universidade estadual da...
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Universidade Estadual da Paraíba
Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Observatório da Educação: Pesquisa e Formação em Ensino de Ciências e
Matemática: um recorte da produção acadêmica no Nordeste e panorama
de ação formativa na educação básica
Guia Pedagógico para elaboração de
fogão solar, relógio solar, luneta
astronômica e vídeos didáticos
ISBN 978-85-7979-135-3
Campina Grande, 2012
Guia Pedagógico para elaboração de fogão
solar, relógio solar, luneta astronômica e
vídeos didáticos
Autora: MariaAldia da Silva – [email protected]
Orientadora e organizadora:Profa. Dra. Filomena Maria Gonçalves da Silva Cordeiro
Moita - [email protected]
Colaboradores pedagógicos: Nivaldo Mangueira - nivaldomangueira-
[email protected] e Flávio Roberto Guimarães de Oliveira - [email protected]
Programador: Felipe Miranda Medeiros – [email protected]
Designer gráfico: Hélio Meireles - [email protected]
Acesse a versão animada deste guia em:
http://www.grupotdac.com/
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Agradecimentos
Ao Professor Flávio R. de Oliveira e aos seus alunos;
Ao Professor Nivaldo Mangueira e aos seus alunos Alécia Maria e André
Luiz, que se envolveram na vivência inicial dos projetos aqui apresentados;
Agradecemos, ainda, em nome do Diretor João Bosco, a toda a comunidade
da Escola Estadual Deputado Djalma Aranha, localizada em Passa e Fica - RN.
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Sumário
Introdução ................................................................................................................................................ 5
Projeto 1 – Relógio solar ........................................................................................................................6
Projeto 2 – Luneta astronômica ........................................................................................................ 10
Projeto 3 – Fogãosolar ......................................................................................................................... 12
Projeto 4 – Produção de vídeos didáticos ....................................................................................... 15
Considerações finais ............................................................................................................................. 17
Referências ............................................................................................................................................. 18
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Introdução
Caro(a) Professor(a)!
Elaboramos este guia para sugerir atividades que podem ser aplicadas em sua
prática pedagógica. Ele foi elaborado com base nos dados de uma pesquisa de Mestrado
e tem como finalidade apresentar quatro projetos educacionais, que possibilitaram o uso
de tecnologia digital (computador, internet, softwares)e outros recursos de maneira a
criar condições favoráveis à aprendizagem significativa.
Além deste texto, contamos com vídeos que, entre outros aspectos, retratamas
fases de cada projetoe são desenvolvidos pelos professores que os criaram. Suas
dificuldades e seus resultados podem servir de motivação e informação adicional.
São condições importantes para o desenvolvimentodesses projetos:
Participação da comunidade escolar;
Divulgação dos resultados;
Força de vontade;
Considerar que educação é um processo contínuo;
Considerar que ensinar é uma atividade de todos e para todos.
Esperamos que nossas sugestões sejam úteis para o seuplanejamento didático.
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Projeto 1 – Relógio solar
1 Objetivo
Construir um relógio solar, paracompreender e aplicar alguns efeitos dos
movimentos da Terra e conceitos como projeção, ângulos, latitude, entre outros.
2Conteúdo
Os conteúdos dentro dos quais se desenvolveram essas atividades foram:
Astronomia, Termodinâmica e Óptica, mas as mesmas podem ser utilizadas para se
compreenderem outros conteúdos, como ângulos e latitude, por exemplo.
Construindo um relógio solar
O relógio solar observado na figura abaixo foi construído por alunos da Escola
Estadual Deputado Djalma Aranha Marinho (EEDDAM), localizada em Passa e
Fica/RN. Juntamente com um fogão solar, ele foi um dos projetos finalistas da Feira
Brasileira de Ciências e Engenharia(FEBRACE 2012), realizada desde 2003, em São
Paulo.
cf. http://febrace.org.br/arquivos/_conteudo/pdf/finalistas/lista_finalistas_2012_NE.pd
f).
Figura 1: Relógio solar
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No detalhe do mostrador, vemos que, com o movimento dosol, a sombra
projetada pelo gnomom (haste superior) passa pelos círculos marcados, indicando
as horas1.
