Também foi elaborado para o professor um roteiro que norteia a utilização da
sequência, sendo este apenas uma sugestão. Além do roteiro também foi disponibilizado no site
www.fisicainterdisciplinar.com.br um suporte teórico no que diz respeito, principalmente, à
parte interdisciplinar. Junto com o roteiro disponibilizou-se também para o professor umas
apresentações em powerpoint e a maneira em que as aulas expositivas foram trabalhadas. O
conjunto de roteiros para o professor está apresentado no APENDICE III.
21
Durante a aplicação do trabalho procuramos utilizar equipamentos didáticos
(computadores, data show) que atualmente são encontrados com certa facilidade nas escolas,
mas em muitos casos, devido a heterogeneidade das escolas brasileiras, onde umas contam com
muitos recursos e outras com muito pouco, estes recursos poderão ser substituídos,
provavelmente, sem muito prejuízo. No nosso caso específico não foi possível a utilização do
laboratório de informática em todas as turmas, uma vez que a escola possui aulas regulares de
informática tendo o professor desta disciplina a preferência de utilização do mesmo. Nestes
casos a utilização dos simuladores foi feita através de cooperação entre os grupos. Para isso
projetou-se a imagem do simulador com o Datashow e enquanto um aluno manuseava o
computador os outros davam sugestões dos parâmetros a serem ajustados e todos os grupos
compartilhavam dos mesmos dados. Já com relação às práticas, prezou-se sempre pelos
materiais de baixo custo, mas que nem por isso deixaram de ser eficientes no que se propunham.
Tivemos também alguns problemas com relação ao calendário escolar, pois devido aos eventos
na escola e a necessidade de se cumprir o programa do SAERJINHO para atingir as metas
estabelecidas para o colégio.
Os procedimentos empregados em cada atividade estão descritos na sequência deste
capítulo.
III. 3 – Descrição das Atividades Desenvolvidas
Aula 01: Ondulatória
Aplicação desta proposta de trabalho se iniciou com a pergunta: O que é onda? Com
objetivo de sondar o que os alunos sabem sobre o tema. Segundo Ausubel o fator isolado que
mais influencia a aprendizagem é aquilo que o aluno já sabe (Moreira, 2011, p.160). Após a
pergunta foi dado tempo para que os alunos expusessem suas concepções. Tomou-se o cuidado
de se manter imparcial, ouvindo atentamente os alunos, sem expressar qualquer reação que
pudesse levar o aluno a pensar que está errado e inibir suas colocações e a as futuras colocações
dos colegas.
Após esta etapa, nas turmas em que os alunos mostraram mais conhecimento sobre
o tema, foi possível conceituar onda através da utilização das ideias apresentadas pelos alunos.
Nas turmas em que isto não ocorreu foram feitas perguntas que os conduzissem ao conceito de
22
onda. O roteiro do professor contém algumas sugestões de perguntas para se atingir este
objetivo.
A seguir foi distribuído o roteiro de aulas para os alunos e iniciou-se uma fase de
experimentações para mostrar aos mesmos que ondas transportam energia sem transportar
matéria. Nos experimentos desta parte da aula foram utilizadas molas metálicas (FIGURA 5).
Apesar da simplicidade da experiência ela nos auxilia na conceituação de onda, além de nos
ajudar na compreensão da diferença entre ondas longitudinais e ondas transversais. Eles
também são capazes de levar os alunos a concluírem que a velocidade de propagação a
velocidade da propagação da onda está relacionada com a força que traciona a mola. Como
sabemos que estás molas metálicas não estão disponíveis em todas as escolas estudamos
também a possibilidade de se utilizar as molas plásticas de brinquedos emendadas (FIGURAS
6 e 7).
Figura 5 – Molas metálicas utilizadas
para demonstrar algumas propriedades
ondulatórias
23
(A)
Figura 6 – Molas Plásticas de Brinquedo. Para obtenção de
molas com diferentes densidades fez-se a inserção de uma mola
na outra, mostrada na mola inferior.
Figura 7 – Emenda utilizando fita adesiva para aumentar o
comprimento da mola.
24
Apesar de não serem tão boas quanto as metálicas as molas plásticas não
comprometeram as observações que deveriam ser feitas.
Antes da execução de cada experimento foi solicitado que o aluno fizesse uma
previsão do que ele esperava observar. Só então as experimentações foram realizadas e
contrastamos as previsões com os fenômenos observados.
Após as experiências com as molas demos início a terceira e última parte da aula.
Neste momento iniciamos o aplicativo “Ondas numa Corda” do PhET com o intuito de
apresentar os elementos de uma onda e para calcular a velocidade de propagação.
O ideal é que os alunos possam alterar os controles do simulador. Caso não haja
computador para os alunos o professor poderá, com o auxílio de um data show, mostrar o
simulador para todos os alunos. Isto aconteceu com algumas de nossas turmas pois o laboratório
de informática não estava disponível.
Os procedimentos a serem utilizados estão descritos a seguir:
Após iniciar o aplicativo:
1) Marcar o modo “oscilate”, para o tipo de perturbação, “no end” para a extremidade
direita da corda e, inicialmente coloquem Damping em none;
2) Clicar no botão play para começar a produzir ondas;
3) Pedimos para que os alunos modificassem o valor da amplitude e observassem quais
modificações. Ocorriam na onda. A seguir pediu-se para que os alunos utilizassem a
régua. Depois solicitamos que estes apresentassem uma definição para amplitude;
4) Depois pedimos que modificassem o valor da frequência, e atentassem para as
alterações no tempo para ocorrer uma oscilação completa. Neste momento definimos
Período, Frequência e apresentamos a relação entre eles.
5) Definimos comprimento de onda e solicitamos que os alunos modificarem a frequência
e observarem o que ocorria com o comprimento de onda.
6) Com um valor fixo de tensão; calcule a velocidade de propagação da onda na corda
(talvez seja necessário marcar a opção “slow motion”). Para isto utilize a régua superior
e o cronômetro. (Sugestão: Coloque a régua alinhada com o centro de equilíbrio. Clique
no play do cronômetro e depois o play para produzir as ondas. Aperte a pausa antes que
o pulso chegue ao final da corda.).
25
Depois fez-se o registre da distância percorria pela onda, o tempo gasto, o
comprimento de onda e a frequência; Repetimos o procedimento para diferentes frequências.
Registre as informações na tabela abaixo.
S t v = S/t f .f
1
2
3
7) De posse dos dados fizemos a demonstração da relação V = .f
Os procedimentos a serem seguidos pelo professor estão sugeridos no ROTEIRO
1, contido no APÊNCICE III.
A avaliação da aula foi feita através da participação dos alunos nas discussões.
Figura 8 – Imagem com as seleções dos parâmetros utilizados para medir a
velocidade de propagação da onda.
26
Aula 02: Fenômenos Ondulatórios
As atividades nesta aula tinham por objetivo apresentar aos alunos alguns
fenômenos ondulatórios. A aula foi dividida em três partes.
Na primeira parte foram feitas experiências com as molas para demonstrar a
reflexão e a refração das ondas. Para demonstrar a refração foram utilizadas duas molas de
diferentes densidades. Assim como foi feito anteriormente também utilizamos as molas
plásticas. As descrições das experiências a serem realizadas com as molas estão no APÊNDICE
III, que apresenta o roteiro do professor.
Para acompanhar os procedimentos experimentais foi fornecido aos alunos um
roteiro, e mantivemos a proposta de trabalho utilizada na primeira aula, ou seja, antes de cada
experimento solicitou-se aos alunos que fizessem uma previsão do que esperavam observar,
para só então realizar os experimentos.
Na segunda parte da aula foram feitas simulações com o aplicativo “Ondas numa
Corda” disponibilizado pelo PhET. No início da utilização do simulador exploramos melhor o
fenômeno da reflexão levando o aluno a atentar para a inversão de fase que ocorria e apresentar
uma explicação para isto e também que pensasse numa maneira de ocorre a reflexão sem a
inversão de fase. A maioria dos alunos foi capaz de descobrir como produzir reflexão sem
inversão. A seguir, ainda com o mesmo aplicativo, foi possível apresentar aos alunos o
fenômeno da interferência, tanto a construtiva quando a destrutiva. Depois ligou-se o aplicativo
Figura 9 – Molas utilizadas no experimento sobre refração.
Em 9A as molas metálicas, em 9B as molas plásticas.
Fig. 9A Fig. 9B
27
“Wave Interference”, também do PhET para explorar a Difração e reforçar o conceito de
interferência. Neste momento comentou-se o fato deste fenômeno ter sido fundamental para
que Christian Huygens confirmasse que a luz se tratava de um fenômeno ondulatório.
Na terceira e última parte foi feita uma abordagem interdisciplinar, apresentando
alguns conceitos físicos que explicam as notas musicais, a música e quebrando algumas
concepções alternativas sobre algumas propriedades das ondas sonoras, como o conceito de
altura. No nosso trabalho aproveitou-se este momento para levar um violão para a sala de aula.
Isto permitiu demonstrar o processo de produção de som neste instrumento e mostrar, na prática,
as características que determinam as frequências emitidas, este foi um fator que motivou
bastante os alunos. Os procedimentos com o violão foram:
1) Modificamos a afinação, mexendo nas tarraxas, citamos o fato disto modificar
a tensão da corda e a velocidade de propagação e consequentemente a
frequência.
2) Produzimos notas musicais distintas apertando a corda na primeira casa e depois
correndo o dedo pela corda, explicitando que neste processo diminuímos o
comprimento de onda e, consequentemente aumentamos a frequência.
Aproveitamos para diferenciar sons graves e agudo, mostrando suas relações
com as frequências. Falamos que a altura de um som relaciona-se com a
frequência, diferente do senso comum.
3) Explicamos o porquê da diferença entre as espessuras das cordas do violão bem
como a função da caixa de ressonância.
A aula se encerrou com a divisão da turma em 6 grupos com o objetivo de se
pesquisar, para a aula seguinte, algumas respostas e explicações para os itens que se seguem:
O que são lentes polarizadas. Elas trazem vantagens ou desvantagens?
Considere a nota lá padrão tocada por um violão e por um piano. A orelha humana consegue
distinguir entre estas diferentes fontes. Qual o nome desta propriedade? O que ela
representa em termos da forma da onda sonora?
O nome da propriedade que permite a orelha humana diferenciar os sons fortes dos fracos.
Qual o nome desta propriedade? Com que elemento da onda ela se relaciona?
Explique a diferença entre eco, reverberação e reforço.
O que são infrassons e ultrassons? Cite algumas aplicações tecnológicas.
28
Cite alguns seres vivos que se utilizam de ondas sonoras para se localizarem ou encontrar
presas, explicando o processo.
Todos os grupos deveriam pesquisar todos os itens, pois na aula seguinte seria
sorteado um tema para cada grupo apresentar. Este procedimento fez com que todos os grupos
aprendessem sobre todos os tópicos.
A avaliação da aula foi feita através da participação dos alunos nas discussões.
Aula 03: Reforçando o Conceito de Onda e os Fenômenos Ondulatórios
A aula do terceiro dia foi dividida em dois momentos. No primeiro momento foi
feito o sorteio dos temas a serem apresentados pelos grupos. Cada grupo teve que apresentar
seu tema em no máximo 5 minutos, totalizando 30 minutos. Em seguida foi feita uma pequena
discussão dos temas apresentados restando para isto aproximadamente 15 minutos.
A segunda parte da aula foi a exploração de exercícios envolvendo os conceitos
apresentados até o momento, incluindo os temas apresentados pelos grupos. Está aula foi
desenvolvida através da metodologia peer instruction ou “instrução pelos pares”.
A aplicação do peer instruction consiste em propor uma questão e deixar um tempo
para que o aluno pense na resposta. É importante que neste momento os alunos não expressem
qualquer resposta. Ao término do tempo o aluno deve apresentar seu cartão resposta. O
aplicativo reconhece o código personalizado do aluno e a opção escolhida. Após a leitura do
cartão de todos os alunos o aplicativo nos informa a o percentual de acerto da questão, o que
nos leva a três possibilidades:
I. Percentual de acerto menor que 30%. Os alunos não entenderam o tópico,
que deverá ser reexplicado.
II. Percentual de acerto maior que 70%. A turma compreendeu o tópico. O
professor então informa o gabarito e faz um breve comentário.
III. Percentual entre 30% e 70 %. Os alunos deverão procurar alguém que tenha
optado por uma alternativa diferente para discutir. Faz-se então uma nova
votação e, neste caso, geralmente o percentual de acerto atinge níveis
satisfatórios.
29
A FIGURA 10 mostrada a seguir resume o processo:
Para nossa aula em peer instruction utilizou-se um data show, um smartphone
contendo o aplicativo plickers, de distribuição gratuita, e um computador, ambos conectados à
internet. Durante a preparação da aula nós fizemos uma seleção das questões a serem
trabalhadas e as cadastramos no site do plickers para sua posterior utilização. Fazendo-se isto
torna-se possível a utilização do modo live view, que permita ao aluno ver, em tempo real, a sua
participação na aula. Este processo torna a aula mais dinâmica e mais atrativa para o aluno.
Para se utilizar todos os recursos do plickers é necessário se cadastrar no site
www.plickers.com. Depois de fazer seu próprio cadastro é necessário cadastrar os alunos da
turma. Este cadastro torna-se mais rápido quando temos acesso a uma versão digital da lista de
chamada, pois neste caso poderemos lançar mão do recurso copiar e colar do computador. Após
cadastrar a turma basta agora imprimir os cartões personalizados.
Para votar na resposta que considera certa basta o aluno levantar seu cartão em uma
das quatro diferentes posições que o cartão permite, conforme a FIGURA 11.
Figura 10 – Esquema de utilização do Peer Instruction
30
Como os cartões são personalizados, apresentando figuras diferentes para cada
aluno, eles não tem como saber a resposta escolhida pelo outro.
Depois basta acionar o item de leituras de imagens e apontar a câmera do
smartphone para o aluno. É possível acompanhar a resposta colocada pelo aluno bem como o
percentual de acertos instantaneamente. É importante durante a utilização do modo live view
marcar a opção “hide answer” para que os alunos não vejam se acertaram ou não a questão.
Apesar de saber que aplicações tecnológicas motivam os alunos, a metodologia
peer instruction também pode ser utilizada com uso de um conjunto de cartões com as letras A,
B, C e D, disponibilizadas para os alunos. Sem o plickers o método exigirá que o professor
conte a quantidade de alunos que escolheram cada uma das respostas, tirando um pouco do
dinamismo da aula, mas ainda assim os alunos ficam bastante motivados. Mas informações
sobre a eficiência do método podem ser encontradas em Aplicação da metodologia Peer
Instruction em salas de aula da rede pública estadual do Rio de Janeiro (Wanis, Rogério, 2015)
A avaliação desta aula foi feita através dos dados estatístico obtidos a partir do
plickers
Aula 04: O Arco-Íris de Maxwell
Durante aulas anteriores foi comentado sobre a existência de ondas
eletromagnéticas mas em nenhum momento foi explicado do que se tratavam, apenas foi dito
que estas poderiam se propagar no vácuo e configuram portanto a forma com a qual a energia
do Sol chega à Terra.
