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EM 1ª série | Volume 1 | Física Manual do Professor Autor: Luiz Machado. EM1MPV01_FIS.indd 1 20/10/17 08:14 Coleção EM1 C689 Coleção Ensino Médio 1ª série: - Belo Horizonte: Bernoulli Sistema de Ensino, 2018. 194 p.: il. Ensino para ingresso ao Nível Superior. Grupo Bernoulli. 1. Física I - Título II - Bernoulli Sistema de Ensino III - V. 1 CDU - 37 CDD - 370 Centro de Distribuição: Rua José Maria de Lacerda, 1 900 Cidade Industrial Galpão 01 - Armazém 05 Contagem - MG CEP: 32.210-120 Endereço para correspondência: Rua Diorita, 43, Prado Belo Horizonte - MG CEP: 30.411-084 www.bernoulli.com.br/sistema 31.3029.4949 Fotografias, gráficos, mapas e outros tipos de ilustrações presentes em exercícios de vestibulares e Enem podem ter sido adaptados por questões estéticas ou para melhor visualização. Coleção Ensino Médio 1ª série – Volume 1 é uma publicação da Editora DRP Ltda. Todos os direitos reservados. Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. SAC: faleconosco@bernoulli.com.br Autor Física: Luiz Machado ADminiStrAtivo Gerente Administrativo: Vítor Leal Coordenadora técnico-Administrativa: Thamirys Alcântara Coordenadora de Projetos: Juliene Souza Analistas técnico-Administrativas: Ana Clara Pereira, Bárbara Câmara, Lorena Knupp Assistentes técnico-Administrativos: Danielle Nunes, David Duarte, Fernanda de Souza, Priscila Cabral, Raphaella Hamzi Auxiliares de Escritório: Ana da Silva, Sandra Maria Moreira Encarregado de Serviços Gerais e manutenção: Rogério Brito ComErCiAl Gerente Comercial: Carlos Augusto Abreu Coordenador Comercial: Rafael Cury Supervisora Administrativo-Comercial: Mariana Gonçalves Consultores Comerciais: Adalberto de Oliveira, Carlos Eduardo Oliveira, Cláudia Amoedo, Eduardo Medeiros, Guilherme Ferreira, Luiz Felipe Godoy, Ricardo Ricato, Robson Correia, Rossano Rodrigues, Simone Costa Analistas Comerciais: Alan Charles Gonçalves, Cecília Paranhos, Rafaela Ribeiro Assistentes Comerciais: Laura Caroline Tomé, Melissa Turci oPErAçõES Gerente de operações: Bárbara Andrade Coordenadora de operações: Karine Arcanjo Supervisora de Atendimento: Vanessa Viana Analista de Controle e Planejamento: Vinícius Amaral Analistas de operações: Adriana Martins, Ludymilla Barroso Assistentes de operações: Amanda Aurélio, Amanda Ragonezi, Ana Maciel, Ariane Simim, Elizabeth Lima, Eysla Marques, Flora Freitas, Iara Ferreira, Luiza Ribeiro, Mariana Girardi, Renata Magalhães, Viviane Rosa Coordenadora de Expedição: Janaína Costa Supervisor de Expedição: Bruno Oliveira líder de Expedição: Ângelo Everton Pereira Analista de Expedição: Luís Xavier Analista de Estoque: Felipe Lages Assistentes de Expedição: Eliseu Silveira, Helen Leon, João Ricardo dos Santos, Pedro Henrique Braga, Sandro Luiz Queiroga Auxiliares de Expedição: Admilson Ferreira, Marcos Dionísio, Ricardo Pereira, Samuel Pena Separador: Vander Soares SuPortE PEDAGóGiCo Gerente de Suporte Pedagógico: Renata Gazzinelli Assessoras Pedagógicas Estratégicas: Madresilva Magalhães, Priscila Boy Gestores de Conteúdo: Luciano Carielo, Marinette Freitas Consultores Pedagógicos: Adriene Domingues, Camila Ramos, Claudete Marcellino, Daniella Lopes, Denise Almeida, Eugênia Alves, Francisco Foureaux, Heloísa Baldo, Leonardo Ferreira, Paulo Rogedo, Soraya Oliveira Analista de Conteúdo Pedagógico: Paula Vilela Analista de Suporte Pedagógico: Caio Pontes Analista técnico-Pedagógica: Graziene de Araújo Assistente técnico-Pedagógica: Werlayne Bastos Assistentes técnico-Administrativas: Aline Freitas, Lívia Espírito Santo tECnoloGiA EDuCACionAl Gerente de tecnologia Educacional: Alex Rosa líder de Desenvolvimento de novas tecnologias: Carlos Augusto Pinheiro Coordenadora Pedagógica de tecnologia Educacional: Luiza Winter Coordenador de tecnologia Educacional: Eric Longo Coordenadora de Atendimento de tecnologia Educacional: Rebeca Mayrink Analista de Suporte de tecnologia Educacional: Alexandre Paiva Assistentes de tecnologia Educacional: Augusto Alvarenga, Naiara Monteiro Designer de interação: Marcelo Costa Designers instrucionais: David Luiz Prado, Diego Dias, Fernando Paim, Ludilan Marzano, Mariana Oliveira, Marianna Drumond Designer de vídeo: Thais Melo Editora Audiovisual: Marina Ansaloni revisor: Josélio Vertelo Diagramadores: Izabela Brant, Raony Abade ProDução Gerente de Produção: Luciene Fernandes Analista de Processos Editoriais: Letícia Oliveira Assistente de Produção Editorial: Thais Melgaço núcleo Pedagógico Gestores Pedagógicos: Amanda Zanetti, Vicente Omar Torres Coordenadora Geral de Produção: Juliana Ribas Coordenadoras de Produção Pedagógica: Drielen dos Santos, Isabela Lélis, Lílian Sabino, Marilene Fernanda Guerra, Thaísa Lagoeiro, Vanessa Santos, Wanelza Teixeira Analistas Pedagógicos: Amanda Birindiba, Átila Camargos, Bruno Amorim, Bruno Constâncio, Daniel Menezes, Daniel Pragana, Daniel Pretti, Dário Mendes, Deborah Carvalho, Joana Leite, Joyce Martins, Juliana Fonseca, Luana Vieira, Lucas Maranhão, Mariana Campos, Mariana Cruz, Marina Rodrigues, Paulo Caminha, Paulo Vaz, Raquel Raad, Stênio Vinícios de Medeiros, Taciana Macêdo, Tatiana Bacelar, Thalassa Kalil, Thamires Rodrigues, Vladimir Avelar Assistente de tecnologia Educacional: Numiá Gomes Assistentes de Produção Editorial: Carolina Silva, Suzelainne de Souza Produção Editorial Gestora de Produção Editorial: Thalita Nigri Coordenadores de núcleo: Étore Moreira, Gabriela Garzon, Isabela Dutra Coordenadora de iconografia: Viviane Fonseca Pesquisadores iconográficos: Camila Gonçalves, Débora Nigri, Eloine Reis, Fabíola Paiva, Guilherme Rodrigues, Núbia Santiago revisores: Ana Maria Oliveira, Gabrielle Ruas, Lucas Santiago, Luciana Lopes, Natália Lima, Tathiana Oliveira Arte-Finalistas: Cleber Monteiro, Gabriel Alves, Kátia Silva Diagramadores: Camila Meireles, Isabela Diniz, Kênia Sandy Ferreira, Lorrane Amorim, Naianne Rabelo, Webster Pereira ilustradores: Rodrigo Almeida, Rubens Lima Produção Gráfica Gestor de Produção Gráfica: Wellington Seabra Analista de Produção Gráfica: Marcelo Correa Assistente de Produção Gráfica: Patrícia Áurea Analistas de Editoração: Gleiton Bastos, Karla Cunha, Pablo Assunção, Taiana Amorim revisora de Produção Gráfica: Lorena Coelho Coordenador do PSm: Wilson Bittencourt Analistas de Processos Editoriais: Augusto Figueiredo, Izabela Lopes, Lucas Roque Arte-Finalista: Larissa Assis Diagramadores: Anna Carolina Moreira, Maycon Portugal, Rafael Guisoli, Raquel Lopes, Wallace Weber ilustradores: Carina Queiroga, Hector Ivo Oliveira revisores: João Miranda, Luísa Guerra, Marina Oliveira ConSElho DirEtor Diretor Administrativo-Financeiro: Rodrigo Fernandes Domingos Diretor de Ensino: Rommel Fernandes Domingos Diretor Pedagógico: Paulo Ribeiro Diretor Pedagógico Executivo: Marcos Raggazzi DirEção Diretor Executivo: Tiago Bossi Expediente EM1MPV01_FIS.indd 2 06/11/17 16:48 Fí si ca Manual do Professor 3Bernoulli Sistema de Ensino Apresentação Caro professor, A coleção de Física do Ensino Médio referente ao 1º ano é composta por quatro volumes. À exceção do movimento harmônico, que é tratado na Coleção do 2º ano, a Coleção do 1º ano aborda tópicos da Mecânica cobrados nos exames de vestibulares do Brasil e no Exame nacional do Ensino Médio (Enem). A matéria está dividida em duas frentes de trabalho. A primeira delas, denominada Frente A, contempla uma introdução ao estudo da Física, as Leis de Newton (incluindo a lei da gravitação universal), hidrostática e impulso e quantidade de movimento. A outra frente, denominada Frente B, é iniciada com um ferramental matemático para o estudo da física (vetores e gráficos), seguido por um amplo estudo sobre a cinemática e outro sobre a energia. Cada volume da Coleção é constituído de quatro capítulos, dois referentes à Frente A e dois referentes à Frente B. A Coleção é dinâmica. A divisãoda matéria em duas frentes confere mais dinamismo ao estudo da Física. Por exemplo, enquanto a Frente B aborda o estudo descritivo do movimento (cinemática), concomitantemente, a Frente A explora as causas do movimento (Leis de Newton). Naturalmente, os conteúdos das duas frentes foram distribuídos e dosados de forma a levar em conta os pré-requisitos de cada tópico da Mecânica. A