OLIMPÍADA BRASILEIRA
DE FÍSICA DAS ESCOLAS
PÚBLICAS
Coordenação Estadual da OBFEP
UERJ/IF
Apresentação
●A OBFEP
●Objetivos
●Credenciamento de Escolas
●Realização da Olimpíada
●A Ciência Física
●Crenças Educacionais
●Pensamento Pedagógico Tradicional
●Pensamento Pedagógico Contemporâneo
●Organização do Ensino Contemporâneo
●Considerações Finais
A OBFEP
●A Olimpíada Brasileira de Física das Escolas
Públicas (OBFEP) é uma promoção do Ministério
da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI)
através do CNPq, do Ministério da Educação
(MEC) e constitui um programa permanente da
Sociedade
Brasileira
de
Física
(SBF),
responsável por sua execução.
•A OBFEP é um indutor de mudança do ensino
de Física no Brasil.
Objetivos
a)Despertar e estimular o interesse pela
Física e pelas ciências;
b)Aproximar as universidades, institutos
de pesquisa e sociedades científicas das
escolas públicas;
c)Identificar estudantes talentosos e
incentivar seu ingresso nas áreas
científicas e tecnológicas;
Objetivos
d) Promover a inclusão social por meio da
difusão do conhecimento;
e) Contribuir para a melhoria da qualidade
da Educação Básica;
f) Proporcionar desafios aos estudantes.
Credenciamento de Escolas
●Poderão participar da Olimpíada Brasileira
de Física das Escolas Públicas (OBFEP)
estudantes de escolas públicas municipais,
estaduais e federais em que houver pelo
menos um professor responsável;
●Para
indicação
do(s)
professor(es)
responsável(is),
cada
escola
deverá
preencher o cadastro de credenciamento online seguindo o calendário da OBFEP no
endereço: www.obfep.org.br.
Realização da Olimpíada
A OBFEP ocorrerá em duas fases:
●A primeira que acontecerá nas
escolas, constará de prova teórica e
objetiva;
●A segunda fase, constará de prova
discursiva, terá uma parte teórica e
uma
parte
prática
e
será
aplicada nos Centros de Aplicação.
Aplicação das Provas
Nível A: para estudantes que
estiverem cursando o 9º ano do
Ensino Fundamental;
Nível B: para estudantes que
estiverem cursando as 1ª e 2ª
séries do Ensino Médio;
Nível C: para estudantes que
estiverem cursando a 3ª série do
Ensino Médio.
Programação
●Período de Credenciamento de Escolas;
●Data máxima para que os professores
cadastrem na área a eles restrita os alunos
classificados para a 2ª Fase (5% do número
de alunos informados no credenciamento da
escola) e indiquem o nome dos professores dos
alunos classificados ;
●Data
máxima
para
divulgação
dos
classificados para a 2ª Fase e do local de
realização das provas (nos Centros de
Aplicação).
Resultados
●Data máxima para divulgação dos
classificados para a 2ª Fase e do local
de realização das provas (nos Centros
de Aplicação);
●Divulgação dos resultados finais da
OBFEP .
Premiação
●A OBFEP premiará alunos, professores,
escolas e secretarias de educação. Essa
premiação baseia-se exclusivamente no
resultado das provas da 2ª Fase.
●A premiação dos alunos compreenderá
dois níveis: nacional e estadual.
Premiação Nacional
●Serão concedidas 240(duzentas e
quarenta) medalhas de ouro aos alunos
das escolas municipais, estaduais e
federais que obtiverem, considerando
a modalidade de escola, as 20(vinte)
primeiras colocações na classificação
nacional,
em
cada
uma
das
séries/anos.
Premiação Nacional
●Serão concedidas 240(duzentas e
quarenta) medalhas de prata aos
alunos
das
escolas
municipais,
estaduais e federais que obtiverem,
considerando
a
modalidade
de
escola, as 20(vinte) colocações
seguintes
às
primeiras
na
classificação nacional, em cada uma
das séries/anos.
Premiação Nacional
●Serão concedidas 240(duzentas e
quarenta) medalhas de bronze aos
alunos
das
escolas
municipais,
estaduais e federais que obtiverem,
considerando a modalidade de escola,
as 20(vinte) colocações seguintes às
segundas na classificação nacional,
em cada uma das séries/anos.
Premiação Estadual
●Serão concedidas até 972(novecentas
e setenta e duas) medalhas de ouro
aos 36(trinta e dois) alunos – 9(nove)
de cada série/ano, três em cada
modalidade de escola – que obtiverem
maior
pontuação
nas
escolas
municipais, estaduais e federais em
cada Unidade Federativa(UF).
Premiação Estadual
●Serão concedidas até 972(novecentas e
setenta e duas) medalhas de prata aos
36(trinta e dois) alunos - 9(nove) de
cada
série/ano,
três
em
cada
modalidade de escola – que obtiverem
maior pontuação nas escolas municipais,
estaduais e federais em cada Unidade
Federativa(UF),
excluindo-se
os
premiados anteriormente.
Premiação Estadual
●Serão concedidas até 972(novecentas
e setenta e duas) medalhas de bronze
aos 36(trinta e dois) alunos – 9(nove) de
cada
série/ano,
três
em
cada
modalidade de escola – que obtiverem
maior pontuação nas escolas municipais,
estaduais e federais em cada Unidade
Federativa(UF), excluindo-se os dois
premiados anteriormente.
Critério para Premiação com Medalhas
e Certificados para professores.
Total de 131 medalhas
i)
ii)
iii)
iv)
4 pontos para cada aluno premiado com
medalha de ouro;
3 pontos para cada aluno premiado com
medalha de prata;
2 pontos para cada aluno premiado com
medalha de bronze;
1 ponto para cada aluno premiado com
menção honrosa.
Programa Oficial – OBFEP
●Os estudantes deverão conhecer e
utilizar, preferencialmente, as unidades do
Sistema Internacional de Unidades(SI) com
seus múltiplos e submúltiplos.