Para a construção e o correto funcionamento do relógio solar, é necessário
observar o movimento do sol, no local onde o relógio ficará exposto. Para isso, deve-se
fixar um referencial, como mostrado na fotografia a seguir (também construído pelos
alunos de Passa e Fica).Esse referencial, com o círculo no solo,também é chamado de
gnomomque, nessa versão, foi construído de maneira simples, pois se compõe apenas de
uma haste vertical,fixada perpendicularmente ao plano terrestre. Para isso, deve-se usar
um prumo, que pode ser uma pedra pequena pendurada em um barbante fino.
O comprimento da sombra, ao meio-dia, vai diminuindo à medida que se
aproxima o dia de sol a pino,quando os raios solares incidem perpendicularmente sobre
a haste do gnomom e, portanto, não se observa nenhuma sobra ao meio dia solar.Esse
dia depende da latitude local.
Fig2: Gnomom, construído pelos alunos da Escola EEDDAM.
Depois de fixar a haste, deve-se escolher um horário, antes do meio dia, marcar a
posição da sombra e, a partir dela, desenhar um círculo. Depois de meio dia,observa-se
o horário em que a sombra volta a tocar o círculo e anotá-lo, como sugere a figura
abaixo:
Fig3: Determinação do meio dia solar – Figura extraída de Leituras de Física/GREF.
Os horários marcados devem ser substituídos na seguinte expressão:
1Os círculos não correspondem aos reais, e as engrenagens são apenas decorativas.
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Onde:
H: hora do meio dia solar;
h1:horário em que a sombra da haste toca o círculo antes do meio-dia; h2:
horário em que a sombra da haste toca o círculo depois do meio-dia.
Na pesquisa realizada pelos alunos de Passa e Fica, com o auxílio do relógio de
pulso, foram marcados os seguintes horários:
h1= 10h10min e h2 = 12h20min (2)
Substituindo esses valores em (1), temos:
Isso significa que o meio-dia solar acontece às 11h e 15min, na cidade de Passa
e Fica.
Todos os dias, observou-se o gnomom, sempre às 11:15. Verificou-se que sua
sombra foi diminuindo sucessivamente, até que desapareceu totalmente no dia 9 de
outubro de 2011. Esse dia é chamado dia de Sol a pino e, teoricamente, é o dia mais
quente do ano. Nesse dia, a temperatura máxima registrada em Passa e Fica foi de
44°C2.
O dia de Sol a pino ou seu sucessor, ou antecessor são ideais para calibrar o
relógio solar. Para isso, basta fazer um semicírculo, com o uso de um transferidor,
dividi-lo em 12 partes iguais e posicionar o mostrador de maneira adequada, a partir da
primeira hora do dia, com sol.
O relógio que mostramos na figura 1 foi construído sobre uma base vertical, mas
ela é dispensável. A menos que se esteja na linha do Equador, o mostrador do relógio
solar deve estar inclinado de acordo com a latitude local, como mostra a seguinte figura:
2Esse alto valor deve-se à incidência direta dos raios solares e confirma a aplicabilidade do fogão solar, que será explicada mais adiante.
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Fig4: Posição do relógio solar relativa à latitude local, extraída de Sugestões para Feira de Ciências, Saara da Ciência (Modificado)- www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/sugestoesfisica.htm#espec .
Basta saber a latitude local e ter em mãos um transferidor. Depois de colocar o
mostrador do relógio solar na posição desejada, marque a posição da sombra a cada
hora. Comece cedo e marque a posição da ponta da sombra da haste para cada hora
completa. Observe que a sombra é mínima perto do meio-dia. A direção dessa sombra
mínima indica a direção do meridiano do local, isto é, a direção Norte-Sul. Não é
exatamente ao meio-dia, porque a hora oficial não coincide exatamente com a hora
solar.Essa marcação serve para os próximos seis meses, quando se deve fazer uma nova
marcação, no outro lado do mostrador.
Pergunta
Ao construir nosso gnomom, utilizamos um relógio de pulso para marcar as
horas. Mas, quando o gnomom foi criado, não existiam relógios de pulso. Como é
possível determinar o meio-dia solar sem uso de relógios?