Coleção é moderna. A Física é mostrada como parte integrante da sociedade, bem como um agente fundamental das transformações tecnológicas do mundo. Alguns assuntos, como energia e meio ambiente, tratados em um capítulo específico, estão em consonância com problemas atuais vividos pela humanidade, muitos dos quais são cobrados, cada vez com maior frequência, pelos diversos exames para ingresso nas universidades brasileiras. A Coleção proporciona leitura fácil e estimulante. A teoria é apresentada por meio de conceitos físicos, com muita contextualização da Física com o cotidiano dos alunos. O texto padrão é intercalado com seções especiais, permitindo que o aluno reflita sobre aquilo que está lendo e tome contato com aplicações tecnológicas e curiosidades relacionadas à Física. Minibiografias dos principais cientistas que edificaram essa ciência são entremeadas no texto. Todos os capítulos são finalizados com uma leitura complementar, visando a aprofundar os pontos tratados no texto formal, ou aplicá-los a situações interessantes e importantes do cotidiano. A Coleção é rica em imagens e informações. Todos os capítulos são ilustrados com diversos desenhos, fotos, gráficos e fluxogramas. Autoexplicativas, essas imagens não apenas apoiam o entendimento dos fenômenos discutidos no texto, como agregam explicações extras aos assuntos estudados. Além disso, tabelas de constantes e dados importantes da Física são apresentados em muitos capítulos da Coleção. A Coleção valoriza a experimentação e a interatividade. Ao final da apresentação de conteúdos parciais e pré-definidos, são propostos experimentos simples, que podem ser realizados com material caseiro, ou barato e de fácil aquisição. São ainda indicados endereços de sites na Internet, nos quais os fenômenos físicos abordados no texto podem ser revistos ou exercitados de modo interativo. Muitos desses sites funcionam como verdadeiros laboratórios virtuais. A Coleção é tutorial. Em cada capítulo, após a exposição de um conteúdo parcial, é apresentado um ou mais exercícios resolvidos. Na sequência, são propostos vários exercícios de resolução fácil, objetivando a fixação da matéria. Ao final do conteúdo integral do capítulo, é apresentada uma vasta lista com questões aplicadas recentemente nos vestibulares das principais universidades do país e ordenadas por grau de dificuldade. Uma seção especial com questões do Enem também é apresentada. As respostas de todos os exercícios propostos, incluindo as questões abertas, são apresentadas ao final de cada capítulo. Pelo exposto, acreditamos que essa Coleção corresponderá às expectativas de todos, e que ela irá contribuir para o enriquecimento das aulas de muitos alunos, inclusive dos seus. Ao escrever este texto, nossa principal meta foi a de preparar um material para auxiliá-lo efetivamente na tarefa de transmitir os conhecimentos de Física para alunos do Ensino Médio e dos cursos preparatórios para exames de vestibular em todo o Brasil. As críticas e sugestões de vocês serão mais do que bem-vindas, elas serão imprescindíveis para o processo natural e evolutivo deste trabalho. Por fim, aproveitamos este espaço para expressar o nosso sincero agradecimento a todos que contribuíram para a produção deste trabalho, em especial aos ilustradores e redatores de Física, bem como a todas as pessoas da equipe pedagógica e de produção do corpo editorial. Os autores EM1MPV01_FIS.indd 3 20/10/17 08:14 4 Coleção EM1 Novidades 2018 O Bernoulli Sistema de Ensino tem sua atividade pautada na busca constante da excelência. Por isso, trabalhamos sempre atentos à evolução do mercado e com empenho para oferecer as melhores soluções educacionais aos nossos parceiros. Em 2017, iniciamos o nosso atendimento ao segmento da Educação Infantil com o material didático para 4 e 5 anos, que já é sucesso nas escolas, trazendo ainda mais inovação e qualidade para as práticas escolares. Em 2018, é hora de estendermos nossa atuação às outras crianças desse segmento: as de 2 e 3 anos, que poderão vivenciar práticas lúdicas e pedagogicamente ricas. Nos Anos Iniciais do Ensino Fundamental, a novidade é a parceria firmada para oferta de uma coleção de livros literários totalmente alinhada aos temas trabalhados nos livros do 1º ao 5º ano. As obras são voltadas para o desenvolvimento de temas transversais, como respeito a diferenças, sustentabilidade, cidadania e manifestações culturais. Além disso, atendendo aos pedidos de nossos parceiros, passamos a oferecer o livro de Língua Inglesa para o 1º ano, que foi construído com o mesmo rigor de qualidade e com mais ludicidade ainda, em consonância com a proposta pedagógica da Educação Infantil e com a dos Anos Iniciais do Ensino Fundamental. Nos Anos Finais do Ensino Fundamental, a grande novidade fica a cargo da Coleção de Arte para o 6º até o 9º ano, que apresenta uma abordagem integrada das quatro linguagens artísticas (artes visuais, música, teatro e dança), de forma a desenvolver a sensibilidade, criticidade, criatividade, bem como a fruição estética, entrelaçando a esses aspectos práticas de criação e produção artísticas, incitando nos alunos e nos professores um olhar reflexivo e curioso. Contamos também com um novo livro de Biologia para atender às escolas que trabalham separadamente esse componente curricular no 9º ano do Ensino Fundamental, uma solução totalmente integrada às temáticas e ao projeto editorial da Coleção Ensino Fundamental Anos Finais. Temas como a Bioquímica, a Biotecnologia, a Ecologia, a Evolução são destaques no conteúdo programático dessa obra, que tem como objetivo a retomada de assuntos trabalhados ao longo do Ensino Fundamental e a introdução de tópicos relevantes para a preparação dos alunos que em breve ingressarão no Ensino Médio. No Ensino Médio, as novidades estão no campo da tecnologia, com a disponibilização do Meu Bernoulli também para a 1ª e a 2ª série. Além disso, será disponibilizado um novo formato de e-book, mais leve, com novas funcionalidades e recursos de acessibilidade. Quem já conhece sabe que o Meu Bernoulli é uma plataforma digital de aprendizagem inovadora capaz de trazer grandes benefícios para a comunidade escolar. Além de todas as funcionalidades que o Meu Bernoulli já apresenta, os parceiros que adquirirem os Simulados Enem terão, a partir deste ano, acesso a todas as provas comentadas. A inovação também está presente no Bernoulli TV! A partir de agora, os vídeos estarão disponíveis no app e em maior variedade, de modo a apresentar a resolução de questões para novas disciplinas das Coleções 6V, 4V e 2V, Ensino Médio (1ª e 2ª séries) e também para a Coleção do 9º ano do Ensino Fundamental. Além disso, estarão disponíveis a resolução de todos os Simulados Enem e Ensino Médio (1ª e 2ª séries) logo após a aplicação das provas e os áudios para as disciplinas de Língua Inglesa e Língua Espanhola. E ainda tem mais: alinhado com um mundo cada vez mais digital, o Bernoulli Sistema de Ensino passa a integrar os seus objetos de aprendizagem (games, animações, simuladores e vídeos) às Coleções, de modo que eles possam ser acessados através de QR codes e códigos impressos nos materiais físicos. Com isso, o conteúdo estará sempre à mão, podendo ser acessado por meio de smartphones e tablets, onde o aluno estiver, tornando a aprendizagem ainda mais interativa e instigante! Como você poderá comprovar, o Bernoulli Sistema de Ensino não para! Estamos sempre à frente a fim de trazer o que há de melhor para que sua escola continue sempre conosco. Bernoulli Digital O foco do Bernoulli Sistemade Ensino sempre esteve voltado à disponibilização de materiais didáticos de excelência e que realmente colaborem para a promoção de uma educação efetiva e inovadora. Com esse mesmo compromisso, apresentamos o Bernoulli Digital, que é colocado à sua disposição como uma ampliação da Coleção, permitindo a utilização ainda mais aprofundada e eficiente das nossas publicações. O Bernoulli Digital apresenta objetos de aprendizagem interativos que exploram recursos visuais e auditivos a fim de proporcionar experiências possíveis apenas por meio da interação digital, o que confere maior dinamismo, diversidade e envolvimento ao processo de construção do conhecimento. EM1MPV01_FIS.indd 