●Poderão ser incluídas questões sobre
assuntos que não constam do programa
básico mas, quando o forem, conterão
informações suficientes para sua resolução.
Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino
Fundamental.
●Fundamentos matemáticos necessários:
–Álgebra fundamental (incluindo resolução
de equações do 1° e 2° graus;
–Geometria plana (cálculo de áreas);
–Noções de geometria espacial (cálculo de
volume).
Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino
Fundamental.
●Noções básicas de Gravitação:
–Movimento de rotação e translação;
–Estações do ano;
–Fases da Lua;
–Eclipses.
Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino
Fundamental.
●Conceitos básicas de Cinemática:
–Movimento uniforme (equação horária);
–Movimento uniformemente variado (equação
horária).
Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino
Fundamental.
●Leis de Newton:
–Conceito de massa;
–1ª, 2ª e 3ª leis.
Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino
Fundamental.
●Conceito de energia:
–Formas de energia;
–Conservação da energia;
–Calor e Temperatura;
–Escalas termométricas.
Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino
Fundamental.
●Medidas
de
Temperatura.
Tempo,
Espaço
e
Programa Oficial – OBFEP
Nível B: Estudantes das 1ª e 2ª séries do
Ensino Médio.
●Mecânica Clássica:
–Fundamentos
da
cinemática
do
ponto
material(tratamento escalar e vetorial);
–Leis de Newton e suas aplicações;
–Trabalho e energia: sistemas conservativos e
não-conservativos. Potência e rendimento;
–Teorema
do
Impulso,
quantidade
de
movimento e sua conservação; Gravitação
Universal;
–Estática de corpos extensos e Hidrostática.
Programa Oficial – OBFEP
Nível B: Estudantes das 1ª e 2ª séries do
Ensino Médio.
●Termofísica:
–Temperatura
–Calorimetria e mudança de fase;
–Dilatação de sólidos e líquidos;
–Propagação do calor;
–Comportamento térmico dos gases. Teoria
cinética;
–1ª e 2ª leis da Termodinâmica.
Programa Oficial – OBFEP
Nível B: Estudantes das 1ª e 2ª séries do
Ensino Médio.
●Óptica Geométrica:
–Princípios básicos;
–Leis de reflexão e aplicação (espelhos
planos e esféricos);
–Leis da refração e aplicação (dioptros,
lentes e instrumentos).
Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino
Médio. Para os estudantes da 3ª série o
programa incluirá os tópicos do Nível B e
também:
●Oscilações e Ondas:
–Oscilador Harmônico Simples;
–Ondas periódicas: transversais e
longitudinais;
–Propagação, reflexão e refração;
–Difração, interferência e polarização.
Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino
Médio. Para os estudantes da 3ª série o
programa incluirá os tópicos do Nível B e
também:
●Eletricidade:
–Carga elétrica e lei de Coulomb;
–Campo e potência elétrico;
–Corrente e resistência elétrica, lei de Ohm;
–Trabalho e potência em corrente contínua;
–Geradores e receptores.
Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino
Médio. Para os estudantes da 3ª série o
programa incluirá os tópicos do Nível B e
também:
●Magnetismo:
–Fenômenos magnéticos;
–Lei de Ampère;
–Indução Eletromagnética.
Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino
Médio. Para os estudantes da 3ª série o
programa incluirá os tópicos do Nível B e
também:
●Noções Básicas de Física Moderna e
Contemporânea:
–Relatividade Restrita;
–Modelo de Bohr;
–Dualidade onda partícula;
–Física Nuclear-radiatividade;
–Fusão nuclear, Fissão nuclear.
A Ciência Física
●Estuda os componentes da matéria e suas
respectivas interações;
●Ciência que estuda a natureza – é uma
ciência experimental que envolve atividades
de observação, experimentação, coleta de
dados, estabelecimento de leis e criação de
teorias.
Atividades da Ciência Física
●A Atividade Prática-Experimental ocorre
nos laboratórios de ensino e de pesquisa e
nas industrias;
●A Atividade Teórica ocorre quando se
procura
explicar
a
matéria,
o
seu
comportamento e as suas interações;
●A Física envolve aspectos: ambientais,
econômicos, tecnologicos, experimentais,
históricos e sociais.
Evolução da Ciência Física
●A Física
científica;
evolui
através
da
atividade
●A atividade científica investigadora é hoje
uma fonte imprescindível de bem-estar para
as pessoas; por isso, seus resultados são
introduzidos rapidamente na vida prática e
amplamente difundidos pelos meios de
comunicação – em suma, toda a cultura é
poderosamente influenciada pela ciência.
Ciência & Tecnologia
●Ciência é o conjunto de atividades que
visam observar, experimentar, explicar e
relacionar os fenômenos da natureza,
criando leis, teorias e modelos, que nos
permitam
prever
novos
resultados
científicos.
●Tecnologia – transforma ou industrializa
as descobertas da ciências de modo a
fabricar bens acessíveis à sociedade.
Ciência, Tecnologia & Sociedade
●A sociedade contemporânea torna-se, cada
vez
mais,
dependente
dos
produtos
científico-tecnológicos.
Isto
impõe
a
necessidade de entender e poder manejar
com habilidade estes produtos gerados pelo
conhecimento da ciência e da tecnologia;
●É de responsabilidade das instituições de
ensino, pesquisa e tecnologia desenvolver e
divulgar
o
conhecimento
científicotecnológico, de forma a contribuir para o
progresso socioeconômico e cultural.
Sistema de Conhecimentos da Física
Níveis de Sistematicidade





Invariantes;
Conceito;
Lei;
Teoria;
Quadro.
Invariante


É o primeiro nível de sistematicidade
do conhecimento científico;
Invariante é a unidade essencial do
conhecimento, da qual derivam as
demais; não é derivável de outro.
