Física - vol 4 - 1º ano


Caderno do Aluno
ensino médio 1º série
Física


SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

MATÉRIA, MOVIMENTO E UNIVERSO

Coletando informações e imagens

Páginas 4 - 5

• Textos

O professor deve checar se os textos trazidos são coerentes com a pesquisa e se os

alunos anotaram adequadamente as fontes de onde foram retirados. Lembre-se de

que não é necessário que os alunos resumam os textos. O ideal é trazê-los na íntegra.

Verificar também a organização do material e o índice. Esses procedimentos são

muito importantes na formação de competências ligadas à pesquisa, organização e

apresentação de informações.

• Imagens

O professor deve checar a pesquisa iconográfica (imagens) e opinar sobre a

adaptação, a seleção e, eventualmente, solicitar que a pesquisa seja mais

aprofundada.

Projetando o pôster

Página 5

Sugerimos que o professor peça um resumo de uma a duas páginas digitadas,

organizado em tópicos. Cada tópico pode ter - um ou dois parágrafos relativos ao

cientista ou filósofo (biografia, descobertas, período histórico, conceitos, influências,

repercussões, aplicações etc.). Cabe ao professor auxiliar os alunos na seleção dos

tópicos que efetivamente estarão presentes no pôster e lembrá-los de- que - devem ser

capazes de falar sobre todos os temas presentes no resumo.

O professor deve verificar os projetos produzidos pelos alunos e opinar sobre

possíveis melhorias de forma e de conteúdo. Lembre-se de que a ideia do pôster não é

abarcar tudo sobre o autor. A seleção do que entra ou não no pôster, é por si só, um

exercício importante para o grupo.

1

GABARITO

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

Apresentando o pôster

Página 6

• Checagem prévia do pôster

O ideal é que o professor possa dar uma última olhada nos pôsteres antes do dia da

apresentação e sugerir, quando necessário, algumas melhorias.

• Resumo da apresentação

Uma conferência prévia do resumo da apresentação também é importante para

orientar os grupos a respeito daquilo que eles vão falar no dia.

• Apresentação.

Cabe ao professor estipular o formato da apresentação: onde os pôsteres serão

afixados, quem vai apresentar, quanto tempo durará cada apresentação, o tempo para

as perguntas, se a apresentação será apenas para a classe ou se será para toda a

escola, e assim por diante. Tudo isso deve ser planejado com antecedência e

explicado aos alunos. O ideal é que o professor dê um retorno de avaliação a cada

uma das etapas.

Páginas 6 - 7

1a parte

1 O aluno deve apenas indicar o artefato escolhido entre os listados. É possível que o

aluno escolha comentar um artefato não presente na lista. Cabe ao professor avaliar

sua pertinência aos propósitos da pesquisa.

2. O professor deve checar a qualidade das informações fornecidas. Alguns artefatos,

como os satélites espaciais, podem ter muitas utilidades (civis e militares, por

exemplo). A tabela das páginas 14 e 15 do

resumidamente a utilização de cada um dos artefatos.

3. O professor deve verificar se a imagem corresponde ao artefato pesquisado.

2a parte

1. Conferir as informações trazidas pelos alunos. Arthur C. Clarke escrevia ficção

científica, geralmente, sobre viagens espaciais e colonização do espaço no nosso

Caderno do Aluno apresenta

2

GABARITO

próprio Sistema Solar ou em suas, vizinhanças, em um futuro não muito remoto.

Raramente há guerras espaciais em suas histórias. Os alienígenas são poucos.

Quando aparecem, não são hostis e geralmente representam formas de vida muito

mais evoluídas do que a nossa, envoltas em uma aura de mistério e cujas ações são

de difícil compreensão pelos humanos.

2. São aceitáveis várias respostas. A obra mais conhecida é, sem dúvida, o roteiro do

filme 2001: uma odisseia no espaço. Outras obras bem conhecidas são Encontro com

Rama, O vento solar, A cidade e as estrelas e O fim da infância, todas elas leituras

altamente recomendáveis. As duas últimas são geralmente consideradas pela crítica

como os melhores romances de Clarke.

