Rd1 victor

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  1. 1. Mestrado PPrrooffiissssiioonnaalliizzaannttee eemm eennssiinnoo ddee FFííssiiccaa ee MMaatteemmááttiiccaa EELLEETTRROOMMAAGGNNEETTIISSMMOO Aluno do Mestrado: Victor de Oliveira Escola FACCENTRO cidade de Cruz Alta - RS 2011
  2. 2. CONTEXTUALIZAÇÃO DDAA SSIITTUUAAÇÇÃÃOO DDEE EENNSSIINNOO  Professor Victor de Oliveira é graduado em Física Licenciatura pela Universidade Federal do Rio Grande (FURG) e aluno do curso de Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física e de Matemática do Centro Universitário Franciscano (UNIFRA), e atua há dois anos na área de Ensino de Física;  A atividade didática apresentada nesta reflexão, foi desenvolvida na disciplina de Física em uma turma de ensino médio da escola FACCENTRO, uma instituição privada, no mês de outubro de 2011;  O conteúdo desenvolvido nessa atividade foi o Eletromagnetismo, aplicada a um grupo de 18 estudantes da 3ª série do Ensino Médio; 2
  3. 3. 3 ELEMENTOS EESSPPEECCÍÍFFIICCOOSS DDAA SSIITTUUAAÇÇÃÃOO DDEE EENNSSIINNOO TEMA DA ATIVIDADE:  Aplicações do campo magnético; OBJETIVO GERAL:  A partir do desenvolvimento de experimentos simples e de baixo custo, verificar a aplicabilidade dos conceitos do Eletromagnetismo no dia-a-dia, em especial, o de campo magnético e proporcionar uma aprendizagem mais significativa aos estudantes;
  4. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Com essa atividade, espera-se que o estudante tenha a capacidade de: Reconhecer aparelhos e equipamentos que fazem parte do nosso dia-a-dia e saber explicar seu funcionamento com base nos conceitos do Eletromagnetismo; Relacionar fenômenos magnéticos e elétricos para explicar o funcionamento de motores elétricos e seus componentes, interações envolvendo bobinas e transformações de energia; Compreender fenômenos magnéticos para explicar o magnetismo terrestre, o campo magnético de um ímã, a magnetização de materiais ferromagnéticos ou a inseparabilidade dos polos magnéticos; 4 ELEMENTOS EESSPPEECCÍÍFFIICCOOSS DDAA SSIITTUUAAÇÇÃÃOO DDEE EENNSSIINNOO
  5. 5. 5 RREECCUURRSSOOSS DDIIDDÁÁTTIICCOOSS UUTTIILLIIZZAADDOOSS Nessa atividade foram propostos aos estudantes cinco experimentos de baixo custo e de fácil construção, e os materiais foram disponibilizados pelo professor. Os experimentos foram os seguintes: Motor elétrico (Modelo A); Motor elétrico (Modelo B); Eletroímã; Construção de uma bússola caseira; Simulando o campo magnético terrestre;
  6. 6. 6 Outros recursos utilizados foram: O livro didático e a apostila de Eletromagnetismo; Um folha contendo a estrutura de um relatório (contendo itens como objetivos, introdução teórica, materiais, etc.), para que os estudantes o preenchessem após a montagem do experimento; Clique aqui para visualizá-lo. Acesso ao laboratório de informática da escola para pesquisa complementar;
  7. 7. 7 MMEETTOODDOOLLOOGGIIAA UUTTIILLIIZZAADDAA A aplicação desta atividade foi em 4 aulas de 50 minutos cada. Como temos 2 aulas de Física por turno (segunda e terça), dividi essa aula dois momentos: ii..AAuullaa bbaasseeaaddaa nnaa mmeettooddoollooggiiaa ttrraaddiicciioonnaall ddee EEnnssiinnoo ((22 aauullaass));; iiii..AAuullaa bbaasseeaaddaa nnaa mmeettooddoollooggiiaa ddee pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss ((22 aauullaass));;
  8. 8. 8 AULA BASEADA NNAA MMEETTOODDOOLLOOGGIIAA TTRRAADDIICCIIOONNAALL Nesse momento o professor apresentou os conceitos do Eletromagnetismo, em especial o de campo magnético e o de indução eletromagnética, por meio de aula expositiva e teórica e através de exemplos. Essa aula teve caráter basicamente teórico. O modelo tradicional de Ensino pode ser caracterizado pela: transmissão de conhecimentos, baseado mais em respostas do que em perguntas; utiliza uma metodologia didática expositiva e teórica; centrada mais no professor do que no estudante e focado na aprendizagem memorística;