Conceito


Conceito é uma das formas de refletir
o mundo na consciência;
Qualquer conceito expressa sempre um
conteúdo social; é o resultado de todo
o conhecimento anterior da sociedade.
Lei

O terceiro nível de sistematicidade é
a lei; que, em sua forma mais geral, é
uma determinada relação necessária
entre componentes do objeto, ou
entre fenômenos ou processos.
Teoria

O quarto nível de sistematicidade é a
teoria, onde se sistematizam os
conhecimentos, na medida em que se
integram e recriam em um conjunto
mínimo, harmonioso e abrangente, de
grandeza,
conceitos
e
leis,
as
propriedades essenciais do objeto.
Quadro

O
quinto
e
último
nível
de
sistematicidade
dos
conhecimentos
denomina-se quadro, que é uma
generalização ao nível de sistema
conceitual dos elementos fundamentais
das diferentes teorias e que se
sustentam em um modelo determinado
da matéria e movimento.
Quadro
Princípio da Sistematicidade
●A elaboração de esquemas lógicos estruturalfuncionais (princípio da sistematicidade) pode
ser utilizada para estabelecer e comprovar os
nexos
lógicos
de
continuidade
e
de
relacionamento entre os elementos de uma
construção teórica de um conteúdo de Física;
●A elaboração do esquema lógico estruturalfuncional, do núcleo de uma teoria física
fundamental, pode ser desenvolvida a partir
dos invariantes de um determinado sistema
físico.
ÁTOMOS - MOLÉCULAS
GENOMA
DNA-RNA: NUCLEOTÍDEO
CROMOSSOMO
CÉLULA
TECIDO
ÓRGÃO
SISTEMA
ORGANISMO
POPULAÇÃO
COMUNIDADE
BIÓTICOS:
Seres Vivos
ECOSSISTEMA
BIOSFERA
ABIÓTICOS: Ar,
água, solo e luz
Crenças Educacionais
●São as convicções a respeito dos vários
assuntos que dizem respeito à educação e se
revelarão
nas
comunicações,
ações
e
comportamentos do professor em sua prática
pedagógica;
●As crenças docentes têm influências sobre as
práticas de professores, no modo como eles
preparam as aulas, na forma que irão ensinar
e
nas
suas
escolhas
pedagógicas
e,
consequentemente, na sua prática diária.
Ensino Tradicional x Contemporâneo
●O ensino tradicional, que se fundamenta na
memorização (percepção, representação e
conceituação) e que vem sendo adotado na
aprendizagem
da
Física,
traz
sérios
problemas na formação instrutiva e educativa
dos estudantes, seja no ensino médio ou no
superior.
●A experimentação, por sua vez, propicia o
desenvolvimento do pensamento teóricocientífico. Este pensamento representa o
ensino contemporâneo, o qual considera que a
ação de assimilação e de transformação do
objeto mental constitui o ato de sua
compreensão e explicação, ou seja, o
descobrimento de sua essência.
Pensamento Pedagógico Tradicional
●O entendimento do processo de generalização
na literatura psicológico–pedagógica tradicional,
permite, de certo modo, esboçar a correlação
existente entre a percepção, a representação e
o conceito(percepção->representação->conceito);
●Como material de partida para todos os níveis
de generalização servem os objetos e os
fenômenos
singulares,
sensorialmente
perceptíveis no mundo que nos rodeia;
●As crianças adquirem a faculdade de efetuar a
descrição oral dos objetos sobre a base de
impressões
anteriores,
apoiando-se
nas
representações visuais, auditivas e tátilmotoras.
Pensamento Pedagógico Tradicional
●O ensino tradicional tem como resultado o
domínio de um saber desvinculado da realidade
social;
●Os métodos de ensino são passivos, dirigidos à
explicação verbal do conteúdo de ensino; estes
métodos cultivam no indivíduo o pensamento
reprodutivo;
●Assim, o estudante se acostuma a ser um
executor de planos e vontades de outras pessoas
e, ao exercer sua vida produtiva, não consegue
desenvolver uma atividade de caráter criativo e
independente.
Método de Ensino Tradicional
●No ensino tradicional, acredita-se que através
da explicação verbal, o estudante adquire
conhecimentos,
habilidades
e
hábitos,
porquanto exige-se a reprodução deste ensino;
●Este método de ensino não apresenta a
importância
educativa
necessária
para
favorecer o desenvolvimento integral do
estudante, ainda que se gastem recursos
econômicos e meios materiais para organizá-lo.
Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Pensamento Teórico
●O Pensamento Teórico na etapa atual é a
forma específica de representação da
realidade: reflete o objeto como sistema, seu
invariante (estrutura), as possíveis variantes
de sua existência, as leis (limites de
validade), e a origem das propriedades
essenciais do sistema com sua estrutura
interna;
●O objetivo da aprendizagem é a aquisição
por parte dos estudantes, tanto do conteúdo
teórico e científico dos conceitos essenciais
quanto da lógica de sua gênese.
Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Pensamento Teórico
O Pensamento Teórico se decompõe em diversos
elementos, quais sejam:
●Reflexão: habilidade para passar do exame dos
resultados de suas ações para o esclarecimento
em si de suas realizações;
●Análise: habilidade para diferenciar em seus
conhecimentos e ações o fundamental e o
derivado, o que é principal e o que é secundário;
●Planejar Ações: habilidade para orientar-se
corretamente em atividades conjuntas e
próprias.
Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Função Educativa da Escola
● A escola existe segundo as leis da vida social, não
tem fronteiras e é capaz de mudanças infinitas;
●A escola é uma instituição sociocultural de
constituição do homem; de formação do homem em
homem, capaz de criar novas formas de vida social,
novas estruturas, tipos de atividades e valores
sociais.
Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Função Instrutiva da Escola
● A tarefa primordial da escola é formar nos
estudantes a capacidade de assimilar, de modo
independente e criativo, novos conhecimentos
científicos e tal capacidade supõe a existência de um
pensamento científico altamente desenvolvido;
● Mas na prática, o desenvolvimento do material de
estudo é orientado de modo a dar preferência à
forma tradicional, somente aos princípios do
pensamento discursivo-empírico, sem assegurar as
devidas e circunstanciadas condições para formar
nos escolares os componentes do pensar teórico.
Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Desenvolvimento de Capacidades
●Desenvolver na criança e no jovem a
criatividade
social,
a
civilidade,
a
solidariedade e a consciência social e política
da responsabilidade pelo destino do seu país;
●Criar no indivíduo a disposição para realizar
o que é valioso socialmente, proporcionando
oportunidades de análise e de soluções em
contextos internos (locais) e externos
(globais);
●Educar a criança e o jovem a conviver e
participar solidariamente, em ambiente de
socialização, para o desenvolvimento humano
sustentável que resulte na equidade
socioeconômica e de proteção da natureza.
Organização do Ensino Contemporâneo
● A organização do ensino deve levar em conta
os aspectos: epistemológicos, lógicos, psicológicos e
pedagógicos;
●A interconexão destes aspectos permite resolver,
em consequência, e de forma eficaz, o problema
de harmonizar o conteúdo do ensino, bem como os
métodos de ensino, com o progresso técnicocientífico contemporâneo, visando formar nos
estudantes o pensamento teórico-científico.
Aspecto Epistemológico-Empírico
●A análise do aspecto epistemológico revela que
a aprendizagem do estudante se produz em dois
níveis diferentes, inter-relacionados entre si: o
empírico e o teórico.
•O conhecimento empírico é fundamentalmente
sensorial – o racional se dá em relação estreita
com o sensorial, significando relação e contato
direto com o mundo objetivo. O conhecimento
“ocorre” diretamente por intermédio das
sensações na aparência externa dos objetos ou
fenômenos:
(Percepção→Representação→Conceito)
Aspecto Epistemológico-Teórico
●O conhecimento teórico é obtido por meio do
pensamento:(Reflexão→Análise→Planejar Ações).
•Estas habilidades do pensamento propiciam uma
independência
que
permite
ao
estudante
aprofundar a realidade a níveis essenciais,
normalmente mascarados pela aparência dos
objetos ou dos fenômenos estudados. O
conhecimento produzido se incorpora à prática
social.
•A tarefa da escola deve ser ensinar conceitos
científicos às crianças, de uma forma teórica, pela
aplicação de um procedimento epistemológico teórico.
Os conceitos cotidianos são, desse modo, ampliados
para incluir conceitos científicos teóricos.
Aspecto Lógico
●Permite a re-elaboração dos conhecimentos já
existentes e sistematizados, de acordo com a
estrutura do pensamento científico, seus métodos
de investigação e expressão e os métodos para seu
estudo.
•No ensino, são reproduzidos os passos seguidos
pela investigação, com a vantagem, entretanto, de
que os caminhos da descoberta já estão
consolidados;
•A atividade de aprendizagem se torna mais eficaz
quando se aprende fazendo, ou seja, refazendo o
que outros fizeram antes ao investigar, de modo a
entender e poder manejar com habilidade o objeto
do conhecimento.
Aspecto Psicológico
●O conhecimento acumulado pela humanidade é
o resultado de sua prática histórico-social e é
transmitido ao estudante através de sua
própria atividade, com aquelas coisas que são
objetos de sua aprendizagem.
•O processo de aprendizagem deve ser
planejado e organizado para que o estudante
possa executar as ações de estudo e alcançar
seu desenvolvimento intelectual, avançando na
zona de desenvolvimento proximal que,
potencialmente, é aberta pela atividade de
estudo.
Aspecto Pedagógico
métodos que possam pôr em
correspondência o método científico de obter
conhecimento e sua respectiva atividade de
ensino.
•Desta forma, utilizar o método estrutural –
funcional e a atividade de estudo como
metodologia fundamental de ensino, que
integram estes aspectos, torna realidade a
interpretação
da
própria
natureza
da
assimilação da cultura social pelo homem
individualizado.
●Aplicar
Epistemológicos
ORGANIZAÇÃO DO ENSINO
(ASPECTOS)
Epistemológicos : Referem-se à natureza do processo de criação e
de assimilação da cultura em suas manifestações históricas.
Epistemológicos
Lógicos
ORGANIZAÇÃO DO ENSINO
(ASPECTOS)
Lógicos : Referem-se à estrutura do pensamento científico, seus
métodos de investigação e expressão e os métodos para seu
estudo.
Epistemológicos
Lógicos
ORGANIZAÇÃO DO ENSINO
(ASPECTOS)
Psicológicos
Psicológicos : Referem-se ao desenvolvimento da atividade mental,
considerando-se as formas genéricas do pensamento e as condições
e regularidades de formação do intelecto.
Epistemológicos
Lógicos
ORGANIZAÇÃO DO ENSINO
(ASPECTOS)
Psicológicos
Pedagógicos
Pedagógicos : Referem-se à direção do processo de transmissão e
assimilação da cultura social pelo homem individualizado, que exige
a elaboração de uma prática pedagógica cientificamente elaborada.
Epistemológicos
Lógicos
ORGANIZAÇÃO DO ENSINO
(ASPECTOS)
Psicológicos
Pedagógicos
Tecnologia Concreta de Ensino
Princípios
Pressupostos teóricos
Estruturação do
conhecimento
Desenho
Curricular
Desenho da
Disciplina
Atividade de
Estudo
Metodologia
de Ensino
Pressupostos Teórico-Metodológicos
●Considerar a estrutura cognitiva dos
estudantes como ponto de partida da
assimilação;
●Realizar a atividade de estudo como
trabalho coletivo e dirigido ao estudante;
●Garantir aos estudantes a condição de
sujeitos ativos de sua aprendizagem, dando
significação à sua participação nesse
processo e motivando-os;
●Executar esse processo considerando o
grupo de atividades que o estudante é capaz
de realizar com a ajuda, a colaboração e a
orientação do professor.
