Instituto Federal do Rio Grande do Sul - IFRS
Licenciatura em Física
Autores: Camila Paese, Fernanda Endrizzi, Filipe
de Souza, Gabriela Scariot, Sirlene Lazzarini,
Wagner Cainelli.
UTILIZAÇÃO DE
INSTRUMENTOS DE BAIXO
CUSTO NOS LABORATÓRIOS DE
CIÊNCIAS DAS ESCOLAS
ESTADUAIS DE ENSINO MÉDIO.
11 de Agosto de 2014, Bento Gonçalves
Utilização de Instrumentos de Baixo Custo nos Laboratórios de Ciências
das Escolas Estaduais de Ensino Médio.
Volume único. Natureza – trabalho
acadêmico do curso de Licenciatura em
Física, juntamente com o projeto PIBID,
sub projeto Física; e posterior utilização
em congressos e seminários.
Orientador: Ângelo Mozart de Oliveira.
Bento Gonçalves
11 de agosto de 2014.
Resumo
Estudos na área de educação mostram que mesmo os alunos de ensino médio
ainda possuem muito da fase concreta em suas concepções no processo de
aprendizagem, desta forma, não conseguem abstrair todos os conceitos trabalhados nas
aulas de Física. Tendo em vista essa dificuldade, através do projeto PIBID, realizamos
experimentos de baixo custo com alunos do Colégio Estadual Dona Isabel, onde
lincamos os conceitos trabalhados em sala de aula com experiências simples e visuais
que auxiliam no entendimento dos referidos conceitos.
“Faz-se ciência com fatos, como se faz uma casa com pedras; mas uma
acumulação de fatos não é uma ciência, assim como um montão de pedras não é uma
casa.” (Henri Poincaré). Acreditamos, que para que os alunos possam entender o que
estão estudando, é necessário que os mesmos se sintam parte do processo de
aprendizagem, interagindo com o conhecimento.
Palavras chave: Experimentos de baixo custo, laboratório de Física, ensino médio.
Abstract: Studies in education show that even high school students still have very
concrete stage in their conceptions of the learning process, thus, can not disregard all
concepts used in physics classes. Given this difficulty, through PIBID project, we
conducted experiments with students from low-cost State College Dona Isabel, where
lincamos the concepts learned in the classroom with simple, visual experiences that
assist in the understanding of those concepts.
"It is science with facts, as a house is with stones; but an accumulation of facts is not a
science, as well as a heap of stones is not a house. "(Henri Poincaré). We believe that
for students to understand what they are studying, it is necessary that they feel part of
the learning process, interacting with knowledge.
Keywords: Experiments low cost, Physics Lab, high school.
Introdução
Hoje há um deficit na aprendizagem de ciências nas escolas de educação básica,
visto que a física tem se tornado desvinculada do conceito de pesquisa e passou a ser
trabalhada como uma ciência pronta, onde os conceitos sempre existiram. Segundo
Terrazan (1997), "Isto nos coloca diante de um enorme dilema, qual seja, como ensinar
uma ciência que consideramos importante para a formação da cidadania, quando os
jovens, futuros cidadãos, não a apreciam e nem a consideram relevante".
Não podemos deixar de colocar que é imprescindível que o professor
proporcione uma imagem correta do trabalho científico. Ele deve fazer com que o aluno
aproxime-se das complexas relações ciência/tecnologia/sociedade, rompendo com a
ideia de que fazer ciência é só para os cientistas.
Temos que formar mentes que possam ser críticas, que possam verificar. Temos
de ser capazes de resistir individualmente, de criticar, de distinguir entre o que foi
provado e o que não foi. Portanto, precisamos de alunos que sejam ativos, que
aprendam cedo a descobrir por si próprios.
A utilização de experimentos de Física, permite uma maior visualização,
interação, percepção, questionamento, abstração e análise, possibilitando uma melhor
compreensão dos conceitos abordados no conteúdo curricular.
A implementação de um laboratório de Física, em muitos casos, por vários
motivos, é muito custosa. Além disto, a maioria das escolas não dispõe de espaço físico
para tal.