  9. 9. AULA BASEADA NA METODOLOGIA DDEE PPRROOJJEETTOOSS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS Nesse momento o professor apresentou os roteiros dos projetos experimentais e disponibilizou aos estudantes os materiais para a que construíssem os experimentos; Nessa aula o professor não interviu na construção dos projetos e nem na elaboração dos relatórios, mas a todo momento circulava pela sala de aula e quando solicitado auxiliava os estudantes com os projetos experimentais; Para o trabalho com os projetos experimentais, dividi a turma em grupos de 4 integrantes, para que eles interagissem entre si, buscando soluções para as situações-problema a que se deparassem e cada grupo recebeu um roteiro de projeto; 9 Som
  10. 10. 10 AULA BASEADA NA METODOLOGIA DDEE PPRROOJJEETTOOSS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS Neste sentido o professor se posiciona como: Mediador da aprendizagem, e não mais como o centro das atenções; Enquanto que o estudante: Deixa de ser um mero espectador da aula e passa a construir seu próprio conhecimento, com o auxilio do professor;
  11. 11. 11 GGRRUUPPOO 11:: Motor elétrico (Modelo A) OObbjjeettiivvooss:: Verificar a conversão de energia elétrica em energia cinética; Entender o princípio de funcionamento de um motor elétrico; Compreender o conceito Físico de campo magnético que está por trás do funcionamento do motor; CCoonncclluussõõeess ddoo ggrruuppoo:: O motor elétrico funciona devido a repulsão de dois imãs, um permanente e outro gerado pela corrente que passa pelo solenoide; Verificaram conceitos de campo magnético e de corrente elétrica; Clique aqui para ver a lista de materiais necessários e o procedimento metodológico para este projeto experimental. OOSS PPRROOJJEETTOOSS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS
  12. 12. 12 Fotos Grupo 1
  13. 13. 13
  14. 14. 14 14 GGRRUUPPOO 22:: Motor elétrico (Modelo B) OObbjjeettiivvooss:: Verificar a conversão de energia elétrica em energia cinética; Entender o princípio de funcionamento de um motor elétrico; Compreender o conceito Físico de campo magnético que está por trás do funcionamento do motor; CCoonncclluussõõeess ddoo ggrruuppoo:: Concluíram incorretamente que o motor elétrico possuía apenas um imã, afirmando que era um tipo de motor monofásico; Apesar disso compreenderam o conceito de campo magnético envolvido e o princípio da atração e da repulsão; Clique aqui para ver a lista de materiais necessários e o procedimento metodológico para este projeto experimental. OOSS PPRROOJJEETTOOSS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS
  15. 15. FFoottooss GGrruuppoo 22 15
  16. 16. 16
  17. 17. 17 17 OOSS PPRROOJJEETTOOSS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS GGRRUUPPOO 33:: Eletroímã OObbjjeettiivvooss:: Entender o funcionamento de um eletroímã; Compreender o funcionamento de um solenoide e o campo magnético produzido por ele; CCoonncclluussõõeess ddoo ggrruuppoo:: Verificaram corretamente que ao conectar o eletroímã a uma bateria ele se torna um imã, pois cargas elétricas em movimento geram campo magnético; Perceberam que a força do imã é dependente do raio da bobina e concluíram que o formato redondo é o ideal, pois oferece uma secção máxima com um período mínimo; Confundiram o sentido da corrente elétrica no eletroímã; Clique aqui para ver a lista de materiais necessários e o procedimento metodológico para este projeto experimental.
  18. 18. FFoottooss GGrruuppoo 33 18
  19. 19. 19
  20. 20. 20
  21. 21. 21 21 OS PROJETOS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS GGRRUUPPOO 44:: Construção de uma bússola caseira. OObbjjeettiivvooss:: Entender o funcionamento de uma bússola; Compreender o conceito de campo magnético; CCoonncclluussõõeess ddoo ggrruuppoo:: Concluíram que o processo que torna a agulha ferromagnética em imã é pela orientação do imãs elementares da barra(imantação); Entenderam que a terra é como se fosse uma imã gigantesco e que a bússola aponta para o norte geográfico pois é atraída o sul magnético; Clique aqui para ver a lista de materiais necessários e o procedimento metodológico para este projeto experimental.
