Recredenciamento
Portaria MEC 347, de 05.04.2012 - D.O.U. 10.04.2012.
MATEMÁTICA LICENCIATURA
MÓDULO DE PESQUISA:
CIÊNCIAS E MATEMÁTICA APLICADAS
2014/02
PROJETO DE PESQUISA
1 Roteiro para a elaboração do projeto de pesquisa
1.1 Módulo de Pesquisa
Ciências e Matemática Aplicadas
1.2 Unidade de Aprendizagem
Unidade 9 – Do âmbar a lâmpada elétrica (Física Eletromagnética I)
1.3 Problematização da Unidade
Como a eletricidade movimenta o meio urbano e rural? Produção e
apresentação de projeto de uso da energia elétrica em meios urbanos e rurais.
1.4 Resumo e Palavras-Chave
Este projeto se propõe a desenvolver um experimento sobre o conteúdo de
Resistência Elétrica, o qual foi abordado na disciplina de Física Eletromagnética I da
Cesuca Faculdade Inedi. Busca-se através desta atividade prática responder à
seguinte problematização da unidade: Como a eletricidade movimenta o meio
urbano e rural? Produção e apresentação de projeto de uso da energia elétrica em
meios urbanos e rurais. Relacionam-se conceitos físicos importantes que foram
estudados ao longo do semestre, demonstrando assim que é possível compreender
fenômenos observáveis no cotidiano à luz do conhecimento científico existente no
meio natural. Estão expostas neste trabalho definições tais como, resistividade,
corrente elétrica, diferença de potencial, Leis de Ohm e Efeito Joule que explicitam a
ocorrência do fenômeno físico da resistência elétrica e os fatores que a influenciam
em um determinado material. Apresenta-se ainda a síntese deste estudo a partir da
compreensão da Segunda Lei de Ohm e também o caminho percorrido pela corrente
elétrica em um condutor metálico, causando seu aumento de temperatura e a
consequente transformação de energia elétrica em energia térmica.
Física; Resistência; Experimento.
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1.5 Introdução
A presente pesquisa consiste em um experimento prático que retrata a
ocorrência de fenômenos físicos estudado na disciplina de Física Eletromagnética I
da Cesuca Faculdade Inedi. Os conceitos desenvolvidos referem-se à resistência
elétrica, resistividade, corrente elétrica, diferença de potencial, Leis de Ohm, Efeito
Joule e os fatores que influenciam neste estudo.
Será realizada uma experiência analisando-se a resistência de diferentes
ebulidores elétricos e quais fatores influenciam neste cálculo. Pode-se observar
ainda que com materiais simples é possível compreender processos que ocorrem
em nossa casa e muitas vezes não temos o conhecimento.
Busca-se através desta atividade prática responder à seguinte problematização
da unidade: Como a eletricidade movimenta o meio urbano e rural? Produção e
apresentação de projeto de uso da energia elétrica em meios urbanos e rurais.
Também se propõem o alcance do seguinte objetivo geral: Compreender a
importância da utilização de metodologias de ensino baseadas na experimentação
prática do conceito de resistência elétrica com vistas a se obter resultados mais
satisfatórios no que se refere a uma aprendizagem física significativa e na qual
possa ser alcançado o sucesso escolar.
De forma específica pretende-se alcançar os determinados objetivos: Entender
conceitos físicos presentes no cotidiano de forma a aplicá-los na realidade prática;
construir recurso pedagógico para o ensino de física que permite uma melhor
compreensão do conteúdo desenvolvido; relacionar estudos elaborados no decorrer
do semestre, demonstrando o entendimento físico adquirido com a nova
metodologia utilizada.
1.6 Justificativa
Justifica-se a escolha deste tema para a elaboração de um projeto de pesquisa
pelo fato de que muitas vezes a física está presente no cotidiano de nossas vidas e
por isso torna-se imprescindível a sua compreensão. Sabe-se também de sua
importância para o entendimento da realidade que nos cerca e da necessidade de
se utilizar métodos diferenciados de abordagem dos conteúdos.