4 20/10/17 08:14 Fí si ca Manual do Professor 5Bernoulli Sistema de Ensino A utilização desse moderno material didático abre novas possibilidades para a relação entre o estudante e o livro, uma vez que a informação deixa de ser unilateral (apenas do livro para o leitor) e passa a permitir que o aluno interaja com a dinâmica dos objetos de aprendizagem do Bernoulli Digital e obtenha respostas imediatas. Além disso, esses objetos foram pensados para auxiliar os professores durante as aulas, por meio de uma projeção em televisão ou outro equipamento multimídia, como apoio durante as explanações, enriquecendo-as e permitindo mais envolvimento, motivação e compreensão dos conteúdos trabalhados. Portanto, eles podem ser utilizados no ambiente escolar pelo professor e / ou pelos alunos de forma individual e também fora da escola, contribuindo para o rompimento espaço-temporal escolar e favorecendo a aprendizagem autônoma. Em sua maioria, os objetos de aprendizagem são acompanhados por textos e instruções que colaboram para o entendimento das informações trabalhadas e auxiliam na utilização da ferramenta além de exercícios fixadores e avaliativos, que verificam a compreensão do que foi estudado. Nesse sentido, sugerimos que os objetos de aprendizagem sejam utilizados integralmente, uma vez que todas as etapas foram cuidadosamente pensadas para promover a aprendizagem efetiva. Destacamos aqui a utilização dos exercícios, que são corrigidos em tempo real pelo próprio material, oferecendo ao aluno o gabarito da atividade realizada imediatamente. Dessa forma, o aluno pode, se preciso for, retornar à interação com o objeto de aprendizagem, na tentativa de esclarecer suas dúvidas. Relacionados ao conteúdo apresentado na Coleção EM1, Física, estão à sua disposição os seguintes objetos de aprendizagem: Animações As animações do Bernoulli Digital apresentam uma sequência de acontecimentos relativos a um fenômeno ou procedimento prioritariamente em formado 3D, permitindo a visualização de seus elementos em diferentes ângulos e também oferecendo a possibilidade de pausá-las em determinados pontos, retrocedê-las e avançá-las. Em uma animação, a ampliação dos detalhes e o movimento contínuo das imagens expandem a possibilidade de compreensão do conteúdo apresentado, uma vez que possibilitam uma visualização completa e dinâmica, muito diferente da observação de uma sequência de fotografias de passos intermediários, como vemos no material impresso. Games educativos Os games educativos são jogos eletrônicos que trazem benefícios para o aprendizado, por meio da interação, ou seja, da possibilidade de o jogador participar ativamente, atuando, respondendo e interferindo na dinâmica do jogo. Eles contribuem para o desenvolvimento de habilidades variadas, como a resolução de problemas, a criatividade, a concentração, a memória e o raciocínio rápido, ao mesmo tempo que estimulam a persistência e geram prazer. Simuladores Os simuladores reproduzem o comportamento de elementos em um determinado fenômeno ou em equipamentos, recriando acontecimentos reais de maneira virtual. Esse recurso abre a possibilidade de experimentação de situações muitas vezes improváveis para o ambiente de sala de aula. Ao usar simuladores, o aluno é convidado a reproduzir os fenômenos estudados, interagindo com eles e modificando-os por meio da inserção de dados, de interações de clique ou de arrasto de objetos. Os simuladores podem ser, inclusive, utilizados como ferramenta para o trabalho em grupo, permitindo aos alunos testarem diversas condições, refletir sobre resultados e propor soluções para as situações-problema estudadas. Vídeos didáticos Os vídeos são excelentes recursos didáticos que favorecem a compreensão dos assuntos estudados, uma vez que, se utilizados com planejamento e intencionalidade, podem ilustrar a explicação do professor, ajudando-o a compor cenários e realidades distantes ou desconhecidas pelos alunos. Os vídeos apresentados no Bernoulli Digital são produzidos, majoritariamente, em formato 3D, favorecendo a visualização de detalhes e representações de elementos mais próximas do real. QR Code – Como acessar O QR Code é um código de acesso aos objetos de aprendizagem do Bernoulli Digital. Para baixar o conteúdo, é necessário que você tenha disponível no seu dispositivo um leitor de QR Codes, que você pode encontrar nas stores (Google Play e App Store). Baixe o app, escaneie o código com a câmera e tenha acesso ao nosso conteúdo. EM1MPV01_FIS.indd 5 27/10/17 09:12 6 Coleção EM1 Fundamentação teórica Contribuir para uma compreensão mais ampla da realidade é a finalidade do raciocínio científico. O estudo da Física deve, pois, colaborar para o entendimento dos fenômenos da natureza e para a construção de modelos explicativos desses fenômenos. Constatando a importância da Física para a compreensão desses fenômenos do cotidiano, propõe-se que ela seja trabalhada de forma contextualizada e interativa, o que possibilita tornar o ensino mais dinâmico e significativo. A Coleção Ensino Médio foi escrita para alunos da 1ª e da 2ª séries. Ela pretende preparar os alunos para a construção do saber e do conhecimento, orientando-os de acordo com os eixos cognitivos, competências e habilidades cobradas no Enem e nos vestibulares mais concorridos. Nessa Coleção, o conteúdo de Física, como acontece nas demais disciplinas, é apresentado por frentes. Cada frente contém capítulos que correspondem à sequência de temas propostos no Planejamento Anual, em um desenvolvimento gradativo do conteúdo, já que o que é tratado em uma frente instrumentaliza para o assunto abordado na seguinte. Isso possibilita um melhor acompanhamento pedagógico do trabalho desenvolvido em sala de aula. Nosso material é desenvolvido com base nas experiências vivenciadas pelo Grupo Bernoulli, no que se refere a um ensino contextualizado, consistente e aplicável a uma realidade que cada vez mais necessita de pessoas competentes para fazer intervenções positivas. Estrutura da Coleção Os conteúdos da Coleção são apresentados por frentes, sendo que cada frente se divide em capítulos. O fato de a Coleção ser dividida em frentes não significa que os conteúdos devam ser trabalhados de forma fragmentada, ao contrário, deve-se buscar constante articulação entre eles. Igualmente, é importante atentar para o fato de que não se pretende esgotar os conteúdos a cada volume da Coleção. Assim, em muitos casos, os conteúdos são retomados de forma mais aprofundada em volumes seguintes. Essa estrutura da Coleção pretende garantir que os alunos tenham contato com vários assuntos ao mesmo tempo no decorrer do ano, em um movimento espiralado de aprendizagem. Estrutura do livro Cada capítulo é permeado por seções que visam fornecer outras abordagens sobre o assunto / conteúdo. A seguir, são apresentadas as seções que compõem o capítulo para que você, professor(a), entenda de que forma pode trabalhá-las para obter o melhor rendimento em sala de aula e também como pode orientar os alunos para o estudo autônomo. 1) Texto introdutório O texto introdutório tem uma temática que estimula os alunos a se envolverem com a situação-problema que serve como ponto de partida para o conteúdo. No momento de sua leitura,aproveite para ativar o conhecimento prévio dos alunos acerca do assunto, o que pode ocorrer em uma pequena discussão, com uma troca de ideias entre todos, inclusive você, professor(a). Esse texto pode ser lido coletivamente, em sala, no dia do início do trabalho com o capítulo, ou pode-se solicitar aos alunos que o leiam previamente em casa para que possam trazer para a sala de aula informações sobre o assunto pesquisadas em outras fontes. 