A aula quatro se iniciou com as perguntas: O que é uma onda eletromagnética? Que
grandeza oscila periodicamente neste tipo onda? Como são produzidas as ondas
Figura 11 – Sistema de respostas utilizado pelo plickers.
31
eletromagnética? Estas perguntas têm como objetivo sondar se o aluno tem algum
conhecimento sobre este tipo de onda, além de servir de provocação para que este reflita sobre
o assunto.
A seguir foi feita uma aula expositiva, apresentado aos alunos as Equações de
Maxwell. Apresentou-se então aos alunos o quadro com as Equações de Maxwell, mostrado na
FIGURA 12.
Com a imagem projetada foi feita então a interpretação qualitativa das mesmas,
conforme se mostra a seguir:
Lei de Gauss: cargas elétricas criam campos elétricos; relacionar o primeiro
termo da equação, ou seja, o nome “divergente” com a ideia da forma radial do
campo elétrico de uma carga. O “Campo Elétrico Diverge”
Lei de Gauss para o Magnetismo: Falar que na segunda equação o divergente
do campo magnético é zero, explicando que as linhas de campo saem do norte
para o sul, logo não divergem. Explicar que isto ocorre pois não existe
monopolo magnético;
Lei de Faraday da Indução: Explicar que variações de campo magnético estão
relacionadas ao campo elétrico. Que o primeiro membro é chamado de
“rotacional” e que pode ser associado a ideia de circulação. A circulação de
corrente elétrica.
Concluiu-se a exposição mostrando que as equações nos conduzem a existência e
ondas eletromagnéticas, uma vez que variações do campo magnético produzem campo elétrico
variáveis e vice versa, onde se utilizou a ilustração mostrada na FIGURA 13.
Figura 12 – Quadro com as Equações de Maxwell. Utilizado
para apresentar a interpretação qualitativa das mesmas.
32
Para ilustrar o processo de produção de ondas eletromagnéticas utilizou-se os
aplicativos “Ondas de Rádio e Campos Eletromagnéticos” e “Irradiando Cargas” do PhET.
A seguir foi exibido o Episódio 5 da Nova Série Cosmo com o objetivo de reforçar
aprendizado e a também para fornecer “subsunçores” para a próxima aula.
Para finalizar a aula adotou-se novamente a ideia de dividir a turma em 6 grupos,
propondo-se uma pesquisa sobre as respostas das perguntas abaixo. Assim como ocorreu
anteriormente, cada grupo deveria apresentar o tema que seria sorteado na aula seguinte. As
perguntas lançadas foram:
Qual a diferença entre radiação ionizante e radiação não-ionizante?
Qual a diferença entre UV-A, UV-B e UV-C? Quais são os efeitos destas
radiações sobre a pele?
Qual a diferença entre AM e FM? Quais as vantagens e desvantagens de cada
uma?
Como as micro-ondas aquecem os alimentos? Porque o alimento esquenta e o
prato de vidro não?
Os radares de micro-ondas conseguem identificar não só a localização de um
objeto mas também a sua velocidade relativa? Descreva o fenômeno físico
utilizado para isto.
Qual a origem do nome Raio-X? Como eles foram descobertos? Como são
produzidos?
A avaliação foi feita através uma pequena resenha falando sobre as impressões do
filme.
Figura 13 – Representação esquemática para ilustras as ondas eletromagnéticas
(Disponívelemhttp://clickgratis.blog.br/FisicaTubarao/479027/definicao-sobre-ondas-eletromagmeticas.html)
33
Aula 05: O Espectro Visível e a Paleta de Cores de Van Gogh
A quinta aula foi dividida em três partes. No primeiro momento fez-se o sorteio do
tema a ser apresentado pelos grupos, e assim como já aconteceu ficou reservado 5 min para
cada grupo e aproximadamente 15 minutos para discussões acerca das apresentações.
No segundo momento foi feita uma breve exposição do espectro eletromagnético,
relembrando o que foi visto no filme da aula anterior, mas com ênfase no espectro visível. Foi
apresentada a figura abaixo que consta no roteiro do professor no APENDICE II.
O objetivo desta apresentação é começar a despertar no aluno a curiosidade sobe as
cores dos objetos.
O terceiro momento consistia na realização de uma série de experimentos para
construir o conceito de que existe a cor luz e a cor pigmento. Para atingir este objetivo foi
entregue aos alunos um roteiro com os objetivos a serem atingidos com os experimentos.
A primeira experiência consistia na obtenção das cores vermelha, verde, azul e preta
através de mistura de tintas. O objetivo aqui é começar a fornecer recursos para o aluno
compreender que os pigmentos subtraem alguns comprimentos de onda, fato que deverá
concluir ao ver que as misturas produzem a cor preta, ou seja, a retirada de todos os
comprimentos de onda. É importante ressaltar que com este processo ele não conseguiram obter
Figura 14 – Relação entre comprimento de onda e frequência de ondas eletromagnética
com os nomes comumente dados às faixas. Em destaque o espectro visível. (Disponpivel em https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_eletromagnetico-pt.svg?uselang=pt-br)
34
realmente a cor preta, eles obtiveram um cinza bem escuro. Aproveitamos este momento para
ressaltar ser este um dos motivos da impressora possuir um cartucho só na cor preta.
Inicialmente optou-se por utilizar tintas de impressoras, uma vez que são a partir
destas que nossos alunos estão acostumados a obter as mais variadas cores em suas impressões.
Apesar de serem boas para trabalhar e de se fazer misturas, o uso das tintas de impressoras
mostrou-se inviável, devido ao seu alto custo. Então resolvemos substituir por tinta de tecido
obtendo-se resultados satisfatórios.
Depois fizemos experiências com fontes de luz nas cores vermelha, verde e azul,
com o objetivo de obter as cores amarela, magenta, ciano e branca através da projeção
superpostas das luzes das fontes.
De início utilizamos latas e fixamos os receptáculos nos quais colocaríamos as
lâmpadas coloridas, mas infelizmente não encontramos lâmpadas nestas cores com uma
quantidade de lúmens que fosse satisfatória. Resolvemos então construir as fontes com latas
cujas tampas são de plástico. Fizemos então um corte circular na tampa fixamos celofanes nas
cores vermelha, verde e azul para funcionarem como filtros. A figura 14 mostra a construção
da fonte verde. A escolha da melhor lâmpada para esta fonte varia de acordo com alguns fatores,
entre eles as condições de luminosidade do local, quanto maior a luminosidade externa maior
deverá ser a quantidade de lumens necessária, mas isto significa também um maior custo.
(A) (B) (C)
Figura 14 – Construção da fonte de luz na cor verde. Em (A) podemos ver o sistema
desmontado com o corte da tampa plástica. Em (B) o sistema montado e em (C) a lâmpada já
acesa.
35
Testamos então vários tipos de lâmpadas e optamos por uma lâmpada de LED de
9W. Apesar de mais caras seu uso é compensado pela durabilidade e economia.
Com este dispositivo os alunos tiveram que descobrir como compor as cores
Amarela, Magenta, Ciano e Branca e diferenciar os processos da obtenção de cores por absorção
e por emissão, fato este que servirá de apoio para explicar o metamerismo na aula seguinte.
Depois perguntamos aos alunos o que aconteceria se eles misturassem as tintas
vermelha, verde e azul? Será que obteria a cor branca? O terceiro e último experimento consistia
na observação de diferentes objetos, de diferentes cores, iluminado com luzes diferentes.
Para isto colocou os objetos dentro de uma caixa havíamos fixados lâmpadas nas
cores vermelha, verde e azul que podiam ser ligadas isoladamente os em conjunto e através de
um orifício na caixa podíamos observa as cores em que esses objetos se apresentavam mediante
as diferentes luzes com que eram iluminados.
A avaliação foi feita através da produção de um relatório sobre as experiências,
destacando a diferença entre cor luz e cor pigmento.
Aula 06: Mergulhando no Mundo das Cores
A presente aula trouxe como objetivo a compreensão do fenômeno da cor. De início
foi feita uma pequena revisão sobre o conceito de cor por emissão e cor por absorção, através
da utilização do aplicativo “Color Vision” do PhET. Foi entregue aos alunos um roteiro para a
utilização do aplicativo. Esperava-se com isto solidificar a ideia de que seria possível obter uma
mesma cor através de processos diferentes.
Primeiro solicitou-se que o aluno utilizasse a configuração do simulador com a
configuração mostrada na FIGURA 15. Então propusemos aos alunos que respondessem às
perguntas que se seguem:
Você seria capaz de dizer qual deve ser a ação do filtro para que o observador
perceba a cor mostrada? Descreva o fenômeno.
Seria possível obter a mesma cor percebida pelo observador sem o uso de
filtros? Como?
Por que o Céu é azul?
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Qual seria a cor do Céu se não houvesse atmosfera?
Qual a cor do Sol?
Tais perguntas tinham como objetivo começar a provocar no aluno a possibilidade
da atmosfera terrestre funcionar como
Depois utilizou-se o aplicativo “Color Vision” selecionando-se a opção RGB Bulbs,
com o objetivo de se obter a mesma cor observada quando da utilização do filtro.
Com uso destas simulações objetivou-se que os alunos percebessem que existe mais
de uma maneira de um observador perceber a mesma cor. Através da subtração de
comprimentos de onda ou através da composição de luzes de comprimentos de ondas diferentes.
Para encerrar a aula foi apresentado o Episódio 2 da Nova Série Cosmo como um
descritor prévio, fornecendo subsunsores para a próxima aula.
A avaliação da aula foi feita através de uma resenha de 20 linhas sobre o filme.
Figura 15 – Configuração do simulador para responder as primeiras
perguntas do roteiro de aulas
37
Aula 07: Como Funcionam nossos olhos?
A presente aula é a que propicia a maior quantidade de integrações com outras
disciplinas. O objetivo dela é apresentar a estrutura do olho humano e seu funcionamento, indo
além do que geralmente se trata nos livros de física. Foi feita aula expositiva onde mostrou-se
não só a estrutura do olho, mas também da retina, apresentando as células fotorreceptoras.
Discutiu-se também as questões genéticas, reforçando o evolucionismo de Darwin, e a diferença
entre seres dicromatas e tricromatas até chegar ao daltonismo, fazendo-se assim uma integração
com biologia. A química também foi abordada através de uma explicação sobre isomeria cis-
trans, uma vez que as mudanças destas configurações da substância retinal, presente nas células
fotorreceptoras, que são produzidos os impulsos elétricos que são enviados ao cérebro. Para
esta aula foi utilizada uma apresentação em powerpoint, disponibilizada através de um link no
roteiro do professor.
A aula foi finalizada mostrando aos alunos como é a visão de um daltônico através
da utilização de um simulador, de livre distribuição na internet, e que nos permite conhecer os
diferentes tipos de daltonismo. Neste momento abordou-se o fato da dificuldade de se corrigir
este problema de visão e falou-se sobre os avanços tecnológicos neste sentido. A avaliação da
aula foi feita através da participação dos alunos nas discussões
Aula 08: Ilusão de Cores
Esta aula trouxe a oportunidade de discutir o processo de interpretação dos impulsos
elétricos pelo cérebro e suscitou a possibilidade das pessoas não enxergarem da mesma forma.
A aula iniciou com a projeção da imagem de um vestido, FIGURA 16, cuja a cor tornou-se
motivo de polêmica e estudos em 2015, e a pergunta: Qual a cor do vestido?
E como esperado verificou-se que nem todos percebiam as cores da mesma
maneira, o que de certa forma levou muitos alunos cogitarem a hipótese de serem daltônicos.
Este foi o momento em que levantamos duas hipóteses:
As células cones podem apresentar características individuais, gerando impulsos
elétricos diferentes em cada pessoa.
Nosso cérebro pode dar interpretação diferente para o mesmo sinal elétrico.
38
Neste ponto apresentamos aos alunos uma das muitas particularidades do nosso
cérebro, a memória visual. Para auxiliá-lo na construção deste conceito nós apresentamos
algumas imagens. Avisamos que apresentaríamos algumas imagens e pedimos para que eles
não falassem o que estavam enxergando, para não influenciarem os outros alunos. Eles só
poderia falar o que estavam enxergando se fossem convidados a fazê-lo.
Projetamos então a imagem mostrada na FIGURA 17 e selecionamos alguns alunos
para falar o que viam.
Figura 16 – Foto de um vestido que circulou pela internet e gerou muita discussão por
não ser percebido nas mesmas cores por pessoas diferentes. Algumas pessoas o
percebem nas cores preto e azul, outras nas cores azul e dourado ou ainda nas cores
branca e dourado. (Foto: Reprodução BBC)
(Disponível em https://extra.globo.com/noticias/viral/azul-ou-dourado-vestido-polemico-esta-venda-na-
internet-por-223-15453829.html)
Figura 17 – Imagem utilizada para a demonstração da memória visual. A maioria das
pessoas que a observa pela primeira vez não enxerga nada além de manchas.
(Disponível em https://pt.slideshare.net/tytw25/livro-o-sucesso-no-ocorre-por-acaso-lair-ribeiro)
39
Após este momento deixamos que os outros se pronunciassem, a maioria não
conseguiu ver nada. Depois projetamos a imagem da FIGURA 18, contendo uns contornos e
revelando o conteúdo da imagem da FIGURA 17. Em seguida demos continuidade ao processo
de se compreender a memória visual reexibindo a FIGURA 17 e para o espanto de todos, eles
não conseguiam mais deixar de ver a imagem revelada pela FIGURA 18.
Seguimos o processo apresentando a FIGURA 19. Esperamos que tentassem
perceber a imagem.
Depois projetamos a FIGURA 20, já com os contornos, e a seguir reexibimos a
FIGURA 19.
Figura 18 - Revelação da imagem contida na figura 17
(Disponível em https://pt.slideshare.net/tytw25/livro-o-sucesso-no-ocorre-por-acaso-lair-ribeiro)
Figura 19 – Imagem utilizada na segunda demonstração da memória visual.
(Disponível em https://pt.slideshare.net/tytw25/livro-o-sucesso-no-ocorre-por-acaso-lair-ribeiro)
40
Novamente os alunos ficaram surpreso por não conseguirem mais deixar de
enxergar a imagem revelada na figura 20. Foi estabelecida então uma memória visual.
Ainda reforçando o papel da memória visual na formação da imagem, apresentamos
aos alunos a frase abaixo, onde as palavras estão com letras trocadas o até mesmo com números
misturados.
“Você já deve ter ouvido falar isso: Nõa imortpa a oderm das ltreas drtneo da
pvarala, bsata que a pmrireia e a úmtila etjasem no lguar crteo praa que vcoê enednta o
que etsá erctiso. Da mesma forma, É F4C1L L3R 357A M3N5AG3M S3M P3NS4R
MU170. Mas como o nosso cérebro é capaz de executar esta tarefa?”
