Física - vol 4 - 2º ano


Caderno do Aluno
ensino médio 2º série
Física


SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

A CAIXA DE CORES

Páginas 3 - 4

Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalhar

conceitos relacionados com a luz e suas propriedades. A ideia é permitir que os

conteúdos a serem trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados do

próprio universo dos estudantes.

Páginas 4 - 7

Para discutir essas perguntas, retome a ideia apresentada de que uma cor depende

exclusivamente do pigmento que tinge o objeto. Se isso fosse verdade,

independentemente do que ocorresse, todos deveriam então ver a mesma cor em cada

uma das figuras. Com isso, você poderá começar a discutir o que é cor. Na primeira

questão, a ideia é fazer os alunos perceberem que a cor que vemos em um objeto

depende fortemente da luz que o ilumina. Assim, quando se muda a luz, muda-se a cor

percebida. Logo, na segunda questão, o objetivo é fazê-los perceber que sempre

comparamos as cores a partir de objetos expostos à luz branca, ou seja, a do Sol ou de

lâmpadas de cor branca. Já nas duas últimas questões, respectivamente, a banana ficaria

escura e o papel branco ficaria verde. Ou seja, a cor resulta de um tipo de exposição e

não de uma propriedade do objeto. O correto seria dizer que um objeto parece

“vermelho” e não que é “vermelho”. Com essas discussões, tem-se o “mote” para iniciar

a fase seguinte, que apresentará a decomposição da luz branca.

Coloração por reflexão

Páginas 8 - 9

As questões têm como objetivo retomar o experimento e sensibilizar os alunos para o

texto. As respostas encontram-se ao longo do texto.

1

GABARITO

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Física – 2a série – Volume 4

Coloração por transmissão

Página 9

A resposta está no texto subsequente. O objetivo principal é fazer com que os alunos

levantem hipóteses e se sensibilizem para a leitura do texto.

Páginas 9 - 10

Para a primeira questão, tenha como base o texto “O que é a cor?” Aqui o objetivo é

explorar o que o aluno acredita que seja a cor, já que essa questão será retomada depois.

As questões 2, 3, 5 e 6 estão relacionadas com os textos “Coloração por reflexão” e

“Coloração por transmissão”. Na última questão é interessante explorar a ideia da cor

negra como ausência de reflexão ou transmissão, bem como a escuridão como ausência

de luz. É importante ressaltar que a cor de um objeto depende de suas propriedades, mas

também do tipo de iluminação utilizada. Já a questão 4 ressalta que, quando a luz incide

sobre qualquer objeto, três processos podem acontecer: reflexão, absorção e transmissão

da luz.

Página 10

Nessa atividade, os alunos, em grupo, deverão elaborar um relatório contendo o que

foi observado e os possíveis problemas encontrados. Na síntese do que foi aprendido,

deve estar explícita a influência da cor da luz incidente na percepção de um objeto

colorido, ressaltando a ideia de que sua cor não é apenas uma propriedade intrínseca e

imutável dos materiais.

2

GABARITO

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2

DECOMPONDO E MISTURANDO LUZES E CORES

Página 11

O objetivo das questões do roteiro é explorar a criação de hipóteses dos alunos.

Páginas 12 - 17

A questão da página 14 tem como objetivo explorar a criação de hipóteses pelos

alunos e será respondida no texto “Ondas eletromagnéticas”.

1. Chamamos a luz branca de policromática, ou seja, essa luz é composta de várias

cores. Já uma luz monocromática é aquela composta de uma única cor, como um

laser.

2. Alternativas (a), (c) e (d).

3. Toda carga elétrica tem associada a ela um campo elétrico, que pode ser pensado

como uma propriedade sua. Esse campo preenche todo o espaço e representa uma

zona de influência elétrica que se estende até o infinito. Um campo não pode ser

desassociado de sua carga, ou seja, é impossível separar um do outro.

4. Os campos elétricos e magnéticos variáveis geram um ao outro e são emitidos pela

carga em movimento como uma onda eletromagnética. Essa é a “coisa” detectada,

por exemplo, quando você liga um rádio ou atende a uma chamada no celular.