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O conceito de resistência elétrica mostra-se um importante ramo de estudo físico
dos fenômenos decorrentes de suas aplicações na prática do dia a dia. Para tanto
se desenvolve um experimento prático, possibilitando ao professor despertar no
aluno o interesse pelo objeto de estudo e dessa forma contribuir significativamente
no processo de aquisição do conhecimento.
1.7 Objetivo geral
Compreender a importância da utilização de metodologias de ensino baseadas
na experimentação prática do conceito de resistência elétrica com vistas a se obter
resultados mais satisfatórios no que se refere a uma aprendizagem física
significativa e na qual possa ser alcançado o sucesso escolar.
1.8 Objetivos específicos
Entender conceitos físicos presentes no cotidiano de forma a aplicá-los na
realidade prática;
Construir recurso pedagógico para o ensino de física que permita uma melhor
compreensão do conteúdo desenvolvido;
Relacionar estudos elaborados no decorrer do semestre, demonstrando o
entendimento físico adquirido com a nova metodologia utilizada.
1.9 Revisão Bibliográfica
Ao aplicar-se uma tensão U, em um condutor qualquer se estabelece nele uma
corrente elétrica de intensidade i. Para a maior parte dos condutores estas duas
grandezas são diretamente proporcionais, ou seja, conforme uma aumenta o mesmo
ocorre à outra.
Desta forma:
A esta constante chama-se resistência elétrica do condutor (R), que depende de
fatores como a natureza do material. Quando esta proporcionalidade é mantida de
forma linear, chamamos o condutor de ôhmico, tendo seu valor dado por:
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Sendo R constante, conforme enuncia a 1ª Lei de Ohm: Para condutores ôhmicos a
intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão (ddp) aplicada
em seus terminais.
A resistência elétrica também pode ser caracterizada como a "dificuldade"
encontrada para que haja passagem de corrente elétrica por um condutor submetido
a uma determinada tensão. No SI a unidade adotada para esta grandeza é o ohm
(Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm.
Pode-se também definir uma grandeza chamada Condutância elétrica (G), como a
facilidade que uma corrente tem em passar por um condutor submetido à
determinada tensão, ou seja, este é igual ao inverso da resistência:
E sua unidade, adotada pelo SI é o Siemens (S), onde:
Os resistores são peças utilizadas em circuitos elétricos que tem como principal
função converter energia elétrica em energia térmica, ou seja, são usados como
aquecedores ou como dissipadores de eletricidade.
Alguns exemplos de resistores utilizados no nosso cotidiano são: o filamento de uma
lâmpada incandescente, o aquecedor de um chuveiro elétrico, os filamentos que são
aquecidos em uma estufa, entre outros.
Em circuitos elétricos teóricos costuma-se considerar toda a resistência encontrada
proveniente de resistores, ou seja, são consideradas as ligações entre eles como
condutores ideais (que não apresentam resistência), e utilizam-se as
representações:
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1.10 Metodologia
Esta pesquisa será fundamentada através da análise de uma situação real e a
partir desta será efetivado um importante estudo, no qual, é realizada uma
investigação profunda a respeito dos temas tratados neste trabalho, com vistas a se
obter conclusões mais eficazes no que diz respeito às discussões referentes ao
objeto de pesquisa.
A pesquisa elaborada pretende compreender o funcionamento de diferentes
resistências em um ebulidor elétrico, objeto frequentemente utilizado no dia a dia.
Também estabelece a importância de ser utilizada a experimentação na sala de
aula. Através da exploração de uma atividade cotidiana busca-se o entendimento
dos conceitos físicos relacionados e a matematização do estudo para que em
seguida seja possível chegar ao resultado pretendido e proporcionar ao aluno a
integração do aprendizado escolar com a vida.
1.11 Atividades: descrição
Exemplos de aplicações práticas para a resistência elétrica:
A Resistência do chuveiro se opõe a passagem de elétrons, e essa oposição
gera calor, e esse calor é "armazenado" pela água, e isso faz com que tomemos
banho quentinho.