Apesar de larga circulação destas frases na internet julgamos interessante apresenta-
la pois está dentro do contexto da memória visual, mostrando aos alunos que quando efetuamos
a leitura de um texto o nosso cérebro faz uso desta memória e portanto lemos todos os símbolos
contidos nas palavras, e sim acessamos um “banco de dados” com as imagens das palavras.
Informamos que é este ato que nos permite ler velozmente. Levamos o aluno a refletir sobre a
velocidade de sua leitura se lhes apresentarmos palavras que eles nunca viram. Será que eles
conseguiriam ler com a mesma rapidez? Terminamos esta seção da aula apresentando aos
alunos a ilusão de cores. Para enfatizar o papel do cérebro na formação imagem, apresentamos
um vídeo curto, mostrando como um objeto parece mudar de cor pelo simples fato de mudarmos
o seu entorno. Levamos então o aluno a pensar na seguinte questão:
Se ao meio dia, sob a iluminação da luz solar, você a enxergou uma camisa na cor
azul, no entardecer, já com o céu avermelhado, ou seja, sob uma iluminação
Figura. 20 - Revelação da imagem contida na figura 19
(Disponível em https://pt.slideshare.net/tytw25/livro-o-sucesso-no-ocorre-por-acaso-lair-ribeiro)
41
diferente, ou seja, sob a luz de diferentes comprimentos de onda, a camisa não
deveria se apresentar em uma cor diferente? Será que por já conhecer a cor da
camisa o cérebro poderia “compensar esta pequena diferença?
Depois abrimos um pequeno tempo para um jogo onde o objetivo era dizer
rapidamente as cores que você está vendo, sem ler as palavras!
Com o processo descrito acima tentamos mostrar aos alunos que diferente do que
se propaga nos livros de física, que trata a visão como uma simples absorção de comprimentos
de onda, a visão é muito mais complexa.
Encerramos a aula apresentando o episódio 2 da série Testando os Limites do Corpo
Humano: Visão, que além de apresentar os segredos da visão, nos informa sobre os atuais
estudos para o desenvolvimento de retinas artificias, objetivando tirar da escuridão cerca de 39
milhões de cegos que existe no mundo, segundo dados da ONU. Ao término do filme
mostramos o importante papel da física neste desenvolvimento.
A avaliação da aula foi feita através participação dos alunos nas discussões.
42
CAPÍTULO IV
Apresentação dos Resultados
Após a aplicação da nossa sequência didática, cujas atividades foram descritas no
CAPÍTULO III, fizemos uma avaliação da nossa proposta, que ocorreu entre os dias 5, 6 e 7 de
outubro de 2015. Para tal foi elaborado um questionário que foi aplicado aos alunos no período
normal da aula de física. Antes da aplicação do questionário foi pontuado junto aos alunos o
objetivo do mesmo e a importância de sua resposta sincera em cada questão. O instrumento de
avaliação começava com a solicitação a seguir:
Este questionário tem por objetivo lhe proporcionar um momento para refletir e
expor sua opinião sobre sua participação nas atividades propostas durante a aplicação da
sequência bem como o envolvimento da turma como um todo além de também lhe propiciar a
oportunidade de avaliar as atividades da proposta de trabalho.
1) A Física é vista por muitos como uma disciplina difícil e muitas das vezes pouco
interessante. Qual sua opinião sobre a Física?
Algumas respostas dadas pelos alunos:
- No 1º ano não me interessava muito, achava difícil e envolvia muitos cálculos. Agora está
mais atrativo. (M. C. turma 3003)
- A Física é fascinante, ela nos explica o funcionamento de tudo no universo. Viva a Física!
(T. O. turma 3005).
- Quando tive contato com a física no 9º ano pensei: Que matéria horrível, não serve para
nada. Não sei por que tenho que estuar isso. (J. P. turma 3004)
- Eu odiava Física. No 9º ano o professor passou o tempo todo pedindo para calcula a
velocidade de um móvel. Não entendia a razão disto. (A. M. turma 3001)
- Desde que tive minha primeira aula de física no 9º ano eu me apaixonei. O professor
passou vários vídeos da série espaçonave Terra da TV Escola. Achei tudo muito
interessante. (J. L. turma 3001).
- Até a 2ª série não me interessava muito pelos estudos, principalmente pela física. Até que
o professor da 2ª série me escolheu para desenvolver uma pesquisa sobre as cores, então
passei a me interessar mais. (D. R. turma 3005)
- Sempre tive interesse por ciências mas passei a gostar mais de física quando ela passou a
explicar as coisas do dia a dia. (K. F. turma 3002)
2) O nosso colégio faz parte de uma nova modalidade de ensino que preza pelas aulas
interdisciplinares, que são previstas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN). O
que você acha das aulas de física integradas com outras disciplinas?
Algumas respostas dos alunos:
43
- Excelente. São muito mais atrativas. (L. R. turma 3002)
- Muito boas. Nunca pensei que física pudesse interagir com história. As aulas ficam muito
mais interessantes. Parece que elas ficam marcadas. Lembro muito mais das aulas
integradas. (J. L. turma 3001)
- São incríveis. Lembro até hoje da aula Física integrada com História, na qual foram
discutidos os modelos geocêntrico e heliocêntrico e o tribunal da Santa Inquisição, (L. G.
turma 3003)
- As aulas integradas nos possibilitam abrir nossa mente sobre as coisas que nos cercam,
dando um novo ponto de vista das coisas. (Y. L. turma 3004).
- Gosto muito das aulas integradas. Lembro-me de uma aula integrada de Física com
geografia em que nos foi mostrado o papel do calor específico da água na formação das
brisas marítima e continental. (A. B. turma 3005).
- São muito boas e marcantes. Adorei saber o funcionamento do olho. Acho que nunca
correlacionaria sozinha a curva de sensibilidade das células cone com a teoria evolucionista
de Darwin. (K. C. turma 3005)
- São legais. Gostei de saber a física que explica o funcionamento do violão. (S. A. turma
3002)
3) O que você achou das experiências realizadas na execução desta sequência didática?
Algumas respostas dos alunos:
- Foram experiências simples, com material comum. Mas ajudaram a compreender os
conceitos. (R. L. turma 3003)
- Legais. Deu para aprender bastante. (S. B. turma 3002)
- Simples, sem nada de muito moderno, mas deu para entender a matéria. (M. R. turma
3001)
- Achei que foram legas a ajudou bastante a entender a matéria. (U. M. turma 3005)
- Foram legais. Só não gostei muita daquela que tive que fazer um relatório. Relatórios são
chatos de se fazer. (V. B. turma 3005)
- Toda aula tinha que ter experiência. Mas sem ter que fazer relatório. (L. A. turma 3004)
4) Sobre as simulações computacionais. O que você achou do uso das mesmas?
Algumas respostas dos alunos:
- Muito legais. Me surpreendi muitas vezes com os resultados. (N. S. turma 3004)
- Boas. Pena que não foi possível explorar mais e tentar coisas fora do roteiro. (R. L turma
3003)
- Interessante, mas acho que não substitui uma experiência de verdade. (A. M. turma 3001)
- Legal. Apesar de ter ficado apenas olhando. (S. B. turma 3002)
- Ajudou bastante. Deixou a aula mais divertida. E sempre bom ter algo a mais que o
quadro.
- Legal. Sempre que teve simulação eu precisei copiar menos. (M. G. turma 3001)
- Muito bom. É sempre legal quando os professores utilizam coisas diferentes. (G. C.turma
3005)
5) Com relação ao uso dos vídeos. Qual sua opinião sobre os vídeos utilizados na sequência
didática?
44
Algumas respostas dos alunos:
- Gostei muito dos vídeos da série Cosmo. Eles fazem a gente gostar mais de ciências.
Resolvi assistir todos por minha conta. (L. A. turma 3001)
- Adorei os vídeos do Cosmo. Foram muito bons para ajudar a compreender a matéria. O
vídeo falando sobre o sentido da visão também foi interessante. (K. F. turma 3002)
- Muito bons. Os vídeos nos ajudam em muitos casos, mostrando coisas que os professores
não conseguem explicar apenas falando. (R. B. turma 3003)
- Não gostei muito. Deixou a aula um pouco cansativa. (Y. L. turma 3004)
- Vídeos são legais, mas o último que estava em espanhol eu achei um pouco cansativo. (I.
R. turma 3001)
- Gostei muito dos vídeos do cosmo, mas minha aula é depois do almoço. Cochilei. (L. P.
turma 3001)
- Achei muito bom. Despertou minha curiosidade sobre a história das descobertas
científicas. (S. A. turma 3005)
6) De um modo geral, como você viu sua participação nas aulas? E a da turma como um
todo?
Algumas respostas dos alunos:
- Não me envolvi em muitas atividades. Aulas depois do almoço dão muito sono. Minha
turma fica pouco participativa em todas as aulas depois do almoço. (M. M. turma 3001)
- Achei boa. Fiz todas as atividades propostas pelo professor. A turma também participou
bem. Interagimos bem um com o outro. Em alguns momentos conversamos um pouco (A.
B. turma 3002)
- Acho que me saí bem. Dei minha opinião sempre que perguntado. Minha turma, na minha
opinião é um pouco desinteressada. (J. R. turma 3003)
- Sinceramente acho que não fui muito bem. Conversei com meus amigos e ainda dormi
em um dos filmes, mas de um modo geral minha turma é participativa. (L. M. turma 3002)
- Eu adoro física então faço todas as coisas propostas com muito interesse, então acho que
minha participação foi muito boa. Já minha turma conversa demais o que atrapalha um
pouco as aulas (T. O. turma 3005)
- Não me envolvi muito nas atividades. Na atividades e grupo não fiz nada, só falei um
pouco na apresentação. Minha turma não é muito interessada. (L. N. turma 3005)
7) A tabela abaixo apresenta as aulas desenvolvidas bem como os
objetivos específicos que pretendemos com este trabalho. Para
indicar seu grau de satisfação com cada uma das aulas que
compõem a nossa sequência didática, marque um ( X ) nas
últimas de acordo com o código ao lado:
Os resultados percentuais das respostas indicadas pelos alunos estão apresentados
na FIGURA 21.
Muito Satisfeito
Satisfeito
Insatisfeito
45
8) Considerando agora a proposta como um todo, qual o seu grau de
satisfação com o trabalho desenvolvido?
A tabulação dos resultados para esta pergunta está mostrada na FIGURA 22.
Título da Aula Objetivos Grau de Satisfação
Ondulatória
Reconhecer uma onda, seus
elementos e sua classifi-
cação, bem como sua capa-
cidade de transportar ener-
gia sem transportar matéria.
41,6% 50,3% 8,1%
Fenômenos Ondulatórios
Reconhecer os fenômenos
ondulatórios, a relação entre
a Física e a Música.
27,2% 67,6% 5,2%
Reforçando os Conceitos de onda e
os Fenômenos Ondulatórios
Fixar os conteúdos aborda-
dos através de exercícios
conceituais
49,1% 37,6% 13,3%
O Arco Íris de Maxwell
Reconhecer as ondas eletro-
magnéticas, os processos nos
quais são produzidas bem
como os nomes que recebem
em função de suas
frequências.
30,6% 54,3% 15,0%
O Espectro Visível e a Paleta de
Cores de Van Gogh
Explorar a faixa visível do
espectro eletromagnético e
diferenciar a cor luz da cor
pigmento.
70,5% 20,8% 8,7%
Mergulhando no Mundo das Cores
Compreender o fenômeno da
cor, não como uma proprie-
dade intrínseca do objeto,
mas relacionada com a luz.
45,7% 42,2% 12,1%
Como funcionam nossos olhos
Reconhecer as diversas
estruturas do olho humano,
os aspectos físicos, químicos
e biológicos da visão.
28,9% 55,5% 15,6%
Ilusão de Cores
Reconhecer o papel do cére-
bro na percepção de uma
imagem e que o mesmo
comprimento de onda pode
produzir sensações diferen-
tes em cada indivíduo.
64,7% 26,0% 9,2%
Figura 21 – Tabela mostrando os resultados percentuais das respostas dadas pelos alunos
com relação ao grau de satisfação com cada atividade desenvolvida.
46
Além das entrevistas e do questionário utilizamos também como forma de avaliação
da nossa proposta de trabalho a avaliação externa aplicada pela SEEDUC, o SAERLINHO.
Tabelamos os resultados do SAERJINHO desde 2013, pois neste ano iniciamos o
trabalho que viria a dar origem à sequência didática. Os dados são mostrados na FIGURA 23.
H10 - Reconhecer a luz como onda eletromagnética.
H11- Reconhecer fenômenos relativos à luz (reflexão, refração, dispersão, difração, etc.) como
fenômenos ondulatórios.
H12 - Relacionar frequência, período, comprimento de onda, velocidade de propagação e
amplitude de uma onda.
H13 - Reconhecer o espectro eletromagnético em função de frequências e comprimentos de
onda.
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
Muito Satisfeito Satisfeito Insatisfeito
41,6%
56,1%
5,2%
Avaliação da Proposta
Figura 22 – Gráfico apresentando os resultados percentuais do nível
de satisfação dos alunos com o trabalho desenvolvido.
Figura 23 – Tabela apresentando o desempenho do CE Erich Heine por Habilidade
Desenvolvida
47
H14 - Identificar as cores relacionando-as com as frequências das ondas luminosas.
H15 - Diferenciar ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas.
H16 - Reconhecer a onda como processo de transferência de energia sem transferência de
matéria.
H22 - Reconhecer o olho humano como receptor de ondas eletromagnéticas.
Com os dados da tabela mostrada na figura 23 plotamos um gráfico, mostrado na
FIGURA 24, para facilitar a visualização das variações dos resultados obtidos em cada item.
Também pensamos em fazer uma comparação dos índices alcançados pelo CE
Erich Heine e as outras escolas da região, todas pertencentes a Coordenadoria Regional de
Ensino METRO IV, no ano de 2015, mas a SEEDUC até a presente data ainda não
disponibilizou os resultados por turma.
Então resolvemos fazer um comparativo no ano de 2014, uma vez que neste ano
houve aplicação quase que total da Sequência Didática, a menos de umas pequenas
modificações. Os resultados são mostrados na FIGURA 25
Figura 24 – Gráfico mostrando o aproveitamento dos alunos nas habilidades e
competências a serem desenvolvidas pelos alunos da 3ª série no 3º Bimestre.
48
É interessante destacar que a segunda escola com melhor aproveitamento na região
foi o CE Miécimo da Silva, que também é integrante do programa Dupla Escola, e também
trabalha com aulas integradas e interdisciplinares, o que vem a sugerir que este tipo de aula
venha realmente a configurar como mais atrativa e de maior retenção.