Princípios de Transposição dos Conceitos
Científicos
Modernos
para
a
Aprendizagem
a) Todos os conceitos devem ser adquiridos
por meio de fontes materiais encontradas
em sua origem;
b) A aquisição de conhecimentos abstratos
e gerais deve preceder o desenvolvimento
dos conhecimentos concretos e específicos;
c) Ao estudar as fontes materiais, os
estudantes devem descobrir as relações
essenciais e determinar o conteúdo e a
estrutura do conceito;
Princípios de Transposição dos Conceitos
Científicos Modernos para a Aprendizagem
d) Essas relações essenciais devem ser
traduzidas em objetos específicos, modelos
simbólicos ou gráficos para permitir o estudo de
suas propriedades intrínsecas;
e) Os estudantes deverão desenvolver ações
que lhes permitam extrair do material estudado
o princípio substancial do objeto proposto e
reproduzi-los em modelos para estudar as suas
propriedades;
f) Gradualmente, todos os estudantes deverão
passar do exercício concreto(ações sobre o
objeto) à sua realização mental (abstração e
generalização).
Estruturação do Conhecimento
●A estruturação do conhecimento no presente
modelo é realizada por meio da forma sistêmica
estrutural–funcional;
●O procedimento lógico de estruturar o
conteúdo de uma disciplina na forma estruturalfuncional desempenha uma função muito
importante no processo de assimilação do
conhecimento e da aquisição de habilidades;
●Permite ao estudante uma compreensão
sistêmica do conhecimento facilitando a
aprendizagem. Esta estruturação requer o
entendimento dos elementos que a constituem e
em particular, do conceito.
INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa)
a  d v dt
p  mv
v  s/t
LEIS DE NEWTON
CASO ESTACIONÁRIO
FORÇA
CASO NÃO ESTACIONÁRIO
MOVIMENTOS
FORÇA E MOVIMENTOS
LEIS DE CONSERVAÇÃO
ENERGIA
MECÂNICA
QUANTIDADE DE
MOVIMENTO
MOMENTO
ANGULAR
Temperatura
Calor
Energia Interna
Energia Cinética
< Energia > interna
Energia Potencial
Equilíbrio Térmico
Lei Zero da Termodinâmica
Medidas de Temperaturas
Escalas
Celsius
Fahrenheit
Kelvin
Conversão de Escalas
Celsius e Fahrenheit
Celsius e Kelvin
Termômetros
Desenho Curricular
●As diversas tendências presentes na
sociedade contemporânea, que se relacionam
com a função formativa das instituições de
ensino – e, em particular, com a elaboração
do currículo – estão desenvolvendo novas
características na educação moderna;
●O currículo tem de ser visto como um
elemento, que tem uma história vinculada a
formas específicas de organização da
sociedade e da educação, devendo ser
analisado dentro de seu contexto históricosocial;
●A sociedade atual exige que seus cidadãos
tenham
conhecimentos,
habilidades
e
competências para exercer suas atividades e
capacidade técnica para resolver problemas
sociais, científicos e/ou tecnológicos .
CURRICULO – PERFIL DO FÍSICO
ATIVIDADES QUE REALIZA UM FÍSICO
OBJETIVOS DA FORMAÇÃO DO FÍSICO
EDUCATIVOS
INSTRUTIVOS
CONTEÚDO DO CURSO DE FÍSICA
SISTEMA DE CONHECIMENTOS
SISTEMA DE HABILIDADES
CURRÍCULO
DISCIPLINAS
PROCESSO DE FORMAÇÃO
SOCIEDADE
Desenho da Disciplina
●O desenho de uma disciplina constitui a
etapa
mais
externa
do
processo
de
elaboração de um curso; nele se configura a
concepção do curso e o modelo de educando
que se deseja formar, em concordância com
os objetivos do ensino;
●O estudo de uma disciplina científica requer
o conhecimento de “sua composição e
estrutura lógica, assim como seus nexos e
relações estruturais. Seu ensino, portanto,
deve proporcionar ao estudante”a visão
teórica da disciplina em seu conjunto” e do
“seu lugar e significado dentro do sistema
geral de conhecimento”.
Disciplina
Objeto de
estudo
Objetivos
Educativos
Conteúdo
Instrutivos
Sistema de
conhecimentos
Metodologia
Atividade
de estudo
Sistema de
habilidades
Avaliação
Atividade de Estudo
A atividade de estudo tem lugar quando os
estudantes realizam as correspondentes ações de
estudo;
● Durante o cumprimento sistemático da atividade de
estudo os estudantes desenvolvem, junto com a
assimilação dos conhecimentos teóricos, a consciência
e o pensamento teórico;
● A organização correta da atividade de estudo
consiste em que o professor, apoiando-se na
necessidade e na disposição dos estudantes de
dominar os conhecimentos teóricos, saiba apresentar,
em um material, a atividade de estudo que pode ser
resolvida por meio das ações correspondentes.
Atividade de Estudo
●A atividade de estudo busca orientar o
estudante para a solução das ações de
estudo;
●São as seguintes as ações de estudo:
transformação, modelação, experimentação,
controle e avaliação.
Ações de Estudo
●Transformação do objeto de estudo ou
análise;
●Modelo – modelagem da relação levantada ;
●Transformação
do
modelo
ou
experimentação;
●Construção
do
sistema
de
tarefas
particulares a resolver;
●Controle sobre o cumprimento das ações
anteriores;
●Avaliação da assimilação do procedimento
geral, como resultado da aprendizagem.
