gabarito 2ª serie volume 3
Autor: aulasdefisica | Publicado: 2009-11-13T12:28:00-08:00

GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 ISSO É BARULHO OU MÚSICA? Roteiro 1 - Isso é barulho ou música?  Página 4 Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalhar o conceito de som. A idéia é permitir que os conteúdos a sejam trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados do próprio universo dos alunos. A sugestão é instigá-los a pensar que existem distinções entre os sons; e que eles podem ser classificados com base em diferenciações. Note que, na elaboração da tabela, há elementos que podem ser considerados “sons desagradáveis” para alguns, como o heavy metal, e “sons agradáveis” para os outros. Toda essa discussão, que será esclarecida ao longo das aulas, deve ser iniciada agora. Assim, caso ela não surja explicitamente, apresente-a para os alunos. O objetivo é levá-los a perceber que há uma diferença entre o processo físico do som e a sensação que ele causa em nós. Como esta atividade envolve muitos elementos, e para categorizá-los é preciso relacionar muitas variáveis, muitas delas subjetivas, as classificações certamente não coincidirão. VOCÊ APRENDEU?  Página 6 O objetivo destas questões é nortear a discussão em sala de aula. O importante aqui é tentar extrair elementos com características menos subjetivas para classificar o som. Comece então a “afinar” a turma. Assim, as categorias “Sons desagradáveis” e “Sons”. GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 3 agradáveis “podem se transformar em” Ruídos “e” Sons musicais “, na tentativa de diminuir a interferência da freqüência individual por determinado estilo sonoro”. Ainda que esta nova categorização possua características comuns, que podem ser classificadas sob um caráter subjetivo, podemos selecionar alguns sons e chamá-los de ruído: ronco, trovão, arranhão na lousa. Alguns elementos que podem ser identificados como características de ruído: não se repete no tempo, não tem ritmo nem harmonia. Para que o gosto pessoal não seja um critério novamente, devem se buscar as características físicas do som. LIÇÃO DE CASA  Página 6  1. Espera-se respostas do tipo: Som é uma onda mecânica longitudinal. O importante é o aluno perceber a relação direta entre a Física e o som. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 UMA ENTREVISTA MUSICAL PESQUISA DE CAMPO Página 6 O intuito neste momento é fazer uso do conteúdo trazido pelos alunos como ponto de partida para as discussões e para a introdução dos conceitos da Física Ondulatória. Assim, respostas sobre “Quais as partes essenciais de seu instrumento musical?” devem servir para que os alunos percebam a presença de elementos vibrantes e ressonantes em diferentes instrumentos. Da mesma forma, respostas para “Qual a diferença entre uma nota tocada nele e a mesma nota tocada em outro instrumento?” poderão ser usadas para tratar ressonância e timbre. Observe que os conceitos envolvidos nas respostas a essas perguntas serão construídos no decorrer do bimestre. Assim, neste momento, eles não deverão ser aprofundados. A idéia é aguçar a curiosidade, guiar o olhar do aluno para aspectos que antes, certamente, passavam despercebidos. Leitura e Análise de Texto   Página 7 1. É uma onda mecânica que se propaga por meio da vibração do meio em que atravessa. 2. Em qualquer instrumento musical é preciso que alguma coisa seja colocada para vibrar. No violão é a corda, na gaita é o ar e em um atabaque é a membrana que o cobre. 