Fig 25 – Gráfico apresentando um comparativo do aproveitamento na Física, na 3ª
série do ensino médio, de algumas escolas da METRO IV no SAERJINHO de 2014.
49
CAPÍTULO V
Considerações Finais e Conclusões
A organização desta sequência didática foi motivada por três fatores. O primeiro
deles foi o acesso a uma pesquisa feita em 2011 no Instituto Superior de Educação onde
levantou-se junto aos alunos quais recursos tecnológicos utilizados pelos professores tornavam
as aulas mais atrativas. Foi feito então uma avaliação semelhante no CE Erich Walter Heine
onde foi introduzido mais um item, as AULAS INTEGRADAS. Os resultados de ambas as
pesquisas foram apresentados nos Figuras 3 e 4, respectivamente. As aulas integradas, que são
obrigatórias nesta unidade escolar, tendo cada professor que fazer pelo menos uma por
bimestre, apareceram como um fator de grande relevância na atratividade das aulas, se tornando
então um segundo fator de motivação, uma vez que a interdisciplinaridade é prevista nos PCNs.
O terceiro fator motivador foi a constatação de que os alunos da 2ª série, ao estudar brevemente
a óptica geométrica possuíam grandes dúvidas no que diz respeito a percepção de cores dos
objetos. Como na 3ª série do ensino médio o currículo mínimo de física propõe que se apresente
o olho como um receptor de ondas eletromagnéticas viu-se neste tópico um bom conteúdo
integrador e a possibilidade de esclarecer as possíveis dúvidas sobre a percepção das cores. A
ideia inicial era produzir um material para trabalhar as características ondulatória da luz e os
mecanismos da visão e da percepção de cores, mas verificamos que seria muito interessante
desenvolver também os conceitos da ondulatória sob os mesmos conceitos.
A ideia da elaboração da surgiu a partir das anotações de aulas do professor feitas
em 2013 onde destacaram-se as aulas integradas com a disciplina Artes, onde trabalhou-se a
diferença da cor luz e da cor pigmento e a aula integrada com Química e Biologia, onde foram
trabalhados os conceitos de isomeria cis-trans do retinal, processo este que ocorre dentro das
células fotorreceptoras e a análise das curvas de sensibilidade das células cones que nos
permitiu uma interessante discussão sobre mutações genéticas e evolução de espécies. Os
resultados das turmas nas avaliações, tanto internas e externas foram bastante satisfatórias,
originando a ideia de se estruturar estas aulas para repetições futuras.
Assim em 2014 já tínhamos uma sequência didática praticamente elaborada,
aplicamos a sequência com o intuito de avaliar os pontos fortes e fracos e realizarmos as
modificações que fossem necessárias.
50
A análise dos dados nos mostrou que a aula 1, que aborda a habilidade (H12), não
atingiu os resultados esperados, então reformulamos a mesma. Já a aula 2 pareceu não ter
abordado a habilidade (H11) de forma adequada o que nos levou a modifica-la totalmente. E
finalmente, na aula 7 tentamos introduzir o modelo corpuscular da luz e isto parece ter causado
uma certa confusão para os alunos já que a ideia abordada na habilidade (H12) e a compreensão
do olho como um receptor de ondas eletromagnéticas.
Em 2015, já com a sequência finalizada, iniciamos a aplicação do produto final,
mas durante a mesma tivemos alguns problemas com relação ao calendário. Atividades extras
e culminância de projetos da escola acabaram por prejudicar a aplicação em algumas turmas.
As melhorias na aula 1 produziram bons resultados para a habilidade (H15) mas
não surtiram qualquer efeito no que se refere a habilidade (H12). Aparentemente o problema
está no tempo para trabalhar no simulador, o que nos sugere a possível necessidade de
desmembrar esta aula. Já as modificações na aula 2, habilidade (H11), apresentaram um
excelente resultado. Já a aplicação da aula 4 foi problemática, uma vez que 3 das 5 turmas não
tiveram esta aula aplicada da maneira concebida, pois as referidas turmas ficaram sem aula de
física neste dia, o que provocou uma mudança de estratégia, uma vez que, devido ao calendário
da avaliação externa e a pressão para se atingir a meta não nos permite ficar com o conteúdo
defasado, o que nos obrigou a condensar as aulas 4 e 5 sendo este um possível motivo para a
queda nos índices de acerto nas habilidades (H13) e (H14). Tal problema veio a ocorrer
posterior com outras duas turmas durante as aulas 6 e 7.
Ao construirmos nossa proposta criamos roteiros de aulas com atividades que
possam ser realizadas em qualquer estabelecimento de ensino, sendo em alguns casos
necessário fazer algumas adaptações, como ocorreu em alguns casos em que o laboratório de
informática não estava disponível, obrigando que o uso do simulador fosse feito em um único
computador, cujas as imagens foram projetadas para que todos pudessem verificar os
fenômenos. Já no que diz respeito às experiências com as molas, nós utilizamos mola de aço,
que constituem de um kit de física experimental. Como sabemos que estas molas não a realidade
de muitas escolas, fez-se também uma análise da utilização de molas de brinquedo feitas de
plástico e facilmente encontradas. Para dispor de molas em comprimento adequado foram
necessárias 9 molas, que foram amarradas de três em três. Depois unimos dois conjuntos,
inserindo um dentro do outro com o intuído de produzir uma mola de densidade diferente,
necessária para a experiência sobre refração. A utilização destas molas não interferiu nos
resultados esperados. Com o intuito de facilitar a prática com projeções das cores vermelha,
51
verde e azul, experimentou-se também utilização das lâmpadas de LED coloridas, que
atualmente são facilmente encontradas e as mesmas atenderam às expectativas do experimento.
Para a experiência com as tintas, inicialmente foi usado tinta de impressora, que por sua
consistência facilitam a manipulação das diferentes cores. Como estas tintas são caras em
alguns casos foi utilizada a tinta fornecida pelo professor de artes do Colégio.
É importante ressaltar que a forma que os roteiros foram elaborados, privilegiando
a construção de conceitos e explorando muito pouco da parte matemática, permite que esta
sequência didática também possa ser utilizada, sem muitas adaptações, em turmas de 9º ano do
ensino fundamental. Outra particularidade é que muitos roteiros podem ser trabalhados de
forma independente, o que viabiliza a utilização de alguns destes em turmas de 2ª série do
ensino médio, onde costuma-se trabalhar, dentro do estudo da óptica, a ideia da cor dos corpos.
Outro fator que desejamos ressaltar é que antes de se começar a elaborar a sequência
didática, enquanto pensávamos sobre o tema central, a apresentação do o olho como um detector
de ondas eletromagnéticas, fizemos um trabalho em conjunto com o professor mestre André
Gonçalves de Oliveira, regente das turmas de 2ª série do CE Erich Walter Heine. O trabalho
consistia numa pesquisa sobre a percepção das cores e a apresentação das células
fotorreceptoras. Para o desenvolvimento desta pesquisa foram selecionadas três alunas, que sob
orientação do professor André e nossa co-orientação produziram um trabalho que veio a ser
selecionado para participar da FECTI, em 2014, e posteriormente da MOSTRATEC de Novo
Hamburgo em 2015. Mesmo não tendo sido premiado nestes eventos, a simples seleção do
mesmo para participar dos eventos externos motivou bastante as alunas envolvidas e ainda
despertou o interesse de muitos alunos pelo assunto.
Ao fazermos uma reflexão sobre as situações que vivenciamos durante todo o
processo, desde a orientação do trabalho das alunas, passando pela elaboração da sequência
didática e sua posterior aplicação, pudemos fortalecer a nossa ideia de que ainda é possível
fazer muita coisa pela educação. A análise da aplicação nos propiciou a oportunidade de
verificar que é possível apresentar a física de forma atrativa, de modo a cativar o aluno e
desenvolver seu interesse pelo estudo das ciências. Mas acreditamos que o maior diferencial de
nossa proposta foi a tentativa de elaborar as aulas dentro das expectativas do educando no que
diz respeito aos recursos que os mesmos indicaram como relevantes para tornar a aula mais
atrativa. Ao termino da aplicação já foi dado início a elaboração de um novo roteiro, envolvendo
espectroscopia, integrado as disciplinas Física e Química e servindo como ponte para o início
do estudo sobre a antiga Teoria Quântica, previsto para o 4º bimestre.
52
A Sequência Didática mostrou-se aplicável e as metodologias e recursos utilizados
na mesma pareceu motivar os alunos, tornando as aulas mais atrativas. Os resultados obtidos
nas avaliações externas foram satisfatórios, sedo superiores em quase 40% a média da
Coordenadoria Regional Metropolitana IV. Apresentou também um aproveitamento
aproximadamete15% superior, quando comparada a uma outra escola do mesmo perfil, também
de horário integral, com aula interdisciplinares turmas de administração.
A aplicabilidade da sequência, em sua maior parte, exige uma postura participativa
e investigativa dos alunos, mas esta parece não ser a realidade da Rede Estadual. Isto nos levou
a pensar na possibilidade de ter a sequência aplicada por outro professor em uma escola regular,
mas não tivemos tempo hábil para isso. As Sequência exigem mais tempo para trabalhar os
conceitos de forma significativa, esperando que os alunos alcancem as habilidades esperadas,
mas a cobrança com relação ao cumprimento do currículo mínimo para a realização da
avaliação externa não nos permite ter muita flexibilidade de tempo
Ao concluirmos, deixamos a sugestão de que se desenvolvam outros temas de aulas
integradas, e uma possível continuação do conteúdo, elaborando-se uma sequência que façam
a transição do modelo ondulatório para o modelo corpuscular da luz, de modo que se produza
materiais que venham a abranger todos os conteúdos normalmente trabalhados nas escolas de
nível médio e que estes sejam testados por profissionais durante suas participações em
programas de pós-graduação. Se assim for feito, acreditamos que rapidamente teremos material
com muitas sugestões de aulas integradas, abordados de forma que promova uma aprendizagem
significativa de conceitos que são realmente relevantes.
53
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57
APÊNDICE I
58
O mundo dos cones e a ilusão das cores.
Danielle Regina de Lúcio Costa, Helaine Fernades do Nascimento e Isabella Affonso Saar
Orientador: André Gonçalves de Oliveira
Co-orientador: Alessandro Silva da Motta Araújo
Colégio Estadual Erich Walter Heine.
Rua Manoel Lourenço dos Santos, S/N, João XXIII, Santa Cruz
e-mail: [email protected]
Resumo
O presente trabalho trata de um tema mal explicado tanto em sala de aula quanto em muito
material de divulgação científica: o efeito de cor que enxergamos o mundo. Esclarece a origem das
cores e as transformações da luz vinda dos objetos até serem interpretadas por nosso cérebro. Desfaz
algumas confusões como a ideia de que a cor é uma propriedade dos objetos que enxergamos ou até
mesmo responsabilidade dos mesmos. Discutimos a confusão criada nessa interpretação da cor pelos
diversos modelos que tratam ou trataram dela. Demonstra-se que visão tem limites e brinca-se com
isso em práticas que chamamos de ilusão de cor. Explicamos o papel dos cones e do cérebro para
interpretar essa interação da luz com a matéria.
Palavras chave: até três, devem ser iniciadas em letra maiúscula e separadas entre si por ponto final,
alinhamento justificado, fonte Times New Roman 12 regular, cor preta.
59
Introdução
A Teoria evolucionista proposta por Charles Darwin nos fornece a base científica para entender
a origem das espécies, mas ela vai além disso. Ela nos permite compreender a evolução de certas
estruturas biológicas, que ao longo do tempo, foram se especializando e dando origem aos nossos
sentidos.
Dentre os nossos sentidos a visão talvez seja um dos mais fascinantes, talvez pelo fato de ser
a observação o primeiro passo para exploração do cosmos.
A visão é um processo complexo, cuja compreensão envolve conhecimentos Físicos, Químicos
e Biológicos e também está relacionada a fatores psíquicos.
Para Aristóteles as cores eram uma propriedade dos objetos. Ele defendia que as cores
eram apenas seis no total: o vermelho, o verde, azul, amarelo, branco e negro. Muitos séculos
depois essa ideia foi combatida por Leonardo da vinci que, em sua teoria sobre as cores, defende
que a cor é uma propriedade da luz e não dos objetos. Todas as outras cores eram formas a
partir do vermelho, verde, azul e amarelo. Segundo ele o branco e o preto são extremos da luz.
Hoje sabemos que a ideia de visão está associada a recepção da luz emitida ou refletida pelos
objetos, existindo três cores primárias apenas, verde, vermelho e azul, descoberto em pesquisa
realizada pelo inglês Thomas Young em 1800. O modelo atual da luz e da visão é uma evolução dos
conceitos de cientistas como Newton, Huygens, Helmholtz, Maxwell, Einstein e de Broglie, que nos
dão o modelo da dualidade onda-partícula para a luz. Portanto, podemos explicar a luz utilizando ou o
modelo ondulatório ou o modelo quântico. Tudo depende dos efeitos que queremos explicar. No
ensino médio pouco são tratados esses dois modelos. Quase todo tempo de ótica é utilizado para
desenvolver o modelo da ótica geométrica. Esse modelo simplificado trata a luz como raios. Esse
modelo é utilizado para explicar a sombra, a reflexão, a refração e a formação de imagens em um
espelho ou lente. Não explica fenômenos como difração, polarização ou absorção da luz. Também não
explica a distribuição e das cores no mundo externo ou interno.
Apalavra cor vem da divisão do espectro da luz visível em cores, considerando seu
comprimento de onda.
O artigo de Scarini e Marineli cita um curso ministrado a professores de ensino médio da rede
pública de são Paulo. Esses professores demonstraram muito interesse algumas confusões dos
conceitos da interação da luz com a matéria para formar as cores que associamos aos objetos. O
60
mesmo artigo destaca que os lírios de física pouco tratam dos modelos físicos da luz ou da natureza
de sua percepção. Portanto, não era de se esperar que os alunos, também derrapem nas explicações
dos fenômenos de cor.
A maioria das pessoas sabe muito pouco sobre o mecanismo da visão e muito menos sobre as
cores que enxergamos. Elas acreditam que a cor de um objeto seja uma característica intrínseca deste,
demonstrado ainda o pensamento aristotélico de cor, quando na verdade a cor é o resultado da
interpretação que o cérebro faz das reações químicas que ocorrem em células especializadas,
chamadas de cones, que estão presentes no fundo dos olhos, a retina. Nossa ideia de cor nos permite
diferenciar objetos de mesma luminosidade ou pouca diferença de luminosidade de acordo com a
combinação de comprimentos de onda de luz que eles refletem para os olhos.
A cor de um objeto é aquela que quando uma luz branca do Sol incide sobre ele, nós a
enxergamos. Portanto, é verde aquele objeto que recebe luz solar e emite uma combinação de
comprimentos de onda que em nosso cérebro é interpretada como verde. Isso quer dizer que o objeto
pode nem estar emitindo ou refletindo a luz de comprimento de onda na faixa da cor verde, mas uma
combinação que em nosso sistema olho-cérebro dá verde.