5. O índice de refração de um material varia com o comprimento de onda da luz que o

atravessa é por isso que ocorre a dispersão. Assim, cada comprimento de onda que

compõe a luz branca vai apresentar diferentes ângulos de refração ao incidir em um

material com índice de refração diferente do que ela estava, por exemplo, ao passar

do ar para o vidro. Como o índice de refração geralmente é maior para um

3

GABARITO

comprimento de onda menor, a luz violeta se desvia muito mais do que a luz

vermelha quando passa, por exemplo, da água para o ar.

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Página 18

Aqui é importante o aluno perceber a relação entre o fenômeno e a dispersão da luz.

Página 18

As questões 1,2 e 3 têm como objetivo retomar as atividades anteriores, permitindo

que os alunos iniciem a formulação de hipóteses. Além disso, elas foram formuladas a

fim de sensibilizá-los para o experimento que será realizado a seguir. Explicações mais

detalhadas de como explorar essas questões com os alunos podem ser localizadas no

Caderno do Professor na Situação de Aprendizagem 2.

Página 20

Nesta etapa, esperamos que as hipóteses dos alunos estejam mais bem formuladas do

que inicialmente, visto que as discussões sobre luz e cores já foram iniciadas. Assim,

espera-se que as hipóteses comecem a se adequar aos resultados dos experimentos, o

que dará estrutura para que os alunos respondam às três primeiras questões (1-

vermelho, verde e azul; 2- vermelho e verde; e 3 - vermelho e azul). A questão 4, como

o enunciado revela, pretende trabalhar as hipóteses criadas pelos alunos a seguir.

Perceba, entretanto, que a sistematização desses conceitos só se dará no texto seguinte:

“Soma de luzes coloridas”.

Páginas 20 - 21

1. Na Física, dizemos que o magenta é a cor oposta ou complementar ao verde, o

amarelo é oposto/complementar ao azul e o ciano é oposto/complementar ao

vermelho. Dessa forma, ao “somar” os opostos obtemos o branco. Assim, ao

4

GABARITO

compormos fontes de luz vermelha, verde e azul, obtemos o branco; por isso,

chamamos essas três cores-luz de cores primárias.

2. Essa sigla corresponde a red, green e blue, os nomes em inglês das cores-luz

primárias. A partir da mistura de diferentes porcentagens dessas três cores, obtêm-se

todas as outras.

3. Aqui é importante o aluno perceber o preto como a ausência de luz.

4. Ao compormos vermelho, verde e azul obtemos o branco; por isso, chamamos essas

três cores-luz de cores primárias. Por meio da “soma” dessas luzes pode-se obter

todas as outras.

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Páginas 22

Aqui é importante o aluno perceber a relação entre o fenômeno da superposição e a

cor percebida quando misturamos luzes de cores diferentes.

Páginas 22 - 23

As respostas das questões presentes em “Mãos à obra!” estão relacionadas com as

observações realizadas pelos alunos ao longo da atividade. Apenas nas duas últimas

etapas do roteiro o aluno deve fazer uma reflexão com base no que foi por ele

observado, permitindo assim que possa compreender melhor as cores primárias, as

cores-pigmento e o processo de impressão por meio da composição de diferentes

pigmentos. Assim, a criação de hipóteses é o enfoque dessas questões e da atividade,

bem como da sua estruturação com base em observação e teste.

1. Diferentemente da composição de luzes, quando se misturam as três cores-pigmento

obtém-se um tom escuro, quase preto.

2. Uma superfície pintada por uma cor qualquer, quando iluminada por uma luz branca,

absorve uma série de frequências e reflete outras. Portanto, para obtermos o branco, a

luz deveria ser totalmente refletida. Por meio de uma mistura de tintas, isso não é

possível.

