CADERNOSDE APOIO ÀAPRENDIZAGEMFísicaUnidade 3 – versão – 11 junho 2021 Show Governo da Bahia Rui Costa | Governador João Leão | Vice-Governador Jerônimo Rodrigues Souza | Secretário da Educação Danilo de Melo Souza | Subsecretário Manuelita Falcão Brito | Superintendente de Políticas para a Educação Básica Coordenação Geral Manuelita Falcão Brito Jurema Oliveira Brito Letícia Machado dos Santos Diretorias da Superintendência de Políticas para a Educação Básica Diretoria de Currículo, Avaliação e Tecnologias Educacionais Jurema Oliveira Brito Diretoria de Educação e Suas Modalidades Iara Martins Icó Sousa Thamires Vasconcelos de Souza Coordenações das Etapas e Modalidades da Educação Básica Coordenação de Educação Infantil e Ensino Fundamental Kátia Suely Paim Matheó Coordenação de Ensino Médio Renata Silva de Souza Coordenação do Ensino Médio com Intermediação Tecnológica Letícia Machado dos Santos Coordenação da Educação do Campo e Escolar Quilombola Poliana Nascimento dos Reis Coordenação de Educação Escolar Indígena José Carlos Batista Magalhães Coordenação de Educação Especial Marlene Santos Cardoso Coordenação da Educação de Jovens e Adultos Isadora Sampaio Coordenação da Área de Ciências da Natureza Adaltro José Araújo Silva Dilcleia Santana de Oliveira Soares da Silva Edileuza Nunes Simões Neris Juçara Batista Menezes da Silva Tanara Almeida de Freitas Equipe de Elaboração Adriana Anadir dos Santos • Adaltro José Araújo da Silva
Fernanda Pereira de Brito • Francisco Xavier Julião de Jesus • Frank Hebert Pires Franca • Giulianne Nayara Lima da Silva • Graça Regina Armond Matias Ferreira
Objetos de Conhecimento:
Competência(s): 1. Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas interações e relações entre matéria e energia, para propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e global. 2. Construir e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do Cosmos para ela- borar argumentos, realizar previsões sobre o funcionamento e a evolução dos seres vivos e do Universo, fundamentar e defender decisões éticas e responsáveis. 3. Investigar situações-problema e avaliar aplicações do conhecimento científico e tecnológi- co e suas implicações no mundo, utilizando procedimentos e linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções que considerem demandas locais, regionais e/ou globais, e comunicar suas descobertas e conclusões a públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC). Habilidades: 1. (EM13CNT303) Interpretar textos de divulgação científica que tratem de temáticas das Ci- ências da Natureza, disponíveis em diferentes mídias, considerando a apresentação dos dados, tanto na forma de textos como em equações, gráficos e/ou tabelas, a consistência dos argu- mentos e a coerência das conclusões, visando construir estratégias de seleção de fontes confiá- veis de informações. 2. (EM13CNT305) Investigar e discutir o uso indevido de conhecimentos das Ciências da Na- tureza na justificativa de processos de discriminação, segregação e privação de direitos indivi- duais e coletivos, em diferentes contextos sociais e históricos, para promover a equidade e o respeito à diversidade. 3. (EM13CNT307) Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano. Matéria e Energia/Terra e UniversoTEMA: Óptica – Propriedades de interação com a luz e se ele absorve, reflete ou transmite a radiação Objetivos de Aprendizagem: Apresentar um panorama histórico sobre a evolução do con- ceito da luz. Qualificar uma fonte de luz quanto a produção (primária e secundária), quanto ao tamanho( puntiforme ou extensa) e quanto a emissão (monocromática e policromática). Reconhecer as duas Ópticas no estudo da Física. Reconhecer a percepção da cor de um corpo em decorrência da reflexão difusa e da cor de uma fonte primária em decorrência da mistura de cores. Semana Aula Atividade 1 1 Escreva sobre o que você compreende como luz? 2 Faça uma busca sobre daltonismo e relacione com o estudo da Física. 2 3 Faça uma leitura sobre espectro eletromagnético. 