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  1. 1. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 ISSO É BARULHO OU MÚSICA?Isso é barulho ou música?Páginas 3 - 5 Nesta etapa, desejamos identificar os conhecimentos prévios dos alunos paratrabalhar o conceito de som. A ideia é permitir que os conteúdos a serem trabalhadosnas aulas estejam relacionados a elementos retirados do universo deles. A sugestão é instigá-los a pensar que existem distinções entre os sons; e que elespodem ser classificados com base em diferenciações. Note que, na elaboração da tabela, há elementos que podem ser considerados “sonsdesagradáveis” para alguns e “sons agradáveis” para os outros, como o heavy metal.Toda essa discussão, que será esclarecida ao longo das aulas, deve ser iniciada agora.Assim, caso ela não surja explicitamente, apresente-a para os alunos. O objetivo é levá-los a perceber que há uma diferença entre o processo físico do som e a sensação que elecausa em nós. Como esta atividade envolve muitos elementos, e para categorizá-los é precisorelacionar muitas variáveis, muitas delas subjetivas, as classificações certamente nãocoincidirão.Página 6 O objetivo destas questões é nortear a discussão em sala de aula. O importante aqui étentar extrair elementos com características menos subjetivas para classificar o som.Comece então a “afinar” a turma. Assim, as categorias “Sons desagradáveis” e “Sonsagradáveis” podem se transformar em “Ruídos” e “Sons musicais”, na tentativa dediminuir a interferência das preferências individuais por determinado estilo sonoro.Ainda que essa nova categorização possua características comuns, que podem ser 1
  2. 2. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3classificadas sob um caráter subjetivo, podemos selecionar alguns sons e chamá-los deruído: ronco, trovão, arranhão na lousa. Alguns elementos que podem ser identificados como características de ruído: não serepete no tempo, não tem ritmo nem harmonia. Para que o gosto pessoal não seja umcritério novamente, devem se buscar as características físicas do som.Página 61. Esperam-se respostas do tipo: Som é uma onda mecânica longitudinal. O importante é o aluno perceber a relação direta entre a Física e o som. 2
  3. 3. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 UMA ENTREVISTA MUSICALPáginas 6 - 7 O intuito neste momento é usar do conteúdo trazido pelos alunos como ponto departida para as discussões e para a introdução dos conceitos da Física Ondulatória.Assim, respostas sobre “Quais as partes essenciais de seu instrumento musical?” devemservir para que os alunos percebam a presença de elementos vibrantes e ressonantes emdiferentes instrumentos. Da mesma forma, respostas para “Qual a diferença entre umanota tocada nele e a mesma nota tocada em outro instrumento?” poderão ser usadas paratratar ressonância e timbre. Observe que os conceitos envolvidos nas respostas a essasperguntas serão construídos no decorrer do bimestre. Assim, neste momento, eles nãodeverão ser aprofundados. A ideia é aguçar a curiosidade, guiar o olhar do aluno paraaspectos que antes, possivelmente, passavam despercebidos.Páginas 7 - 81. É uma onda mecânica que se propaga pela vibração do meio que atravessa.2. Em qualquer instrumento musical é preciso que alguma coisa seja colocada para vibrar. No violão é a corda, na gaita é o ar e em um atabaque é a membrana que o cobre.3. Se o som precisa de um meio elástico para se propagar, e na Lua não temos atmosfera, ou seja, ausência de meio, o som não pode se propagar, não podendo, portanto ser ouvido. 3
  4. 4. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Páginas 8 - 9 Note que as três primeiras questões estão diretamente relacionadas com a formaçãode competências em leitura e compreensão de gráficos. Sendo assim, é preciso trabalhá-las com cuidado, ensinando os alunos a fazer essa leitura, visto que não se trata de algoóbvio para eles. Na questão 1, faça-os perceber que os espaçamentos dos pontinhosrepresentam regiões nas quais o ar se encontra ora mais rarefeito, ora mais comprimido.A questão 2 traz a representação gráfica do fenômeno físico que ocorre, relacionando apressão do ar (eixo vertical) com a localização no espaço (eixo horizontal). Assim, aquestão 3 sintetiza as duas anteriores, pois relaciona a pressão positiva com as áreascomprimidas e a pressão negativa com as áreas rarefeitas. A questão 4 retoma osignificado do comprimento de onda, onde o aluno deverá perceber que o quecaracteriza um comprimento de onda, é a distância entre dois pontos que contenhamdentro deste intervalo uma onda completa.Páginas 9 - 10 O objetivo destas questões é sistematizar o conhecimento estudado nesta Situação deAprendizagem. As questões 1,2 e 3 foram discutidas anteriormente4. Temos:4) λ = 0,5 m, f = 680 Hz.V = λ . f = 0,5 . 680 = 340 m/s. 4