3. Se o som precisa de um meio elástico para se propagar, e na Lua não temos atmosfera, ou seja, ausência de meio, o som não pode se propagar, não podendo portanto ser ouvido. Aprendendo a Aprender  Página 8 Note que as três primeiras questões estão diretamente relacionadas com a formação de competências em leitura e na compreensão de gráficos. Sendo assim, é preciso trabalhá-las com cuidado, ensinando os alunos a efetuar essa leitura, visto que não se trata de algo óbvio para eles. Na questão 1, faça-os perceber que os espaçamentos dos pontinhos representam regiões nas quais o ar se encontra ora mais rarefeito, ora mais comprimido. A questão 2 traz a representação gráfica do fenômeno físico que ocorre, relacionando a pressão do ar (eixo vertical) com a localização no espaço (eixo horizontal). Assim, a questão 3 sintetiza as duas anteriores, visto que relaciona a pressão positiva com as áreas comprimidas e a pressão negativa com as áreas rarefeitas. VOCÊ APRENDEU?  Página 9 O objetivo destas questões é sistematizar o conhecimento estudado nesta Situação de Aprendizagem. As questões 1 ,2 e 3 foram discutidas na seção Leitura e análise de texto e Aprendendo a Aprender. 4. Temos: 4) . = 0,5 m, f= 680 Hz.  V = ..f = 0,5 x 680 = 340 m/s. LIÇÃO DE CASA  Página 10 1. a) O período é o tempo entre a produção subseqüente de duas ondas. Ele é inversamente proporcional à freqüência e dado pela equação: T  f, onde T é o período e f é a freqüência.  b) Na quarta oitava temos: Dó 4: 261,63 Hz; Dó 4 sustenido (ou Ré 4 bemol): 277,18 Hz; Ré 4: 293,66 Hz; Ré 4 sustenido (ou Mi 4 bemol): 311,13 Hz; Mi 4: 329,63 Hz; Fá 4: 349,23 Hz; Fá 4 sustenido (ou Sol 4 bemol): 369,99 Hz; Sol 4: 392 Hz; Sol 4 sustenido (ou Lá 4 bemol): 415,3 Hz; Lá 4: 440 Hz; Lá 4 sustenido (ou Si 4 bemol): 466,16 Hz; Si 4: 493.88 Hz. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 UMA AULA DO BARULHO Leitura e Análise de Texto  Página 11 A questão 1 trabalha a competência de leitura e a utilização da linguagem gráfica. Ressalte que cada representação traz aspectos diferentes do mesmo fenômeno. Assim, o que determina se uma é melhor que a outra são justamente os dados que elas fornecem. Por exemplo, para uma análise quantitativa, a representação em vermelho é mais adequada, pois podemos comparar a intensidade das amplitudes em cada posição da onda. Entretanto, para uma análise fenomenológica, a representação em azul é mais indicada, já que ela permite visualizar diretamente a compressão e rarefação do ar. Ou seja, as diferentes representações nos auxiliam na leitura e no entendimento daquilo que estudamos. Já na 2 questão, o objetivo é levar os alunos a perceberem que as ondas têm amplitudes iguais e frequências diferentes. Para a resposta da terceira questão, é preciso elaborar a hipótese de que as duas ondas se propagam no mesmo meio, ou seja, suas velocidades são iguais. Pode-se também retomar a fórmula e verificar que quanto maior o comprimento de onda, menor é a frequência. Como veremos, a intensidade de um som está ligada à sua amplitude, enquanto a altura está ligada à sua frequência: as questões 3 e 4 exploram essa diferença. Leitura e Análise de Imagem  Página 13 Como feito anteriormente, aprofunde a formalização dos conceitos apresentados por meio da análise das figuras apresentadas nessa seção. Para auxiliar a leitura gráfica, mostre aos alunos as representações dessas duas ondas e peça a eles que identifiquem semelhanças e diferenças. A idéia é fazer com que eles identifiquem que ambas têm a mesma frequência, mas possuem amplitudes diferentes. Por meio da análise da figura, eles devem concluir que amplitude maior significa compressão e descompressão maiores. Isso fica claro quando se compara as relações entre as representações em azul e em vermelho. Após esta análise inicial, peça a eles que indiquem qual desses sons é o mais intenso. VOCÊ APRENDEU? Página 14 1. Som com alta frequência, ou seja, agudo.  2. Que som intenso. 3. a) Para uma mesma velocidade, quanto maior a frequência menor o comprimento de onda, portanto a onda I possui menor frequência e a II possui maior frequência. b) Primeira (I): comprimento de onda . 16 cm; amplitude . 6 cm. Segunda (II): comprimento de onda . 8 cm; amplitude . 