2) Exercícios resolvidos Nessa seção, mais do que fornecer um paradigma de resolução, você, professor(a), poderá percorrer com o aluno o caminho trilhado para a resolução do exercício. É um momento propício para trabalhar a interpretação do enunciado e prevenir eventuais equívocos que possam ocorrer nessa interpretação. Evite que o aluno trabalhe essa seção solitariamente, tomando o exercício resolvido como um modelo apenas, pois é nesse momento que o aluno pode surpreender com um novo caminho para a resolução do problema. EM1MPV01_FIS.indd 6 24/10/17 18:14 Fí si ca Manual do Professor 7Bernoulli Sistema de Ensino 3) Exercícios de aprendizagem Esses exercícios foram distribuídos ao longo do capítulo para que você, professor(a), possa fazer a fixação do conteúdo por item. Devem ser resolvidos em sala de aula, pois, dessa forma, você poderá verificar o grau de assimilação do conteúdo trabalhado, podendo retomá-lo, caso seja necessário, a fim de obter um bom resultado. Desse modo, você evita a surpresa de só descobrir as lacunas de aprendizagem no final do capítulo, quando vários itens de naturezas diferentes e também com graus de dificuldade diferentes já tiverem sido abordados. 4) Exercícios propostos Essa seção, que reúne um grande número de exercícios de múltipla escolha e questões discursivas, foi planejada para que o aluno trabalhe de forma autônoma, resgatando todo o conteúdo estudado ao longo do capítulo. Incentive os alunos a fazerem os exercícios em casa e trazerem para a sala de aula as dúvidas surgidas durante a resolução. 5) Cotidiano Essa seção procura levar o aluno a perceber a relação existente entre o conteúdo estudado e o cotidiano no qual ele está inserido ou, ainda, a relação que tal conteúdo guarda com a realidade. É importante que você, professor(a), encontre um momento para apresentar essa seção aos alunos, instigando-os a falar sobre outras situações vivenciadas que sirvam de exemplo a ser compartilhado em sala de aula. 6) Para refletir Essa seção oferece uma oportunidade para você, professor(a), promover um momento de reflexão e um espaço para exposição de pontos de vista sobre determinado questionamento. Pode-se, em algumas ocasiões, propor a formação de duplas ou grupos para que os alunos troquem opiniões entre si. Assim, você pode variar as formas de se trabalhar a seção, numa atividade individual, em duplas, em grupos ou, coletivamente, envolvendo a turma e você, professor(a). 7) Experimentando Sabe-se que nem sempre os experimentos podem ser realizados sem um laboratório bem-estruturado. Por isso, para essa seção foram escolhidos experimentos que possam ser realizados com mais tranquilidade em sala de aula, ou em casa, para que os alunos percebam a relação entre a teoria e as práticas cotidianas. 8) Leitura complementar Os capítulos oferecem leituras complementares ao conteúdo, que podem despertar a curiosidade do aluno para pesquisar em outras fontes. Cabe a você, professor(a), promover um espaço de leitura em sala de aula ou convidar o aluno a realizar essas leituras em casa. É fundamental chamar a atenção do aluno para esses textos, pois, além de conscientizá-lo de que a leitura, de forma geral, é uma fonte inesgotável de informação, é bom que ele saiba que a familiaridade com textos como os disponibilizados pode ser de grande valia em processos seletivos e avaliações. 9) Seção Enem As questões que compõem a seção são criteriosamente selecionadas das provas do Enem ou dos Simulados elaborados pelo Bernoulli Sistema de Ensino. Explique para os alunos as habilidades cobradas em cada uma das questões. Isso é importante para que eles se familiarizem com a forma como os conteúdos são avaliados no exame nacional. 10) Tá na mídia Essa seção oferece sugestões de filmes, livros, sites, músicas, entre outras mídias que abordem o tema de forma diferente daquela tratada no material didático, mas com uma relação estreita com ele. Incentive o aluno a ler as sinopses a fim de entender o porquê da sugestão. Aproveite as sugestões da seção para planejar atividades em sala de aula, como uma “sessão de cinema” com o filme indicado, a audição de uma música, um vídeo mostrando um experimento ou um experimento virtual que pode ser feito com o uso de multimídia. EM1MPV01_FIS.indd 7 24/10/17 18:14 8 Coleção EM1 11) Bernoulli Digital Nessa seção, você tem acesso aos objetos digitais de aprendizagem (games, simuladores e animações interativas) do Bernoulli Digital. Incentive a utilização pelos alunos ou utilize-os como material para enriquecer suas aulas. 12) Bernoulli TV Essa seção disponibiliza resoluções das questões em vídeo. Baixe o app do Bernoulli TV ou acesse tv.bernoulli.com.br e digite o código alfanumérico da questão para assistir à resolução. Estão disponíveis também vídeos que abordam o conteúdo trabalhado nos módulos (que antes constavam no Bernoulli Digital). Além disso, o Bernoulli TV agora conta com os vídeos das línguas estrangeiras. Matriz de referência Enem Ciências da Natureza e suas Tecnologias Eixos cognitivos (comuns a todas as áreas de conhecimento) I. Dominar linguagens (DL): dominar a norma culta da Língua Portuguesa e fazer uso das linguagens matemática, artística e científica e das Línguas Espanhola e Inglesa. II. Compreender fenômenos (CF): construir e aplicar conceitos das várias áreas do conhecimento para a compreensão de fenômenos naturais, de processos histórico-geográficos, da produção tecnológica e das manifestações artísticas. III. Enfrentar situações-problema (SP): selecionar, organizar, relacionar, interpretar dados e informações representados de diferentes formas, para tomar decisões e enfrentar situações-problema. IV. Construir argumentação (CA): relacionar informações, representadas em diferentes formas, e conhecimentos disponíveis em situações concretas, para construir argumentação consistente. V. Elaborar propostas (EP): recorrer aos conhecimentos desenvolvidos na escola para elaboração de propostas de intervenção solidária na realidade, respeitando os valores humanos e considerando a diversidade sociocultural. Habilidades e competências Competência de área 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. H1 – Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. H2 – Associar a solução de problemas de comunicação, transporte, saúde ou outro com o correspondente desenvolvimento científico e tecnológico. H3 – Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. H4 – Avaliar propostas de intervenção no ambiente, considerando a qualidade da vida humana ou medidas de conservação, recuperação ou utilização sustentável da biodiversidade. Competência de área 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos. H5 – Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano. H6 – Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum. H7 – Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo em vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida. EM1MPV01_FIS.indd 8 24/10/17 18:14Fí si ca Manual do Professor 9Bernoulli Sistema de Ensino Competência de área 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos. H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. H9 – Compreender a importância dos ciclos biogeoquímicos ou do fluxo energia para a vida, ou da ação de agentes ou fenômenos que podem causar alterações nesses processos. H10 – Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e / ou destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. H11 – Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia, considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos. H12 – Avaliar impactos em ambientes naturais decorrentes de atividades sociais ou econômicas, considerando interesses contraditórios. Competência de área 4 – Compreender interações entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúde humana, relacionando conhecimentos científicos, aspectos culturais e características individuais. H13 – Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos. H14 – Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. H15 – Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. H16 – Compreender o papel da evolução na produção de padrões, nos processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres vivos. Competência de área 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. H17 – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. H18 – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. H19 – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. Competência de área 6 – Apropriar-se de conhecimentos da Física para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H20 – Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. H21 – Utilizar leis físicas e / ou químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da Termodinâmica e / ou do Eletromagnetismo. H22 – Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais. H23 – Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e / ou econômicas. Competência de área 7 – Apropriar-se de conhecimentos da Química para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H24 – Utilizar códigos e nomenclatura da Química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações químicas. H25 – Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. H26 – Avaliar implicações sociais, ambientais e / ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. EM1MPV01_FIS.indd 9 27/10/17 09:12 10 Coleção EM1 H27 – Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios. Competência de área 8 – Apropriar-se de conhecimentos da Biologia para, em situações-problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H28 – Associar características adaptativas dos organismos com seu modo de vida ou com seus limites de distribuição em diferentes ambientes, em especial em ambientes brasileiros. H29 – Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias-primas ou produtos industriais. H30 – Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identificando aquelas que visam à preservação e à implementação da saúde individual, coletiva ou do ambiente. Planejamento anual* Disciplina: física sÉRiE: 1ª sEGMEnTO: EM FRENTE CAPÍTulo VoluME TÍTulo A 1 1 • Introdução ao estudo da Física 2 1 • Leis de Newton – Fundamentos 3 2 • Leis de Newton – Aplicações 4 2 • Estática dos sólidos 5 3 • Dinâmica do Movimento Circular 6 3 • Mecânica celeste 7 4 • Hidrostática 8 4 • Impulso e quantidade de movimento B 1 1 • Vetores e gráficos 2 1 • Movimento Uniforme 3 2 • Movimento Variado 4 2 • Movimento Circular 5 3 • Composição e decomposição de movimentos 6 3 • Trabalho e energia 7 4 • Princípio da Conservação da Energia 8 4 • Energia e meio ambiente * Conteúdo programático sujeito a alteração. / O conteúdo completo de Física do EM 1ª e 2ª série está disponível no final do Manual do Professor. EM1MPV01_FIS.indd 10 03/11/17 07:52 Fí si ca Manual do Professor 11Bernoulli Sistema de Ensino Planejamento do volume Disciplina: física sÉRiE: 1ª sEGMEnTO: EM vOluME: 1 FRENTE CAPÍTulo TÍTulo SugESTõES dE ESTRATégiAS A 1 • Introdução ao estudo da Física • Aula expositiva • Aplicação de exercícios • Resolução de exercícios • Aula prática • Debate • Aula multimídia • Discussão em grupos • Filmes 2 • Leis de Newton – Fundamentos B 1 • Vetores e gráficos 2 • Movimento Uniforme Orientações para composição de carga horária Para otimizar o uso do material, sugerimos uma composição de carga horária em que se deve observar o seguinte: Considere que o ano letivo tenha, em média, 36 semanas letivas. Como na Coleção EM1, o conteúdo de cada disciplina é apresentado em 4 volumes, recomendamos dedicar 9 semanas letivas ao estudo de cada volume. O conteúdo de Física está distribuído em duas frentes (A e B), cada uma com 2 capítulos por volume. Sugerimos, então, a seguinte carga horária semanal por frente: Frente A: 2 aulas por semana. Frente B: 2 aulas por semana. Carga total semanal da disciplina: 4 aulas por semana. Para calcular o número médio de aulas por capítulo, basta considerar a carga horária de 9 semanas (nesse caso, 36 aulas – 9x4) e dividi-la pelo número de capítulos (nesse caso, 4 capítulos). EM1MPV01_FIS.indd 11 27/10/17 09:12 12 Coleção EM1 Sugestão de distribuição de conteúdo Trimestral TRimESTRE CAPÍTulo 1º trimestre 1º mês • A1 – Introdução ao estudo da Física • B1 - Vetores e gráficos 2º mês • A2 – Leis de Newton – Fundamentos • B2 – Movimento Uniforme 3º mês • A3 – Leis de Newton – Aplicações • B3 – Movimento Variado 2º trimestre 1º mês • A3 – Leis de Newton – Aplicações • A4 – Estática dos sólidos • B3 – Movimento Variado • B4 – Movimento Circular 2º mês • A4 – Estática dos sólidos • A5 – Dinâmica do Movimento Circular • B4 – Movimento Circular • B5 – Composição e decomposição de movimentos 3º mês • A5 – Dinâmica do Movimento Circular • A6 – Mecânica celeste • B5 – Composição e decomposição de movimentos • B6 – Trabalho e energia 3º trimestre 1º mês • A6 – Mecânica celeste • A7 - Hidrostática • B6 – Trabalho e energia • B7 – Princípio da Conservaçãoda Energia 2º mês • A7 - Hidrostática • B7 – Princípio da Conservação da Energia • B8 - Energia e meio ambiente 3º mês • A8 - Impulso e quantidade de movimento • B8 - Energia e meio ambiente EM1MPV01_FIS.indd 12 03/11/17 07:52 Fí si ca Manual do Professor 13Bernoulli Sistema de Ensino Bimestral BimESTRE CAPÍTulo 1º bimestre 1º mês • A1 – Introdução ao estudo da Física • B1 – Vetores e gráficos 2º mês • A2 – Leis de Newton – Fundamentos • B2 – Movimento Uniforme 2º bimestre 1º mês • A3 – Leis de Newton – Aplicações • B3 – Movimento Variado 2º mês • A3 – Leis de Newton – Aplicações • A4 – Estática dos sólidos • B3 – Movimento Variado • B4 – Movimento Circular 3º bimestre 1º mês • A4 – Estática dos sólidos • A5 – Dinâmica do Movimento Circular • B4 – Movimento Circular • B5 – Composição e decomposição de movimentos 2º mês • A5 – Dinâmica do Movimento Circular • A6 – Mecânica celeste • B5 – Composição e decomposição de movimentos • B6 – Trabalho e energia 4º bimestre 1º mês • A6 – Mecânica celeste • A7 – Hidrostática • B6 – Trabalho e energia • B7 – Princípio da Conservação da Energia 2º mês • A7 – Hidrostática • A8 – Impulso e quantidade de movimento • B7 – Princípio da Conservação da Energia • B8 – Energia e meio ambiente EM1MPV01_FIS.indd 13 03/11/17 07:52 14 Coleção EM1 Orientações e sugestões O conteúdo de Física da Coleção do Ensino Médio encontra-se dividido em duas frentes de trabalho, tendo, cada uma, 8 capítulos. A distribuição do conteúdo em vários capítulos visa proporcionar um estudo consistente de todos os assuntos da Física. Os conteúdos foram repartidos em duas frentes de forma considerar os pré-requisitos de cada capítulo. Por exemplo, o 1º capítulo da Frente A e o 1º da Frente B abordam assuntos introdutórios. Ambos apresentam conteúdos que serão necessários para o entendimento de capítulos subsequentes. O estudo sobre vetores (1ª parte do Capítulo B1), por exemplo, será essencial para o estudo sobre os fundamentos das Leis de Newton (Capítulo A2). Por outro lado, o estudo dos gráficos e funções matemáticas mais usuais da Física, que também é apresentado no Capítulo B1, será útil para o estudo da Cinemática, que é iniciada no Capítulo B2. Por isso, professor(a), você deverá ministrar o conteúdo do Capítulo B2, entre outros, tendo em mente que a matéria será básica para o entendimento de outros capítulos. Pensando em ganhar tempo, você poderia pular o Capítulo B1, deixando para explicar vetores e gráficos ao longo do estudo da Cinemática (alguns professores gostam, por exemplo, de explicar vetores no estudo do movimento circular). Essa estratégia não é viável por dois motivos. O primeiro, já posto, é que existe um comprometimento de pré-requisitos entre os capítulos. O outro é ainda mais importante. Dividimos a Coleção em vários capítulos para permitir um estudo sólido de cada um. Assim, cada capítulo deverá ser abordado no seu devido momento. Professor(a), na medida do possível, ajuste a abordagem de cada capítulo ao tempo que nós sugerimos neste manual. Além do texto e dos exercícios, há várias atividades que você e os seus estudantes poderão explorar em sala ou em casa. Não deixe de realizar, em sala, algumas experiências propostas nas seções Experimentando. Além de fazer em sala e propor exercícios para casa, peça também para os alunos lerem os textos complementares e acessarem os sites sugeridos nas seções Tá na Mídia dos capítulos. Estamos convictos de que uma abordagem equilibrada dos capítulos, aliada ao estudo sistemático e orientado do aluno em casa, possibilitará uma boa assimilação de todos os temas apresentados nessa obra. Exercícios propostos Os exercícios propostos nos finais dos capítulos foram distribuídos de forma que os primeiros são mais fáceis e podem ser resolvidos, geralmente, com apenas uma etapa de resolução. Os exercícios intermediários exigem um entendimento maior da matéria. Por isso, eles devem ser resolvidos depois de o estudante ter trabalhado os primeiros exercícios. Os últimos exercícios são questões discursivas. Esses três grupos de exercício foram ordenados de acordo com o aparecimento