  5. 5. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Página 101. a) O período é o tempo entre a produção subsequente de duas ondas. Ele é inversamente proporcional à frequência e dado pela equação: T  1 , onde T é o f período e f é a frequência. b) As notas musicais não possuem uma única frequência que as defina. Elas têm uma frequência e seus múltiplos que dependem da afinação adotada. Os diferentes instrumentos musicais podem reproduzir a mesma nota em diferentes frequências, abaixo segue um exemplo das frequências das notas musicais em uma determinada afinação (escala temperada): É importante notar que toda a vez que se dobra a frequência de uma nota musical a mesma nota é reproduzida. Dó 4: 261,63 Hz; Dó 4 sustenido (ou Ré 4 bemol): 277,18 Hz; Ré 4: 293,66 Hz; Ré 4 sustenido (ou Mi 4 bemol): 311,13 Hz; Mi 4: 329,63 Hz; Fá 4: 349,23 Hz; Fá 4 sustenido (ou Sol 4 bemol): 369,99 Hz; Sol 4: 392 Hz; Sol 4 sustenido (ou Lá 4 bemol): 415,3 Hz; Lá 4: 440 Hz; Lá 4 sustenido (ou Si 4 bemol): 466,16 Hz; Si 4: 49388 Hz. 5
  6. 6. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 UMA AULA DO BARULHOPáginas 10 - 11 A questão 1 trabalha a competência de leitura e a utilização da linguagem gráfica.Ressalte que cada representação traz aspectos diferentes do mesmo fenômeno. Assim, oque determina se uma é melhor que a outra são justamente os dados que elas fornecem.Por exemplo, para uma análise quantitativa, a representação em vermelho é maisadequada, pois podemos comparar a intensidade das amplitudes em cada posição daonda. Entretanto, para uma análise fenomenológica, a representação em azul é maisindicada, já que ela permite visualizar diretamente a compressão e a rarefação do ar. Ouseja, as diferentes representações nos auxiliam na leitura e no entendimento daquilo queestudamos. Já na questão 2, o objetivo é levar os alunos a perceber que as ondas têmamplitudes iguais e frequências diferentes. Para a resposta da terceira questão, é precisoelaborar a hipótese de que as duas ondas se propagam no mesmo meio, ou seja, suasvelocidades são iguais. Pode-se também retomar a fórmula e verificar que, comvelocidades iguais, quanto maior o comprimento de onda, menor é a frequência. Comoveremos, a intensidade de um som está ligada à sua amplitude, enquanto a altura estáligada à sua frequência: as questões 3 e 4 exploram essa diferença.Páginas 13 - 14 Como feito anteriormente, aprofunde a formalização dos conceitos apresentados pormeio da análise das figuras apresentadas nesta seção. Para auxiliar a leitura gráfica,mostre aos alunos as representações dessas duas ondas e peça a eles que identifiquemsemelhanças e diferenças. A ideia é fazer com que eles identifiquem que ambas têm amesma frequência, mas possuem amplitudes diferentes. Por meio da análise da figura,eles devem concluir que amplitude maior significa compressão e descompressão 6
  7. 7. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3maiores. Isso fica claro quando se compara as relações entre as representações em azul eem vermelho. Após essa análise inicial, peça a eles que indiquem qual desses sons é omais intenso.Páginas 14 - 151. Som com alta frequência, ou seja, agudo.2. Que som intenso!3. a) Para uma mesma velocidade, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda, portanto a onda I possui menor frequência e a II possui maior frequência. b) Primeira (I): comprimento de onda  16 cm; amplitude  6 cm. Segunda (II): comprimento de onda  8 cm; amplitude  4 cm.4. Som musical é uma onda com frequências bem definidas. Quando um objeto vibra de forma desordenada, ele produz um som que é a somatória de um número muito grande de frequências, ou seja, barulho (ruído).Página 151. a) Comprimento de Onda  metro (m). Frequência  hertz (Hz)  Hz = s −1. Velocidade de propagação  m/s. Amplitude  m. Período  segundo (s). b) Feminino: agudo  soprano, médio  meso-soprano, grave  contralto. Masculino: agudo  tenor, médio  barítono, grave  baixo. 7