Mais informações podem ser encontradas em:
http://www.gea.org.br/relogio.html
http://www.projetorelogiosolar.com/projeto.htm
http://portaldoprofessor.mec.gov.br
http://febrace.usp
Fica a critério do professor o nível em que desenvolverá essa atividade, que pode
se restringir à construção do gnomom ou de um relógio mais simples e abordar
conteúdos como astronomia, gravitação, latitude, longitude, ângulos, entre outros.
Sugerimos que o professor, ao apresentar o projeto aos alunos, não o faça como
algo acabado, mas como uma ideia a ser explorada. Assim, eles poderão desenvolver
diversas pesquisas, por meio da internet, e criar o próprio projeto.
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Projeto 2 – Luneta astronômica
Objetivo
Construir uma luneta astronômica para compreender as aplicações e os conceitos
relacionados ao uso de lentes e observar corpos celestes.
Conteúdo
Os conteúdos que podem ser estudados durante a construção da luneta
astronômica são: lentes: conceitos e aplicações, e corpos celestes, como a lua, as
estrelas e suas posições, planetas visíveis e seus comportamentos.
Construindo uma luneta astronômica
Tendo como referência as lunetas construídas por Hans Lippershey (Século
XVII) e Galileu Galilei (Século XVIII), André Luiz G. Moreira e Mª Alécia M. de
Melo, alunos da EEDDAM, já referida, construíram, juntamente com o professor, a
luneta que aqui descreveremos e que também foi apresentada na FEBRACE 2012.
A luneta astronômica consiste em uma combinação de duas lentes convergentes.
Assim, as regras usadas para formar a imagem através de lentes são todas aplicáveis
nesse sistema óptico.
Para construir a luneta, você precisa de:
ITEM QUANTIDADE DESCRIÇÃO DO MATERIAL
A 1 Luva simples branca de esgoto de 50mm
B 1 Lente incolor de óculos de 1 grau positivo
C 1 Disco de cartolina preta de 50mm de
diâmetro, com furo interno de 20mm de
diâmetro
DE 70cm Tubo branco de esgoto de 50mm
FG 70 cm Tubo branco de esgoto de 40mm
H 1 Luva branca simples de esgoto de 40 mm
II’ 1 Bucha de redução curta marrom de 40x30 mm
J 1 Monóculo de fotografia ou estrutura
semelhante feita com a cartolina preta.
K 1 Plugue branco de esgoto de 50mm
1 Lata de spray preto fosco
1 Fita isolante adesiva ou esparadrapo
1 Lata pequena de vaselina em pasta
1 Caixa pequena de cola durepox
Os tubos, as luvas e a bucha de redução são facilmente encontrados em casas de
venda de materiais hidráulicos e de construção. Já as lentes são mais difíceis de
encontrar. Podem ser encomendadas em óticas, mas custam relativamente caro. É
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possível encontrar a lente ocular (menor e mais difícil de ser produzida nas
ópticas) em monóculos antigos de fotografia.
Depois de reunir os materiais, resta encaixá-los, como mostra o esquema
abaixo:
Fig5: Esquema para montagem do binóculo. Fonte:http://www.reocities.com/naelton/telesa.htm
O monóculo de fotografia (J) deve ser revestido com cartolina preta e encaixado
na bucha de redução marrom (II’) que, por sua vez, deve ser encaixado na luva de
esgoto (H). Para vedar e colar o monóculo e a bucha, usa-se a cola durapox. Em
seguida, encaixam-se os tubos de PVC, deslizando um dentro do outro, e para sustentar
os encaixes, usa-se a fita isolante.