4 Você já ouviu falar em relógios atômicos? Eles são considerados os relógios mais precisos que existem. Faça uma pesquisa e descubra como eles funcio- nam e onde eles são usados. TEMA: Reflexão, Refração e Absorção da luz Objetivos de Aprendizagem: Identificar os principais fenômenos da óptica geométrica (re- flexão, refração e absorção). Reconhecer que o fenômeno da refração luminosa se caracteriza pela mudança de velocidade de um feixe luminoso que se propaga entre meios diferentes. Semana Aula Atividade 3 5 A óptica geométrica consegue tornar máquinas térmicas mais eficientes? Ex- plique por que o interior do forno de fogão de uma cozinha é pintado de preto e o interior da geladeira, na mesma cozinha é pintado de branco. 6 Faça uma leitura sobre a Impressão, nascer do sol da pintura de Claude Mo-net. Observando a pintura, qual fenômeno ondulatório é enfatizado na arte? 4 7 Faça uma pesquisa sobre corpos negros na absorção da luz. 8 Redija um pequeno texto sobre cor e pigmentação. TRILHA 9 | Tema: Conceitos, propriedades e fenômenos relacionados à óptica 1 1. PONTO DE ENCONTROOi, pessoal! Que bom que você está aqui para trilhar mais um maravilhoso caminho rumo ao estudo da Física! Durante essa jornada, você terá opor- tunidade de entender sobre conceitos, propriedades e fenômenos relacio- nados à óptic a. Vamos lá! 2. BOTANDO O PÉ NA ESTRADAAs imagens a seguir (Figura 1) demonstram situações vivenciadas por todos ou quase todos. Analise e identifique cada representação! Figura 1 Disponível em: if.usp/gref/optica/optica1.pdf. Acesso em: 24 jan. 2021. Agora, realize a leitura das situações apresentadas e certifique se suas identificações estão corretas. Em seguida, utilize seu caderno e responda o questionamento. Uma folha de jornal exposta ao sol, por algum tempo, fica desbotada e amarelada. Os banhistas de praia, ficam com a marca do biquíni no corpo. Poderiam fazer uma “anti-tatuagem”, se expondo ao sol com um adesivo de esparadrapo, por exemplo, em forma de estrela, colado à pele. ####### TRILHA 9 Tema: Conceitos, propriedades e fenômenos relacionados à óptica TRILHA 9 | Tema: Conceitos, propriedades e fenômenos relacionados à óptica 2 As roupas que são postas para corar (quarar) ficam mais brancas. 1 Nas situações apresentadas, a luz produz algum tipo de alteração, na pele, no papel, no esparadrapo e no tecido. Você poderia explicá-las? 2 Proteger-se da exposição excessiva ao Sol é fundamental para preservar a saúde. Além do protetor solar, que outros produtos ou objetos ajudam nessa proteção? Disponível em: if.usp/gref/optica/optica1.pdf. Acesso em: 24 jan. 2021. Ao final dessa trilha, retome as suas respostas e avalie se as mesmas estão conforme o aprendizado. 3. LENDO AS PAISAGENS DA TRILHAVamos desenvolver algumas atividades práticas com materiais acessí- veis? Então, vamos praticar! Ah! Não esqueça de utilizar seu caderno para anotar as respostas das questões voltadas para cada experimento! ATIVIDADE 1 Coloque água em um copo de vidro. Coloque no copo um lápis. Examine bem esse sistema. 1 O que você observa? 2 O fenômeno observado faz parte do estudo da óptica? Explique. TRILHA 9 | Tema: Conceitos, propriedades e fenômenos relacionados à óptica 4 estrelas, e outras, convertem uma forma qualquer de energia em energia luminosa. A Óptica física explica os fenômenos ópticos que envolvem a interação da luz com a matéria, como a produção das fotografias, dos vídeos, das tecno- logias relacionadas ao laser etc. Além disso, ela se destaca na Física como um segmento de estudos de ondas eletromagnéticas. BONJORNO, Clinton, Eduardo Prado, Casemiro. Física: termologia, óptica, ondulatória, 2º ano. São Paulo: FTD, 2016. Disponível em: if.usp/ gref/optica/optica1. Acesso em: 24 jan. 2021. (Texto adaptado). Texto 2 – Afinal, o que é a luz? A luz, como o som, é um conceito humano, é o nome que damos à forma como o nosso cérebro interpreta os sinais que ele recebe da retina quando nela incidem radiações eletromagnéticas de determinada faixa de frequên- cias. Para a Física, no entanto, a luz é apenas a radiação eletromagnética contida na estreita faixa de frequências (ou de comprimento de onda), con- forme Figura 2. Além dessa faixa de