5

GABARITO

3. Cada pigmento absorve bem uma determinada faixa do espectro visível. Logo,

quando a luz branca incide sobre cada pigmento, eles absorvem todas as cores

diferentes da cor do pigmento e refletem as restantes. Assim, quando a luz branca

perde esses componentes, nós a percebemos como uma determinada cor. Por isso,

esse processo é chamado de subtrativo, visto que algumas frequências são

“subtraídas” da luz incidente.

Professor perceba que aqui, facilmente, surge a questão das cores primárias de tintas.

Os alunos viram que essas cores são ciano, amarelo e magenta (ou sistema CYM,

com as iniciais em inglês). Contudo, certamente muitos deles já ouviram dizer que as

cores primárias para tintas são vermelho, amarelo e azul (ou sistema RYB, também

com as iniciais em inglês). Isso pode confundir bastante. Assim, explique que o

sistema RYB surgiu com uma teoria das cores proposta por Leonardo da Vinci.

Séculos depois, essa teoria mostrou-se cientificamente incorreta, quando foi

demonstrado que as cores primárias para pigmentos são ciano, amarelo e magenta

(CYM). Entretanto, pela tradição no mundo das artes, até hoje pode-se encontrar

artistas e até mesmo livros de arte que usam o sistema RYB. Como artistas, eles

podem dizer isso, ainda que não seja o correto. Pense nisso como uma “licença

poética."

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Páginas 24 - 25

Essas questões retomam os três roteiros anteriores.

1. A luz é uma onda eletromagnética.

2. O índice de refração de um material varia com o comprimento de onda da luz que o

atravessa, e é por isso que ocorre a dispersão. Assim, cada comprimento de onda que

compõe a luz branca vai apresentar diferentes ângulos de refração ao incidir em um

material com índice de refração diferente do meio no qual a luz está se propagando,

por exemplo na mudança do ar para o vidro. O índice de refração está relacionado

com a intensidade do desvio sofrido pela luz. Como o índice de refração geralmente

é maior para um comprimento de onda menor, a luz violeta, por exemplo, ao mudar o

meio de propagação sofre um desvio na direção que vinha se propagando no meio

6

GABARITO

anterior, muito maior do que a luz vermelha quando passa, por exemplo, da água

para o ar.

Observação: Se os alunos ainda não foram apresentados ao conceito de dispersão, esta

é uma boa hora para fazer isso.

3. A luz branca é composta por uma combinação de cores de luz; já a vermelha pode ser

apenas uma cor de luz. A diferença entre as luzes monocromáticas azul e vermelha

está na frequência, já que sendo monocromáticas são constituídas de apenas uma cor

de luz, uma só frequência.

4. A superposição ocorre quando mais de um feixe de luz - incide em um mesmo lugar

do espaço. Esse fenômeno ocorre com todas as ondas. Quando juntamos as cores,

obteremos algo próximo do branco. Não vamos obter necessariamente um branco

“total”, pois tudo vai depender da intensidade de cada uma das cores.

5. Uma cor próxima da preta. Não vamos obter necessariamente o preto, pois tudo

depende da quantidade de cada pigmento de cada cor utilizado. A cor de pigmento é

a cor que não é absorvida pelo pigmento, já a cor da luz depende da frequência da

onda eletromagnética.

6. Vermelha, já que todas as cores brancas e vermelhas ficarão vermelhas e as demais

ficarão pretas.

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7

GABARITO

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Página 26

Aproveite essa oportunidade para discutir a utilização do diodo emissor de luz

(LED), agora presente até nas telas de aparelhos televisores. De uma maneira bem

simplista, é possível descrever o funcionamento do LED como um semicondutor que só

permite a passagem da corrente elétrica em uma única direção. Quando os elétrons

passam pelo LED, podem “cair” numa camada de energia mais baixa e, dependendo do

desnível, acabam emitindo na forma de luz a diferença de energia.

8

GABARITO

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

SOMBRAS DE VÁRIAS CORES

Páginas 26 - 27

• A questão “Como surge o amarelo no experimento das sombras coloridas?” tem

como objetivo retomar o experimento e sensibilizar os alunos para a leitura do texto

que virá na sequência (Luz em nossos olhos). As respostas encontram-se ao longo do

mesmo.