Metodologia de Ensino
Motivação
Base Orientadora
da Atividade de
Estudo
Transformação
Teórica do Objeto de
Estudo
Modelo ou
Modelagem do
Objeto de Estudo
Transformação do
Modelo do Objeto
de Estudo
Etapas de Resolução da Atividade de
Estudo
Transformação Teórica
do Objeto de Estudo
Modelo ou Modelagem
do Objeto de Estudo
Transformação do
Modelo do Objeto de
Estudo
Avaliação da Atividade de Estudo
Elaboração de um Sistema de Tarefas
Controle sobre o
cumprimento das ações
anteriores
Atividade de Estudo
A Atividade de Estudo exige dos estudantes:
1) A análise do material fático, com o fim de
descobrir nele certa relação geral, que
apresente uma vinculação, sujeita à lei, com as
suas diferentes manifestações - a construção
da abstração e da generalização fundamental;
2) A dedução, sobre a base da abstração e da
generalização, das relações particulares do
material dado e sua síntese em certo objeto
integral - a construção de seu conteúdo
essencial e do objeto mental concreto;
3) O domínio, neste processo analítico-sintético
do procedimento geral da construção do objeto
de estudo.
Atividade de Estudo-Aplicação I
●Demonstrar a lei que rege as transformações
sofridas por determinada massa de gás perfeito
quando sua temperatura se mantém constante;
●Demonstrar a lei que rege as transformações
isobáricas, em que determinada massa de gás
sofre
uma
transformação
sob
pressão
constante;
●Demonstrar a lei que rege as transformações a
volume constante;
●Estabelecer a equação que relaciona as
variáveis de estado: pressão (p), volume (V)
e temperatura absoluta (T) de um gás perfeito.
Realização da Atividade de Estudo
●A realização das atividades de estudo e sua
aplicação estão vinculadas ao caráter
sistêmico decorrente do método estruturalfuncional de organização do conteúdo da
disciplina e da aplicação consciente das ações
de estudo.
Ações de Estudo
●As ações de estudo de uma atividade são
dirigidas em essência a que, mediante sua
realização, os estudantes descubram as
condições de surgimento do conceito que eles
vão assimilando.
●Para entender o desenvolvimento destas
etapas e a assimilação do conhecimento por
parte dos estudantes, descrevem-se, a seguir,
as ações de estudo e as operações da atividade
de estudo proposta.
Ações de Estudo
Transformação Teórica do Objeto de Estudo
Variáveis de Estado de um Gás Perfeito
Temperatura – é a grandeza física relacionada à
energia cinética de translação das partículas do
gás, medida na escala absoluta Kelvin e expressa
com o símbolo T.
Para duas porções de um mesmo gás perfeito,
terá maior temperatura aquela em que as
partículas de movem com maior velocidade.
Ações de Estudo
Transformação Teórica do Objeto de Estudo
Volume - de um gás corresponde à capacidade
do recipiente que o contém, já que os gases são
extremamente expansíveis e ocupam todo o
espaço disponível.
Duas porções de iguais (mesmo número de
partículas) de um mesmo gás perfeito, colocadas
em dois recipientes de capacidades diferentes,
ocupam volumes diferentes
Ações de Estudo
Transformação Teórica do Objeto de Estudo
Pressão - é uma grandeza escalar, definida
como a razão entre a intensidade da força
resultante, aplicada perpendicularmente a uma
superfície e a área dessa superfície, ou seja:
p =F/A.
A pressão média que o gás exerce nas paredes
internas do recipiente é devida aos choques de
suas partículas com essas paredes, quando suas
moléculas aplicam forças sobre essas paredes.
Ações de Estudo
Modelo do Objeto de Estudo
Lei de Boyle
Quando determinada massa de gás perfeito
sofre uma transformação isotérmica, sua
pressão é inversamente proporcional ao volume
por ele ocupado, ou seja, pV=K1, onde p é
pressão, V é volume e K1 uma constante que
depende da massa, da temperatura e da
natureza do gás. Assim, é válido afirmar que:
p1V1=p2V2 , para qualquer transformação onde
massa e temperatura de um gás se mantiver
constante.
Ações de Estudo
Modelo do Objeto de Estudo
Lei de Charles e Gay-Lussac
Quando determinada massa de gás perfeito
sofre uma transformação isobárica, seu volume
é diretamente proporcional à sua temperatura
absoluta, ou seja,V=K2T , onde V é volume, T é
temperatura e K2 uma constante que depende da
massa, da pressão e da natureza do gás, sendo
inversamente proporcional ao valor da pressão,
que permanece constante. Assim, é válido
afirmar que: V1/T1=V2/T2, para qualquer
transformação onde massa e pressão de um gás
se mantiverem constantes.
Ações de Estudo
Modelo do Objeto de Estudo
Lei de Charles
Quando determinada massa de gas perfeito sofre
uma transformação isométrica, sua pressão é
diretamente proporcional à sua temperatura
absoluta. Ou seja, p=K3T, onde p é a pressão do
gás, T, a sua temperatura absoluta e K3, uma
constante que depende da massa, do volume e da
natureza do gás, sendo inversamente proporcional
ao valor do volume, que permanece constante.
Dessa forma é possível afirmar: p1/T1=p2/T2para
qualquer transformação em que massa e volume de
um gás se mantiverem constantes.
Ações de Estudo
Modelo do Objeto de Estudo
Equação de Clapeyron
A pressão de um gás é produzida pelo choque
de suas partículas com as paredes do
recipiente, a pressão (p) é função também do
número de partículas, isto é, da massa (m) do
gás considerado. Tendo isso em conta,
podemos escrever que: p=K(mT/V), em que K
é uma constante que depende apenas da
natureza do gás.