Uma vez construída(s) a(s) luneta(s), o professor deve se organizar com seus
alunos para observarem o céu, durante a noite, em dia, horário e local oportunos. Às
observações, seguem-se as explicações e indagações do professor. Ele pode escolher um
ou mais alunos para ficar (em) responsável(is) por registrar por escrito e/ou com
fotografias/vídeos todas as etapas de desenvolvimento do projeto. Isso será muito
importante para a redação de um artigo final, que poderá ser publicado. Como exemplo,
sugerimos a leitura de “Popularização da astronomia: relato de experiência”. Disponível
em:
http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=snef&cod=_popularizacaodaastro
nomi&action=print
Mais informações
http://www.cacep.com.br/node/93
http://educacaoespacial.files.wordpress.com/2010/10/astronomia.pdf
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Projeto 3 – Fogão solar
Objetivo
Construir um relógio solar para observar as propriedades dos espelhos
convergentes e as possibilidades de aproveitar o calor do sol para cozinhar alimentos.
Conteúdo
O conteúdo em que esse projeto pode ser desenvolvido é o de espelhos esféricos.
Construindo um fogão solar
A partir das observações que foram realizadas com o experimento do gnomom,
percebeu-se que é possível aproveitar bem mais a energia irradiada pelo sol. Então, os
alunos e o professor construíram os fogões que aqui você aprenderá a fazer.
Fig 6: Fogão solar, construído pelos alunos de Passa e Fica
Além de econômico, porquanto pode ser construído com material descartado ou
de baixo custo, é ecologicamente correto, com poluição e consumo zero.
Seu princípio de funcionamento envolve a transferência de calor por radiação: os
raios solares são refletidos por uma superfície refletora e concentrados no centro de uma
estrutura parabólica.
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Em outubro de 2011, no Chile, visitamos a comunidade de Vilaseca, na Região
de Coquimbo, que se desenvolveu a partir da exploração turística dos fogões solares.
Segundo os moradores, antes da utilização dos fogões, a comunidade passou sérias
dificuldades em função da falta de água e da aridez das terras. O governo investiu tanto
na construção dos fogões quanto na formação dos moradores, para utilização dos
mesmos e para receberem os turistas. Embora as condições climáticas do Nordeste do
Brasil sejam muito mais propícias à utilização de fogões solares do que as do Chile, não
há ainda viabilidade econômica desse produto.
Fig. 7: Fogões solares, utilizados na Comunidade de Vilaseca, Região de Coquimbo, Chile.
Para construir o fogão solar, você precisa de:
Descrição do material Quantidade
Chapa de ferro de 1/4x3/6 8,00 cm
Ferro de ½, 1,00 m
Ferro de 5/16 2,00 m
Parafusos de 3/8 x2” 20 unidade
Chapa de alumínio polido de 2,82m x 1unidade
1,22m
O material acima deve ser encomendado em siderúrgicas. A montagem do fogão
solar é, relativamente, difícil. Como alternativa mais simples, porém menos durável,
sugerimos o desenvolvimento do projeto elaborado pela Universidade do Estado da
Bahia, disponível em
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http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/conteudos/experimento/E
xp_05-Fogao_Solar/guia-pedagogico-Exp_05-Fogao_Solar.pdf
Para isso, você vai precisar de:
Um protetor de para-brisas reflexível e dobrável para carros;
Uma grade de grelhar ou uma forma de bolo;
Um pedaço de velcro (aproximadamente 12 cm);
Um recipiente preto, para o cozimento dos alimentos (panela ou
vasilha); Um balde ou cesto plástico;
Um saco plástico para cozimento.
Procedimento
Corte o velcro em três pedaços de cerca de 4 cm de comprimento e costure-os
manualmente no protetor (o uso de máquina de costura pode rasgar o protetor) ou cole-
os com cola quente, de modo que fique como a figura ao lado. Em seguida, junte os
velcros de forma que o protetor fique no formato de um funil; coloque-o em cima do
balde; ponha a grelha ou forma de bolo (serve para dar estabilidade ao conjunto, pois o
protetor é muito leve e precisa de tal artifício para não voar) no centro do funil e, em
cima da grelha, o recipiente onde serão colocados os alimentos.
OBS.: Sempre deixe o funil direcionado ao sol, de forma a aproveitar ao máximo
os raios solares.
Esse e outros projetos, assim como animações e simuladores podem ser
encontrados em: http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/index.html
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Projeto 4
Objetivo
Criar vídeos em que se descrevem experimentos, apresentando conteúdos,
exemplos ou fenômenos físicos para que sejam compreendidos, e motivar a aplicação de
softwares de edição de imagens e vídeos.