  22. 22. FFoottooss GGrruuppoo 44 22
  23. 23. 23
  24. 24. 24
  25. 25. 25 25 OS PROJETOS EEXXPPEERRIIMMEENNTTAAIISS GGRRUUPPOO 55:: Simulando o campo magnético terrestre. OObbjjeettiivvooss:: Simular o campo magnético da terra através de um experimento simples; CCoonncclluussõõeess ddoo ggrruuppoo:: Concluíram erroneamente que a bússola aponta para o norte magnético; Entenderam que a terra é o centro magnético que atrai substâncias ferromagnéticas; Criaram uma hipótese a respeito da origem do campo magnético terrestre que se aproxima muito da teoria científica formal mais aceita atualmente, que a origem do campo magnético terrestre está nos metais presentes no interior terrestre; Clique aqui para ver a lista de materiais necessários e o procedimento metodológico para este projeto experimental.
  26. 26. Fotos Grupo 5 26
  27. 27. 27
  28. 28. 28 AAVVAALLIIAAÇÇÃÃOO DDAA AATTIIVVIIDDAADDEE Som OOss ccrriittéérriiooss ffoorraamm ooss sseegguuiinntteess:: MMoonnttaaggeemm ddoo eexxppeerriimmeennttoo ((00,,55 ppoonnttooss));; RReellaattóórriioo ((00,,55 ppoonnttooss));;
  29. 29. DDIIFFIICCUULLDDAADDEESS EENNCCOONNTTRRAADDAASS PPeelloo pprrooffeessssoorr:: Tempo curto para a preparação da atividade; Dificuldades no atendimento de todos os grupos; PPeellooss eessttuuddaanntteess:: Na construção do experimento; Na elaboração do relatório; 29 Som
  30. 30. 30 RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS TTEEÓÓRRIICCAASS Para o desenvolvimento e implementação desta atividade em sala de aula buscamos um referencial teórico que a sustentasse, ou seja, facilitar o processo de ensino-aprendizagem; Sendo assim, nos apropriamos de alguns elementos presentes na Teoria de Vygotsky;
  31. 31. Em sua teoria Vygotsky afirma que o desenvolvimento cognitivo depende do contexto histórico, social e cultural, ou seja, trata o homem como sendo um ser social formado dentro de um ambiente cultural historicamente definido; Por este motivo, o planejamento de ensino ddeessttaa aattiivviiddaaddee ddiiddááttiiccaa lleevvoouu eemm ccoonnttaa aass iinntteerraaççõõeess ssoocciiaaiiss,, ppooiiss ddiivviiddii ooss eessttuuddaanntteess eemm ggrruuppooss ppaarraa ppeerrmmiittiirr oo ccoommppaarrttiillhhaammeennttoo ddee sseeuuss ccoonnhheecciimmeennttooss ee eexxppeerriiêênncciiaass eennttrree ssii;; 31 RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS TTEEÓÓRRIICCAASS
  32. 32. 32 RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS TTEEÓÓRRIICCAASS Nas interações, ocorre uma troca de significados através da mediação. Logo ela não se dá imediatamente; precisa ser mediada por signos e instrumentos (VYGOTSKY, 1985); IInnssttrruummeennttooss:: são objetos que tenham utilidade prática; OOss iinnssttrruummeennttooss uuttiilliizzaaddooss nneessttaa aattiivviiddaaddee ffoorraamm ooss mmaatteerriiaaiiss uuttiilliizzaaddooss nnaa ccoonnffeeccççããoo ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss;; SSiiggnnooss:: são elementos que simbolizam algo; PPaarraa oo nnoossssoo ccaassoo uuttiilliizzaammooss uumm ccoonnjjuunnttoo ddee ssiiggnnooss qquuee éé aa ffaallaa,, oouu sseejjaa,, oo ddiiáállooggoo ee ooss ddeebbaatteess eennttrree ooss ccoommppoonneenntteess ddee ccaaddaa ggrruuppoo ssoobbrree sseeuu pprroojjeettoo eexxppeerriimmeennttaall ee ssoobbrree ooss ccoonncceeiittooss eennvvoollvviiddooss;;
  33. 33. 33 RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS TTEEÓÓRRIICCAASS Com a fala, o ser pode relacionar o concreto com o abstrato, o real com o simbólico, e assim, durante o processo de desenvolvimento generalizar várias situações que não acontecem durante a aprendizagem (VYGOTSKY, 1985). AA ffaallaa ggaannhhaa ppaappeell iimmppoorrttaannttee uummaa vveezz qquuee ooss ccoonncceeiittooss ddiissccuuttiiddooss nneessttaa aauullaa ffoorraamm ooss ddoo eelleettrroommaaggnneettiissmmoo,, qquuee ssããoo mmuuiittoo aabbssttrraattooss;; Em sua teoria, a distância entre a capacidade de resolver sozinho um problema (Nível de Desenvolvimento Real) e a capacidade de resolver somente com o auxílio de outra pessoa mais experiente (Nível de Desenvolvimento Potencial), é chamada de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP).