Num circuito onde componentes como Diodos, por exemplo, precisam de uma
corrente abaixo da permitida (limite), então usam-se resistores, para calibrar essa
corrente, para que não queime os componentes.
Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à
passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial
aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm, e, segundo o Sistema
Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.
Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um
número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse
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movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem
o metal. Portanto, os elétrons encontram certa dificuldade para se deslocar, isto é,
existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. Para medir essa
resistência, os cientistas definiram uma grandeza que denominaram resistividade
elétrica.
Os fatores que influenciam na resistividade de um material são:
• A resistividade de um condutor é tanto maior quanto maior for seu comprimento;
• A resistividade de um condutor é tanto maior quanto menor for a área de sua seção
transversal, isto é, quanto mais fino for o condutor;
• A resistividade de um condutor depende do material de que ele é feito;
• A resistividade de um condutor depende da temperatura na qual ele se encontra;
Esses fatores que influenciam a resistividade de um condutor podem ser resumidos
pela Segunda Lei de Ohm:
ρ é a resistividade elétrica do condutor (em ohm metros, Ωm);
R é a resistência elétrica do material (em ohms, Ω);
é o comprimento do condutor (medido em metros);
A é a área da seção do condutor (em metros quadrados, m²).
Essa relação vale apenas para materiais uniformes e isotrópicos, com seções
transversais também uniformes.
Um condutor metálico, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece.
Num ferro de passar roupa, num secador de cabelos ou numa estufa elétrica, o calor
é produzido pela corrente que atravessa um fio metálico. Esse fenômeno, chamado
efeito Joule, deve-se aos choques dos elétrons contra os átomos do condutor. Em
decorrência desses choques dos elétrons contra os átomos do retículo cristalino, a
energia cinética média de oscilação de todos os átomos aumenta. Isso se manifesta
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como um aumento da temperatura do condutor. O efeito Joule é a transformação de
energia elétrica em energia térmica.
1.12 Resultados ou Aplicações das Atividades
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1.13 Considerações finais
A pesquisa realizada nos permitiu compreender com clareza a relação
indispensável da física com a vida em sociedade. Os sujeitos da educação precisam
experimentar a oportunidade de viver o que se aprende na escola e aplicar na
resolução de questões enfrentadas no dia a dia.
Com o conhecimento prático de conteúdos físicos, muitas vezes estudados
apenas de forma abstrata e sem sentido para o aluno, muda-se o olhar frente aos
desafios do processo de ensino-aprendizagem e abre-se um novo horizonte de
construção de saberes relevantes.
É indispensável nos dias atuais não apenas entender conhecimentos
historicamente acumulados, mas também desenvolver estratégias para a reflexão,
análise, levantamento de hipóteses e criação de novos saberes ou mesmo
renovação daqueles já existentes.
1.14 Possibilidades futuras das pesquisas
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É importante que sejam desenvolvidos novos estudos objetivando a apropriação
da realidade prática do ensino de física em diferentes conteúdos aprendidos na
escola.
Também é fundamental compreender o papel do professor de física nesse novo
paradigma educacional no qual vivemos, onde se fazem necessárias mudanças em
metodologias de ensino, concepções de saber, contextualização de conhecimentos
e relevância de conteúdos para a vida dos educandos.
1.15 Equipe de trabalho
Gabriel Buss
Mailson Porto
Valdemar Winkler
1.16 Referências Bibliográficas
ALVARES, Beatriz Alvarenga, LUZ, Antônio Máximo Ribeiro. Física. V. único. São
Paulo: Scipione, 1997.
GIL, Antônio Carlos. Como elaborar projetos de pesquisa. 4. ed. São Paulo: Atlas,
2002.
HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. Rio
de Janeiro: LTC, 2004. 384 p.
MARCONI, Marina de Andrade; LAKATUS, Eva Maria. Metodologia Científica. 2.
ed. São Paulo: Atlas, 1991.
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica 3: eletromagnetismo: com
107 problemas. São Paulo: Edgar Blucher, 1997.
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