do assunto ao longo do capítulo. O quadro a seguir apresenta a distribuição dos exercícios para cada capítulo. Capítulos Mais fáCeis Médios ou difíCeis Questões disCursivas Capítulo A1: Introdução ao estudo da Física 1-18 19-28 29-34 Capítulo A2: Leis de Newton – Fundamentos 1-18 19-30 31-35 Capítulo B1: Vetores e gráficos 1-13 14-30 31-35 Capítulo B2: Movimento Uniforme 1-13 14-28 29-35 A seguir, apresentamos sugestões específicas para os capítulos das Frentes A e B do Volume 01 da Coleção de Física do 1º ano. EM1MPV01_FIS.indd 14 24/10/17 18:14 Fí si ca Manual do Professor 15Bernoulli Sistema de Ensino Capítulo A1: Introdução ao estudo da Física 1. Há dois consensos entre os professores que ministram o curso de Física para o 1º ano do Ensino Médio. O primeiro deles é que a matéria (Mecânica) é muito grande, e o outro é que a matéria é de difícil compreensão. Como agravante, o estudante do 1º ano, em geral, é muito jovem. Por isso, é importante que você, professor(a), inicie o curso do 1º ano com cuidado. Na Frente A, use o Capítulo 1 para cativar seus alunos. A 1ª parte desse capítulo, além de ser importante, explora um assunto fascinante: o que é Ciência e qual a sua importância. Professor(a), discuta com seus alunos o que vem a ser Ciência Natural, distinguindo Física, Química e Biologia. Apresente os vários ramos da Física, informando quando cada um deles será abordado no Ensino Médio. Cite exemplos de aplicações simples e exemplos de aplicações mais sofisticadas para cada um dos ramos da Física, reforçando a ideia de que a Ciência é parte integrante da sociedade. Para isso, utilize os vários exemplos de aplicações que estão no texto do capítulo e também o objeto de aprendizagem “Introdução ao estudo da Física”, disponível na seção Bernoulli Digital. Essa animação apresenta ilustrativamente exemplos de fenômenos estudados pelos diversos ramos da Física e possibilita que o aluno perceba em que momentos e situações do seu cotidiano esses fenômenos estão presentes. Na 1ª prova avaliativa, não deixe de colocar questões explorando esse assunto. 2. Na 2ª parte do capítulo 1, explique a importância das grandezas físicas e das suas respectivas unidades. Discorra um pouco sobre as equações que relacionam as grandezas físicas, mas insista na ideia de que a Física não é uma coleção de equações matemáticas. Explique para os alunos que quase todas as fórmulas usadas no Ensino Médio são simples e, desde que bem entendidas, são de fácil memorização. Use um pouco de análise dimensional para mostrar isso. Por exemplo, apresente a equação da velocidade média, vm = d/∆t, mostrando que, desde que escrita corretamente, tal equação conduz a uma unidade coerente para a velocidade (por exemplo, usando d em km e ∆t em h, v será dada em km/h). Mostre que outra versão dessa equação conduzirá a uma unidade incompatível da velocidade. Por exemplo, para vm = ∆t/d, a unidade da velocidade será h/km, que nada tem a ver com a unidade de velocidade. Outro fato importante que você deve discutir com os alunos é que todas as unidades na Física podem ser expressas por uma combinação do metro (m), do quilograma (kg) e do segundo (s). Como exemplos mais simples, cite a velocidade (m/s) e a aceleração (m/s/s = m/s2). Não se preocupe com o fato de você estar adiantando a ideia de aceleração, pois isso não irá confundir os alunos. Pelo contrário, eles entenderão perfeitamente o conceito de aceleração. Apenas não exagere na explicação. Por fim, não deixe de falar sobre a homogeneidade das unidades entre as partes de uma equação. Da mesma forma que não podemos somar laranjas com pessoas, não podemos somar (ou subtrair, ou até mesmo comparar), por exemplo, velocidade com distância. Como exemplo, use a figura a seguir para mostrar que o ônibus, depois de passar pelomarco do quilômetro 40, passará, 1 hora depois, pelo marco do quilômetro 35. Depois, use a equação x = x0 + v.t para mostrar a mesma coisa. Mostre ainda que as três parcelas dessa equação (x, x0 e d = v.t) apresentam a mesma unidade (km). km 10 25 km/h km 35 d = v.t x0 x 3. Os assuntos abordados na parte final do capítulo são mais teóricos, mas de grande importância: potência de 10, notação científica, ordem de grandeza e algarismos significativos. Não deixe de mostrar que muitas grandezas físicas são expressas por números muito pequenos ou muito grandes. Eis aí o principal motivo para se usar potência de 10. Cite exemplos, deixando claro que, ao longo do curso de Física, os alunos irão se deparar com muitos exemplos de grandezas com essas características. A ideia de ordem de grandeza também é importante, além de ser fonte recorrente de questões do Enem nas provas de Física e de Matemática. Não havendo muito tempo, explique apenas o conceito de algarismos significativos, não se preocupando tanto com as operações envolvendo esses números. Depois, ao longo do curso, você poderá explicar como isso é feito por meio de fórmulas que serão usadas para calcular velocidades, forças, energias, etc. O mais importante é mostrar que as grandezas físicas são o resultado direto ou indireto de medições. 4. Como fechamento do Capítulo A1, você poderá recomendar que seus alunos assistam ao filme Einstein e Eddington. Trata-se de um filme de 93 minutos, feito para a TV (produzido em 2008 pela BBC exibido recentemente pela HBO). A história, que se passa na Alemanha e na Inglaterra durante a 1ª Guerra Mundial, revela a importância capital que o astrônomo inglês Arthur Stanley Eddington desempenhou na comprovação da Teoria Geral da Relatividade. EM1MPV01_FIS.indd 15 24/10/17 18:14 16 Coleção EM1 Capítulo A2: Leis de Newton – Fundamentos 1. Professor(a), antes de explicar as Três Leis de Newton do movimento (o foco deste capítulo), é importante que você apresente o conceito de força para os alunos. Cite vários exemplos de forças: a força da gravidade (peso), puxões, a força magnética, a força elétrica, etc. Você deve também apresentar o newton (N) e o quilograma-força (kgf) como principais unidades de medida de força. Explique ainda o princípio de funcionamento de um dinamômetro de mola, instrumento simples usado para a medição da força. Se possível, leve um dinamômetro para a sala de aula e meça algumas forças. Por exemplo, você pode dependurar um corpo de ferro no dinamômetro e medir o seu peso. Depois, coloque um ímã debaixo do corpo, de modo que a leitura registrada pelo dinamômetro aumente. Desprezando o efeito do ímã sobre a mola do dinamômetro (caso esta também seja feita de ferro ou de aço), a diferença entre as duas leituras irá representar a força magnética de atração do ímã sobre o bloco. 2. Professor(a), havendo tempo, antes de apresentar a 1ª Lei de Newton, peça para que um dos alunos leia em voz alta a subseção referente à teoria de Aristóteles sobre o movimento. Apesar de errada, essa teoria, proposta muitos séculos antes das Leis de Newton, tem o mérito de ter sido um embrião para o entendimento das leis do movimento. Valorize esse fato, explicando que a Ciência avança dessa forma. 3. Em seguida, apresente a 1ª Lei de Newton. Explique que, pouco antes, Galileu havia discutido a mesma ideia por meio do famoso princípio da inércia. Dê exemplos (existem uma infinidade deles) ilustrando a 1ª Lei de Newton. Depois disso, uma boa estratégia é pedir para que os alunos citem mais exemplos cotidianos relacionados à 1ª Lei de Newton. Discuta cada um deles com a classe. 4. Agora, apresente a 3ª Lei. Como antes, peça para os alunos darem exemplos e discuta cada um deles. Nesse momento, sugerimos a utilização do objeto de aprendizagem “Terceira Lei de Newton”, disponível na seção Bernoulli Digital. Nesse simulador, o aluno deve traçar o vetor ação-reação de vetores previamente identificados em diferentes situações. Ele necessitará analisar as situações a partir dos fundamentos da Terceira Lei de Newton, o que contribuirá para assimilação do conteúdo. As situações estão dispostas em grau crescente de dificuldade. É interessante, também, sugerir que os alunos trabalhem em dupla ou pequenos grupos. Aproveite as situações apresentadas e, em cada uma delas, reforce a ideia de que ação e reação, apesar de iguais em módulo e opostas em sentido, não se anulam, pois atuam em corpos diferentes. 