  8. 8. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 FAZENDO UM SOMPágina 15 Neste momento espera-se apenas que os alunos se remetam ao timbre ou a diferençasna forma do instrumento. Como se trata de uma abertura do tratamento do conceito, nãose precisa de tanto rigor neste primeiro momento. A ideia é fazer com que parem pararefletir a respeito da variedade sonora produzida por diferentes instrumentos. Comoveremos, o que nos permite fazer essa diferenciação é o timbre, que é uma espécie deassinatura de cada instrumento musical.Páginas 18 - 191. Quanto maior a tensão, mais agudo o som fica. Isso ocorre pois a frequência é diretamente proporcional à raiz quadrada da tensão.2. Ele pode usar o braço do instrumento, ou seja, diminuir o comprimento. Isso ocorre, pois a frequência é inversamente proporcional ao comprimento.3. Quanto mais fina a corda, mais agudo o som, já que a densidade será menor. Isso ocorre, pois a frequência é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade.4. n equivale ao número de picos e vales que teremos na corda.Página 221. Todos produzem o som a partir da vibração de um ou mais componentes do instrumento.2. O conjunto de harmônicos que compõe a nota em cada instrumento é diferente, pois depende de características intrínsecas a eles. Portanto o som será diferente, ou seja, a diferença está no timbre. 8
  9. 9. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 33. É uma espécie de assinatura do instrumento, cada instrumento possui características individuais, que no som se refletem no timbre. Mesmo entre dois violinos é possível perceber a diferença. Até hoje os violinos Stradivarius são considerados incomparáveis, justamente pela qualidade do som que emitem.4. O corpo é utilizado como uma caixa de ressonância, permitindo assim amplificar o som.5. Tudo que existe vibra, mesmo que aparentemente esteja imóvel. Assim pedras, prédios, planetas, átomos e seu próprio corpo , por exemplo, possuem uma ou mais frequências naturais de vibração. Quando um objeto qualquer é "excitado" em uma de suas frequências naturais, ocorre um fenômeno chamado ressonância.6. Quando tocamos a corda de um violão, vemos essa corda vibrar, essa onda que vibra num mesmo lugar sem se propagar no espaço é chamada de onda estacionária. É importante perceber que ondas estacionárias têm o seu ponto de maior vibração (ventre) sempre no mesmo lugar já que elas não se propagam. O mesmo vale para os pontos que não oscilam (nodos, ou seja, “nós”).7. Entre todas as formas imagináveis de ondas estacionárias, só aquelas cujos nodos se formam nas extremidades podem perdurar no tempo e são chamadas de harmônicos ou frequências naturais de vibração do sistema. Nos instrumentos de corda, podemos pensar que numa mesma corda os vários harmônicos possíveis possuem a mesma velocidade de propagação. Além disso, os vários harmônicos possuem sempre frequências múltiplas do primeiro harmônico (também chamado de harmônico fundamental). Como V = λ. f , o harmônico fundamental tem frequência f 1 = V 2L (onde L é o comprimento da corda (observe a primeira figura da página 19 do Caderno n.v do Aluno). Generalizando, para qualquer outro harmônico n, temos f = (observe 2L T os outros harmônicos na figura da página 19). Por fim, como v  temos  n T que f n  . 2L  9
  10. 10. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Página 22 n.v1. Tubo aberto  A equação é a mesma da corda do violão. f = Entretanto, 2L diferentemente do violão, em que nas extremidades estão os nós, no tubo aberto, nas extremidades estão os ventres. Tubo fechado  Na extremidade aberta há um ventre e na fechada há um nó. Outro fator interessante é que tubos fechados produzem apenas harmônicos ímpares. A equação para os harmônicos também é a mesma, contudo, devemos lembrar de substituir n apenas por números ímpares. 10
  11. 11. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5UMA ENTREVISTA DO BARULHOPágina 25 Dependendo do cotidiano de cada aluno e de seus lugares habituais, os alunos podemlocalizar na imagem os níveis médios de ruído a que estão expostos. Por exemplo: umaluno que vive ou trabalha próximo de um aeroporto, certamente estará exposto a níveisde ruídos bastante diferentes de um aluno que passe seu dia em uma fazenda.Página 261. Resposta pessoal, que depende do uso feito por cada aluno. Entretanto o uso de fone entre jovens, na maioria dos casos, pode ser considerado prejudicial à saúde e, por causa da exposição prolongada a sons com intensidade acima do nível aceitável.Página 261. a) O nível sonoro (S) em decibéis é expresso por S = 10 log (I/I0), onde I e I0 são os níveis de pressão sonora. É comum utilizar-se I0 = 10– 12 N/m2 b) Britadeira, avião a jato decolando a 100 metros de distância etc. Qualquer som muito intenso e a exposição frequente a ele é prejudicial à audição humana. 11