Páginas 27 - 29

As questões têm como objetivo retomar o experimento e sensibilizar para o texto, de

modo que as respostas encontram-se ao longo do texto.

1. Em nossos olhos, especificamente na retina, há células sensíveis à luz: os cones e os

bastonetes. Os cones diferenciam luzes coloridas, enquanto os bastonetes são

ativados com baixas intensidades luminosas, estando assim associados à

discriminação de luminosidade.

2. A percepção das cores depende, então, de propriedades dos objetos e da luz que

incide sobre eles, bem como das características de funcionamento de nossos olhos,

de nosso sistema nervoso e de nosso cérebro.

3. A luz incide sobre um objeto, parte dela é refletida e, então, os cones e bastonetes

captam essa informação, que é interpretada pelo cérebro.

4. As cores percebidas são sempre o resultado da interpretação feita pelo cérebro de

informações provenientes dos três grupos de cones. Talvez aqui esteja a parte mais

interessante de tudo isso: esse é um processo neurofisiológico. Ou seja, as cores, de

certa maneira, só existem em nosso cérebro, por mais estranho que isso pareça. Isso

significa que, ao se tratar da percepção das cores, o cérebro tem um papel

9

GABARITO

importantíssimo em tudo que vemos. Com isso, é preciso deixar claro que a

percepção das cores depende, então, de propriedades dos objetos e da luz que incide

sobre eles, bem como das características de funcionamento de nossos olhos, de nosso

sistema nervoso e de nosso cérebro.

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Página 30

Aqui o aluno vai pesquisar sobre o daltonismo, que, de maneira simplista, pode ser

dito como causado pela deficiência no funcionamento ou mesmo pela ausência de um

ou mais cones. Dessa forma, a percepção das cores pelo olho acontece de forma

incompleta, dificultando ou impedindo a diferenciação de certas cores.

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GABARITO

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

QUAL LÂMPADA SE USA?

Qual lâmpada se usa?

Páginas 30 - 34

É possível entender que iluminar tomates com a lâmpada 4, com pico de emissão na

faixa do amarelo/laranja e pouca emissão na faixa do vermelho, por exemplo, poderia

desestimular sua venda. Essa lâmpada não vai realçar o vermelho do produto, porque

emite mais na faixa do amarelo, de modo que haverá uma enorme redução na luz

refletida pelos tomates, podendo até fazê-los perder a aparência de frescos. Assim, as

lâmpadas 1 e 3, mais equilibradas, seriam as mais adequadas, pois elas emitem com

intensidade desde o amarelo até o vermelho. Na iluminação da manteiga, as duas mais

adequadas para realçar fortemente a cor amarela seriam as lâmpadas 2 e 4, pois têm pico

de intensidade no amarelo-laranja. Na iluminação da alface, nenhuma das lâmpadas

apresentadas seria ideal, pois não há uma que emita o verde com muito mais intensidade

que as demais cores. Entretanto, a mais adequada entre as apresentadas seria a lâmpada

5, pois a cor verde é intensa e a emissão do vermelho é razoavelmente baixa. Com

relação à cor da peça de roupa, uma hipótese razoável é que a loja esteja utilizando a

lâmpada 1, que tem o verde pouco intenso e um pico no azul. E, em sua casa, a

iluminação pode estar sendo realizada pela lâmpada 3, na qual o verde é mais intenso e,

embora ela tenha pico no azul, essa cor é menos intensa que a da lâmpada 1.

Página 35

1. O olho humano possui células chamadas cones. Os cones são divididos em três tipos,

cada um especializado em enxergar uma cor primária em particular (Vermelho,

Verde e Azul). Dessa forma, podemos escolher melhor a iluminação, de modo a

favorecer que o olho capte melhor as cores que queremos destacar.

11

GABARITO

2 e 3. A adequação das lâmpadas está relacionada com o seu espectro de emissão.