Para resumir: cor-luz é uma faixa de comprimento de onda no espectro das ondas
eletromagnéticas da luz visível e cor que enxergamos é a combinação da luz recebida pela retina,
combinada, enviada ao cérebro e interpretada por este. No cérebro, a cor ainda sofre a influência da
memória. Por exemplo, uma banana vai ser interpretada como amarela pelo cérebro ainda que sobre
luz vermelha, pois a memória tem muitos registros de bananas amarelas. Uma curiosidade são s cores
que existem apenas em nossas cabeças, como o marrom, o roxo ou o cinza. Não existe uma faixa de
comprimento de onda que dê o roxo, por exemplo, é necessário que o objeto emita mais que uma luz
com comprimentos de onda diferentes para que nosso cérebro interprete essa cor.
As práticas deste trabalho brincam com essas combinações de luz e confundem os cérebros
do público. Na tentativa de evidenciar esses limites desse sentido, a visão.
Nosso trabalho servirá também para aprofundar o entendimento de designers visuais, que
estudam as teorias de cor para criar uma boa relação entre elas em seus produtos, como web
designers, designers gráficos e publicitários.
Neste trabalho nos procuramos focar especificamente na percepção das cores pelo olho
humano, suas relações com o objeto observado e como o cérebro processa a informação. Utilizaremos
algumas práticas e experimento que demonstram esta ilusão de cor.
61
Objetivo
Explicar o funcionamento dos cones na percepção das cores mostrando como são feitas as
combinações das diversas faixas de frequências para gerar a cor final que será enviada para o cérebro.
Desenvolver práticas que evidenciam esta construção, criando experimentos que chamaremos de
ilusão de cor.
Materiais e Métodos
O projeto surgiu a partir do interesse dos alunos que propõem esse trabalho por questões
discutidas em sala de aula, onde apresentavam-se os conceitos de introdução à óptica pelo professor
orientador na aula de física. Nestas discussões percebeu-se as dificuldades que as pessoas têm para
compreender o funcionamento do olho humano. Os alunos espantaram-se com a explicação física de
cor, que tira dos objetos essa propriedade. Isto provocou o interesse dos três alunos em apresentar
um trabalho que pudesse servir de facilitador da compreensão dos fenômenos envolvidos na
percepção das cores.
Para atingir estes objetivos os alunos construíram um modelo artesanal de um olho dando
ênfase à retina, onde se encontram os cones, as células responsáveis pela percepção das cores, bem
como as suas conexões neurais.
Através de um software de simulação de fenômeno físico disponibilizado no portal Phet
desenvolvido por pesquisadores da Universidade do colorado, os alunos mostraram como se dá a
mistura das cores monocromáticas. Nesse aplicativo são colocadas três fontes de cores primárias que
são misturadas com a quantidade desejada pelo usuário que observa a cor resultante.
Então foi elaborado painéis explicativos do funcionamento do olho e experimentos que
trabalham a ilusão de cores, o que ratifica os conceitos explicados. Esses painéis apresentarão resumos
de teorias importantes para melhor aproveitamento dos experimentos pelo público.
Citaremos os experimentos que construiremos para explicar a ilusão de cor:
Prisma ótico com feixe de luz
62
O ponto mágico
Tarja cromática
Palavras ilusórias
Inibição lateral
Adição e subtração de cores com lanterna
Pura ilusão
Disco de Newton
Círculo de cores.
Imagem negativada
Descrição dos Experimentos
Prisma óptico com feixe de luz: Iremos explicar que a luz branca apresenta-se como sem cor.
Fisicamente, ela contém todas as cores, ou pelo menos as primárias pois quando a luz atinge o Prisma
ocorre o fenômeno de refração que dispersa a luz branca separando-a nas diversas cores.
O ponto mágico: Dois quadros coloridos e um ponto branco no meio. Fixar o olho no ponto
branco e em seguida olhar para um fundo branco, sem os quadrados, veremos a cor dos quadrados.
Tarja cromática: Duas ligações de cores que causam a impressão que a tarja ao meio é de dois
tons, porém ao cobrir os lados, veremos que a tarja é de um só tom. Isto explica uma das propriedades
da cor.
Palavras ilusórias: Em um quadro com nomes de cores, porém com cor diferente da mesma, isto fará
uma ilusão.
Adição e subtração de cores com lanterna: Três diferentes lanternas com as cores primárias
de diferentes comprimentos de onda são ligadas ao mesmo tempo, isso resultará na cor que os nossos
olhos verão. Para demonstrar a adição de cores primárias.
Pura ilusão: Dois cubos de cores iguais quando observamos parecem ser diferentes, mas
quando colocamos o dedo no meio veremos que são iguais.
Disco de Newton: Em um disco são postas as sete cores que a luz branca é formada, quando
se gira esse disco, veremos que o disco se torna branco, isso comprova que a luz branca como a vemos
é composta nas cores do espectro.
63
Círculo de cores: é um círculo de bolinhas que desaparecem com um x no meio do círculo. Um
efeito criado utilizando-se de um computador, pois trata-se de uma animação com imagens no
formato gif. Bolinhas vermelhas formam um círculo e piscam em ordem no sentido horário. A pessoa
verá uma bolinha vermelha fazendo esse percurso. Enquanto as pessoas focam no x no centro do
círculo as bolinhas vermelhas parecem sumir.
Imagem negativada: será apresentada uma imagem em negativo onde o observado fixa seus
olhos e depois olha para uma parede dom fundo monocromático. O observador verá essa imagem
“desnegativada” na parede.
Muitos desses experimentos são efeitos do que se costuma chamar de pós-imagem. Refere-se
ao efeito de uma imagem continuar a existir em nossa visão mesmo após cessar a exposição da imagem
original. Os cones ficam fatigados quando expostos muito tempo a uma mesma luz. A retina humana
possui três tipos de cones. Esses são células fotossensíveis, responsáveis pela recepção das ondas que
chegam aos olhos, respondendo a três frequências diferentes: luz azul, luz verde e luz vermelha.
Quando fixamos os olhos em uma imagem por muito tempo, esses cones ficam fatigados. Ao
fecharmos os olhos esses receptores procuram descansar, daí a ode ocorrer uma inversão de cores.
Ao fixarmos os olhos em um objeto vermelho, por exemplo, os cones responsáveis pela recepção do
vermelho podem ficar cansados e procuram descansar ao retirarmos os olhos dessas imagens. Se
imediatamente, olharmos para um quadro branco, estaremos recebendo luz em todos os
comprimentos de onda. No entanto, as células receptoras do vermelho estão cansadas e não
respondem ao estímulo, somente as células que são sensíveis ao verde e ao azul. A cor que
enxergaremos é a cor complementar ao vermelho que é a soma de todas as outras cores exceto o
vermelho.
Os alunos discutem após cada ilustração as explicações físicas dos fenômenos, reforçando as
limitações que temos ao interpretar a luz e suas cores.
Resultados e Discussão
A construção dos materiais para a exposição foi complicada, alguns experimentos tiveram que
ser descartados, que nem foram citados nesse trabalho. Na figura I está uma foto com o professor
orientadores as alunas no laboratório de física, construindo um dos experimentos que não
funcionaram. Na figura dois as mesmas aparecem com o professor Alessandro quando pesquisavam e
começavam a preparar o texto.
64
Os experimentos e explicações foram bem recebidos pelos alunos que acompanharam a
exposição na escola. Todos surpreendem-se com as descobertas e assustam-se em conhecer melhor
seu organismo.
A maioria teve muita dificuldade em acompanhar as explicações, dizendo ser muito complexo.
Para um bom aproveitamento de nossa prática é muito importante que os alunos já tenham discutido
em sala de aula os conceitos de ondas eletromagnéticas e ótica em sala de aula. Nosso trabalho é como
uma revisão dos conceitos. Uma retificação à forma que a ótica costuma ser vista. Um avanço quanto
sabe-se apenas que nos olhos temos cones e bastonetes para receber a luz. Aqueles alunos que não
estudaram nada de ótica não aproveitaram tanto as discussões propostas. Divertiram-se com as
ilusões de ótica, contudo.
Num próximo trabalho pode-se ampliar as discussões sobre o tema. Colocar quadros com
diversas teorias de luz e cor. Focar nos modelos atuais de luz, modelo ondulatório e o modelo quântico.
Algumas experiências testando esse modelo quântico também podem ser acrescentadas.
Figura I –Alunas, da esquerda para a direita, Helaine, Daniele e isabella, com o professor André.
65
Figura II – As alunas pesquisando e escrevendo com o professor Alessandro.
Agradecimentos
O grupo agradece ao professo Alessandro Motta por nos depositar confiança no
desenvolvimento do projeto, que irá nos agregar valores na vida acadêmica e também profissional,
proporcionando experiência incrível e mais conhecimento. Agradecemos também aos realizadores da
feira que abrem esse espaço para os alunos mostrarem seu potencial e compartilhar seus
conhecimentos de maneira dinâmica.
Referências
Livros:
Sampaio, J.L.; Calçada, C.S.; Universo da física 2 : hidrostática, termologia e óptica. 2. ed. São Paulo:
Editora Atual, 2005. 489-503p.
66
Artigos de periódicos científicos:
Scarinci, A.L.; Marineli, F. O modelo ondulatório da luz como ferramenta para explicar as
causas da cor. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.36, n.1, p.1309, 2014.
Documentos eletrônicos:
Teoria das cores. Psicodinâmica das cores. Flavia Werneck.Cores.2011
. Disponível em: < http://pt.slideshare.net/CEF16/teoria-das-cores-
simplificado?utm_source=slideshow&utm_medium=ssemail&utm_campaign=download_notification
>. Acesso em: 3 setembro de 2014.
6 ilusões de ótica incríveis.Lívia Aguiar, 2011.
Disponívelem:<http://super.abril.com.br/blogs/superlistas/6-ilusoes-de-otica-incriveis/>. Acessado
em 3 setembro de 2014.
67
APÊNDICE II
68
Ondulatória
OBJETIVO: compreender o conceito de Onda e seus elementos bem como suas classificações.
Procedimento - Parte 1: Apresente aos seus colegas de turma o que é uma onda dentro de suas
concepções.
Procedimento - Parte 2:
A figura ao lado mostra uma mola esticada.
Considere as seguintes situações:
1) A pessoa faz um movimento rápido, uma única vez,
para cima e para baixo, retornando ao ponto inicial.
2) A pessoa faz um movimento rápido, uma única vez, para frente e para traz, retornando
ao ponto inicial.
Desenhe nos campos abaixo o que você espera observar nas situações 1 e 2.
Situação 1
Situação 2
Agora observe a realização dos experimentos citados acima.
Os resultados da experiência estão de acordo com suas previsões? ____________________
___________________________________________________________________________
C.E. ERICH WALTER HEINE– Ensino Médio Integrado em Administração Rua Manoel Lourenço dos Santos, s/nº – Santa Cruz – Rio de Janeiro – RJ
FÍSICA
ALUNO: Nº: Turma: DATA: ___/___/___.
69
Houve transporte de energia pelos pulsos gerados? E transporte de matéria?
___________________________________________________________________________
Agora tente definir uma onda, destacando suas principais características.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Cite alguns exemplos de ondas?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Faça uma reflexão sobre a forma com a qual a energia solar chega até a Terra. Tem
transporte de matéria neste processo? ___________________________________________
Com relação ao modo de vibração da mola, quais as diferenças observadas nas situações
1 e 2? ______________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
As ondas produzidas na situação 1 são chamadas de _________________________ e na
situação 2 de ____________________________ .
Considere um lago de águas tranquilas. Ao lançarmos uma pedra no lago provocaremos
uma perturbação que se propagará na superfície do lago. Haverá transporte de energia?
Em caso afirmativo, em quantas dimensões? Faça uma comparação com uma
perturbação produzida numa corda esticada.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
70
Com relação às dimensões em que a energia se propaga as ondas podem ser classificadas
em: _____________________, ________________________, _______________________
Cite exemplos de cada um dos tipos de onda citados no item anterior.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Procedimento - Parte 3:
Observe o experimento no qual são produzidos pulsos em uma mesma mola,
tracionadas com forças diferentes. O que você pôde observar com relação a velocidade de
propagação do pulso?
___________________________________________________________________________
Agora observe duas molas de diferentes densidades submetidas a mesma força de
tração. A velocidade do pulso é a mesma em ambas as molas?
___________________________________________________________________________
Procedimento - Parte 4: Reconhecendo os Elementos de uma Onda.
Uma onda apresenta alguns elementos que serão estudados através do aplicativo
“Ondas numa Corda” do PhET. O Aplicativo tem vários recursos e alguns serão apresentados
e explorados em conjunto com o professor. Para obter os resultados siga os procedimentos
abaixo:
Procedimentos:
1) Marcar o modo “oscilate”, para o tipo de perturbação, “no end” para a extremidade
direita da corda e, inicialmente coloquem Damping em none;
2) Clique no botão play para começar a produzir ondas;
3) Modifiquem o valor da amplitude e verifique o que se modifica na onda.
4) Utilizando a Régua faça a medição da amplitude;
71
5) Modifique o valor da frequência e tente relacionar estas modificações com o tempo
necessário para ocorrer uma oscilação completa. Registre suas observações.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Chamamos de comprimento de onda a distância entre duas cristas consecutivas.
Defina comprimento de onda. Modifique a frequência e observe o que ocorre com o
comprimento de onda.
6) Chamamos de comprimento de onda a distância entre duas cristas consecutivas.
Modifique a frequência e observe o que ocorre com o comprimento de onda. Registre
suas observações.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
7) Com um valor fixo de tensão; calcule a velocidade de propagação da onda na corda
(talvez seja necessário marcar a opção “slow motion”). Para isto utilize a régua superior
e o cronômetro. (Sugestão: Coloque a régua alinhada com o centro de equilíbrio. Clique
no play do cronômetro e depois o play para produzir as ondas. Aperte a pausa antes que
o pulso chegue ao final da corda.). Registre a distância percorria pela onda, o tempo
gasto, o comprimento de onda e a frequência; Repita o procedimento para diferentes
frequências. Registre as informações na tabela a seguir:
8) Verifique a relação V = .f
S t v = S/t f .f
1
2
3
72
Fenômenos Ondulatórios
OBJETIVO: Reconhecer os Fenômenos Ondulatórios.
Procedimento - Parte 1:
Experiência 1:
A figura ao lado mostra um
pulso transversal (situação 1) e outro
longitudinal (situação 2) se
propagando em uma mola. O que
você espera que aconteça quando o
pulso atingir a extremidade fixa?
Desenhe nos campos abaixo o que você espera observar nas situações 1 e 2.
Situação 1
Situação 2
Agora observe a realização dos experimentos citados acima.