5. Sob a óptica da 1ª e da 3ª Leis de Newton, explique a força normal, discutindo a relação entre a força normal e o peso quando uma sacola com vários livros está simplesmente apoiada sobre a mesa da sala de aula, ou quando a sacola é apertada contra a mesa, ou quando ela é puxada para cima com uma força menor que seu peso, ou quando ela é empurrada contra uma parede. Você pode aprimorar essa discussão usando uma balança de banheiro para medir a força de compressão que a sacola exerce em cada um desses casos. 6. Por último, apresente a 2ª Lei de Newton. Dê exemplos, mostrando que, para uma mesma força, quanto menor a massa, maior a aceleração. Depois, dê exemplos de que, para uma massa fixa, quanto maior a força, maior a aceleração. Professor(a), você pode improvisar um elástico com um pequeno laço na ponta e alguns blocos de massas diferentes e com ganchos fixos neles para realizar experiências comprovando tais comportamentos. Como antes, peça para os alunos darem exemplos referentes à 2ª Lei de Newton, discutindo cada um. 7. Havendo tempo, peça para um aluno ler em voz alta a leitura complementar desse capítulo. Nesse texto, é apresentado os conceitos de referencial inercial (no qual as Leis de Newton são válidas) e de referencial não inercial. Essa leitura (de fácil compreensão) é muito importante. 8. Como fechamento deste capítulo, você pode indicar alguns filmes sobre a história de Galileu, tais como: A vida de Galileu (1975, Joseph Losey), Genius – Galileu Galilei (documentário de 45 min, 1999) e Heróis da Humanidade: Galileo (2001, desenho animado). Capítulo B1: Vetores e gráficos 1. Inicie o capítulo explicando que as grandezas físicas se dividem em grandezas escalares e vetoriais. Divida o quadro em duas partes e peça que os alunos falem aleatoriamente nomes de grandezas físicas. Com a sua orientação, a turma irá descobrir quais nomes deverão ser escritos de cada lado do quadro. Algumas grandezas são obviamente escalares (a temperatura, por exemplo), outras são obviamente vetoriais (a velocidade, por exemplo). A classificação de outras grandezas não é tão fácil (a energia, por exemplo). EM1MPV01_FIS.indd 16 24/10/17 18:14 Fí si ca Manual do Professor 17Bernoulli Sistema de Ensino Alguns pares de grandezas são interessantes, pois, apesar de serem correlacionadas, uma grandeza é vetorial e a outra é escalar. Esse é o caso dos seguintes pares: peso / massa, distância / deslocamento, potencial elétrico / campo elétrico. Para discutir esse último exemplo sem entrar em muitos detalhes, explique que o campo elétrico é uma grandeza associada à força elétrica que uma carga elétrica sofre, enquanto o potencial elétrico é associado à energia que essa carga pode receber. Como a força é uma grandeza vetorial e a energia é escalar, o campo é uma grandeza vetorial e o potencial é escalar. 2. Explique o que é um vetor, definindo o módulo, a direção e o sentido de um vetor. Em seguida, explique as seguintes operações vetoriais: a multiplicação de um escalar por um vetor, a soma de dois ou mais vetores pela regra do polígono, a soma de dois vetores pela regra do paralelogramo e a subtração de dois vetores pela regra do paralelogramo. Na 1ª operação, dê mais ênfase para a situação em que o escalar é uma grandeza física dimensional, citando exemplos de fórmulas da Física, tais como a = F/m. Reforce a ideia de que, sendo a massa positiva, a força resultante F e aceleração a são vetores de mesmo sentido. Explique que essa equação representaa 2ª Lei de Newton, e que essa lei será estudada em detalhes no Capítulo A2. Por ora, professor(a), você irá usar essa fórmula apenas para ilustrar a multiplicação de um vetor (a força resultante) por um escalar (o inverso da massa). No caso da soma vetorial, mostre a equivalência das regras do polígono e do paralelogramo. Professor(a), procure sempre apresentar exemplos de operações vetoriais envolvendo situações físicas reais, como soma de forças ou de velocidades. 3. Professor(a), depois que a regra da soma vetorial estiver bem assimilada pelos alunos, discuta três casos particulares: a soma de dois vetores com sentidos iguais, a soma de dois vetores de sentidos opostos e a soma de vetores perpendiculares. No último caso, além do método gráfico, mostre também que a soma vetorial (a resultante dos vetores) pode ser obtida por meio do Teorema de Pitágoras. Explique o significado da notação vetorial do tipo A = 5,5i + 4,0j, e mostre que, em alguns casos, esse tipo de notação pode simplificar muito os cálculos. Sugerimos nesse momento a utilização do objeto de aprendizagem “Desafio dos vetores”, disponível na seção Bernoulli Digital. Esse recurso didático exige que o aluno utilize os conceitos relacionados à soma de vetores e aplique a regra do polígono para encontrar o vetor resultante de forma bem direta e visual, contribuindo para a assimilação e a apropriação das regras relacionadas ao conteúdo. A partir da análise dos vetores traçados no gráfico, auxilie os alunos a concluírem que qualquer vetor pode ser descrito por uma soma de vários outros vetores. Deixe que os alunos explorem o objeto várias vezes e estimule-os a diminiuir o tempo de conclusão da atividade, tornando a aprendizagem divertida. 4. Agora, mostre que um vetor pode ser decomposto em duas ou mais componentes, dando ênfase para o caso em que o vetor é decomposto em duas componentes ortogonais. Nesse momento, diferencie o caso em que um vetor é decomposto em duas componentes do caso em que dois vetores perpendiculares são somados. Existem muitos exemplos dessas duas situações. Por exemplo, na 1ª figura a seguir, a velocidade imposta pelo motor do barco e a velocidade da correnteza geram uma velocidade resultante, porém, na 2ª figura, a velocidade do projétil é que é decomposta em duas componentes. Velocidade resultante Velocidade do barco Velocidade da correnteza Velocidade de lançamento do projétil C om po ne nt e ve rt ic al d a ve lo ci da de Componente horizontal da velocidade Figura 1. 5. Discuta analiticamente a decomposição vetorial, usando os valores do seno e do cosseno dos ângulos que o vetor forma com as direções ortogonais usadas na decomposição. 6. Apresente as principais funções matemáticas usadas na Física e os seus respectivos gráficos. Não havendo muito tempo, apresente pelo menos a proporção direta (y = ax) e a variação linear (y = ax + b), a proporção quadrática (y = ax2) e a proporção com o inverso do quadrado da distância (y = c/x2). Todas essas quatro funções serão usadas no curso de Física do 1º ano. Por isso, para apresentar as funções e gráficos do Capítulo B2, usamos exemplos de Mecânica envolvendo velocidades, acelerações, tempos, distâncias, forças e massas. EM1MPV01_FIS.indd 17 27/10/17 09:12 18 Coleção EM1 Capítulo B2: Movimento Uniforme 1. Nesse primeiro capítulo da Cinemática, vários conceitos básicos serão introduzidos: referencial, posição, trajetória, deslocamento, distância percorrida e velocidade. Apesar de simples, esses conceitos são fundamentais para o estudante compreender não apenas esse capítulo, mas também os outros capítulos da cinemática. Cite vários exemplos mostrando que a trajetória de um movimento depende do referencial. Para auxiliar a compreensão dos alunos, sugerimos a utilização da animação “Mudança de referencial”, disponível na seção Bernoulli Digital. Esse objeto de aprendizagem possibilita ao aluno visualizar o movimento de uma bola lançada para o alto a partir de três referenciais diferentes. Apresente a situação demostrada na tela inicial da animação e peça que os alunos tentem descrever a trajetória da bola, que será observada por quem está dentro do carro, pelo pombo e pelo homem na calçada. Posteriormente, verifique as hipóteses durante as animações. Aproveite esse recurso para mostrar aos alunos que não existe movimento absoluto e nem repouso absoluto. É sempre possível imaginar um referencial de observação para o qual um corpo estará em movimento e outro para o qual esse corpo estará em repouso. Explore, por exemplo, um corpo localizado dentro do carro na animação, que, para os passageiros, está em repouso,mas que, para o observador na calçada, está em movimento. Outro exemplo possível de ser abordado é o carrinho na montanha russa mostrada na foto abaixo que, para um observador no referencial Terra, descreve uma trajetória sinuosa, mas que está em repouso para os seus ocupantes. No referencial do próprio corpo, esse sempre estará em repouso. 