  34. 34. É na (ZDP) que ocorre o desenvolvimento cognitivo do sujeito, talvez por isto Vygotsky de tanta importância às interações sociais. Pude perceber claramente durante está aula o (NDR) e o (NDP). Circulando pela sala de aula verifiquei que alguns estudantes apresentavam dificuldades no entendimento do seu experimento. Nesse momento os colegas de grupo que tinham maior facilidade auxiliaram os que tinham maior dificuldade. Durante a aula procurei sempre me posicionar com um mediador da aprendizagem dos estudantes, não fornecendo a eles respostas prontas, mas sim, fazendo perguntas pertinentes que pudessem levá-los às respostas. 34
  35. 35. 35
  36. 36. OO ppaappeell ddee mmeeddiiaaddoorr ddoo pprrooffeessssoorr éé ffuunnddaammeennttaall nnoo pprroocceessssoo ddee eennssiinnoo –– aapprreennddiizzaaggeemm ddee sseeuuss eessttuuddaanntteess.. FFIIMM 36
  37. 37. http://www.pontociencia.org.br/ VYGOSTKY, Lev Semenorich. A formação social da mente: o desenvolvimento de processos psicológicos superiores. 2ª edição. São Paulo. Martins Fontes, 1994. Curso de Física, vol. 1 e 2. Beatriz Alvarenga Alvares e Antônio Máximo Ribeiro da Luz. Ed. Harbra. 37 RReeffeerrêênncciiaass
  38. 38. AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss  Projeto grupo 1: Motor elétrico(Modelo A); Materiais necessários:  1 imã de neodímio (encontrado em HD’s);  1 pilha tamanho D;  1 rolo de fita isolante;  1 Tesoura sem ponta;  2 clipes metálicos;  1 m de fio de cobre esmaltado AWG 18 (1mm de diâmetro) ou fio de cabo telefônico; Procedimento metodológico: Fixe com a fita isolante os clipes nas extremidades da pilha deixando a parte circular inferior do para cima e nivelada. Para a construção da bobina, deixe 4 cm aproximadamente de cada lado para servir de eixo de rotação da bobina e enrole o fio tendo como modelo três dedos da sua mão. Retire totalmente o plástico de uma das pontas e da outra raspe apenas em um dos lados. Coloque a bobina no eixo dos clipes e aproxime o imã a uma distância aproximada de 1cm da bobina. Verifique que a bobina começará a girar. Caso não comece de alguns petelecos nela para que inicie seu movimento; voltar 38
  39. 39. 39 AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss  Projeto grupo 2: Motor elétrico(Modelo B); Materiais necessários:  80 cm de fio de cabo telefônico ou fio esmaltado de bitola AWG 18 (1mm de diâmetro);  1 fonte de tensão de 3 V (2 pilhas AA e um porta pilhas com jacarés nos terminais de conexão;  1 imã de HD ou imã de alto-falante;  1 pedaço de madeira de 15 cm x 15 cm x 1,5 cm;  2 pedaços com 7 cm de comprimento cada um de fio de cobre rígido de bitola AWG 12 (2 mm de diâmetro);  Massa epóxi;  Alicate de ponta;  Estilete;  Prego com bitola menor que AWG 20. Procedimento metodológico: vide próximo slide; 39
  40. 40. 40 40 AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss Procedimento metodológico: Para a construção da bobina, pegue o fio esmaltado de 80 cm e construa a bobina com molde nos seus três dedos da sua mão. Deixe 4 cm aproximadamente de cada lado para servir de eixo de rotação da bobina. Retire totalmente o plástico protetor de uma das pontas e da outra raspe o plástico apenas em um dos lados. Construção do apoio da bobina e ligação elétrica: Retire a proteção de plástico dos dois pedaços de fio de cobre rígido e construa dois suportes para apoiar as pontas da bobina. Use um lápis cilíndrico para fazer o “S” nas pontas. Faça dois furos no pedaço de madeira com diâmetro menor que 2 mm e distantes de tal modo que os suportes fiquem na meia distância das pontas. Observe que um dos terminais ficará sempre em contato com o suporte de cobre e o outro, semi-raspado, ficará em contato apenas em uma meia volta da bobina. A altura deve ser tal que a bobina possa girar livremente em cima do imã. Fixe os suportes com massa epóxi. Coloque o imã embaixo da bobina e ligue os terminais da pilha aos suportes. Quando a corrente elétrica passa pela parte da bobina próximo do imã, uma força magnética faz com que ele gire. Se a bobina não girar de um peteleco com o dedo para iniciar o movimento. voltar