Diante destas dificuldades para se implementar um laboratório de Física, a
construção de experimentos usando materiais de baixo custo, mostra-se viável
economicamente e permite a realização daqueles objetivos.
Atitudes no laboratório
Por melhor que o laboratório esteja equipado, é o aluno que determina se o
resultado será satisfatório ou não, visto que um trabalho experimental requer muita
atenção e concentração. Na maior parte das vezes, esse tipo de trabalho envolve
manipulação de instrumentos, conversas com colegas, movimentação constante, o que
deve servir para tornar a atividade ainda mais interessante e desvinculada do cotidiano
de sala de aula.
Todo e qualquer tipo de experimento tem, como uma de suas etapas principais, a
observação de algum fenômeno. A observação é o estágio inicial do trabalho de
experimentação, portanto, deve ser bem conduzida e executada. Após a observação, é
necessário que se anote os dados do experimento que se está analisando para posterior
consulta dos mesmos.
É necessário, para que o trabalho tenha um bom resultado, que o aluno se de
conta de que ele é parte integrante do processo, ou seja, a atividade experimental só
acontecerá de modo satisfatório se o aluno que está desenvolvendo o experimento se
interessar por ela e participar de sua elaboração de maneira satisfatória, concisa,
independente e ao mesmo tempo seguindo instruções previamente estabelecidas pelo
professor.
Experimentos Realizados
Para desenvolver o presente trabalho, montamos roteiro de três atividades
experimentais para embasar os trabalhos no laboratório, ambos seguem em anexo. O
primeiro experimento que realizamos foi “Câmara Escura”, onde o objetivo do mesmo é
demonstrar a formação de imagens nos instrumentos ópticos. E como nossa visão capta
os raios de luz formando em nossa retina as imagens que enxergamos. O segundo
experimento, também envolvia o estudo da óptica, “Espelho Infinito” onde se pode
visualizar as luzes de natal se refletir no espelho 1, que as refletiria no espelho 2,
voltando a refleti-las no espelho 1, depois no 2, e assim sucessivamente, fazendo esses
reflexos se multiplicarem. O terceiro experimento é o “braço hidráulico”, onde é possível
a demonstração das teorias de Steven e do principio de Pascal, representando de forma
simples e dinâmica o funcionamento dos equipamentos hidráulicos que utilizamos no
nosso dia-a-dia, tais como: direção hidráulica, freio hidráulico, prensa hidráulica,
elevador hidráulico, e assim por diante.
Referencias:
•
SOUZA, Maria Helena Soares de Guia pratico para cursos de laboratório: do
material à elaboração dos relatórios / Maria Helena Soares de Souza, Walter
Spinelli – São Paulo : Scipione, 1997.
•
CARVALHO, A.M.P., Pérez D.G.. Formação de Professores de Ciências.
2ª; edição. 1995.
•
CASTRO, R.S. E CARVALHO, A.M.P.. História da Ciência: Investigando
como Usá-la num Curso de Segundo Grau. Cad. Cat. Ens. Fis., Florianópolis, v.
9, n.3: p. 225-237, dez. 1992.
•
DIKER, G.. A Formação e a Prática do Professorado: Passado, Presente e Futuro
da Mudança. Identidade Social e a Construção do Conhecimento. Pág. 207-238.
•
FONSECA, J.B.. Ensino de Conceitos de Física. Análise de Uma Experiência
Pedagógica com Estudantes de Um Curso Profissionalizante. Universidade
Federal de Mato Grosso. Cuiabá, MT. 1996.
•
NARDI, R.. Pesquisas em Ensino de Física. Educação para a ciência. Escrituras
Editora, São Paulo. 1998.
•
NOVA ESCOLA - A revista do Ensino Fundamental. Ano XIV - No. 120 1999.
•
SAAD, F.D.. Repensando o Ensino da Física e Seus Problemas: Sua
Instrumentação e sua Tecnologia da Educação. Tese apresentada ao Instituto de
Física da Universidade de São Paulo, para obtenção do título de Livre-Docente.
