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Gerando energia a cada passo

O objetivo desse plano de aula é conhecer a história da eletricidade e identificar, através de exposição e demonstração, seis maneiras de se obter energia elétrica.

05/08/2011

05/08/2011

Este plano de aula é de autoria de Elizabete Rodrigues e José Antônio da Silva, Professores de Física na Escola Estadual Mineko Hayashida, do município de Laranjal do Jari, no Amapá. A cidade fica a 212 quilômetros da capital, Macapá, tem pouco mais de 40 mil habitantes, e faz fronteira com a Guiana Francesa e o Suriname.

Ambos tiveram quatro projetos de seus alunos representados na Febrace – Feira de Ciências e Engenharia (Febrace) – a maior do gênero no País, realizada este ano em São Paulo. Não se trata de reconhecido centro de produção científica, bem abastecido de laboratórios e recursos. A façanha dos alunos reflete o trabalho de incentivo que esses dois professores desenvolvem na escola, superando os desafios com entusiasmo, trabalho e persistência. Assim, eles criam projetos pedagógicos atraentes, como o “Física Nossa de Cada Dia”, em que os jovens são envolvidos na construção de equipamentos e instrumentos feitos de sucata - pregos, fios de cobre, limão -, para demonstrar experimentos associados a conceitos científicos, como os de velocidade, espaço e tempo.

Aqui os professores José Antonio da Silva ([email protected]) e Elizabete Rodrigues ([email protected]) foram buscar inspiração no texto “Gerando energia a cada passo”. de Fernando Reinach, extraído do livro “A longa marcha dos grilos canibais”.

Tema: Geração de energia

Objetivo geral:

Conhecer a história da eletricidade e Identificar, através de exposição e demonstração, seis maneiras de se obter energia elétrica.

Desenvolvimento:

De modo geral, a civilização se desenvolveu com vários recursos energéticos não renováveis. Depois da crise energética, o mundo tem procurado fontes alternativas para geração de energia elétrica.
Há estudos que comprovam a transformação de energia potencial em energia cinética e por sua vez em energia elétrica. Entre os estudos feitos, citamos: a transformação da energia do impacto de cada passo em energia elétrica, que faz acender pequenas lâmpadas acopladas no tênis e do movimento da subida e descida do tórax durante o caminhar, fazendo com que o tórax varie 5 cm para baixo e 5 cm para cima, o que pode acionar um gerador de eletricidade acoplado em uma mochila sobre as costas, proporcionando o carregamento de bateria de aparelho celular de 8 watts.

Plano de aula:

Comece a aula falando sobre a história da eletricidade.
A partir de agora, iniciaremos o estudo da eletricidade, uma das partes mais fascinantes da Física. É através dela que se explicam muitos fenômenos que nos cercam no dia-a-dia. Os raios são descargas elétricas. A lâmpada da sala de aula, os ferros de passar roupa, a televisão e o telefone celular, por exemplo, têm o seu funcionamento explicado por ações elétricas.

O estudo da eletricidade originou-se de algumas observações realizadas possivelmente no século VI a.C., quando gregos teriam identificado os primeiros fenômenos elétricos. Ao que tudo indica, o filósofo Tales de Mileto, após ter atritado um pedaço de âmbar com pele de animal, verificou que o primeiro passou a atrair objetos leves, tais como a pena de uma ave.

Por alguns séculos, o estudo da eletricidade não evoluiu quase nada. No século XVI, William Gilbert, um médico inglês, verificou que não somente o âmbar, mas diversas substâncias se eletrizavam ao serem atritadas. Como em grego a palavra âmbar é elektron, ele chamou esses materiais de elétricos. Daí nasceu também o nome de eletricidade para esse ramo da Física. O francês Du Fay verificou que havia dois tipos de eletricidade, fazendo a seguinte experiência:

• Ao atritar o âmbar com um pedaço de lã, este se eletrizava e repelia outro pedaço de âmbar igualmente eletrizado.
• Do mesmo modo, ao atritar o vidro com um pedaço de lã, este se eletrizava e repelia outro pedaço de vidro igualmente eletrizado.
• No entanto, o vidro eletrizado atraia o âmbar eletrizado.
Assim se nomeou a eletricidade do vidro de vítrea e a das demais substâncias de eletricidade resinosa.
Benjamin Franklin, um importante cientista do século XVIII, foi quem nomeou de positiva a eletricidade vítrea e de negativa a resinosa.

ATIVIDADE 1


Área de interesse complementar: (história e filosofia)
Tempo: 02 aulas
Recursos materiais: caderno, caneta e livro.

Após o comentário sobre a eletricidade, divida os alunos em grupos de até seis pessoas. Faça um sorteio, para que essa divisão seja feita de maneira mais dinâmica. Cada grupo terá o desafio de apresentar uma exposição oral sobre uma pessoa que contribuiu para o progresso da eletricidade. Os grupos pesquisarão em sala de aula. Um grupo pesquisará sobre Tales de Mileto, outro sobre William Gilbert, outro sobre Du Fay, outro sobre Benjamin Franklin, outro sobre Hans Christian Oersted e outro sobre Alessandro Volta.

Percorra todos os grupos enquanto os estudantes discutem, incentivando-os a colocar no papel o que eles entenderam da participação desses grandes personagens na história e no progresso da eletricidade. Feita a discussão, o grupo sortearia o nome de um aluno para contar o pequeno relato histórico. A exposição será na aula seguinte.