Ações de Estudo
Modelo do Objeto de Estudo
Lei Geral dos gases
●A partir da Equação de Clapeyron, quando
um gás num estado definido por p1, V1 , e T1
sofre uma transformação em que essa mesma
massa de gás passa para o estado p2, V2, T2,
teremos:
Estado (1): p1V1=nRT1=> p1V1/T1=nR (I)
Estado (2): p2V2=nRT2 =>p2V2/T2 =nR (II)
Igualando (I) e (II), obtemos a seguinte
relação, que constitui a Lei Geral dos Gases:
p1V1/T1=p2V2/T2
Atividade de Estudo –Aplicação II
●Atualmente, pode-se obter vácuo, em
laboratórios, com o recurso tecnológico das
bombas de vácuo. Considere que se tenha
obtido vácuo à pressão de, aproximadamente,
100.10-10atm à temperatura de 300K.
Utilizando o modelo de gás perfeito,
determine o número de moléculas por cm3
existente nesse vácuo. Dados: Número de
Avogadro – 6,02.1023; Constante universal
dos gases = 8,31J/mol.K; 1 atm = 1,01.105
N/m2.
Atividade de Estudo
Transformação Teórica do Objeto de Estudo
●Estudando a transformação da pressão de um
gás que se transforma, temos:
●A pressão é inversamente proporcional ao
volume do recipiente
●A pressão é diretamente proporcional à
temperatura
●A pressão é diretamente proporcional à massa
do gás. Lembramos ainda que o número de mols
de um gás é igual à razão entre sua massa e sua
massa molar.
Atividade de Estudo
Modelagem do Objeto de Estudo
Tendo p α 1/v; p α T; p α m, fazemos:
p=K(mT/v) mas K=R/M, então:
p=(R/M)m(T/V)
→
p=R(m/M)(T/V)
→
p=Rn(T/V) => pV=nRT.
Atividade de Estudo
Transformação do Modelo
p = 1.10-10 atm = 1.10-10 . 1,015 n/m2
R=8,31J/mol.K; T=300K.
;
Tomando o modelo: p.V = nRT, temos:
(n/V)=(p/RT) => (n/V) = (1.01.10-5)/8,31.300 =>
(n/V) ≈ 4.05.10-9 mol/m3.
Transformação
das
unidades:
4.05.10-9
mol/m3.(6.02.1023 moléculas/1mol).(1m3/106cm3)
≈ 2,44.109 moléculas/cm3
Atividade de Estudo-Aplicação III
●A descrição das atividades de estudo e sua
aplicação estão vinculadas ao caráter sistêmico
decorrente do método estrutural-funcional de
organização do conteúdo da disciplina e da
aplicação consciente das ações de estudo.
●Para elucidar esta concepção, trata-se a
seguinte atividade de estudo:
Suponha que seus livros de Física e História
estejam empilhados um sobre o outro em sua
mesa, com o livro de História em cima do de
Física. Os livros de História e Física pesam 14N
e 18N, respectivamente. Indique cada força em
cada livro mediante uma notação de duplo índice
e determine o valor de cada uma dessas forças.
INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa)
v  s/t
p  mv
a  d v dt
LEIS DE NEWTON
1° Lei
∑F=0 (a=0)
2° Lei
∑F=ma
3° Lei
Fab = -Fba
AÇÕES DE ESTUDO
a)Transformação teórica do objeto de estudo
De acordo com a segunda lei de Newton aplicada
ao livro de história temos:
Ffh + Fth=0 ou Ffh=–Fth; as forças são iguais e opostas.
Por outro lado, a terceira lei de Newton
aplicada à interação entre os livros de física e
de história se escreve: Fhf = – Ffh; estas forças são
também iguais e opostas.
As duas forças, na terceira lei de Newton,
nunca ocorrem no mesmo diagrama de corpos
livre, porque um tal diagrama mostra forças que
atuam sobre um único objeto, e o par açãoreação na terceira lei de Newton atua sempre
sobre objetos diferentes.
AÇÕES DE ESTUDO
b) Modelo do Objeto de Estudo
O modelo apresenta os diagramas de forças
de corpos livres
a)
b)
Fmf
c)
Ffh
Fmf
Ffh
Livro de
História
História
Livro de
Física
Fhf
Física
Mesa
Ftf
Fhf
Fth
Fth
mg
Ftf
AÇÕES DE ESTUDO
c) Transformação do Modelo ou experimentação
Como o peso do livro de História é igual à força
exercida pela Terra, Fth; Fth= (–14N)j.
Além da Terra, o livro de História interage
somente com o livro de Física. Como a aceleração
do livro de História é zero, a força resultante
sobre ele é zero - 1ª. Lei:
Ffh + Fth = 0; Ffh = -Fth. => Ffh = –[–(14N)j]
Sobre o livro de Física atuam três forças:
Ftf, Fhf e Fmf: Ftf=-(18N)j. Pela 3ª Lei: Fhf=-Ffh,
de modo que Fhf=-(14N)j. A 1ª Lei aplicada ao
livro de Física: ∑F=0, temos: Fmf+Ftf+Fhf=0, ou
Fmf=-Ftf-Fhf=0, resultado:
Fmf=-[-(18N)j]-[-(14N)j]= (32N)j.
Atividade de Estudo –Aplicação IV
●Uma pequena esfera de massa “m” desliza, com
atrito desprezível, ao longo de um trilho em
forma de laço. A esfera parte do repouso no
ponto h=4R acima da parte mais alta do trilho. A
tarefa de estudo tem como objetivo determinar:
a) Qual a velocidade da esfera no ponto mais alto
da parte circular do trilho?
b) Qual é a força normal exercida sobre a esfera
nesse ponto?
c) Qual é a altura mínima h necessária para
assegurar que o esfera não caia do trilho no
ponto f.
INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa)
v  s/t
p  mv
a  d v dt
LEIS DE NEWTON
1° Lei
∑F=0 (a=0)
2° Lei
∑F=ma
Força Resultante (Não nula)
Força Centrípeta
F= ma = mV2/R
3° Lei
Fab = -Fba
INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa)
v  s/t
p  mv
a  d v dt
LEIS DE NEWTON
1° Lei
∑F=0 (a=0)
2° Lei
∑F=ma
Força Resultante (Não nula)
Força Centrípeta
F= ma = mV2/R
3° Lei
Fab = -Fba
MOVIMENTO MECÂNICO
Conservação da Energia
Energia Cinética
Energia Potencial
Ecin=1/2mv2
Epot.grav=mgh
Energia Total
Conservação da Energia Mecânica
Emec final = Emec inicial
Emec= Ecin + Epotencial
A energia potencial se converte em
cinética e vice-versa
AÇÕES DE ESTUDO
a)Transformação Teórica do Objeto de Estudo
Qualquer
que
seja
o
deslocamento
infinitesimal da esfera ao longo do trilho, a
força normal não realiza trabalho, porque é
perpendicular ao deslocamento. Desprezando os
efeitos do atrito, vemos que apenas o peso da
esfera realiza trabalho, e é uma força
conservativa neste movimento. Se a energia é
conservada para o sistema, então a quantidade
total de energia no sistema permanece a mesma,
embora parte dela possa variar de tipo ou de
forma. Dessa forma, a energia mecânica do
sistema (E) é a soma da energia cinética (K) e da
energia potencial (P)”: E=K+P. A expressão da
conservação da energia mecânica, pode escreverse simplesmente como: Ef=Ei.
Ações de Estudo
b) Modelo do objeto de estudo
m
FN
Vf
P f
h = 4R
R
B
mg
f’
Energia no ponto i e f: Ei = Ef => Kf + Pf = Ki + Pi
No ponto mais alto da trajetória circular atuam a Força
Normal, o Peso e a Força Centrípeta: ∑F=ma; a=v²/R.
Ações de Estudo
c) Transformação do Modelo ou experimentação
●C1) No ponto i, a velocidade vi é zero e h=4R. No
ponto f, h=2R; deve-se determinar a velocidade vf.
Aplicando a lei de conservação da energia:
Kf+Pf=Ki+Pi ou (½)mv²f+mg(2R) = 0 + mg(4R).
A energia cinética no ponto f é então
(½)mv²f=2mgR => vf = √4gR.
●C2) No ponto f, a força normal exercida pelo trilho
e o peso da esfera são dirigidos para baixo,
conjuntamente essas forças dão a força centrípeta
de módulo: (mv²)/R. Pela segunda lei de Newton,
∑F=ma: Fn+ mg= (mv²f)/R. Sabemos que: (½)mv²f
=2mgR ou mv²f = 4mgR => (mv²f ) /R = 4mg.
Substituindo este valor na força normal: Fn= mv²/R – mg =
4mg –mg = 3mg. Quanto mais baixo o ponto de liberação,
menor é a velocidade no ponto f e menor é a força normal
exercida pelo trilho.
Ações de Estudo
c) Transformação do Modelo ou experimentação
●C3) Aplicando a segunda lei de Newton (∑F=ma)
no ponto f, significa que: Fn + mg=(mv²)/R.
Quando v tem um valor tão pequeno que o corpo
está prestes a sair do trilho, a força normal Fn
é zero. Sob estas circunstâncias, tornando Fn=0
em: Fn + mg=mv²/R acha-se o valor de v²=gR ou
v=√gR. De acordo com a lei de conservação da
energia: 0+mgh=(1/2) mv²+mgR ou v²=2g(h-2R).
Um objeto partindo da altura “h” atinge uma
velocidade dada por esta expressão no ponto f.
Mas se “h” for a altura mínima requerida para
assegurar que o objeto permaneça no trilho,
esta velocidade, de acordo com: v²=gR, deve
também ter o valor √gR. Dessa forma,
igualando: v²=gR=v²=2g(h-2R) encontramos o
valor de h: h=5R/2.
Considerações Finais (I)
●A essência e a finalidade de um ensino de
qualidade é o desenvolvimento das capacidades
gerais e específicas do estudante ao adquirir os
procedimentos universais da atividade humana;
●A qualidade do ensino depende da formação e
da competência do professor-mediador, ao
possibilitar a aquisição, por parte do estudante,
de conhecimentos e habilidades, através da
atividade de estudo;
●A escola e a universidade, como um todo,
precisam ter uma nova reorientação para que
possam contribuir para o desenvolvimento
integral da personalidade do indivíduo em
crescimento.
Considerações Finais (II)
● O processo educativo tem de ser analisado
por meio de uma visão sistêmica, capaz de
estabelecer as ideias básicas e as relações
do sistema com o meio, com a sociedade e
consigo mesmo, atendendo às demandas
impostas pelo grupo social, de modo a formar
um estudante que responda ao progresso
técnico-científico da atualidade e permita
atender a necessidade de fomentar o
desenvolvimento socioeconômico e técnicocientífico do país, sendo a educação um fator
de grande influência neste contexto.
Considerações Finais (III)
●A formação de habilidades cognitivas assume
um papel importante no contexto da sociedade
contemporânea, por ser uma sociedade de
aprendizagem, na qual as mudanças ocorrem em
intervalos de tempo, cada vez menores,
exigindo uma capacidade criativa e de
adaptação, em grau cada vez mais elevado, do
indivíduo ao seu contexto sócio-cultural.
Considerações Finais (IV)
● A realização da Olimpíada Brasileira de
Física das Escolas Públicas (OBFEP) visa
contribuir para que o ensino de Física, na
escola média e fundamental, fomente uma
cultura científica efetiva, que permita ao
indivíduo a interpretação dos fatos,
fenômenos e, a aquisição de conhecimentos
teórico-científicos:
- conhecimentos estes cuja abordagem se
faz a partir da essência dos objetos e
fenômenos; o domínio integrado destes
mesmos objetos e fenômenos proporciona o
pensamento sistêmico.
As instituições de ensino e a sociedade são
indivisíveis. A sociedade vive e se
desenvolve tal como aprende. E aprende tal
como quer viver.
Davidov
MUITO OBRIGADO!
e-mail:
[email protected]