São Paulo. 1990.
•
SANTOS, A. DE C.K., MOREIRA, M.A. & LEVANDOWSKI, E.C.. Influência
do Instrumento na Avaliação da Aprendizagem Decorrente do Ensino de
Laboratório em Física. Cad. Cat. Ens. Fis., Florianópolis, 3(3): 122-123, dez.
1986.
•
TERRAZAN, E.A.. Ciência, Conhecimento e Cultura. Centro de Educação,
Universidade Federal de Santa Maria, RS.
•
VILLANI, A.. Considerações sobre a Pesquisa em Ensino de Ciência - A
interdisciplinariedade. Instituto de Física - USP (Revista de Ensino de Física Vol. 3, n. 3. Set. 1981)..
•
VILLANI, A.. Reflexões sobre o Ensino de Física no Brasil: Práticas, Conteúdos
e Pressupostos. Instituto de Física - USP (Revista de Enwsino de Física. Vol. 2,
n. 2. Dez. 1984).
•
WISNIEWSKI, G.. Utilização de Materiais de Baixo Custo no Ensino de
Química Conjugados aos Recursos Locais Disponíveis. Dissertação de
Mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, SC. 1990.
ANEXO 1
CÂMARA ESCURA
A câmara escura de orifício é um objeto totalmente fechado, com as paredes
opacas e com um pequeno orifício em uma das faces. Ao colocarmos um pequeno
objeto luminoso ou iluminado em frente à câmara, podemos observar a imagem
formada na parede oposta ao orifício. Essa imagem é uma imagem real e invertida.
O olho humano se comporta como uma câmara escura de orifício, onde a luz
entra pela íris, e o orifício central é a pupila. Ao penetrar a pupila, a luz chega à região
oposta chamada de retina, onde a imagem é formada. Essa imagem, assim como na
câmara escura, é invertida. Na câmara escura, quanto menor for o orifício, mais nítida
será a imagem formada pela câmara.
A construção de uma câmara de orifício é bastante simples. Você vai precisar de:
•
1 lata de tinta
•
1 pedaço de papel vegetal
•
1 tesoura
•
1 prego
•
1 martelo
•
1 tubo de cola de papel
•
1 vela
Procedimento do Experimento
Faça um furo com o prego no fundo da lata.
Recorte o papel vegetal com diâmetro de aproximadamente 1 cm maior do que o
diâmetro da abertura da lata.
Cole o papel vegetal na abertura (no lugar da tampa). Está pronta sua Câmara Escura de
Orifício.
Em um quarto escuro, acenda a vela e posicione sua câmara, com o orifício voltado para
a vela, e veja o resultado.
Lembre-se de utilizar um prego bem fino para furar a lata. Assim a imagem formada
pela câmara será mais nítida.
ANEXO 2
ESPELHO INFINITO
Roteiro experimental:
Seja como objeto de decoração ou como parte da ambientação em uma
exposição de arte, por exemplo, o espelho infinito sempre nos deixa hipnotizado quando
estamos diante dele. Então, vamos montar o espelho e te explicar o que provoca essa
ilusão que parece mágica, mas é Física pura.
Fundamentação teórica:
Se as luzinhas de Natal (ou lâmpadas de led) estivessem entre dois espelhos, um
de frente pro outro, elas iam se refletir no espelho 1, que as refletiria no espelho 2,
voltando a refleti-las no espelho 1, depois no 2, e assim sucessivamente, fazendo esses
reflexos se multiplicarem. No caso do nosso experimento acontece exatamente assim, só
que um dos lados não é um espelho perfeito e o segredo está aí: o vidro com insulfilm
espelhado cumpre sua função de espelho, refletindo as luzes, porém permite que esses
reflexos atravessem o vidro e a gente consiga vê-los do outro lado. E como esse “ping
pong” de reflexos de luz é infinito, eles vão ficando cada vez mais fracos até que nós
não consigamos mais enxergá-los, resultando no buraco negro ao centro do espelho
infinito.