frequências, há outras, como as das ondas de rádio, micro-ondas, calor ou radiações de infravermelho, radia- ções ultravioleta e raios X, que se diferenciam tanto em relação aos efeitos que causam em diferentes materiais ou em seres vivos quanto em relação às suas fontes. Figura 2 – Comprimento de onda da luz Disponível em: brasilescola.uol.com/ fisica/luz. Acesso em: 20 jan. 2021. TRILHA 9 | Tema: Conceitos, propriedades e fenômenos relacionados à óptica 5 As radiações que nossos olhos conseguem perceber constituem uma pe- quena faixa que chamamos de luz visível, que se localiza entre o infraver- melho e o ultravioleta. GASPAR, Alberto. Compreendendo a física. 2. ed. São Paulo: Ática, 2013. Texto 3 – Fontes de luz Fonte de luz são todos os corpos dos quais se pode receber luz, podendo ser fontes primárias ou secundárias. Fonte de luz primária ou corpo luminoso: aqueles que emitem luz pró- pria, como as estrelas (o Sol, por exemplo), a chama de uma vela, um metal superaquecido. Fontes secundárias ou corpo iluminado: aquele que reenvia a luz rece- bida de outros corpos luminosos, como a Lua, que reflete a luz recebida do Sol, ou mesmo uma cadeira iluminada por uma lâmpada na sala. Os corpos que tem luz própria, podem ser classificados quanto às suas di- mensões, considerando a distância da fonte (emissor de luz) ao observador: Puntiforme ou pontual – fontes cujas dimensões são desprezíveis em com- paração com a distância a que são observadas, como por exemplo uma estrela por estar muito longe, quando é vista da Terra nos parece um ponto luminoso. Extensas – fontes de luz cujas dimensões não podem ser desprezíveis em comparação com a distância a que são observadas. Uma lâmpada em uma sala, vista por um observador que está bem próximo, não pode ter suas dimensões desconsideradas. Uma fonte luminosa pode emitir luz: Monocromática ou simples: é a luz de uma única cor, perfeitamente ca- racterizada pela sua frequência, como a luz emitida por um laser , uma mo- nocromática utilizada em várias áreas, como a Medicina e a indústria. Policromática ou luz composta: é formada pela combinação de várias cores. É uma mistura de ondas de diferentes frequências. Por exemplo, a luz solar é branca, composta pelas luzes laranja, amarela, verde, azul, anil, violeta e vermelha. A velocidade com que a luz se propaga depende do meio em que ela se encontra. No ar, por exemplo, ela viaja a uma velocidade maior do que na água. No vácuo, a luz atinge a sua máxima velocidade. O valor da luz atual- 7 lhido, não esqueça de contemplar as propriedades e fenômenos ópticos, pois, assim, obterá uma visão panorâmica do conteúdo. Compartilhe com seus/suas colegas. Vamos lá! 7. A TRILHA NA MINHA VIDAA linguagem escrita é muito importante para a construção do seu próprio conhecimento e para o exercício da cidadania. Chegamos no momento da trilha em que te convido você a escrever sobre a experiência de hoje. Revisite os textos e atividades práticas e busque associar com algum fato vivenciado e/ou observado por você, em algum momento de sua vida. Que tal olhar a natureza ao seu redor?! 8. PROPOSTA DE INTERVENÇÃO SOCIALQue tal aproveitar seus conhecimentos sobre óptica e construir um blog com informações sobre os prejuízos da exposição excessiva da luz e como se proteger dos raios solares? Caso não seja possível criar um blog, elabore cartazes e/ou folhetos informativos e socialize com seus familiares, vizi- nhos e comunidade onde mora. Não perca tempo, compartilhe o aprendi- zado desenvolvido no percurso dessa trilha! 9. AUTOAVALIAÇÃOa) Na sua opinião, qual a importância de divulgarmos o conhe- cimento adquirido com os membros do nosso grupo social? b) Do que você aprendeu nessa trilha, o que mais se aplica no seu cotidiano? Obrigado/a pelas respostas! Socialize-as com seu/sua professor/a e com seus/ suas colegas quando estiverem juntos no Tempo Escola. Ah! Fique atento/a, em breve nos encontraremos novamente para trilhar outros caminhos. Você chegou até o final de mais uma trilha. PARABÉNS! TRILHA 10 | Tema: Fenômenos ópticos 1 1. PONTO DE ENCONTROOlá! Agora que você já conhece alguns conceitos, propriedades e fenô- menos da Óptica, que tal continuar aprendendo sobre esse conteúdo? Então, vamos compreender as curiosidades da Óptica sobre os fenômenos ópticos? Sigamos juntos! 