  12. 12. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6VENDO O MUNDOVendo o MundoPágina 27 Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalharconceitos relacionados com a luz e suas propriedades. A ideia é permitir que osconteúdos a serem trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados dopróprio universo dos alunos. Sugerimos quatro grandes categorias: a) Produtores ou fontes de luz; b) Refletores(que devolvem luz); c) Refratores (que deixam passar a luz); e d) Absorvedores (quetransformam energia luminosa em outras formas de energia). Produtores ou fontes de Refletores Refratores Absorvedores lu z Lâmpada Espelho Lente Filme fotográfico Sol Lua Atmosfera Objetos escuros Fogo Objetos Vidro Plantas Flash Tela de cinema Água Atmosfera Vela Vidro Óculos É possível estabelecer outras formas de classificação. As categorias aqui sugeridaspermitem uma investigação fenomenológica dos processos que as nomeiam,possibilitando o entendimento de diferentes instrumentos ópticos e fenômenos queenvolvem a luz. A categoria “Produtores ou fontes de luz”, por exemplo, permite iniciara discussão sobre o processo de visão, trabalhando a ideia de que nossos olhos sãosensíveis à luz, assim como nossas orelhas são sensíveis ao som. 12
  13. 13. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Página 281. O olho é um sistema sensível à luz proveniente de objetos, luminosos ou iluminados. Ou seja, caso não haja nenhuma fonte emitindo luz, não há nada que nossos olhos possam captar.2. Leucipo de Mileto acreditava que a visão só era possível porque os objetos presentes no mundo emitiam pequenas partículas, chamadas de eidola, que chegavam até nossos olhos. Assim, um gato, por exemplo, emanava de sua superfície essas partículas, capazes de levar informações sobre a forma e a cor do animal.Página 29 Esta lição de casa é uma oportunidade para, diante dos resultados das pesquisas dosalunos, comentarem os diversos fenômenos ondulatórios, bem como suas aplicações erecorrências cotidianas. Assim, é possível complementar os dois temas deste Caderno,além de fazer uma excelente conexão entre o estudo da luz e das ondas. Estesfenômenos são facilmente localizáveis nos livros didáticos de física nas seções quetratam de ondulatória e óptica. 13
  14. 14. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7 A CÂMARA ESCURAPáginas 29 - 31 Neste roteiro, o objetivo das questões é trabalhar as relações de proporcionalidade o idescritas em  . Bem como permitir uma melhor compreensão do funcionamento do didos olhos e das máquinas fotográficas. Os alunos devem realizar as medidas criteriosamente utilizando-se de réguas, fitamétrica ou trena. Ao longo desta atividade procure garantir que eles compreendam que:• "o" se refere a altura do objeto; "i" a altura da imagem; " do" a distância do objeto até o orifício da câmara, e; "di" a profundidade da câmara.• ao aproximar o objeto da câmara, sua imagem aumenta de altura. Procure trabalhar essa relação de modo a conduzi-los à compreensão de que este é um resultado esperado quando se analisa as relações de proporcionalidade descritas na expressão matemática acima. Quando aproximamos o objeto da câmara, a distância do diminui, no entanto a altura do objeto (o) permanece a mesma. Como a distância di neste caso é fixa (pois é a profundidade da própria câmara), o tamanho da imagem deverá necessariamente aumentar. Ao afastar o objeto da câmara, pelos mesmos motivos, a relação deverá se inverter e a imagem irá diminuir de altura.• Quando o furo da câmara se alarga há entrada de luz por muitos pontos, dessa forma ocorre a formação de diversas imagens (do mesmo objeto) que se sobrepõe. O resultado é a percepção de uma imagem desfocada.  14