Então, faça-os comparar as frequências de pico na emissão das lâmpadas com a

curva de reflexão dos produtos. É possível entender que iluminar tomates com a

lâmpada 4, com pico de emissão na faixa do amarelo/laranja e pouca emissão na

faixa do vermelho, por exemplo, poderia desestimular sua venda. Essa lâmpada não

vai realçar o vermelho do produto, porque emite mais na faixa do amarelo, de modo

que haverá uma enorme redução na luz refletida pelos tomates, podendo até fazê-los

perder a aparência de frescos.

4. Dependendo da escolha das lâmpadas, as cores dos produtos podem parecer

diferentes do que se fossem iluminadas por fontes mais usuais, como lâmpadas

incandescentes ou fluorescentes ou, ainda, pela luz do Sol. Dessa forma, pode-se

criar ilusões de óptica com a intenção de enganar os consumidores. Professor,

procure discutir esse tema mostrando que a iluminação pode valorizar um produto ou

criar uma imagem que engana os sentidos, configurando assim um problema ético.

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Física – 2a série – Volume 4

Página 35

Aqui é interessante aprofundar os fenômenos de interferência construtiva, destrutiva

e de sobreposição.

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GABARITO

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5

FAZENDO ONDA… BLOQUEANDO ONDA

Páginas 37 - 38

As questões têm como objetivo principal o levantamento de hipóteses pelos alunos.

A primeira questão está relacionada com a detecção da onda pelo rádio na produção das

ondas como consequência das cargas em movimento. A segunda permite que o aluno

reflita sobre a geração de ondas eletromagnéticas no experimento. Já a terceira visa

explorar através do universo dos alunos a aplicação de ideias e conceitos relacionados a

ondas eletromagnéticas

Páginas 39 - 40

O objetivo principal dessas questões é fazer com que os alunos trabalhem a criação

de hipóteses. Na primeira questão é importante perceber que o celular do amigo é o que

está recebendo a onda eletromagnética. Na segunda e terceira, a ideia é fazê-los

perceber que a onda não chega até o equipamento, pois está sendo bloqueada. Na quarta

questão o objetivo é trazer essas discussões para o universo do aluno. Na quinta

questão, os alunos vão sistematizar o que foi aprendido.

Páginas 40 - 41

1. Quando qualquer partícula carregada se move, seu campo a acompanha, pois ele não

pode ser separado de sua carga.

2. A onda eletromagnética é produzida quando um campo varia; por exemplo, com uma

carga sendo acelerada.

13

GABARITO

3. A luz é uma onda eletromagnética que, diferentemente das ondas de rádio, é passível

de ser captada por nossos olhos; portanto, toda luz é uma onda eletromagnética, mas

nem toda onda eletromagnética é visível.

4. O princípio fundamental é que os elétrons que fazem parte de um material condutor,

ao interagirem com uma onda eletromagnética, passem a gerar uma nova

configuração de seus campos eletromagnéticos, que acaba por minimizar ou mesmo

anular a onda que fluiria pelo metal. Dessa forma, uma superfície condutora funciona

como uma blindagem às ondas eletromagnéticas.

5. A Gaiola de Faraday faz com que uma onda eletromagnética não consiga penetrar em

seu interior, pelas razões acima expostas. Dessa forma ela é capaz de blindar a

recepção de uma onda transmitida. Pela mesma razão, se a transmissão for realizada

de dentro de uma gaiola de Faraday, ela não conseguirá atravessá-la para ser captada

fora de seus limites.

6 e 7. Para o experimento funcionar é preciso que o material seja condutor (Gaiola de

Faraday).

Caderno do Aluno

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Página 41

A ideia aqui é mostrar que a Gaiola de Faraday serve como um para-raios.

Instalando-se objetos metálicos pontiagudos no telhado das edificações e ligando-os à

uma rede de cabos, que estão do lado externo dos prédios, o aparato funciona como uma

Gaiola de Faraday. Essa Gaiola garante que o raio passe pelos contornos da casa,

“isolando” seu interior. Para que as cargas elétricas do raio possam ser atraídas, utiliza-

se objetos pontiagudos e, para que possam ser escoadas, liga-se a rede de cabos à Terra.