Os resultados das experiências estão de acordo com suas previsões? ___________________
___________________________________________________________________________
Qual o nome do fenômeno observado? __________________________________________
Qual a explicação para a diferença entre os pulsos observados antes e depois deste ter
atingido a extremidade fixa? __________________________________________________
___________________________________________________________________________
C.E. ERICH WALTER HEINE– Ensino Médio Integrado em Administração Rua Manoel Lourenço dos Santos, s/nº – Santa Cruz – Rio de Janeiro – RJ
FÍSICA
ALUNO: ___________________________________________ Nº: Turma: DATA: ___/___/___.
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Experiência 2:
A figura abaixo mostra um pulso transversal se propagando em uma mola emendada
com outra mola, de maior densidade. O que você espera que aconteça quando o pulso atingir a
emenda?
Desenhe no campo abaixo o que você espera observar nas situações 1 e 2.
Agora observe a realização dos experimentos citados acima.
Os resultados das experiências estão de acordo com suas previsões? ___________________
___________________________________________________________________________
Qual o nome do fenômeno observado? __________________________________________
Houve mudança na velocidade de propagação do pulso? ___________________________
Houve reflexão do pulso ao atingir a emenda? ____________________________________
Produza um trem de ondas e observe.
Teve mudança na frequência do trem de ondas ao mudar de mola? __________________
Produza agora um trem de ondas a partir da mola mais densa. Houve alguma diferença?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Conclusão sobre o Fenômeno:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
74
Experiência 3:
A figura ao lado mostra uma mola perfeitamente ajustada a uma fenda. Considere que
a pessoa produza movimentos circulares. O que você espera enxerga depois da fenda na
situação 1? E se colocássemos uma segunda fenda, como mostrada na situação 2?
Desenhe nos campos abaixo o que você espera observar nas situações 1 e 2.
Situação 1
Situação 2
Agora observe a experiência
Qual o nome do fenômeno observado? __________________________________________
O fenômeno observado pode ocorrer com a luz? E com o Som? Justifique.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
75
Procedimento - Parte 2: Explorando os Fenômenos Ondulatórios.
Uma onda ao se propagar sofrer vários fenômenos, que variam de acordo com o meio
em que se propaga ou com a presença de obstáculos. Nesta seção entraremos em contato com
estes fenômenos através de simulações computacionais desenvolvidas pelo PhET.
2.1 – Aplicativo “Ondas numa Corda”
Simulação 1: Reflexão
Procedimentos:
9) Inicie o aplicativo “ondas numa corda”;
10) Selecione o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “fixed end” para a extremidade
direita da corda e coloque Damping em none;
11) Produza um pulso e observe a reflexão da onda com inversão de fase;
Qual a reflexão modificou alguma outra característica do pulso? (amplitude, largura
ou velocidade de propagação)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Seria possível ocorrer reflexão sem inversão de fase? Qual deverá ser a condição para
que isto ocorra?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Simulação 2: Interferência
Experiência I:
Procedimentos:
1) Selecione o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “loose end” para a extremidade
direita da corda e coloque Damping em none;
2) Selecione um valor para amplitude, clique no botão para produzir um pulso, pause a
simulação e verifique a amplitude produzida. Após a reflexão do pulso, produza outro
76
pulso. Registre o valor da amplitude no momento do encontro dos pulsos. (Sugestão:
utilize o botão para reproduzir “quadro a quadro”)
3) Repita o procedimento mas desta vez produza o segundo pulso com amplitude diferente
do primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma das
amplitudes.
Experiência II:
Procedimentos:
1) Selecione o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “Fixed end” para a extremidade
direita da corda e coloque Damping em none;
2) Selecione um valor para amplitude, clique no botão para produzir um pulso, pause a
simulação e verifique a amplitude produzida. Após a reflexão do pulso, produza outro
pulso. Registre o valor da amplitude no momento do encontro dos pulsos. (Sugestão:
utilize o botão para reproduzir “quadro a quadro”)
3) Repita o procedimento mas desta vez produza o segundo pulso com amplitude diferente
do primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma algébrica das
amplitudes.
Quais as diferenças observadas nas experiências I e II?
___________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Na experiência I ocorreu uma interferência __________________ e na II uma
interferência _____________________.
2.2 – Aplicativo “Wave Interference”
Simulação 1: Difração em Obstáculo
Procedimentos:
1) Com a aba “water” selecionada, varie os valores da frequência e amplitude e observe o
que estas grandezas significam na simulação;
2) Desligue o gotejamento e insira um uma parede vertical. Para isto clique em “add wall”
(canto inferior direito) e depois modifique a orientação da parede. Para modificar a
77
orientação da parede basta clicando sobre uma das bolinhas na extremidade e, mantendo
o botão pressionado movimente o ponteiro do mouse até que a parede fique vertical,
conforme a figura.
Desenhe no campo “previsão” o que você espera observar quando o gotejamento for
ligado.
Previsão
Ligue o gotejamento e observe.
O resultado da experiência está de acordo com sua previsão? _______________________
Explique em poucas palavras o que foi observado? _________________________________
___________________________________________________________________________
Modifique agora o tamanho da barreira e veja se ocorre alguma modificação nos
resultados
Ocorreu alguma mudança? Explique____________________________________________
__________________________________________ _________________________________
___________________________________________________________________________
78
Simulação 2: Difração em Fenda
Procedimentos:
1) Desligue o gotejamento. Remova a barreira (de um clique com o botão direito sobre a
barreira) e coloque uma fenda (clique em “one slit”)
Desenhe no campo “previsão” o que você espera observar quando o gotejamento for
ligado.
Previsão
Ligue o gotejamento e observe.
O resultado da experiência está de acordo com sua previsão? _______________________
Modifique agora o tamanho da fenda e veja se ocorre alguma modificação nos resultados
Ocorreu alguma mudança? Explique____________________________________________
__________________________________________ _________________________________
___________________________________________________________________________
79
2) Finalmente desligue o gotejamento depois
clique em “two slits”. Tente imaginar o
padrão que será obtido.
3) Ligue o gotejamento.
4) O padrão de interferência observado com
ondas na água é o mesmo que se obtém ao
se fazer a luz passar por duas fendas sendo
este um dos argumentos utilizados por
Christian Huygens para propor um modelo
ondulatório para a luz.
5) Observe o padrão de interferência da luz. Selecione a aba “light”. Clique em “two slits”,
depois em “show screen” e finalmente na opção “intensity graph”.
6) Ligue a luz. Verifique o local de maior intensidade luminosidade.
APLICAÇÃO INTERDISCIPLINAR: A Física e a Música
Para refletir....
1) Existe uma relação entre as notas musicais e as frequências das ondas?
2) Qual a diferença entre sons graves e agudos? O que são sons altos e baixos? Que
propriedade ondulatória se relaciona com estas características?
3) Como é produzido o som no violão? Qual a função das tarraxas? Por que as cordas
são diferentes?
4) Porque ao pressionarmos as cordas em posições diferentes do braço obtemos notas
musicais diferentes?
5) Qual a função do buraco que existe no corpo do violão?
80
O Espectro Visível e a Paleta de Cores de Van Gogh
OBJETIVO: Explorar a Faixa do Visível e o Fenômeno de Cor
A parte visível do espectro eletromagnético é bastante conhecido de todos, pois
frequentemente a natureza nos proporciona a oportunidade de observá-lo através do arco-íris.
Mas e as cores dos objetos? O que é a cor de um corpo?
Experiência 1: As cores primárias de absorção.
Tente obter as cores vermelha, verde, azul e preta através da mistura das tintas Ciano,
Magenta e Amarela que compõe as cores de um cartucho de tinta de impressora. Escreva abaixo
as misturas utilizadas para cada uma das cores
Vermelha:
Verde:
Azul:
Preta:
Pinte as partes dos círculos com as cores indicadas e as interseções com as cores que
você obteve com as misturas.
C.E. ERICH WALTER HEINE– Ensino Médio Integrado em Administração Rua Manoel Lourenço dos Santos, s/nº – Santa Cruz – Rio de Janeiro – RJ
FÍSICA
ALUNO: ___________________________________________ Nº: Turma: DATA: ___/___/___.
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Se mudarmos as quantidades das tintas misturadas, as cores obtidas serão as mesmas?
___________________________________________________________________________
Experimente mudar a proporção das tintas misturadas e observe os resultados.
Experiência 2: As Cores Primárias de Emissão
Obtenha as cores Amarelo, Magenta, Ciano e Branco através da mistura das luzes
vermelha, verde e azul. Escreva abaixo as misturas utilizadas para cada uma das cores
Amarela:
Magenta:
Ciano:
Branca:
Experiência 3: A cor de um objeto
A cor de um objeto é uma característica deste ou depende da iluminação que este
recebe?
Utilizando o equipamento com as três lâmpadas com as cores primária de emissão
observe a cor de certos objetos contidos na câmara.
Que conclusões você chegou com a relação à cor de um objeto após esta experiência?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
82
Mergulhando no Mundo das Cores
OBJETIVO: Compreender o fenômeno da cor
Experiência 1: As cores obtidas através de filtros
Observe a simulação ao lado:
Você seria capaz de dizer qual deve ser a
ação do filtro para que o observador perceba
a cor mostrada? Descreva o fenômeno.
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Seria possível obter a mesma cor percebida pelo observador sem o uso de filtros? Como?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Parte 2: Curiosidades sobre as cores:
1) Por que o céu é azul?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2) Qual seria a cor do Céu se não houvesse atmosfera?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3) Qual é a cor do Sol? ____________________________________________________
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Abra o aplicativo “Color Vision”,
selecione a opção RGB Bulbs e
obtenha a cor do Céu
manipulando os controles do
aplicativo abaixo.
Agora obtenha a cor do Sol também mexendo nos controles.
4) Como a atmosfera funciona? Ela funciona como o filtro ciano, absorvendo todas
as cores, deixando passar amenas o ciano ou ela retira apena uma das cores
primárias, permitindo que o resto chegue até a Terra?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
5) A figura ao lado mostra o diagrama cromático. Após análise do diagrama responda
por que os detergentes de lavar roupa são azuis? Justifique.
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Parte 3: Episódio 2 da Nova Série Cosmo
Assista com atenção o vídeo e faça anotações!
84
APÊNDICE III
AULAS 1 E 2 – Primeiro Dia
85
TEMA: Ondulatória
OBJETIVO: compreender o conceito de Onda e seus elementos bem como suas classificações.
RECURSOS INSTRUCIONAIS: discussões, trabalho em grupo, material didático dos escolares.
MOTIVAÇÃO: experiências com molas, aplicativo PhET (ondas numa Corda).
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Parte 1:
O professor pode iniciar com a pergunta “O que é Onda?”, com objetivo de sondar o
que os alunos sabem sobre o tema. É importante que o professor mantenha-se
imparcial, ouvindo os alunos sem expressar se alguém está certo ou errado, de modo a
evitar que os outros alunos fiquem inibidos e não expressem suas opiniões (tempo: 5
min).
Após ouvir as respostas, se possível organize as ideias dos alunos e conceitue onda.
Caso os alunos não apresentam respostas aproveitáveis, faça perguntas até que eles
cheguem ao conceito de onda (tempo: 5 min).
Parte 2:
O professor deverá agora utilizar a mola e fazer algumas demonstrações:
Experiência 1: Peça o auxílio de um aluno para esticar a mola. Produza um pulso.
Mostre aos alunos que a perturbação produzida no meio (mola) se propaga pela
extensão da mesma.
Pergunte aos alunos se houve transporte de energia de uma extremidade para a
outra.
Pergunte se houve transporte de matéria.
Formalize o conceito dizendo que “Ondas transportam energia sem transporte de
matéria”.
Peça aos alunos que exemplifiquem outros meios e outras perturbações. Aproveite
para comentar as ondas citadas, destacando as que se propagam em meios
materiais.
Pergunte como a energia (calor) se propaga do Sol até a Terra. Pergunte se tem
transporte de matéria neste processo. Faça-os refletir sobre o processo.
86
Apresente a diferença entre Ondas Mecânicas e Ondas eletromagnéticas.
Experiência 2: Ainda com o auxílio de um aluno, produza ondas transversais e
longitudinais na mola para que os alunos vejam a diferença entre elas.
Peça aos alunos para pensarem no funcionamento de um alto-falante e a seguir
peça-os para dizerem em qual das classificações as ondas sonoras se encaixam;
Após ouvir as respostas explique que o som é formado por variações de pressão
nos meios em que se propagam, podendo, portanto, ocorrer gases, líquidos e
sólidos.
Mostre-os um trecho de algum filme de ficção científica onde ocorra uma
explosão espacial (ou peça-os para pensar em alguma cena de explosão). Peça
para identificar os possíveis erros físicos na cena. (O aluno deverá citar o fato de
não poder existir som no vácuo.)
O professor agora deverá falar que as ondas também são classificadas quanto as
dimensões. Peça agora que os alunos exemplifiquem ondas uni, bi e
tridimensionais.
Para auxiliar o aluno na compreensão deste conceito o professor poderá explicar,
por exemplo, que se o som fosse unidimensional somente os alunos cujas orelhas
estivessem na mesma reta de sua boca seriam capazes de ouvi-lo. Se o som fosse
bidimensional somente as pessoas que estivesse em um único plano poderiam
ouvir o que fala e que, como todos podem ouvi-lo, em todas as direções o som é
tridimensional.
Experiência 3: Produza agora pulsos na mola com diferentes tensões na mesma.
O professor poderá fazer isso mantendo o aluno fixo e produzindo pulsos em três
posições diferentes, afastando-se do aluno. Peça aos alunos que se atentem para a
velocidade de propagação do pulso. Pergunte-os se eles percebem que a
velocidade de propagação é diferente;
Peça-os para estabelecer uma relação entre a velocidade de propagação e a força
tração na mola. Faça-os perceber que a velocidade de propagação aumenta com a
tração.
O professor deverá agora utilizar outra mola, de diferente densidade, para que os
alunos percebam que a velocidade de propagação é uma característica do meio,
87
no caso da mola, depende da densidade e da força de tração. O ideal seria produzir
pulsos simultâneos nas diferentes molas para que os alunos percebam a diferença
na velocidade de propagação.
Parte 3:
O professor deverá agora utilizar o aplicativo “Ondas numa Corda” do PhET para
apresentar os elementos de uma onda. Esta etapa pode variar em função dos recursos
oferecidos pela escola. O ideal é que os alunos possam alterar os controles do
simulador. Caso não haja computador para os alunos o professor poderá, com o auxílio
de um data show, mostrar o simulador para todos os alunos.
Procedimentos:
1) Marcar o modo “oscilate”, para o tipo de perturbação, “no end” para a extremidade
direita da corda e, inicialmente coloquem Damping em none;
2) Clique no botão play para começar a produzir ondas;
3) Peça para os alunos manipularem o valor da amplitude e verificar o que acontece. A
seguir, sugira a utilização da régua e peça-os que apresente uma definição para
amplitude;
4) Peça agora que os alunos manipulem o valor da frequência, peça-os para relacionar com
o tempo necessário para ocorrer uma oscilação completa. Defina Período e Frequência
e a relação entre eles.