Material utilizado:
• luzes de Natal (aquele pisca-pisca usado na árvore)
• 1 espelho com moldura
• 1 pedaço de vidro (no tamanho do espelho) com insulfilm espelhado aplicado
• papelão (bem firme)
• fita adesiva
• 1 palito de unha (para fazer furos no papelão)
Montagem do espelho infinito:
• Com o espelho como base, grudar com fita adesiva as tiras de papelão com 3 cm
de altura na moldura do espelho para que fique firme;
• Fazer furos no papelão com espaçamento entre eles de 0,5 cm para inserir as
luzes de natal;
• Colocar o vidro com o com insulfilm espelhado de frente para o espelho;
• Ligar as luzes de natal na voltagem 220V;
Imagem 1: espelho com as luzes de natal inseridas nas tiras de papel
Imagem 2: espelho infinito já com o vidro de frente para o espelho
Imagem 3: espelho infinito ligado na voltagem 220V
Imagem 4: espelho infinito ligado na voltagem 220V
ANEXO 3
BRAÇO HIDRÁULICO
Roteiro Experimental:
O principio de Pascal (A pressão exercida em um ponto de um fluido
incompreensível, será transmitida igualmente sobre todos os pontos desse fluído) está
presente em muitos dos mecanismos que facilitam nosso dia-a-dia. Você já deve ter
ouvido falar em direção hidráulica, por exemplo, mas você sabe como esse mecanismo
funciona? O que ocorre com as forças? Porque é necessário óleo dentro do mecanismo
para que ele funcione? Essas e outras perguntas serão respondidas baseadas no principio
de Pascal e demonstradas através do nosso braço hidráulico – também conhecido como
guindaste hidráulico.
Fundamentação Teórica:
Se um ponto qualquer de um líquido homogêneo e incompressível, em
equilíbrio, sofre uma variação de pressão ∆P, todos os pontos desse líquido serão
submetidos a essa mesma variação.
Aplicações do Principio de Pascal
•
Quando aplicamos uma injeção;
•
Quando apertamos o tubo de creme dental;
•
TODOS os sistemas hidráulicos (volante, freios, prensas, elevadores...)
•
Outros
Vamos analisar o funcionamento de um elevador hidráulico, com êmbolos de
áreas transversais
e
, que contém um líquido incompressível em equilíbrio. Se
aplicarmos uma força de intensidade
, perpendicularmente ao êmbolo 1, obteremos,
perpendicularmente ao êmbolo 2, uma força de intensidade
, transmitida pelo líquido.
De acordo com o principio de Pascal, os
acréscimos de pressão sob os êmbolos são
iguais: ∆ = ∆ . Portanto:
=
Material Utilizado:
•
6 seringas plásticas (2 de 20ml e 4 de 10ml)
•
2 dobradiças
•
1 madeira de 20cm x 5cm (chanfro na ponta para deixar um ângulo menor que
90º)
•
1 madeira de 15cm x 5cm
•
1 madeira de 12cm x 5cm
•
Madeira para base
•
2 pedaço de cano de pvc
•
Caninho para aquário
•
Água
•
Anilina colorida
•
Cola quente
•
Fita adesiva
•
Parafusos
•
1 garrafa pet (660ml) com tampa
Montagem do braço hidráulico
1. Montar a estrutura do braço unindo as três peças de madeira (20cm com a de
15cm e essa com a de 12cm) com as dobradiças;
2. Montar a base giratória, usando o bico de uma garrafa pet e unindo o bico com a
madeira de suporte e a tampa na extremidade livre da madeira de 20cm;
3. Colocar 1 seringa na madeira de 20cm, de modo que o embolo da seringa
funcione como regulagem da madeira de 15cm;
4. Parafusar 1 pedaço do cano de pvc na madeira de 15cm;
5. Passar uma seringa por dentro do cano que foi parafusado;
6. Colar com cola quente;
7. Prender o embolo da mesma seringa na madeira de 12cm;
8. Unir as seringas através da mangueira de aquário;
9. Depois de medido e cortado as mangueiras, encher com água;
10. Usar para entender e se divertir com o principio de Pascal.