3. A resposta pode variar bastante. O estudante pode pesquisar informações sobre o

enredo ou sobre o tema. Em relação ao enredo, os aspectos centrais são a descoberta

do estranho artefato (o monólito negro) e as dificuldades dos astronautas com HAL-

9000, o computador inteligente da nave Discovery. Sobre o tema, entre as possíveis

respostas estão: a conquista do espaço, a colonização da Lua e do espaço, o

surgimento da inteligência humana, a superação do ser humano pela máquina, entre

outros. Sugerimos ao professor que assista ao filme e informe-se sobre ele.

4. Checar a pesquisa. O filme é importante, entre outros motivos, porque, pela

genialidade artística de Stanley Kubrick, pela cuidadosa assessoria científica de

Arthur C. Clarke e com efeitos especiais inovadores, conseguiu retratar de forma

convincente algumas questões sobre a vida no espaço e o destino da humanidade,

ainda atuais.

5. O professor pode conferir as fontes.

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

3

GABARITO

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2

2001: O FUTURO QUE JÁ PASSOU

Páginas 7 - 13

1. Um silêncio, o céu estrelado, um brilho no canto e uma nave, satélite ou sei lá o que

passando calmamente, como se nada tivesse acontecido.

Sentei, tirei o saquinho amassado de pipoca que ficou na gola da camisa, mas

continuo absorvido nas cenas. A nave continua lá, passeando devagar. Deve ser algo

importante, porque a música fica mais forte. Parece uma roda. Uma baita rodona,

com janelinhas acesas e girando no espaço.

A música continua. A roda sai de cena e agora aparece outra nave, com formato de

avião.

De fato, muita coisa aconteceu, lá no banheiro, mas estou de volta. Ei, o que é isso?

Valsa de novo?! E essa outra nave? Parece uma bolota.

Leva
pessoas?

Veículo 3 Veículo 2 Veículo 1

não

Permanece
em
órbita?

sim

Que
formato
possui?

cilíndrico

Decola e
pousa na
Terra?

não

É veículo de
transporte?

não

Possui
motor?

não

sim

sim

circular

não

não

não

sim

sim

aerodinâmico

(como um

avião)

esférico

sim

sim

sim

Veículo 4

sim

não

não

sim

sim

4

GABARITO

3. A partir dos dados da tabela, tente determinar que tipos de artefatos são os quatro

veículos mencionados (satélite, sonda, nave, foguete, ônibus espacial, estação

espacial). Justifique suas respostas.

Veículo 1 – Satélite: Orbita a Terra e não leva passageiros.

Veículo 2 – Estação espacial: Mantém pessoas em órbita da Terra.

Veículo 3 – Ônibus espacial: Transporta passageiros da Terra. Coloca-os em órbita.

Veículo 4 – Espaçonave: Leva passageiros da estação espacial até a Lua.

4. Professor, as respostas dessa atividade estão no Caderno do Professor, nas páginas

21 e 22.

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

Páginas 14 - 15

1. Há um satélite, uma estação espacial, um ônibus espacial e uma espaçonave. A

espaçonave do filme não é projetada para levantar voo a partir da Terra, mas de uma

estação na órbita do planeta.

2. Essa lei é fundamental na compreensão do princípio de funcionamento do foguete.

Além do próprio foguete espacial, que usa a propulsão de reação dos gases para

erguer-se do solo e partir para o espaço, diversos outros artefatos − como os ônibus

espaciais, os satélites e as estações espaciais − usam pequenos foguetes para fazer

ajustes em suas trajetórias, embora não os utilizem constantemente. Um satélite pode

lançar jatos para baixo, por exemplo, para se elevar na órbita, por meio da força de

reação aplicada para cima.

3. A conservação da quantidade de movimento angular é fundamental para manter

artefatos em rotação uniforme e com orientação fixa. É um procedimento muito

usado em satélites. No filme, é empregado também na estação espacial.

4. As naves espaciais, uma vez que abandonam a atmosfera de um planeta, podem se

mover por inércia, sem depender do funcionamento de um motor, a não ser para

pequenos ajustes de trajetória. O mesmo se aplica a satélites e estações espaciais,

inclusive telescópio em órbita, como o Hubble.