ATIVIDADE 2

Área de interesse complementar: (história e filosofia)
Tempo: 01 aula
Recursos: exposição oral
Comece a aula pela apresentação cronológica dos acontecimentos históricos da eletricidade. Os grupos apresentarão as biografias de: Tales de Mileto, Willian Gilbert (1600), Du fay(1733), Benjamin Franklin (1750), Alessandro Volta (1800) e finalmente Oertesd (1820).

ATIVIDADE 3

Área de interesse complementar: (física experimental)
Tempo: 02 aulas

Comece a aula falando da importância do método da experimentação, das inúmeras experiências feitas pelos filósofos e cientistas já citados na aula anterior. Depois da citação, comente com a turma que os grupos permanecerão para uma 3ª etapa. Para essa atividade reproduziremos experiências já feitas e testadas por Tales de Mileto, Willian Gilbert, Du fay, Benjamin Franklin, Alessandro Volta e Oertesd. Citaremos passo a passo as experiências.

Experiência 1:

Objetivo: Observar forças de atração e repulsão de origem elétrica.
Recursos materiais: pedaços de isopor de 3 a 10 centímetros; 3 garrafas pet; 2 linha de costura de 1 m; um par de luva plástica.

Procedimentos da 1ª experiência: Parte A

  • Atritar a garrafa com pedaço de isopor durante 10 segundos;
  • Aproximar a garrafa atritada dos pedacinhos que caíram sobre a mesa;
  • Anotar o que aconteceu.

Observação, usar luvas plásticas durante a experiência.
Sugestão da 1ª experiência: Parte B

  • Colocar sobre a mesa alguns pedacinhos de isopor;
  • Atritar a garrafa pet como na sugestão anterior;
  • Aproximar a garrafa atritada dos pedacinhos;
  • Verificar o que aconteceu;
  • Anotar o que aconteceu.


Experiência 2:

Objetivo: Observar forças de atração e repulsão de origem magnética, formação de campo eletromagnético.

Recursos materiais: 2 pilhas grandes; uma bobina pré-enrolada com centímetros de diâmetro; 300 voltas de fio esmaltado; um multímetro digital; 5 preguinhos; 2 pedaços de imã; 2 garras jacaré.

Procedimentos da 2ª experiência: Parte A

  • Ligar os pólos da pilha aos terminais da bobina;
  • Aproximar a bobina dos preguinhos;
  • Ver o que aconteceu;
  • Desligar a bobina;
  • Observar o que aconteceu;
  • Anotar o que aconteceu.

 

Procedimentos da 2ª experiência: Parte B

  • Ligar as pontas da bobina às pontas de prova do multímetro com as garras jacaré;
  • Ligar o multímetro para medir milevolt (mV);
  • Movimentar o imã próximo da bobina, aproximando e afastando;
  • Verificar o que aconteceu no mostrador do multímetro;
  • Anotar o que aconteceu.


Experiência 3:


Objetivo: Observar e identificar fenômenos eletroquímicos.
Recursos materiais: 2 limões, 3 pedaços de cobre de 10 centímetros (pode ser cada de 6 milímetros); 1 multímetro, 2 garras de jacaré; 2 pregos grandes.

Procedimentos da 3ª experiência:

  • Cortar o limão em duas metades;
  • Em cada banda do limão, enfiar o pedaço de fio de cobre de um lado e o prego do outro, próximo da borda do limão; feito isso, cada banda se transforma num minigerador, capaz de gerar 600 mV
  • Ligar as pontas de prova do multímetro, uma no cobre e a outra no ferro (prego);
  • Ligar o multímetro na escala de 2000 mV;
  • Verificar a leitura;
  • Associar os geradores (limões) em série, unindo o fio de cobre de um ao prego de outro gerador (limão) e o multímetro para medir nos dois terminais, ou seja, nas pontas, sendo um no prego e outro no cobre;
  • Medir a obtenção de energia através do multímetro;
  • Anotar o resultado da energia obtida pela associação de limões, que funcionam como duas “pilhas”.


Experiência 4:


Objetivo: Observar e identificar fenômenos fotoelétricos.
Recursos materiais: 1 transistor de saída horizontal de TV antiga, do qual foi retirado o encapsulamento superior; 1 multímetro; 2 garras jacaré.

Procedimentos da 4ª experiência:

  • Ligar as pontas do multímetro em dois terminais do transistor por uma base e outra no coletor;
  • Direcionar o transistor para direção da luz;
  • Verificar a leitura no multímetro;
  • Variar a luz (tampando com a mão) que incide no transistor;
  • Verificar a leitura no multímetro;
  • Anotar os resultados.


Referências

BARROS, Carlos. Ciências, Wilson Roberto Paulino, Ed reformada. São Paulo, 2006.
BUSCUOLA, Gualter José. Física – Volume único, 3ª ed. Sâo Paulo, 2002.
REINACH, Fernando. A longa marcha dos grilos canibais e outras crônicas no planeta Terra. São Paulo: Companhia das Letras, 2010.
ROCHA, Fernando M. Origens e evolução das idéias da física. Salvador: EDUFBA, 2002.
SAMPAIO, José Luiz. Universo da Física, Volume único. -2.ed.-São Paulo;Atual.2005.



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