Sobre este plano
Este slide não deve ser apresentado para os alunos, ele apenas resume o conteúdo da aula para que você, professor, possa se planejar.
Sobre esta aula: Esta aula busca por meio de discussões e práticas de sala de aula identificar e quantificar grandezas físicas e unidades de medidas associadas à propagação das ondas. Para melhor compreensão desta aula é importante que a mesma seja precedida pela aula: “CIE9_05ME01- As Ondas no Transporte de Energia”.
Os fundamentos e conceitos relevantes para o presente plano de aula podem ser obtidos através da leitura da matéria Frequência de uma Onda, disponível em: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/Ondas2.php.
Também recomendo o acesso ao vídeo Física e Tecnologia do Eletromagnetismo, da plataforma física vivencial, disponível em: http://www.fisicavivencial.pro.br/fisica-vivencial/tv. O vídeo está disponível para download, com possibilidade de utilização em sala de aula no link: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/19969.
Como sugestão de Objeto Digital de Aprendizagem, recomendo a utilização do simulador Ondas de Rádio e Campos Eletromagnéticos da plataforma Phet Simulações da Universidade do Colorado, disponível no link:
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/radio-waves.
Materiais necessários para a aula: Pequenos objetos de alta densidade (Esferas de aço, Pilhas, etc) Barbante ou linha resistente, fita adesiva, trena ou régua grande, cronômetro, Garrafas de vidro de tamanhos iguais, água, Celular com sistema Android e aplicativo medidor de frequência sonora instalado, objeto de metal (chave de fendas)
Título da aula
Tempo sugerido: 2 minutos
Orientações: Leia o tema da aula e comente com os alunos que eles irão estudar as principais unidades de medidas associadas à propagação das ondas pelo espaço. Pergunte aos alunos: “O que você entende por período?”; “Você pode citar exemplos de fenômenos periódicos?”; “O que é frequência?”; “Na escola, você é um aluno frequente? O que isso significa?”. Espera-se que os alunos relacionem o período com o tempo de duração de um evento, como por exemplo o período de rotação e o período de translação da Terra; e, a frequência com o número de vezes que um evento se repete num determinado intervalo de tempo, como por exemplo o número de presenças que um aluno tem durante o ano letivo.
Contexto
Tempo sugerido: 3 minutos
Orientações: Apresente este slide para os alunos e discuta com os mesmos os dados apresentados no painel de seleção de frequência do rádio mostrado na imagem. Levante questões como: “O que significam os valores mostrados no painel?”; “Porque algumas faixas são mostradas em kHz e outras em MHz? Como se leem essas medidas?”, “O que significam as medidas dadas em metro (m) no painel?”. É provável que algum aluno relacione essas medidas com os valores de frequências associadas às emissoras de rádio, principalmente se em sua cidade houver uma rádio de muita audiência, como por exemplo, Rádio Cidade 98,5 MHz (megahertz) ou similares. Nesse momento da aula, não se espera que os alunos tenham respostas prontas elaboradas e corretas conceitualmente; mas que por meio destas questões os mesmos reflitam sobre os valores de frequência associadas às estações de rádio.
Questão disparadora
Tempo sugerido: 3 minutos
Orientações: Leia e discuta com os alunos a questão disparadora. Observe com eles que a situação apresentada na questão disparadora acontece também com os aparelhos de TV, não sendo necessário termos um aparelho específico para sintonizar cada estação de rádio ou de TV. Comente com os alunos a existência de alguns aparelhos portáteis que, inclusive, sintonizam estações de rádio e também TV.