88
5) Defina comprimento de onda. Peça para os alunos modificarem a frequência e
observarem o que ocorre com o comprimento de onda.
6) Com um valor fixo de tensão; calcule a velocidade de propagação da onda na corda
(talvez seja necessário marcar a opção “slow motion”). Para isto utilize a régua superior
e o cronômetro. (Sugestão: Coloque a régua alinhada com o centro de equilíbrio. Clique
no play do cronômetro e depois o play para produzir as ondas. Aperte a pausa antes que
o pulso chegue ao final da corda.). Registre a distância percorria pela onda, o tempo
gasto, o comprimento de onda e a frequência; Repita o procedimento para diferentes
frequências. Registre as informações na tabela abaixo.
S t v = S/t f .f
1
2
3
7) Demonstre a relação V = .f
AVALIAÇÃO: participação dos alunos nas discussões.
AULAS 3 E 4 – Segundo Dia
TEMA: Fenômenos Ondulatórios
89
OBJETIVO: Reconhecer os Fenômenos Ondulatórios.
RECURSOS INSTRUCIONAIS: discussões, trabalho em grupo, material didático dos escolares,
computador com internet ou com os aplicativos PhET instalados.
MOTIVAÇÃO: experiências com molas, aplicativos PhET (ondas numa Corda e Interferência
de Ondas).
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Iniciar a aula relembrando a definição de onda e sua característica de transportar
energia sem o transporte de matéria refazendo a experiência da produção de um pulso
transversal;
Parte 1: Experiências com a molas
Experiência 1: Reflexão
Produza um pulso transversal. Peça aos alunos para que fiquem atentos ao que
ocorre quando o pulso chegar ao final da mola.
Depois produza um pulso longitudinal, mostre que o mesmo também retorna.
Experiência 2: Refração
O professor deverá agora utilizar os dois tipos de molas, prendendo uma a outra.
Peça o auxílio de um aluno para esticar o conjunto de molas. Pergunte aos alunos o que
eles esperam que aconteça quando um pulso, produzido na mola menos densa, atingir a
emenda entre as molas. Explore o tema. Pergunte sobre a velocidade do pulso. Sobre a
frequência, se ao invés de um pulso fosse produzido ondas periódicas. Ouça atentamente
às respostas.
Produza um pulso. Deixe-os analisar o fenômeno. Depois faça-os atentar que na
emenda parte do pulso é transmitido mas a outra parte reflete (com inversão de
fase);
90
Produza agora um pulso na mola mais densa e mostre que na emenda uma parte
do pulso sofre reflexão mas sem inversão de fase.
O professor agora poderá definir refração ressaltando a característica de que durante
a refração a frequência se mantém constante.
Destaque o fato de poder ocorrer refração e reflexão simultaneamente.
Experiência 2: Polarização
Pegue duas placas de papelão. Com o auxílio de dois alunos, que deverão esticar uma
das molas, segure a mola aproximadamente na metade de sua extensão com o auxílio das placas
de papelão, que deverão estas paralelas. Solicite a um dos alunos que realize movimento circular
com a mão e mostre que após as placas só ocorrerão vibração no mesmo plano definido pelas
placas. Modifique a posição das mesmas (fação pelo menos em duas direções).
Explique que o fenômeno observado se chama polarização.
Pergunte se o som pode ser polarizado.
Pergunte se a luz pode ser polarizada.
Parte 2: Simulações computacionais (PhET)
O professor deverá agora utilizar o aplicativo “Ondas numa Corda” do PhET
para apresentar alguns fenômenos ondulatórios. Esta etapa pode variar em função dos
recursos oferecidos pela escola. O ideal é que os alunos possam alterar os controles do
simulador. Caso não haja computador para os alunos o professor poderá, com o auxílio
de um datashow, mostrar o simulador para todos os alunos.
2.1 – Aplicativo “Ondas numa Corda”
Simulação 1: Reflexão
Procedimentos:
8) Marcar o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “fixed end” para a extremidade
direita da corda e coloque Damping em none;
91
9) Clique no botão para produzir um pulso.
Pergunte aos alunos o nome do fenômeno observado;
Peça aos alunos para explicarem por que ocorre a inversão de fase. Caso não
consigam, relembre a Lei da Ação e Reação.
Pergunte-os se sobre a possibilidade de ocorrer a reflexão sem a inversão de
fase;
Depois selecione “loose end” e mostre o fenômeno.
O professor agora poderá formalizar o que é reflexão.
Simulação 2: Interferência
Experiência I:
Procedimentos:
4) Marcar o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “loose end” para a extremidade
direita da corda e coloque Damping em none;
5) Selecione um valor para amplitude, clique no botão para produzir um pulso, pause a
simulação e verifique a amplitude produzida. Após a reflexão do pulso, produza outro
pulso. Registre o valor da amplitude no momento do encontro dos pulsos. (Sugestão:
utilize o botão para reproduzir “quadro a quadro”)
92
6) Repita o procedimento mas desta vez produza o segundo pulso com amplitude diferente
do primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma das
amplitudes.
Experiência II:
Procedimentos:
4) Marcar o modo “pulse”, para o tipo de perturbação, “Fixed end” para a extremidade
direita da corda e coloque Damping em none;
5) Selecione um valor para amplitude, clique no botão para produzir um pulso, pause a
simulação e verifique a amplitude produzida. Após a reflexão do pulso, produza outro
pulso. Registre o valor da amplitude no momento do encontro dos pulsos. (Sugestão:
utilize o botão para reproduzir “quadro a quadro”)
6) Repita o procedimento mas desta vez produza o segundo pulso com amplitude diferente
do primeiro. Verifique que a amplitude no momento do encontro é a soma algébrica das
amplitudes.
O professor agora poderá formalizar interferência, destacando o fato de que quando doas
ondas se cruzam estas continuam a se propagar como se a outra não existisse, mas que
ondas no momento do encontro ocorre o fenômeno chamado interferência e que esta
pode ser construtiva ou destrutiva.
2.2 – Aplicativo “Wave Interference”
O professor deverá agora utilizar o aplicativo “Wave Interference” do PhET para
apresentar a difração e reforçar a ideia de interferência.
Simulação 1: Difração em Obstáculo
Procedimentos:
3) Com a aba “water” selecionada, varie os valores da frequência e amplitude para que o
aluno perceba o que estas grandezas significam na simulação;
93
4) Desligue o gotejamento e insira um uma parede vertical. Para isto clique em “add wall”
(canto inferior direito) e depois modifique a orientação da parede. Para modificar a
orientação da parede basta clicando sobre uma das bolinhas na extremidade e, mantendo
o botão pressionado movimente o ponteiro do mouse até que a parede fique vertical.
Pergunte aos alunos que figura eles verão ao iniciarmos o gotejamento. Mostre aos
alunos o que ocorre. Mostre-os a existência de ondulações atrás da parede.
5) Modifique o tamanho da barreira para que vejam o que acontece. (Para modificar o
tamanho da barreira basta clicar sobre a bolinha e, com o botão pressionado, arrastar o
ponteiro do mouse par aproximar uma bolinha da outra.)
Simulação 1: Difração em Fenda
1) Desligue o gotejamento. Remova a barreira (de um clique com o botão direito sobre a
barreira) e coloque uma fenda (clique em “one slit”) e novamente pergunte o que será
visto depois da fenda. (O professor pode modificar a largura da fenda e a frequência
para que os alunos vejam o resultado)
94
Neste momento o professor poderá formalizar o conceito de difração mencionado
suas características, bem como as relações entre comprimento de onda e a ordem de grandeza
do obstáculo, condições para que ocorra difração.
2) Finalmente desligue o gotejamento depois clique em “two slits” e peça aos alunos para
tentar prever a figura que se formará. Depois de ouvir os alunos mostre-os a figura
formada.
3) Explique o padrão de interferência observado. Comente que foi através da observação
deste padrão de Interferência que Christian Huygens propôs que a Luz seria um tipo de
95
onda, pois apresentava interferência. Mostre aos alunos o padrão de interferência da luz:
selecione a aba “light”. Clique em “two slits”, depois em “show screen” e finalmente
na opção “intensity graph”.
4) Mostre aos alunos que a maior intensidade luminosa ocorre justamente no ponto atrás
da barreira, o que é no mínimo muito curioso! (Esta observação será importante para
explicarmos posteriormente a dualidade onda-partícula)
Parte 3: APLICAÇÃO INTERDISCIPLINAR:
A Física e a Música:
Explicar que as notas musicais estão associadas a uma frequência (A nota lá
padrão, por exemplo, tem frequência de 440 Hz).
Explicar a diferença entre sons graves e agudos, dando a explicação correta para
sons baixos e altos.
Explicar a produção de som no violão: A função das tarraxas e o porquê das
cordas serem diferentes, a função do buraco no corpo (caixa de ressonância). Explicar
porque ao correr o dedo no braço do violão o som se torna mais agudo.
96
TAREFA PARA O PRÓXIMO ENCONTRO:
Dividir a turma em 6 grupos e pedir para que cada grupo pesquise as respostas ou
as explicações pedidas nos exercícios a seguir;
Na aula seguinte ocorrerá um sorteio de uma das questões para cada grupo, que
deverá apresentar a resposta do exercício, explicando-o em 5 min.
O que são lentes polarizadas. Elas trazem vantagens ou desvantagens?
Considere a nota lá padrão tocada por um violão e por um piano. A orelha humana consegue
distinguir entre estas diferentes fontes. Qual o nome desta propriedade? O que ela
representa em termos da forma da onda sonora?
O nome da propriedade que permite a orelha humana diferenciar os sons fortes dos fracos.
Qual o nome desta propriedade? Com que elemento da onda ela se relaciona?
Explique a diferença entre eco, reverberação e reforço.
O que são infrassons e ultrassons? Cite algumas aplicações tecnológicas.
Cite alguns seres vivos que se utilizam de ondas sonoras para se localizarem ou encontrar
presas, explicando o processo.
AVALIAÇÃO: participação dos alunos nas discussões.
97
AULAS 4 E 5 – Terceiro Dia
TEMA: Reforçando os Conceitos de Onda e os Fenômenos Ondulatórios
OBJETIVO: Resolver Exercícios Conceituais sobre Ondas
RECURSOS INSTRUCIONAIS: discussões, trabalho em grupo, material didático dos escolares,
Computador ligado à Internet*, Datashow* e Smatphone com aplicativo Plickers*
MOTIVAÇÃO: Aula em modelo Peer Instruction utilizando o aplicativo Plickers.
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Parte 1:
O professor deverá iniciar a aula pedindo para que os grupos apresentem os resultados
de suas pesquisas, destinando 5 min para cada grupo (30 min) mais 15 min para as
discussões sobre os tópicos apresentados;
Parte 2:
O professor deverá agora explicar a técnica peer instruction e distribuir os cartões de
resposta aos alunos. É importante que o professor faça a seleção de questões
conceituais envolvendo todos os conceitos trabalhados, inclusive questões
relacionadas aos conceitos que ficaram como pesquisa na aula anterior. A seleção deve
conter também alguns exercícios simples de utilização da equação da velocidade de
uma onda.
AVALIAÇÃO: Os resultados dos percentuais de acertos das questões, uma ferramenta oferecida
pelo aplicativo Plickers.
* Estes recursos não são essenciais, mas facilitam bastante além de deixar a aula mais dinâmica
e atrativa. O aplicativo Plickers pode ser substituído pela utilização de um conjunto de cartões
contendo as opções que deverão ser entregues a cada aluno. Para conhecer mais sobe a técnica
veja: Wanis, Rogério.
98
Questões utilizadas:
1) Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio material ou no vácuo. Sobre
ondas é correto afirmar que:
a) ela transporta matéria e energia
b) transporta apenas matéria
c) transporta apenas energia
d) transporta matéria e não energia
2) São características típicas de ondas:
a) peso e reflexão
b) interferência e difração
c) volume e pressão
d) densidade e temperatura
3) São exemplos de ondas transversais:
a) ondas sonoras e ondas de TV
b) ondas de rádio e ondas na mola
c) ondas de TV e microondas
d) ondas sonoras e ultrasson
4) Considere três ondas A, B e C que se propagam em um meio com velocidade de 200 m/s,
240 m/s e 300 m/s respectivamente. Sobre elas são feitas as afirmações:
I) as ondas A, B e C apresentam o mesmo período;
II) elas apresentam comprimentos de onda iguais;
III) as ondas B e C apresentam a mesma frequência;
IV) a onda A apresenta frequência menor que as ondas B e C.
V) as frequências de A, B e C são respectivamente 10Hz, 12 Hz e 15 Hz.
Está(ão) correta(as):
a) I
b) II
c) II, IV e V
d) I, II e V
99
5) Ondas sonoras emitidas no ar por dois instrumentos musicais distintos, I e II, têm suas
amplitudes representadas em função do tempo pelos gráficos abaixo.
A propriedade que permite distinguir o som dos dois instrumentos é:
a) o comprimento de onda.
b) a amplitude
c) o timbre
d) a frequência
6) João foi para o seu quarto para ouvir música. Não demorou muito para que sua mãe gritasse:
“João baixe este som!”. A mãe de João cometeu um erro conceitual. Para João seguir “a
risca” o pedido se sua mãe ele deveria modificar:
a) a intensidade
b) a frequência
c) o timbre
d) a velocidade de propagação do som
7) Com relação a questão anterior, o que a mãe de João queria realmente era diminuir o barulho,
para isso João deveria diminuir o volume de seu aparelho, e não a altura do som, como sua
mãe havia pedido. Ao diminuir o volume João:
a) Está diminuindo a frequência do som
b) Está aumentando a velocidade do som
c) Está diminuindo a amplitude da onda sonora.
d) Está diminuindo o comprimento de onda da onda sonora.
8) Uma certa onda mecânica longitudinal se propaga no ar com velocidade de 330 m/s e
comprimento de onda 2 cm. Com relação a esta onda podemos dizer que se trata de:
a) Um ultrassom com frequência de 6,06 x 10- 5 Hz
b) Um ultrassom com frequência de 16500 Hz
c) Um som com frequência de 16500 Hz
d) Um infrassom com frequência 6,06 x 10- 5 Hz
100
9) Quando um feixe de luz monocromático sofre uma mudança de meio, passando do ar para
a água, a grandeza que se mantém sempre constante é:
a) o comprimento de onda
b) a velocidade de propagação
c) a direção de propagação
d) a frequência
10) Em determinadas condições, pode-se ouvir o eco de um som. O fenômeno acústico que
explica o eco é:
a) a refração
b) a reflexão
c) a ressonância
d) a difração
11) Um violão foi afinado na temperatura de 25ºC. Depois foi evado para um ambiente a uma
temperatura de 45º C. Após o violão atingir o equilíbrio térmico:
a) o mesmo permanecerá afinado, pois a afinação não depende da temperatura.
b) o mesmo estará desafinado e as cordas estarão vibrando com uma frequência maior.
c) o mesmo estará desafinado e as cordas estarão vibrando com frequência menor.
d) O mesmo estará ligeiramente desafinado e para resolver o problema será necessário
diminuir a tração da corda.