Conteúdo
Não há, a priori, um conteúdo específico para a criação dos vídeos, visto que
eles podem adaptar-se a qualquer conteúdo que o professor deseje trabalhar, embora
alguns possam ser apresentados de maneira mais clara. Os conteúdos também podem
ser escolhidos pelos alunos, auxiliados pelo professor.
Criação de vídeos didáticos com os alunos
A produção de vídeos didáticos pode ser realizada abordando-se os mais
diversos conteúdos de Física, segundo a escolha do professor e/ou dos alunos.
Inicialmente, o professor deve explicar a atividade aos alunos e pedir que,
divididos em grupos, escolham um conteúdo ou problema que gostariam de investigar.
Em seguida, escolher um tipo de vídeo, por exemplo: apresentação de um experimento
ou exposição e explicação de um fenômeno físico. É interessante o professor exibir, no
primeiro momento, um ou mais vídeos de curta duração, para que os alunos possam
tomar como exemplos.
Depois de escolherem o tipo de vídeo e o conteúdo, os alunos devem buscar
fontes de pesquisa, como a biblioteca da escola, a internet e, após o levantamento das
informações, devem elaborar um roteiro, para definir os pontos fundamentais da
gravação de um vídeo, como personagens, falas, câmera e demais materiais necessários,
edição e local de gravação.
Os vídeos produzidos são entregues ao professor para avaliação.
Depois de avaliar os vídeos, o professor pode pedir aos alunos que refaçam
alguma parte, dar sugestões para melhorar o conteúdo, a qualidade das imagens, a
maneira de expor os conteúdos etc. É importante que os vídeos sejam expostos para a
turma, para que todos avaliem o próprio trabalho e exploremos conteúdos didáticos
abordados.
Por fim, o professor deve decidir com os alunos o destino do material produzido,
como, por exemplo, sua divulgação via internet.
Sites sugeridos
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http://bu.ufsc.br/framerefer.html (Como fazer referências)
http://www.ced.ufsc.br/men5185/index.php?opcao=texto (Tópicos de Ciência e Tecnologia Contemporânea)
http://www.eca.usp.br/prof/moran/midias_educ.htm (Mídias na Educação)
http://www.fis.unb.br/gefis/ (Grupo de ensino de Física)
http://www.fsc.ufsc.br/ccef/ (Artigos sobre ensino de Física)
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/index.html (Portal do professor)
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Considerações finais
A verificação de que essas experiências tiveram bons resultados, no contexto em
que foram analisadas, não pressupõe o mesmo resultado em outras salas de aula. Por
isso, nossa proposta não é de que outros professores as reproduzam como as retratamos
aqui, mas que sejam motivados a desenvolver experiências similares, que superem as
mais frequentes justificativas para recorrem às aulas tradicionais, como a falta de tempo
e de recursos.
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REFERÊNCIAS
GREF. Leituras da Física. Publicação do Instituto de Física da USP, 1998.
MANGUEIRA, N. J. Popularizando a Astronomia no Ensino Básico: produção de
artefatos, feiras e eventos científicos. FAPERN – Fundação de Apoio à Pesquisa do
Estado do Rio Grande do Norte. Escola Estadual Deputado Djalma Aranha Marinho.
Outubro de 2009.
MARTINS, I. P. Formação inicial de Professores de Física e Química sobre a
Tecnologia e suas relações Sócio-Científicas. Revista Eletrônica de Enseñanza delas
Ciências Vol. 2 Nº 3 (2003).
OLIVEIRA, F. R. G. de. Vídeo e ensino de Ciências: um olhar CTS sobre a
produção dos alunos. Dissertação de Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática,
UEPB, Campina Grande, 2010.
SILVA, M. A. O fazer e o pensar dos professores de física egressos do MECM:
contribuições das tecnologias digitais na formação continuada. Dissertação (Mestrado
Profissional em Ensino de Ciências e Matemática), Universidade Estadual da Paraíba,
Centro de Ciências e Tecnologia, 2012.
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