  15. 15. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Páginas 31 - 341. Da mesma forma que a máquina, nosso olhos também possuem três componentes essenciais: um orifício que regula a quantidade de luz que entra uma lente para a formação de uma imagem nítida e um elemento sensível à luz, capaz de fazer o registro químico de uma imagem.2. Essa demonstração pode também ser feita em sala de aula, para tornar mais claro aos alunos a sua compreensão. Ao observar a imagem acima, é fácil perceber que os triângulos formados fora e dentro da câmara escura são semelhantes entre si. As distâncias do objeto ao orifício da câmara (do) e da imagem ao orifício da câmara (di) são respectivamente as alturas destes triângulos, dessa forma pode-se realizar, utilizando a semelhança entre os triângulos, a demonstração da expressão matemática.. 3. i = 9 cm, do = 4 m e di = 12 cm. Como o  i  o (m)  9 (cm)  o = 3 m. do di 4 (m) 12 (cm) Aqui é importante observar as unidades com os alunos durante a correção.Página 34 Esta lição de casa pode servir para discutir melhor o funcionamento da visão. Essasexplicações podem ser feitas pelos próprios alunos. Caso sejam divididos em grupospara a confecção do cartaz, os alunos podem apresentar para a classe aquilo queaprenderam. 15
  16. 16. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 REFLETINDOConstruindo e analisando imagens formadas em espelhos esféricosPáginas 37 - 38 Nesta etapa, é muito importante retomar o comportamento dos raios de luz incidentesparalelos ao eixo principal do espelho, no foco, no centro de curvatura e no vértice, bemcomo o tipo de imagem formada. O mais adequado aqui, é que, você, professor, faça ademonstração na lousa, ou por meio de alguma animação com data show, ou mesmocom algum programa utilizando os computadores do Acessa Escola. É fundamentalfazer essa construção junto com os alunos. É possível, com o auxílio do livro didático,pedir aos alunos para que resolvam alguns exercícios que envolvam a construção deimagens. 16
  17. 17. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Página 391. Porque no espelho retrovisor do motorista da frente a imagem aparece invertida, formando a palavra “ambulância”. 17
  18. 18. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 32. Espelho é um objeto cuja uma de suas superfícies reflete, de maneira regular, quase a totalidade dos raios de luz que incidem sobre ela.3. Se o ângulo tiver 30º em relação à superfície do espelho, pode-se imaginar que a reflexão irá ocorrer com o mesmo ângulo de 30º. Vale ressaltar que os ângulos de incidência e reflexão são definidos entre os raios de luz e a reta normal que incidem no espelho.4. Espelhos planos refletem imagens do mesmo tamanho do objeto. Se o espelho estiver posicionado convenientemente e tiver, ao menos, o comprimento mínimo, a imagem do homem terá o mesmo tamanho dele, 1,80 m. A distância da imagem até o espelho também será a mesma do homem até o espelho, 15 m.Página 391. 1  1  1 e A  o  i onde A é o aumento e f é o foco. f do di do di 18
  19. 19. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 9 REFRATANDOPáginas 42 - 441. Sempre que ocorre a diminuição da velocidade da luz ao mudar de meio, ocorre a diminuição do desvio sofrido por ela. Já com o aumento da velocidade da luz, ao passar de um meio para outro, o desvio aumenta também.2. Se a luz incide diretamente sobre a reta normal, ou seja, perpendicular à superfície, não ocorrerá desvio. Entretanto a velocidade continuará sendo alterada, o que caracteriza a refração.Construindo e analisando imagens formadas pelas lentesPágina 47 Nesta etapa é muito importante retomar o comportamento dos raios de luz incidentese refletidos no espelho: paralelo ao eixo principal do espelho, no foco, no centro decurvatura e no vértice, bem como o tipo de imagem formada. O mais adequado aqui, éque o professor faça a demonstração na lousa, ou por meio de alguma animação comdata show, ou mesmo com algum programa utilizando os computadores do AcessaEscola. É fundamental fazer essa construção junto com os alunos. É possível depois,com o auxílio do livro didático, pedir aos alunos que resolvam alguns exercícios queenvolvam a construção de imagens. 19
  20. 20. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 20
  21. 21. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3Página 481. É o fenômeno no qual a velocidade de uma onda (luz ou som, por exemplo), ao mudar de meio, sofre alteração em sua velocidade.2. Se a luz incidir perpendicularmente à superfície não ocorre desvio.3. No caso da miopia usamos a lente divergente, já que nesse defeito de visão a imagem se forma antes da retina, e, portanto, é necessário divergir os raios de luz.4. No caso da hipermetropia usamos a lente convergente, já que nesse defeito de visão a imagem se forma depois da retina, e, portanto, é necessário aproximá-la do foco, ou seja, convergir os raios de luz.Página 48 1 1 1 o i1.   e A  , onde A é o aumento. f do di do di2. Verificar se os alunos entenderam a diferença de funcionamento de cada um desses objetos. 21

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