Mão na massa
Tempo sugerido: 28 minutos
Orientações: Na atividade 1, a proposta é montar um pêndulo para realizar medições do período de oscilação e com esse dado calcular a frequência do mesmo. Organize os alunos em grupos de 6 participantes e entregue a cada grupo o material referente à atividade 1. Na falta de um cronômetro pode-se usar um relógio digital ou mesmo o cronômetro de um telefone celular. Na atividade 2, a proposta é medir a frequência dos sons obtidos nas garrafas de vidro em função do volume de água contido nas mesmas. Não sendo possível realizar a atividade em grupos devido ao número de garrafas necessárias, a atividade pode ser realizada por um grupo específico e acompanhada pelos demais, sendo que pode haver a possibilidade de cada grupo providenciar um celular com o aplicativo instalado para medir a frequência do som obtido em cada garrafa; ou então, um mesmo conjunto de garrafas pode ser utilizado por todos os grupos em sequência. Para medição de frequência sonora recomendo a utilização de um dos seguintes aplicativos:
Oscilloscope; disponível em: https://play.google.com/store/apps/details?id=org.sbaudio.oscope.
Spectroid; disponível em: https://play.google.com/store/apps/details?id=org.intoorbit.spectrum.
Mão na massa
Orientações: Oriente os alunos durante a montagem do pêndulo, alertando quanto aos cuidados necessários ao manuseio de instrumentos cortantes e peça que cada grupo meça um pedaço de barbante à sua própria escolha entre 40 cm e 1 m; de modo que o pêndulo não fique muito curto e nem muito longo. Utilize a fita adesiva na fixação dos pesos na extremidade do barbante e do pêndulo na borda da mesa, tomando cuidado para que o pêndulo fique o mais livre possível de atrito com a borda da mesa. Se a fita adesiva não suportar o peso do pêndulo, utilize livros ou cadernos como peso na ponta do barbante para auxiliar na sustentação do pêndulo. Para organização dos grupos, distribuição dos materiais e construção do pêndulo reserve um tempo aproximado de 8 minutos.
Mão na massa
Orientações: Nesta etapa oriente os grupos na realização das medições do número de oscilações e do tempo gasto durante as mesmas. Esclareça para eles a importância de sincronizar o momento de abandono do pêndulo com o acionamento do cronômetro para que sejam o mais simultâneo possível, de modo que as medidas obtidas tenham boa precisão. Oriente os alunos para que ao soltarem o peso do pêndulo não apliquem força sobre o mesmo; mas que apenas abandonem o mesmo, deixando-o sob efeito da força gravitacional. Auxilie também os alunos no encaminhamento dos cálculos, salientando que se considera como oscilação completa o tempo de “ida e volta” do peso do pêndulo em relação à sua posição de origem. Para registro das medidas e cálculos solicitados no slide imprima o documento abaixo e entregue uma cópia a cada grupo ou então, anote a tabela no quadro para que os grupos copiem e respondam em seus cadernos.
Documento para atividade 1 nos materiais complementares.
Reserve para esta etapa um tempo aproximado de 10 minutos.
Mão na massa
Orientações: Na atividade 2, oriente os alunos para a instalação do aplicativo de medida de frequências sonoras. Se não houver possibilidade de instalação durante a aula por falta de acesso ao serviço de internet, peça antecipadamente a alguns alunos para que instalem o aplicativo em seus celulares e tragam os mesmos no dia da aula, ou então utilize seu celular pessoal para as medições. Reserve para esta etapa da atividade um tempo aproximado de 10 minutos.
Sistematização
Tempo sugerido: 4 minutos
Orientações: Releia para os alunos a questão disparadora e discuta com eles os resultados obtidos por cada grupo durante a atividade 1. Pergunte aos alunos: “Todos os pêndulos apresentaram resultados iguais de tempo de oscilação?; “O comprimento do barbante influenciou no tempo de oscilação?; “Qual dos pêndulos teve o menor tempo de oscilação? E qual apresentou o maior tempo?”; “Qual dos pêndulos oscilaria mais vezes no tempo de 1 minuto? E qual oscilaria menos?”. Observe para eles que o maior comprimento do pêndulo implicou em um menor número de oscilações possíveis em um minuto. Na sequência, explique aos alunos que semelhante aos pêndulos construídos por eles, as ondas de rádio geradas pelas emissoras possuem também comprimentos e números de oscilações por segundo específicos para cada emissora, o que possibilita que em um único aparelho receptor essas ondas sejam captadas, apenas mudando a posição do seletor de canais para os valores de frequência (oscilações) desejados.