Tudo se passa como no caso do celular envolto com papel-alumínio. No caso dos

carros, que são feitos de materiais condutores, ocorre o mesmo processo.

14

GABARITO

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6

O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

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Página 42

O objetivo das questões do roteiro é explorar as hipóteses dos alunos, conforme

orientação do Caderno do Professor.

Páginas 43 - 45

1. Em todos os casos é usada uma onda senoidal de frequência definida para a

transmissão das informações. A diferença está em como essa informação será

“colocada” na onda: pode ser modulada na amplitude (AM, VHF e UHF) ou na

frequência da onda (FM). Outra diferença está no valor da frequência da onda: muito

alta (VHF) ou ultra-alta (UHF).

2. Ambos funcionam a partir da transmissão de ondas eletromagnéticas. Dessa maneira,

um celular é simplesmente um rádio mais sofisticado, já que possui um transmissor e

um receptor que podem funcionar simultaneamente. Ele capta centenas de

frequências diferentes e pode, automaticamente, mudar de uma para outra.

3. O violeta tem a maior frequência e, logo, a maior energia; já o vermelho tem a menor

frequência e, consequentemente, a menor energia.

4. Para a velocidade constante, a fórmula nos mostra que frequência e comprimento de

onda são inversamente proporcionais; portanto, quanto maior o comprimento de

onda, menor será a frequência. Sendo a frequência diretamente proporcional à

energia, temos que energia e comprimento de onda serão inversamente

proporcionais, ou seja, quanto maior o comprimento de onda menor a energia e vice-

versa. Portanto, o infravermelho, com maior comprimento de onda, tem a menor

energia; já o ultravioleta tem mais energia.

5. Vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

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GABARITO

Caderno do Aluno

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Página 45

a) E = h . f onde h é a constante de Planck e vale h = 6,6 ×10-34 J . s.

b) Micro-ondas (108 a 1011 Hz), raio X (1017 a 1020 Hz) e raio γ (1018 a 1024 Hz). Para

encontrar a energia, basta aplicar a fórmula do item, a.

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GABARITO

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7

EVOLUINDO CADA VEZ MAIS ...

Páginas 46 - 47

Nesta Situação de Aprendizagem, as questões são pessoais e têm como objetivo a

formação do pensamento crítico e reflexivo, bem como o exercício da cidadania.

Página 48

As respostas para as questões 1, 2 e 3 são pessoais e devem, portanto, ser bastante

diferentes. O objetivo aqui é fazer com que os alunos percebam a importância do uso

consciente das tecnologias, discutindo assim seus benefícios e prejuízos. Além disso,

visando à necessidade de trabalhar a alfabetização científica, é preciso que os alunos

percebam a importância de compreender diferentes aspectos relacionados ao

conhecimento científico, permitindo assim que possam exercer sua cidadania por meio

de uma postura crítica e reflexiva diante dos diferentes discursos apresentados por

políticos, pelo governo e por diferentes meios de comunicação. A primeira questão trata

da necessidade de investimento em ciências de base como caminho para o crescimento

científico e tecnológico de uma nação. A segunda diz respeito à importância do

desenvolvimento de conhecimentos para a humanidade. A última versa sobre a

alfabetização tecnológica e o acesso aos conhecimentos científicos.

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GABARITO

Caderno do Aluno

Física – 2a série – Volume 4

Página 48

Professor, nesta etapa final, os alunos deverão escrever um texto argumentativo

apresentando os prós e contras do desenvolvimento científico e tecnológico. É preciso

então que eles juntem o que foi discutido e trabalhado nas últimas aulas com

informações relevantes sobre o tema e com suas próprias opiniões. A ideia é fazer com

que eles reflitam sobre a necessidade ou não de haver investimentos em ciências e na

educação científica no Brasil. Assim, perceba que você deve incentivá-los a realizar

uma pesquisa sobre o tema em diferentes jornais, o que irá ajudá-los a obter

informações para abalizar suas opiniões.
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