12) (UFF-RJ) A figura representa a propagação de dois pulsos em cordas idênticas.e
homogêneas. A extremidade esquerda da corda, na situação I, está fixa na parede.e, na
situação II, está livre para deslizar, com atrito desprezível, ao longo de uma haste.
Identifique a opção em estão mais bem representados os pulsos refletidos nas situações I e II.
101
13) (Mackenzie-SP) A figura mostra uma onda transversal periódica, que se propaga com
velocidade v1 = 8 m/s em uma corda AB, cuja densidade linear é µ1. Esta corda está ligada
a uma outra BC, cuja densidade é m2, sendo que a velocidade de propagação da onda nesta
segunda corda é v2 = 10 m/s. O comprimento de onda quando a onda se propaga na corda
BC é igual a:
a) 7 m.
b) 6 m.
c) 5 m.
d) 4 m.
14) Em um dia de chuva muito forte, constatou-se uma goteira sobre o centro de uma piscina
coberta, formando um padrão de ondas circulares. Nessa situação, observou-se que caíam
duas gotas a cada segundo. A distância entre duas cristas consecutivas era de 25 cm e cada
uma delas se aproximava da borda da piscina com velocidade de 1,0 m/s. Após algum tempo
a chuva diminuiu e a goteira passou a cair uma vez por segundo.Com a diminuição da chuva,
a distância entre as cristas e a velocidade de propagação da onda se tornaram,
respectivamente,
a) maior que 25 cm e maior que 1,0 m/s.
b) maior que 25 cm e igual a 1,0 m/s.
c) menor que 25 cm e menor que 1,0 m/s.
d) menor que 25 cm e igual a 1,0 m/s.
15) A ultrassonografia, também chamada de ecografia, é uma técnica de geração de imagens
muito utilizada em medicina. Ela se baseia na reflexão que ocorre quando um pulso de
ultrassom, emitido pelo aparelho colocado em contato com a pele, atravessa a superfície
que separa um órgão do outro, produzindo ecos que podem ser captados de volta pelo
aparelho. Para a observação de detalhes no interior do corpo, os pulsos sonoros emitidos
têm frequências altíssimas, de até 30 MHz, ou seja, 30 milhões de oscilações a cada
segundo. A determinação de distâncias entre órgãos do corpo humano feita com esse
aparelho fundamenta-se em duas variáveis imprescindíveis:
a) a intensidade do som produzido pelo aparelho e a frequência desses sons.
b) a quantidade de luz usada para gerar as imagens no aparelho e a velocidade do som nos
tecidos.
c) a quantidade de pulsos emitidos pelo aparelho a cada segundo e a frequência dos sons
emitidos pelo aparelho.
d) a velocidade do som no interior dos tecidos e o tempo entre os ecos produzidos pelas
superfícies dos órgãos.
102
16) Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola mexicana. Os
espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé
e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos
espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração.
Ola mexicana feita por torcedores em estádios de futebol
Calcula-se que a velocidade de propagação dessa “onda humana” é 45 km/h, e que cada
período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente e
distanciadas entre si por 80 cm.
Disponível em: www.ufsm.br. Acesso em: 7 dez. 2012 (adaptado).
Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de
a) 0,3
b) 0,5
c) 1,0
d) 1,9
103
AULAS 7 E 8 – Quarto Dia
TEMA: O Arco-Íris de Maxwell
OBJETIVO: Conhecer o Espectro Eletromagnético
RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador, Datashow
MOTIVAÇÃO: Aplicativos PhET, Exibição do Episódio 5 da nova série Cosmo
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Parte 1: (5 min)
O professor poderá iniciar com perguntas:
1) O que é uma onda eletromagnética?
2) Que grandeza oscila periodicamente neste tipo de onda?
3) Como são produzidas as ondas eletromagnéticas?
Esperar que os alunos se manifestem e defendam suas opiniões.
Parte 2: (Entre 20 min e 25 min)
O professor deverá agora apresentar as Equações de Maxwell dando-lhes a
interpretação qualitativa das mesmas, ou seja:
Lei de Gauss: cargas elétricas criam campos elétricos; relacionar o primeiro
termo da equação, ou seja, o nome “divergente” com a ideia da forma radial do
campo elétrico de uma carga. O “Campo Elétrico Diverge”
Lei de Gauss para o Magnetismo: Falar que na segunda equação o divergente
do campo magnético é zero, explicando que as linhas de campo saem do norte
para o sul, logo não divergem. Explicar que isto ocorre pois não existe
monopolo magnético;
Lei de Faraday da Indução: Explicar que variações de campo magnético estão
relacionadas ao campo elétrico. Que o primeiro membro é chamado de
“rotacional” e que pode ser associado a ideia de circulação. A circulação de
corrente elétrica.
Lei de Ampère-Maxwell: Correntes Elétricas e Variações de Campo Elétrico
criam campo Magnético.
104
Concluir dizendo:
As equações de Maxwell mostram que variações de Campo Magnético
induzem um Campo Elétrico variável que, por sua vez, induzem um Campo
Magnético Variável e assim por diante;
(Disponívelemhttp://clickgratis.blog.br/FisicaTubarao/479027/definicao-sobre-ondas-eletromagmeticas.html)
Maxwell demonstrou que, no vácuo, todas as ondas eletromagnéticas se
propagam com a mesma velocidade, v = 3 x 108 m/s, cujo valor depende da
permissividade elétrica e da permeabilidade magnética, duas constantes
características do vácuo.
Após explanação o professor poderá refazer a pergunta: Como as ondas
eletromagnéticas são produzidas?
Parte 3:
O professor deverá agora utilizar os aplicativos “Ondas de Rádio e Campos
Eletromagnéticos” e Irradiando Cargas” do PhET para ilustrar para o aluno que cargas
elétricas aceleradas emitem ondas eletromagnéticas. (Entre 5 min e 10 min)
105
Parte 4: Exibição do Episódio 05: Escondido na Luz da nova série Cosmo (45 min)
TAREFA PARA O PRÓXIMO ENCONTRO:
Dividir a turma em 6 grupos e pedir para que cada grupo pesquise as respostas
das perguntas ou as explicações pedidas nos exercícios a seguir;
Na aula seguinte ocorrerá um sorteio de uma das questões para cada grupo, que
deverá apresentar a resposta do exercício, explicando-o em 5 min.
106
Qual a diferença entre radiação ionizante e radiação não-ionizante?
Qual a diferença entre UV-A, UV-B e UV-C? Quais são os efeitos destas
radiações sobre a pele?
Qual a diferença entre AM e FM? Quais as vantagens e desvantagens de
cada uma?
Como as micro-ondas aquecem os alimentos? Porque o alimento
esquenta e o prato de vidro não?
Os radares de micro-ondas conseguem identificar não só a localização de
um objeto mas também a sua velocidade relativa? Descreva o fenômeno
físico utilizado para isto.
Qual a origem do nome Raio-X? Como eles foram descobertos? Como
são produzidos?
AVALIAÇÃO: Fazer uma resenha de 15 linhas falando sobre suas principais impressões sobre
o filme. (10 min)
107
AULAS 9 E 10 – Quinto Dia
TEMA: O Espectro Visível e a Paleta de Cores de Van Gogh
OBJETIVO: Explorar a Faixa do Visível e o Fenômeno de Cor
RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador, data show, 3 Fontes Luminosas e Tintas de
Impressoras, conjunto de 3 pequenas seringas (ou três conta gotas)
MOTIVAÇÃO: Experiência com Tintas e Fontes de Luz
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Parte 1:
O professor deverá iniciar a aula pedindo para que os grupos apresentem os resultados
de suas pesquisas, destinando 5 min para cada grupo (30 min) mais 15 min para as
discussões sobre os tópicos apresentados;
Parte 2: Apresentar uma figura do Espectro Eletromagnético.
Parte 3: Experiências
Experiência 1: Cores Primárias de Absorção
Obter as cores: Vermelha, Verde, Azul e Preta através da mistura de tintas.
(Disponpivel em https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_eletromagnetico-pt.svg?uselang=pt-br)
108
Experiência 2: Cores Primárias de Emissão
Obtenha as cores Amarelo, Magenta, Ciano e Branco através de fontes luminosas
nas cores vermelha, verde e azul.
Experiência 3: A cor de um corpo
Verificar a cor de um corpo iluminado por diferentes fontes monocromáticas.
AVALIAÇÃO: Produção de um relatório sobre as experiências destacando a diferença entre cor
luz e cor pigmento.
109
AULAS 11 E 12 – Sexto Dia
TEMA: Mergulhando no Mundo das Cores
OBJETIVO: Compreender o fenômeno da Cor
RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador com internet (ou com o aplicativo “Color Vision”
do PhET instalado), Datashow
MOTIVAÇÃO: Utilização do aplicativo Color Vision do PhET, Exibição do Episódio 2 da Nova
Série Cosmo.
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Parte 1: Introdução
Iniciar a aula relembrando o conceito de cor luz através do aplicativo “Color Vision do
PhET.
Escolha as configurações: Single Bulb; Luz Brana e Feixe Contínuo.
Ative o filtre com a cor ciano.
Qual a ação do filtro?
Seria possível obter as mesmas cores sem o uso do filtro? Como?
110
Mostre ao aluno como, utilizando o simulador selecionando o RGB Bulbs colocando as
cores verde e azul em 100% e o vermelho em zero. Relembre a experiência com os canhões de
luz da aula anterior.
Parte 2: Curiosidades sobre a cor...
Por que o Céu é Azul?
Qual a cor do Sol?
Por que os detergentes para lavar roupas são azuis? (Explique utilizando o diagrama
Cromático abaixo):
Diagrama Cromático e as cores possivelmente resultantes da emissão dos comprimentos de onda entre 570 nm e 490 nm
Disponível em http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172014000100009
111
Parte 3: Exibição do Episódio 2 da Nova Série Cosmo
O filme tem por objetivo servir de organizador prévio para o próximo encontro.
Avaliação: Resenha de 20 linha sobre o filme apresentado.
112
AULAS 13 E 14 – Sétimo Dia
TEMA: Como Funcionam nossos Olhos?
OBJETIVO: Apresentar o Estrutura do Olho Humano e Seu Funcionamento.
RECURSOS INSTRUCIONAIS: Computador com Internet e Data Show
MOTIVAÇÃO: Simulador de Daltonismo
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
Parte 1: Integração Física, Química e Biologia
Aula expositiva apresentando:
A estrutura do olho humano
As células Cones e Bastonetes;
Falar sobre Isomeria Cis-Retinal e Trans-Retinal e qual sua importância para a visão.
As falhas na arquitetura do olho, como a presença de ponto cego e o fato da parte
fotorreceptora dos cones estarem na parte posterior da retina, fatos estes que reforçam e
Teoria Evolucionista de Charles Darwin.
Diferenciar seres Dicromatas e Tricromatas explicitando as vantagens dos tricromatas;
Análise das curvas de sensibilidade relativa dos cones.
O papel da genética na formação dos Cones.
.Daltonismo. Desenvolvimentos tecnológicos para corrigir a visão dos Daltônicos
o Metamerismo.
* Suporte para esta aula (apresentação em powerpoint) está disponível no site:
www.fisicainterdisciplinar.com.br
Parte 2: Entendendo Melhor o Daltonismo
Como um daltônico enxerga? Todo daltônico enxerga da mesma maneira?
Compreender a visão do daltônico através do simulador disponível em:
http://www.etre.com/tools/colourblindsimulator/
AVALIAÇÃO: participação dos alunos nas discussões.
113
AULAS 15 E 16 – Oitavo Dia
TEMA: Ilusão de Cores
OBJETIVO: Apresentar o Sentido da Visão e o papel do Cérebro na Interpretação das Imagens
RECURSOS INSTRUCIONAIS:
MOTIVAÇÃO:
TEMPO ESTIMADO PARA AULA: duas aulas de quarenta e cinco minutos.
DESENVOLVIMENTO:
No último encontro apresentou-se as estruturas que compõe o olho e seu
funcionamento básico, explicitando-se que as transições entre os isômeros cis e trans
do retinal criam um impulso elétrico que é então transmitido, através do nervo óptico,
até o cérebro, sendo este o responsável pela imagem que enxergamos.
Será que todas as pessoas enxergam igual? Será que todos enxergam as cores da
mesma maneira?
Parte 1: Qual é a cor do vestido?
Espere as respostas dos alunos e verifique se todos enxergam da mesma maneira.
Estimule-os a concluir que a cor que enxergamos depende da interpretação que o
nosso cérebro faz dos sinais emitidos pelas células fotorreceptoras.
Leve-os a questionar se todas as pessoas enxergam as cores da mesma maneira.
Disponível em http https://extra.globo.com/noticias/viral/azul-ou-dourado-vestido-polemico-esta-
venda-na-internet-por-223-15453829.html
114
Parte 2: A Memória Visual
Experiência 1: O que tem nas figuras abaixo?
Explicar que o nosso cérebro utiliza-se de uma “memória visual” e que muitas
vezes o que enxergamos sofre influência do que nosso cérebro “já espera
enxergar”.
Mostrar as figuras abaixo e perguntar o que os alunos veem.
(disponíveis em https://pt.slideshare.net/tytw25/livro-o-sucesso-no-ocorre-por-acaso-lair-
ribeiro)
Depois mostrar as figuras abaixo, com os contornos.
Depois mostrar novamente e os alunos passarão sempre a ver nitidamente o
dálmata e o boi, pois foi criada uma memória visual.
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Experiência 2: Como seu cérebro pode ler itso?!
“Você já deve ter ouvido falar isso: Nõa imortpa a oderm das ltreas drtneo da pvarala,
bsata que a pmrireia e a úmtila etjasem no lguar crteo praa que vcoê enednta o que etsá
erctiso. Da mesma forma, É F4C1L L3R 357A M3N5AG3M S3M P3NS4R MU170. Mas como
o nosso cérebro é capaz de executar esta tarefa?
Parte 3: A Ilusão de Cores
Exibir o vídeo https://www.youtube.com/watch?v=djvF219teXQ que mostra um
mesmo losango que “muda de cor” em função do local onde é colocado.
Parte 4: Embaralhando o Cérebro
Uma brincadeira para descontrair:
Diga rápido as cores que você está vendo. Não pode ler a palavras!
116
Parte 5: Ciência e Tecnologia
Aprofundando nos mecanismos da visão e os avanços tecnológico que já estão por vir.
Apresentação do Documentário: “Testando os Limites do Corpo Humano – Visão”
* Material de apoio ao professor (powerpoint) com a sequência de imagens disponível em:
www.fisicainterdisciplinar.com.br
AVALIAÇÃO: participação dos alunos nas discussões.