5

GABARITO

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

Páginas 16 - 17

1. Somente a estação espacial possui algo similar - gravidade artificial. Isso ocorre

devido ao efeito centrífugo produzido por sua rotação. As pessoas no interior da

estação têm a sensação de sofrerem uma força na direção radial, orientada para a

periferia, onde fica o piso. Isso pode ser ilustrado com o giro de um balde (ou garrafa

pet) preso a um barbante e com um pouco de água no fundo, mostrando que a água

não derrama. Nos outros veículos retratados, não há um sistema similar, de forma

que a sensação é de imponderabilidade, mesmo nos locais onde os campos

gravitacionais são significativos, como ocorre com o ônibus espacial: ele está em

órbita justamente porque a gravidade terrestre o atrai; no entanto, a sensação de

quem está em seu interior é similar à de ausência de peso.

2. Os satélites podem ser projetados para monitoramento da superfície do planeta

(como aqueles que fotografam o solo), podem ser usados como antenas de

comunicação e transmissão de informações (como aqueles usados na transmissão de

TV, GPS e outras aplicações), além de diversas outras utilizações civis e militares.

Eles são colocados em órbita por foguetes ou ônibus espaciais.

3. Não. Isso ocorre em virtude da quase ausência de atrito com o ar atmosférico,

muitíssimo rarefeito, nas regiões onde esses satélites orbitam nosso planeta. No

entanto, passado um longo período de tempo, os efeitos desse atrito fazem-se sentir

e, se não forem realizados ajustes, os satélites podem vir a cair, desintegrando-se na

atmosfera terrestre.

4. Alternativa b.

6

GABARITO

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

AS LEIS DE KEPLER

Páginas 18 - 21

O gráfico confeccionado pelos alunos deverá ficar com o seguinte aspecto:

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

O professor vai notar que os pontos nem sempre parecem estar alinhados

perfeitamente na elipse imaginária. Isso ocorre devido a arredondamentos nos cálculos,

de forma a ficarmos apenas com coordenadas inteiras.

1. Medido com a régua, esse valor deverá ser próximo de 186 mm, o que corresponde a

186 000 km.

2. Medido com a régua, esse valor deverá ser próximo de 24 mm, o que corresponde a

24 000 km.

7

GABARITO

Observação: o papel milimetrado no Caderno do professor está fora de escala,

portanto, utilizando a régua o professor terá o valor correto apenas pelo Caderno do

Aluno.

3. Isso ocorre porque a velocidade da sonda varia ao longo da órbita.

4. A velocidade da sonda é maior nas proximidades do planeta e menor nas regiões

mais afastadas dele.

5. Medido com a régua, esse valor deverá ser próximo de 36 mm, o que corresponde a

36 000 km.

6. Medido com a régua, esse valor deverá ser próximo de 5 mm, o que corresponde a

5 000 km.

7. VMIN = d/Δt = 5 000 km / 3 h = 1 667 km/h , aproximadamente.

VMAX = d/Δt = 3 6000 km / 3 h = 12 000 km/h , aproximadamente.

8. Para encontrar T, basta considerar que temos 46 intervalos iguais de 3 horas. Assim,

T = 3 x 46 = 138 horas.

9. Se considerarmos o tamanho, concluiremos que o planeta é Vênus, que possui raio de

aproximadamente 6 000 km.

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8

GABARITO

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

DIMENSÕES DO ESPAÇO E DO TEMPO

Caderno do Aluno

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Páginas 22 - 25

1 e 2.

Estação de Metrô

Anhangabaú

Brigadeiro

Liberdade

Luz

Pedro II

República

São Bento



x (mm)

74

29

87

99

140

51

97

103

y (mm)

122

6

83

183

111

145

141

105

3. A distância medida na régua é de 172 mm. A distância em metros será

d = 15 × 172 = 2 580 metros.

4. O Mercado Municipal de São Paulo. No mapa está indicado somente “Mercado”.

5. Sim, porque ele é uma representação no papel, ou seja, plana.

6. Seria necessário que, além das duas coordenadas x e y, fosse dada a informação

sobre a altitude, ou seja, três coordenadas.

7. Não, porque as coordenadas x e y não dizem em que andar de um prédio, por

exemplo, a pessoa está.

9

GABARITO

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

Páginas 26 - 28

1. O professor deve checar a interpretação dos alunos. Os pontos principais são de que

o texto trata de um mundo fictício parecido com uma folha de papel.

2. Não, porque eles vivem em um plano. Eles veriam todas as figuras como segmentos

de reta.