Sistematização
Tempo sugerido: 5 minutos
Orientações: Com a utilização deste slide, explique para os alunos que a oscilação do pêndulo construído por eles é semelhante ao processo de geração de ondas eletromagnéticas pelas emissoras de rádio. Essas ondas possuem algumas grandezas físicas associadas à sua propagação pelo espaço que são:
- O comprimento de onda, que corresponde à oscilação completa de uma onda, medido em metros (m); lembre aos alunos que na imagem do painel de rádio mostrado no início da aula havia medidas dadas em metro (m). Se possível, exiba novamente a imagem para a turma.
- A amplitude da onda corresponde à altura da crista ou a profundidade do vale em relação ao eixo central. Algumas emissoras de rádio são classificadas como AM justamente por causa da amplitude de suas ondas (AM = Amplitude Modulada) e são rádios de longo alcance, atingindo milhares de quilômetros de cobertura.
- O período da onda é o tempo de uma oscilação completa da mesma com a formação de um vale e uma crista. A medida padrão para o período é o segundo (s)
- A frequência é o número de oscilações de uma onda em um determinado intervalo de tempo. A unidade de medida padrão de frequência é o Hertz (Hz), sendo que 1 Hertz equivale a 1 oscilação a cada segundo, mas existem medidas de oscilações que levam em consideração o tempo em minutos, como o RPM (Rotações por minuto) utilizado em movimentos circulares ou semicirculares, a exemplo da atividade 1. A medida de 1 kilohertz (kHZ) é igual a 1.000 Hz, ou seja, 1.000 oscilações por segundo e 1 megahertz (MHz) equivale a 1.000.000 de Hertz; desse modo, quando a emissora informa sua frequência, ela nos diz indiretamente o número de oscilações das ondas produzidas pela mesma a cada segundo. Por exemplo, se frequência de uma estação de rádio é de 99,7 MHz (megahertz), dizemos que a onda de rádio correspondente a essa estação possui 99,7 milhões de oscilações por segundo. Por isso, os aparelhos de Rádio possuem essas numerações impressas em seus painéis, indicando as faixas de frequência que o aparelho é capaz de sintonizar e com o qual podemos selecionar as estações de rádio que mais gostamos. Algumas emissora de rádio são classificadas em FM justamente por causa da frequência de suas ondas (FM = Frequência Modulada) e são rádios de curto alcance, podendo transmitir seu sinal até aproximadamente 100 km de distância.
Para saber mais sobre o assunto, sugiro a leitura da matéria: “AM ou FM? Quais as principais diferenças?” de Danival Simim. A matéria está disponível no link:
https://maxcast.com.br/blog/am-ou-fm-quais-as-principais-diferencas/.
Sistematização
Tempo sugerido: 5 minutos
Orientações: Apresente este slide aos alunos e discuta com eles os resultados da atividade 2 e suas relações com a propagação de ondas pelo espaço. Explique que os aparelhos que medem as frequências de ondas são chamados de Osciloscópios e que o aplicativo utilizado no celular capta através do microfone as ondas sonoras do ambiente e faz a leitura dessas ondas mostrando a frequência das mesmas; ou seja, o número de oscilações que essas ondas realizam a cada segundo. Além disso, o aplicativo faz também a leitura da intensidade desses sons que são medidos em decibéis. Utilize a atividade 2 para contextualizar a existência da escala musical e informar aos alunos que cada nota musical tem uma frequência específica e que a variação dessa frequência produz novas notas musicais com seus tons e semitons. Utilize a matéria: “Notas e escala musicais” disponível em: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/notas-escalas-musicais.htm e apresente para os alunos a frequência de cada nota musical e veja se em alguma das garrafas houve a reprodução de uma nota musical. Lembre aos alunos que a possibilidade de variação do volume de água nos recipiente faz com que a frequência do som emitido também sofra variação; desse modo, eles podem alterar a quantidade de água em cada garrafa até obterem frequências iguais às das notas musicais. Desse modo, com as sete garrafas, eles poderiam obter as sete notas musicais e com um pouco de conhecimento musical tocar uma canção.