4 cm. , 4. Som musical é uma onda com frequências bem definidas. Quando um objeto vibra de forma desordenada, ele produz um som que é a somatória de um número muito grande de frequências, ou seja, barulho (ruído). LIÇÃO DE CASA  Página 15 1. a) Comprimento de Onda . metro (m).  Frequência . hertz (Hz) . Hz = s -1. Velocidade de Propagação . m/s.  Amplitude . m.  Período . segundo (s). b) Feminino: agudo . soprano, médio . meso-soprano, grave . contralto. Masculino: agudo . tenor, médio . barítono, grave . baixo. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4  FAZENDO UM SOM  Página 15 Neste momento espera-se apenas que os alunos talvez se remetam ao timbre ou diferenças na forma do instrumento. Como trata-se de uma abertura do tratamento do conceito, não se precisa de tanto rigor neste primeiro momento. A idéia é fazer com que parem para refletir a respeito da variedade sonora produzida por diferentes instrumentos. Como veremos, o que nos permite fazer esta diferenciação é o timbre, que é uma espécie de assinatura de cada instrumento musical. Leitura e Análise de Texto  Página 18 1. Quanto maior a tensão, mais agudo o som fica. Isso ocorre pois a frequência é diretamente proporcional à raiz quadrada da tensão.  2. Ele pode usar o braço do instrumento, ou seja, diminuir o comprimento. Isso ocorre pois a frequência é inversamente proporcional ao comprimento.  3. Quanto mais fina a corda, mais agudo o som, já que a densidade será menor. Isso ocorre, pois a frequência é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade. 4. n equivale ao número de picos e vales que teremos na corda VOCÊ APRENDEU?  Página 22 1. Todos produzem o som a partir da vibração de um ou mais componentes do instrumento. 2. O conjunto de harmônicos que compõe a nota em cada instrumento é diferente, pois depende de característica intrínsecas dos mesmos. Portanto o som será diferente, ou seja, a diferença está no timbre. 3. É uma espécie de assinatura do instrumento, cada instrumento possui características individuais, que no som se refletem no timbre. Mesmo entre dois violinos é possível perceber a diferença. Até hoje os violinos Stradivarius são considerados incomparáveis, justamente pela qualidade do som que emitem. 4. O corpo é utilizado como uma caixa de ressonância, permitindo assim amplificar o som. 5. Tudo que existe vibra, mesmo que aparentemente estejam imóveis. Assim pedras, prédio, planetas, seu próprio corpo e átomos, por exemplo, possuem uma ou mais frequências naturais de vibração. Agora, quando um objeto qualquer é "excitado" em uma de suas frequências naturais ocorre um fenômeno chamado ressonância. 6. Quando tocamos a corda de um violão, vemos essa corda vibrar, essa onda que vibra num mesmo lugar sem se propagar no espaço é chamada de onda estacionária. É importante perceber que ondas estacionárias têm o seu ponto de maior vibração (ventre), sempre no mesmo lugar já que a onda não se propaga. O mesmo vale para os pontos que não oscilam (nodos). 7. Entre todas as formas imagináveis de ondas estacionária, só aquelas cujos nodos se formem nas extremidades podem perdurar no tempo e são chamadas de harmônicos ou frequências naturais de vibração do sistema. Nos instrumentos de corda, podemos pensar que numa mesma corda os vários harmônicos possíveis possuem a mesma velocidade de propagação. Além disso, os vários harmônicos possuem sempre frequências múltiplas do primeiro harmônico (também chamado de harmônico Vfundamental). Como V = ..f, o harmônico fundamental tem frequência f1 = 2L (onde L é o comprimento da corda; observe a 1ªfigura da página 19 do Caderno Generalizando, para qualquer outro harmônico n, temos fn= n. 2V T(observe os outros harmônicos na figura da página 19). Por fim, como v . . n temos que fn . 2L .T . LIÇÃO DE CASA Página 23 1. Tubo Aberto . A equação é a mesma da corda do violão .n . n , entretanto, 2L diferente do violão que nas extremidades estão os nós, no tubo aberto nas extremidades, estão os ventres.Tubo Fechado . Na extremidade aberta há um ventre e na fechada há um nó. Outro fator interessante é que tubos fechados apenas produzem harmônicos ímpares. A equação para os harmônicos também é a mesma, entretanto, devemos lembrar de substituir n apenas por números ímpares. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 UMA ENTREVISTA DO BARULHO VOCÊ APRENDEU? Página 26 1. Pergunta pessoal, que depende do uso feito por cada aluno, entretanto o uso de fone entre jovens, na maioria dos casos, pode ser considerado prejudicial à saúde devido ao uso prolongado de sons com intensidades acima do aceitável. LIÇÃO DE CASA  Página 26 1. a) O nível sonoro em decibéis é expresso por S = k log (I / I0), onde é comum utilizar os valore de k = 10 e I0 = 10– 12 N/m2. b) Britadeira, avião a jato decolando a 100 metros de distância, etc. Qualquer som muito intenso e exposição frequente é prejudicial à audição humana. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6 VENDO O MUNDO Roteiro 6 – Vendo o Mundo Página 27 Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalhar conceitos relacionados com a luz e suas propriedades. A idéia é permitir que os conteúdos a sejam trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados do próprio universo dos alunos. Sugerimos quatro grandes categorias: a) Produtores ou fontes de luz; b) Refletores (que devolvem luz); c) Refratores (que deixam passar a luz); e d) Absorvedores (que transformam energia luminosa em outras formas de energia). PRODUTORES OU REFLETORES REFRATORES ABSORVEDORES FONTES DE LUZ Lâmpada Espelho Lente Filme fotográfico  Sol Lua Atmosfera Objetos escuros  Fogo Objetos Vidro Plantas Flash Tela de cinema Água Atmosfera  Vela Vidro Óculos É possível estabelecer outras formas de classificação. As categorias aqui sugeridas permitem uma investigação fenomenológica dos processos que as nomeiam, possibilitando o entendimento de diferentes instrumentos ópticos e fenômenos que envolvem a luz. A categoria “Produtores ou fontes de luz”, por exemplo, permite iniciar a discussão sobre o processo de visão, trabalhando a idéia de que nossos olhos são sensíveis à luz, assim como nossas orelhas são sensíveis ao som. VOCÊ APRENDEU? Página 28 1. O olho é um sistema sensível à luz proveniente de objetos, luminosos ou iluminados. Ou seja, caso não haja nenhuma fonte emitindo luz, não há nada que nossos olhos possam captar. 2. Leucipo de Mileto acreditava que a visão só era possível, pois os objetos presentes no mundo emitiam pequenas partículas, chamadas de eidola, que chegavam até aos nossos olhos. Assim, um gato, por exemplo, emanava de sua superfície estas partículas, capazes de levar informações sobre a forma e a cor do animal. LIÇÃO DE CASA Página 29 Esta lição de casa é uma oportunidade para diante dos resultados das pesquisas dos alunos, comentarem os diversos fenômenos ondulatórios, bem como suas aplicações e recorrências cotidianas. Assim, é possível complementar os dois temas desse Caderno, além de fazer uma excelente conexão entre o estudo da luz e das ondas. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7 A CÂMARA ESCURA Roteiro 7 – A câmara escura Página 29 Neste roteiro o objetivo das questões é orientar para as relações de proporcionalidade Oi descritas em . . Bem como uma melhor compreensão do funcionamento dos do di olhos e máquinas fotográficas. Aprendendo a Aprender Página 31 1. Da mesma forma que na máquina, nossos olhos também possuem três componentes essenciais: um orifício que regula a quantidade de luz que entra, uma lente para a formação de uma imagem nítida e um elemento sensível à luz, capaz de fazer o registro químico de uma imagem. 2. Essa demonstração pode também ser feita em sala de aula, para tornar mais claro aos alunos a sua compreensão. oi 9 o .3. i = 9 cm, do = 4 m e di = 12 cm, como . .. o = 3 m.  do di 4 12  Aqui é importante observar as unidades com os alunos durante a correção. LIÇÃO DE CASA Página 34 Esta lição de casa pode servir para discutir melhor o funcionamento da visão. Essas explicações podem ser feitas pelos próprios alunos. Caso sejam divididos em grupos para a confecção do cartaz, os alunos podem apresentar para a classe aquilo que aprenderam. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 REFLETINDO ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO Página 35 Construindo e analisando imagens formadas em espelhos esféricos. Nesta etapa é muito importante retomar o comportamento dos raios de luz incidentes paralelos ao eixo principal do espelho, no foco, no centro de curvatura e no vértice, bem como o tipo de imagem formada. O mais adequado aqui, é que, você, professor, faça a demonstração na lousa, ou por meio de alguma animação com data-show, ou mesmo com algum programa utilizando os computadores do Acessa Escola. É fundamental fazer esta construção junto com os alunos. É possível, com o auxílio do livro didático, pedir aos alunos para que resolvam alguns exercícios que envolvam a construção de imagens. VOCÊ APRENDEU? Página 39 1. Porque ao serem vista pelo espelho retrovisor do motorista da frente, ele vê a imagem invertida em seu espelho formando a palavra, AMBULÂNCIA não invertida, e pode dar passagem para ela.  2. Espelho é um objeto cuja uma de suas superfícies reflete, de maneira regular, quase a totalidade dos raios de luz que incide sobre ela.  3. Se o ângulo de 30º for em relação à superfície do espelho, pode-se imaginar que a reflexão irá ocorrer com o mesmo ângulo de 30º. Vale ressaltar que os ângulos de incidência e reflexão são definidos entre os raios de luz e a reta normal que incidem no espelho. 4. Espelhos planos refletem imagens do mesmo tamanho do objeto. Se o espelho estiver posicionado convenientemente e tiver, ao menos, o comprimento mínimo, a imagem do homem terá o mesmo tamanho dele, 1.80 m. À distância da imagem até o espelho também será a mesma do homem até o espelho, 15 metros. LIÇÃO DE CASA Página 39  111 oi 1. .. m e A ..  onde A é o aumento e f é o foco. fdd dd oi oi SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 9 REFRATANDO Leitura e Análise de Texto Página 42 1. Sempre que ocorre a diminuição da velocidade da luz ao mudar de meio, ocorre à diminuição do desvio sofrido por ela. Já com o aumento da velocidade da luz, ao passar de um meio para outro, o desvio aumenta também. 2. Se a luz incide diretamente sobre a reta normal, ou seja, perpendicular à superfície, não ocorrerá desvio já que a luz entra sem desvio. Entretanto a velocidade continuará sendo alterada, o que caracteriza a refração. Construindo e analisando imagens formadas pelas lentes Página 47 Nesta etapa é muito importante retomar o comportamento dos raios de luz incidentes e refletidos no espelho: paralelo ao eixo principal do espelho, no foco, no centro de curvatura e no vértice, bem como o tipo de imagem formada. O mais adequado aqui, é que o professor faça a demonstração na lousa, ou por meio de alguma animação com data-show, ou mesmo com algum programa utilizando os computadores do Acessa Escola. É fundamental fazer esta construção junto com os alunos. É possível depois, com o auxílio do livro didático, pedir aos alunos que resolvam alguns exercícios que envolvam a construção de imagens. VOCÊ APRENDEU? Página 48 1. É o fenômeno no qual a velocidade de uma onda (luz ou som, por exemplo) ao mudar de meio sofre alteração em sua velocidade. 2. Se a luz incidir perpendicularmente à superfície não ocorre desvio. 3. No caso da miopia usamos a lente divergente, já que neste defeito de visão a imagem se forma antes da retina, e, portanto é necessário divergir os raios de luz. 4. No caso da hipermetropia usamos a lente convergente, já que neste defeito de visão a imagem se forma depois da retina, e, portanto, é necessário aproximá-la do foco, ou seja, convergir os raios de luz. LIÇÃO DE CASA Página 48  1. 1 1 1 e oi , onde A é o aumento. .. A .. fdd dd oi oi  2. Verificar se os alunos entenderam a diferença de funcionamento de cada um desses  objetos.