3. Como se trata de um mundo plano, bastam duas coordenadas, assim como ocorre nos

mapas de rua.

4. Somente o círculo, por sua simetria radial. Seu “tamanho” é o diâmetro.

5. Não conseguiriam, enquanto nós, que vivemos em três dimensões, conseguimos.

Uma curiosidade que pode ser comentada é que um ser de quatro dimensões,

possivelmente, poderia ver o que há dentro de nós ou de qualquer compartimento

fechado em nosso universo, da mesma forma que vemos o que há dentro de um ser

de duas dimensões.

Páginas 29 - 31

1. Ele fala sobre a construção de uma máquina do tempo, baseada na ideia de que o

tempo é uma dimensão, assim como as dimensões do espaço.

2. Ele é um dos ouvintes da palestra do explorador do tempo; portanto, é participante

da história.

3. Porque todo objeto, para ter existência real, deve ter altura, largura e comprimento

(as três dimensões do espaço), mas também deve ter duração, que é a dimensão do

tempo.

4. Para saber onde um objeto está, é necessário que se diga em que instante de tempo se

quer a localização do objeto, ou seja, além das coordenadas de espaço, é necessária

uma informação sobre o tempo.

5. A principal diferença, segundo o texto, é que no espaço podemos ir e voltar em

qualquer dimensão, o que não ocorria com o tempo até a invenção da máquina do

tempo.

10

GABARITO

6. A máquina permite livre movimentação livremente pela dimensão do tempo. O autor

diz que isso é possível porque o tempo será uma dimensão similar às dimensões do

espaço.

Caderno do Aluno

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Causa e efeito

Páginas 31 - 33

1. Verificar se as respostas são coerentes com a ideia de viagem no tempo.

2. Verificar se a descrição inclui realmente viagens no tempo.

3. Avaliar se os alunos encontraram situações de quebra de causa e efeito.

4. Resposta aberta.

5. Resposta aberta. Verificar a coerência.

6. Resposta aberta. Verificar a coerência.

Página 33 - 35

x (mm)

15

65

10

123

65

y (mm)

151

155

20

192

109

Santa Casa (hospital)

Esquina da Av. Ipiranga com a Av. São João

Av. Paulista

Rua São Caetano (“rua das noivas”)

Câmara Municipal

a) No ponto correspondente a 2 metros de descida

b) A pessoa estará no ponto correspondente a 3,5 metros.

11

GABARITO

c) Representa apenas metade da descida, pois, na figura, estão representados 8

metros, ao passo que no gráfico estão indicados apenas 4 metros.

d) Uma boa resposta, para um aluno que ainda não está habituado com as fórmulas,

mas que domina o raciocínio proporcional, seria a seguinte:

A descida seria completada em 16 segundos, pois a pessoa percorre meio metro a

cada segundo. Como são 8 metros de descida, cada um dos 8 metros exigirá 2

segundos de percurso.

3. O professor deve estimular a classe em um debate, durante a aula, a dizer como

respondeu à questão. O que é importante frisar na correção dessa pergunta são os

seguintes aspectos:

Na verdade, o gráfico pode representar qualquer movimento em velocidade



constante ao longo de uma dimensão. Temos, nesse gráfico, uma dimensão espacial e

uma dimensão temporal. A dimensão temporal não indica nenhuma relação espacial,

assim, não tem sentido dizer que ela refere-se a subir, descer ou ir para qualquer

lado. Ela indica apenas o transcorrer do tempo.



Por outro lado, a dimensão usada como x é espacial, mas não é necessariamente

uma dimensão horizontal, como se costuma representar. No exemplo em questão,

ela foi propositadamente escolhida como uma coordenada inclinada em relação ao

solo. Também se poderiam usar, da mesma forma, as letras y e z para representar a

posição do corpo ao longo da escada rolante.



Tudo isso vem mostrar que a dimensão temporal tem uma natureza algo distinta

da dimensão espacial, pelo menos do ponto de vista de nossa vivência cotidiana. Ao

representar a coordenada temporal em um suporte espacial (o gráfico), muitas vezes,

os estudantes sentem-se confusos em relação ao significado daquela representação e

acabam confundindo relações espaciais (em cima, embaixo) com relações temporais

(antes, depois) quando essas estão dinamicamente implicadas (subidas, descidas).