2. BOTANDO O PÉ NA ESTRADAPara iniciarmos o percurso dessa trilha, faz-se necessário desenvolvermos alguns experimentos e/ou observações. Vamos lá? 1 Olhe para a “eternidade”! Aproxime do seu nariz a parte traseira de um espelho. Em seguida, mire a imagem desse espelho no reflexo de um segundo espelho que você deve segurar a cerca de 10 cm do seu nariz. Alinhando esses espelhos quase em paralelo, você verá várias reflexões. Por que o fim do “túnel” que você vê nos espelhos parece escuro? Disponível em: ciensacao/experimento_mao_na_massa/e5078p_ darkMirrors. Acesso em: 27 jan. 2021. 2 Observe um objeto amarelo (uma roupa, por exemplo) em um cômodo iluminado por uma luz monocromática azul. O que você percebe? Disponível em: exercicios.mundoeducacao.uol.com/exercicios-fisica/ exercicios-sobre-cor-dos-objetos. Acesso em: 06 mai. 2021. ####### TRILHA 10 Tema: Fenômenos ópticos TRILHA 10 | Tema: Fenômenos ópticos 3 EXPERIMENTO 2 – DISCO DE NEWTON MATERIAL Os materiais necessários são: régua, compasso (ou CD para usar como molde), lápis de cor ou giz de cera, papel cartão branco, caneta ou lápis comum. Como fazer? Utilizando o compasso (ou o CD como molde) desenhe um círculo no papel cartão branco com, aproximadamente, 15 cm de diâmetro. Com o auxílio de uma régua, divida o círculo em sete partes, aproximada- mente iguais, e colora cada uma delas com uma das sete cores do arco-íris (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta). Insira a caneta (ou lápis) no centro do círculo, de modo que ele fique firmemente encaixado, conforme a Figura 2. Figura 2 Agora coloque a parte livre da caneta (ou lápis) entre as mãos, faça o dispo- sitivo girar rapidamente e observe o que acontece com as cores. Disponível em: ufjf/fisicaecidadania/aprendendo-e-ensinando/ brincando-com-a-fisica/disco-de-newton/. Acesso em: 25 jan. 2021. Disponível em: http://www. ufjf/fisicaecidadania/fi- les/2018/04/dn4-236x300. Acesso em: 25 jan. 2021. TRILHA 10 | Tema: Fenômenos ópticos 4 Após desenvolver o experimento, responda: 1 O que você vê quando o disco está em movimento? Por quê? 2 Se trocarmos a ordem das cores na pintura do disco, teremos uma resposta diferente? Disponível em: historiapt/componente-curricular.html?page= 182. Acesso em: 06 mai. 2021. 4. EXPLORANDO A TRILHAChegou o momento de explorarmos mais o conteúdo dessa trilha. Realize a leitura dos textos apresentados a seguir. Texto 1 – Olhando para a “eternidade” Os espelhos normais (com revestimento metálico) refletem apenas cerca de 90% da luz e absorvem o resto. Ao refletir a luz várias vezes entre dois espelhos, esse efeito torna-se claramente visível, e você se diverte bastan- te ao olhar para a “eternidade”. Em cada reflexão, a luz que passa de um espelho para outro perde cerca de 10% de sua energia. Quanto mais longe ficar a imagem no “túnel”, mais reflexões ela teve, e mais escuro fica. Essa situação mostra que a luz, ao incidir numa superfície, pode ser refleti- da e absorvida. Disponível em: ciensacao/experimento_mao_na_massa/e5078p_ darkMirrors. Acesso em: 25 jan. 2021. A óptica geométrica estuda a propagação e o comportamento da luz em diferentes meios, pois se fundamenta nas teorias de refração e reflexão dos corpos, que por sua vez, são representadas por feixes de luz que são o conjunto de raios de luz. No entanto, os fenômenos ondulatórios: Interfe- rência, Difração, Polarização e Espalhamento são fenômenos que resultam da natureza ondulatória da luz. Disponível em: mundoeducacao.uol.com/fisica/divisoes-optica.htm#:~:- text=A%20%C3%B3ptica%20geom%C3%A9trica%20estuda%20a,conjunto% de%20raios%20de%20luz. Acesso em: 06 mai. 2021. (Texto adaptado). TRILHA 10 | Tema: Fenômenos ópticos 6 dade depende de uma característica de cada meio óptico chamada de índi- ce de refração absoluto. Disponível em: brasilescola.uol.com/fisica/a-refracao-luz.htm. Aces- so em: 26 jan. 2021. Que tal retornar ao Experimento 1 – Cadê a moeda na xícara?, do tópico “Lendo as paisagens da trilha” para compreender melhor a prática desen- volv ida? O que é absorção da luz É o fenômeno em que uma parte ou até mesmo toda a luz incidente sobre um corpo é absorvida. Corpos capazes de absorver toda a luz incidente sobre ele são conhecidos como corpos negros. Além de absorver toda a radiação nele incidente, o corpo negro converte essa radiação em energia térmica, passando a emitir radiação térmica. Por isso que em dias, “muito quentes”, é melhor usar roupas claras. A cor das fontes secundárias de luz é determinada pelo espectro de absor- ção daquele corpo, ou seja, pela sua capacidade de absorver determinadas frequências da luz visível. Na natureza, a absorção da luz pode ser observa- da na atmosfera, por exemplo. Por ser rica em gases, as frequências mais baixas da luz visível, como o vermelho e o laranja, são absorvidas, de modo que o céu assume uma coloração azul. Uma manta que é azul, quando ilu- minada por uma fonte de luz policromática, aparenta ser preta quando ilu- minada por uma fonte vermelha e monocromática. Isso ocorre porque toda a luz incidente sobre ela é absorvida. A absorção da luz também acontece naturalmente no processo de fotossín- tese e é largamente explorada em técnicas de caracterização de materiais, bem como na medicina, por meio de exames de imagens como a radiografia e a tomografia. Disponível em: preparaenem/fisica/absorcao-da-luz.htm. Acesso em: 27 jan. 2021. (Texto adaptado). TRILHA 10 | Tema: Fenômenos ópticos 7 Curiosidades: A fonte de luz coerente, que nos permite observar o fenô- meno da interferência com facilidade, é o laser. A palavra laser vem da sigla em inglês de light amplification by stimulated emission of radiation , que significa ‘amplificação da luz por emissão de radiação estimulada’. Polari- zar uma onda significa orientá-la em uma única direção ou plano através da passagem em um dado meio, chamado de polarizador. Somente ondas transversais podem ser polarizadas! As lentes polarizadas de óculos escu- ros (Figura 4) podem barrar a passagem dessa luz, diminuindo a sensação de ofuscamento causada pelas superfícies que refletem a luz. Figura 4 – Lentes polarizadas Disponível em: educacao.globo/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenome- nos-ondulatorios#:~:text=Polarizar%20uma%20onda%20significa% orient%C3%A1,transversais%20podem%20ser%20polarizadas!. Acesso em: 06 mai. 2021. (Texto adaptado). Não deixe de ampliar o seu conhecimento! Realize outras leituras sobre os conceitos fundamentais e princípios da óptica, leis da reflexão, índice de refração absoluto e as leis da refração e absorção da luz, em livros de Física da 2ª série. Por que um lápis dentro de um copo com água parece estar quebrado?Ele parece estar quebrado, com a parte submersa deslocada para cima. Isso ocorre devido à refração da luz proveniente da parte submersa do lápis que, ao passar para o ar, afasta-se da normal.
O que foi observado quando o copo foi mergulhado na água?Quando foi retirado o copo de dentro da água foi observado que o papel permanecia seco. Isso aconteceu porque a água cedeu espaço para o copo entrar e a água não alcançou o papel porque havia ar dentro dele. Dessa forma ficou comprovando também a existência de ar dentro do copo.
Como ocorre a refração na água?A refração ocorre quando a luz atravessa a interface entre dois meios ópticos e transparentes, como ar e água. Quando isso acontece, a velocidade de propagação da luz muda, uma vez que essa velocidade depende de uma característica de cada meio óptico chamada de índice de refração absoluto.
Por que a água inverte a imagem?Essa imagem estranha acontece porque a luz sofre um desvio. Esse desvio se chama refração. A luz se movendo do ar em direção ao vidro sofre uma refração. É refratada de novo quando deixa o vidro e entra na água e só então atinge a colher, que fica com uma aparência quebrada.
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Coloque água em um copo de vidro coloque no copo um lápis examine bem esse sistema
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