  41. 41. 41 AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss  Projeto grupo 3: Eletroímã; Materiais necessários:  1 parafuso de ferro com diâmetro aproximado de 1 cm e 7 cm de comprimento;  1,5 m de fio esmaltado n. 28;  2 pilhas médias AA ou 1 do tipo D e um porta pilhas;  Fita adesiva ou isolante; Procedimento metodológico: Dê cerca de 30 voltas com o fio esmaltado ao redor do parafuso, deixando pontas de 20 cm de comprimento aproximadamente de cada lado da bobina. Fixe as espiras com a fita adesiva ou isolante. Raspe as pontas para permitir o contato elétrico. ( O eletroímã construído nada mais é do que uma bobina com um material ferromagnético (parafuso de ferro) no seu interior. A função do parafuso é concentrar o campo magnético e torná-lo mais intenso). Ligue as pontas do fio aos terminais do porta-pilhas e coloque a cabeça do eletroímã ligado dentro de uma caixa de clipes, puxe para cima e verifique quantos clipes ele é capaz de segurar. voltar 41
  42. 42. 42 42 AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss  Projeto grupo 4: Construção de uma bússola caseira. Materiais necessários:  um ímã em barra (desses usados para fechar portas de armário, por exemplo, facilmente encontrado em lojas de ferragens ou de materiais para construção);  grampo metálico daqueles usados para fechar pastas;  martelo;  um prego;  uma rolha;  uma agulha.
  43. 43. 43 43 AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss Procedimento metodológico: Abra o grampo e dobre suas hastes. Usando o prego e o martelo, faça uma pequena saliência na parte central da cabeça do grampo. O ponteiro da bússola está quase pronto. Agora, só falta imantá-lo. Quando esfregamos um arame ou uma barrinha de aço ou de ferro sobre um ímã, obtemos novos ímãs. Portanto, pegue o ímã que você adquiriu e esfregue o grampo contra a lateral dele, tomando muito cuidado para não fazer movimentos de ida e volta durante o processo: esfregue o grampo somente em um sentido. Repita algumas vezes esse movimento e, pronto, o grampo estará imantado e, seu ponteiro, pronto. Pode acontecer de o grampo não ficar perfeitamente equilibrado. Para resolver esse problema, você pode enfiar pedacinhos de canudos de refresco nas pontas do grampo, até que o equilíbrio seja atingido. Falta testar a bússola: aproxime o ímã de uma das extremidades do ponteiro. Se tudo estiver certo, ela deve ser atraída por um dos polos do imã e repelida pelo outro. Se isso ocorrer, sua montagem está em ordem. Agora, afaste da bússola tanto o ímã como outros objetos metálicos: ela deverá funcionar como qualquer outra, ou seja, indicando a direção Norte e Sul. voltar
  44. 44. 44 AANNEEXXOO 11 RRootteeiirrooss ddooss pprroojjeettooss eexxppeerriimmeennttaaiiss  Projeto grupo 5: Simulando o campo magnético terrestre. Materiais necessários:  Bolinha de isopor de aproximadamente 5 cm de diâmetro;  Ímãs de neodímio;  Faca;  Espátula;  Cola branca;  Tinta guaxe;  Grampos; Procedimento metodológico: Inicialmente, cortamos a bolinha ao meio com a faca. Em seguida, abrimos um espaço para acomodar o ímã no centro da bolinha. É importante que o ímã fique fixo no meio da bolinha. Em seguida, passamos cola na parte de baixo da bolinha e pressionamos ambas as partes para que colem da maneira desejada. Com a cola seca, pintamos a bolinha para parecer com o planeta. Utilizamos grampos para observar as linhas de campo, basta coloca-los ao longo da superfície da bolinha para ilustrar o campo magnético produzido por ela. voltar
  45. 45. 45 AANNEEXXOO 22 MMooddeelloo ddee rreellaattóórriioo pprréé--eellaabboorraaddoo ppaarraa aattiivviiddaaddee pprrooppoossttaa nneessttee ttrraabbaallhhoo CCLLIIQQUUEE AAQQUUII ppaarraa vviissuuaalliizzáá--lloo..
  46. 46. volta4r6

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