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

a) Nesse caso, seriam necessárias duas coordenadas espaciais e uma coordenada

temporal, porque um andar do shopping é uma superfície contínua. Para localizar a

pessoa em um andar poderíamos usar um sistema de coordenadas x e y sobre um

mapa do andar do shopping, como os que encontramos em muitos deles. Para

determinar o passeio da pessoa pelo shopping, teríamos que dispor de uma sucessão

12

GABARITO

de coordenadas temporais, o “quando”, associada aos correspondentes pares de

coordenadas espaciais, o “onde”. Um “quando” ∆t em “onde” compõem um “evento”

b) Nessa situação, além das duas coordenadas espaciais anteriores, deveríamos

contar com mais uma, para representar o andar. Contaríamos, então, com três

coordenadas espaciais e uma temporal.

5. Na história, ocorrem vários eventos e todos eles necessitam de quatro dimensões para

serem descritos:

Chegada de Marília: t = 19:00h; x = 18m; y = 25m; z = 4o andar.

1.

Chegada de Prudente: t = 19:00h; x= 180m; y = 64m; z = Térreo.

2.

Marília decide andar : t = 19:10h; x = 18m; y = 25m; z = 4o andar.

3.

Prudente decide andar: t = 19:14h; x= 180m; y = 64m; z = Térreo.

4.

Prudente na loja Schutz: t = 19:15h; x=42m; y=123m; z = 1o andar.

5.

Marília na loja De Rettis: t = 19:15h; x=42m; y=123m; z =2o andar.

6.

Marília na loja Gulamatta: t = 19:18h; x=28m; y=33m; z = 2o andar.

7.

Prudente na loja Gulamatta: t = 19:19h; x=28m; y=33m; z = 2o andar.

8.

Da mesma forma, qualquer “história”, de qualquer objeto, só pode ser precisamente

descrita com o fornecimento dos dados relativos ao espaço, que configura três

dimensões, e ao tempo, que acrescenta mais uma dimensão. Em outras palavras,

vivemos, de fato, em um universo quadridimensional.

Caderno do Aluno

Física – 1a série – Volume 4

Páginas 36 - 37

1. Verificar as informações. Ambos são autores ingleses do século XIX.

2. Ambos falam sobre dimensões, mas Planolândia preocupa-se apenas com dimensões

do espaço, enquanto A máquina do tempo diz que o tempo é uma dimensão.

3. Planolândia é mais fantasiosa porque retrata um universo completamente distinto do

nosso e A máquina do tempo apenas propõe uma tecnologia nova que, pelos

conhecimentos atuais, não é possível.

4. A principal diferença é que no mundo de Planolândia há apenas duas dimensões do

espaço, enquanto no nosso mundo são três as dimensões espaciais.

13

GABARITO

Caderno do Aluno

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5

A ENCICLOPÉDIA GALÁCTICA

Páginas 38 - 40

R

fp

ne

fl

fi

fc

L

N=

=

Checar apenas se está coerente com as condições apresentadas no texto. Verificar se

os parâmetros são condizem com a discussão. O valor resultante deve ser maior do que

100, que foi o exemplo de base.

R

fp

ne

fl

fi

fc

L

N=

=

Checar apenas se está coerente com as condições apresentadas no texto. Verificar se

os parâmetros são condizem com a discussão. O valor resultante deve ser menor do que

100, que foi o exemplo de base. O valor NÃO pode ser zero, evidentemente, pois

significaria que nossa civilização tecnológica não existe.

3. Resposta pessoal.

Página 40

1. Alternativa d.

14

GABARITO

2. Trata-se de um projeto de busca de vida inteligente fora da Terra através de sinais de

rádio emitidos por eventuais civilizações existentes. A detecção dos sinais é feita por

radiotelescópios e analisada por computadores.

Caderno do Aluno

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Página 40

a) Surgiu por iniciativa do astrofísico Frank Drake na década de 1960

b) Detectar eventuais civilizações extraterrestres.

c) Captação de sinais de rádio com características de origem artificial

(tecnológica).

d) Até o momento, nenhum sinal mostrou-se sério candidato a ser de origem

artificial.

2. Trata-se de, por meio da rede mundial de computadores, empregar a capacidade de

processamento de computadores domésticos para auxiliar na complexa análise dos

dados recebidos pelos radiotelescópios.
via: 100 Repetentes