2. Defina a velocidade média, distinguindo a velocidade vetorial e a velocidade escalar. Apresente algumas situações e peça para os alunos avaliarem a velocidade média escalar e a velocidade média vetorial para cada uma delas. Algumas sugestões: o carro de uma pessoa no trajeto da casa / trabalho, um carro de corrida em uma volta, um pincel de quadro que você, professor(a), poderá soltar de uma dada altura (se você soltar o pincel do alto da porta da sala de aula, ele levará cerca de 0,7 s para cair, de modo que esse tempo poderá ser registrado com razoável precisão). 3. A partir da definição da velocidade média, chegue na definição da velocidade instantânea. Explique porque a velocidade média de um carro registrada por um radar fotográfico pode ser considerada como sendo a velocidade instantânea do carro no momento em que a foto é tirada. 4. Discuta o conceito de velocidade relativa entre carros que se movem em sentidos opostos e em sentidos iguais. Use essa ideia para resolver problemas de veículos extensos que se cruzam ou que são ultrapassados ou que atravessam um túnel ou uma ponte. Comente que essas regras de adição de velocidades não se aplicam quando queremos achar a velocidade de partículas movendo-se a velocidades próximas à velocidade da luz. Uma parte da leitura complementar desse capítulo trata desse assunto. Incentive os alunos a lerem esse texto. 5. Apresente o movimento retilíneo uniforme. Introduza a equação horária desse movimento: x = x0 ± vt. Discuta o significado do sinal da velocidade nessa equação. Apresente os gráficos da velocidade e da posição em função do tempo para esse movimento. Explique que a inclinação do gráfico da posição em função do tempo fornece a velocidade do móvel. Explique que a área sob a curva da velocidade em função do tempo fornece a distância percorrida pelo móvel. Associe o valor e o sinal da velocidade na equação horária com a inclinação do gráfico da posição em função do tempo. Use a equação horária para resolver problemas de carros tratados como partículas. Use também essa equação para resolver problemas de carros tratados como corpos extensos. Por exemplo, além de usar a ideia de velocidade relativa para calcular o tempo que um carro leva para ultrapassar um caminhão, você também pode resolver esse problema usando as equações horárias dos movimentos do carro e do caminhão. Sugerimos como suporte a sua explanação a utilização do objeto de aprendizagem “Movimento Uniforme”, disponível na seção Bernoulli Digital. Use a animação para explicar como construir um gráfico de posição versus tempo de um corpo em Movimento Retilíneo Uniforme. Problematize a inclinação da reta e a variação da posição do corpo em cada instante para cada uma das situações apresentadas (nos movimentos de subida e de descida do elevador). Solicite que os alunos construam gráficos para diversos movimentos, variando S0 e V na equação horária da aba “Praticar” e que observem as diferençasnos gráficos formados. Chame a atenção dos alunos para as situações em que a posição inicial é diferente de zero e para a situação em que a velocidade tem sentido contrário à orientação, recebendo, nesse caso, o sinal negativo. B or is 23 / C re at iv e C om m on s EM1MPV01_FIS.indd 18 27/10/17 09:12 Fí si ca Manual do Professor 19Bernoulli Sistema de Ensino CAPÍTULO – A1 introdução ao estudo da Física Exercícios de aprendizagem Questão 01 Comentário: Em cada etapa, são feitas as seguintes tarefas: • Observação – Identif icar um fenômeno e fazer questionamentos sobre ele. • Seleção de aspectos – Desprezar aspectos não essenciais para responder os questionamentos levantados. • Hipótese – Propor explicação ou descrição do fenômeno. • Nova hipótese – Propor nova hipótese em acordo com o motivo que descartou a hipótese anterior. • Proposta X variáveis – Verificar se a nova hipótese trabalha as mesmas variáveis da descartada. • Experimentação – Experimentos controlados que medem as variáveis e verifica a hipótese. • Confirmação da hipótese – Verificar se a hipótese é válida. • Homologação – Documentar e divulgar a descoberta científica. Gerando o seguinte diagrama: Sim Não, a hipótese estava errada. O que está envolvido? Observação Como ter certeza? Hipótese O que descobri? Experimentação Homologação Como isso ocorre? Seleção de aspectos Confirmação da hipótese Sim, a hipótese é válida. Não Hipóteses x variáveis Como isso ocorre? Nova hipótese O fenômeno observado pode ser qualquer um que o estudante tenha conhecimento e recursos suficientes para estudá-lo, de preferência algo próximo do seu cotidiano. O fenômeno também deve estar seguindo de um questionamento para que haja o que estudar. Seguem alguns exemplos que podem ser sugeridos aos estudantes: • Tem gente que prefere coxinha; outras, empadinha. O que define a preferência? • Tempo de cozimento do macarrão. Espaguete, pene ou parafuso: qual cozinha mais rápido? • Várias coisas caindo juntas. Qual chegará primeiro ao chão? • Cada estudante prefere uma disciplina. O que define a preferência? • Borrachas de várias cores. Qual será a melhor para apagar? • Há formigas que andam em fila; outras sozinhas. O que estão fazendo? Para as variáveis a se estudar, o estudante deve começar pelas que ele acredita que realmente são as mais importantes para encontrar as respostas. Veja alguns exemplos que o estudante pode considerar inicialmente: Quem prefere coxinha ou empadinha? Relevante: • Mês de nascimento (ou horóscopo) • Horários das refeições • Gosta de tempo frio (pessoa calorenta) ou quente (pessoa friorenta)? Não-relevante: • Pratica atividades físicas • Dorme de lado / costas / bruços • Tem irmãos? Quantos? • Qual objeto chega primeiro ao chão? Relevante: • O peso • O formato • O tamanho Não Relevante • A cor • A temperatura As hipóteses devem estar intimamente ligadas às variáveis escolhidas. Também devem ser observáveis e testáveis, mas não necessariamente corretas, inclusive, é muito incomum que a primeira hipótese seja confirmada. O estudante deve estar preparado para ter algumas hipóteses frustradas e deve registrar as hipóteses que considerou mais importantes. Seguem alguns exemplos possíveis: Se uma variável selecionada é o local onde mora, a hipótese pode ser: pessoas do bairro X preferem coxinha e pessoas do bairro Y preferem empadinha. Comentário e resolução de questões EM1MPV01_FIS.indd 19 20/10/17 08:14 20 Coleção EM1 Se uma variável considerada é se o objeto possui partes ocas, a hipótese pode ser: objetos maciços caem mais rápido, enquanto os mais ocos demoram mais a cair. Os campos de validação ou descarte e o motivo só devem ser preenchidos depois do experimento. Os experimentos devem indicar qual hipótese está sendo testada. Os campos devem, por questão de espaço, ser preenchidos da forma mais sucinta possível, mas o estudante pode anexar folhas com mais detalhamento, a depender de como irá divulgar a pesquisa. Veja o exemplo: Materiais e métodos utilizados: questionários. Descrição: aplicação de questionários com perguntas sobre o perfil pessoal para dois grupos de pessoas (duas turmas da escola). Resultado esperado: nos dois grupos, pessoas do bairro X irão preferir coxinha. Resultado encontrado: OK / OK somente em um grupo / OK para maioria das pessoas, mas não todas / inverso do esperado / não há relação. Comentário: A hipótese foi confirmada / a hipótese mostra somente predominância, não regra / a hipótese está errada. A partir do resultado dos grupos, pode ser aberta uma discussão sobre correlação e causalidade. É importante e ético mencionar que uma correlação não implica em causa, e afirmações categóricas sem que se leve em consideração algumas variáveis, como processos históricos, fizeram com que a ciência ultrapassasse os limites da ética com afirmações mais tarde comprovadas como erradas na história. Questão 02 Comentário: A Física é chamada de ciência fundamental porque aborda os fenômenos naturais mais simples, tais como o movimento dos corpos, a propagação do som e a formação de sombras. Esses três fenômenos, nessa ordem, pertencem aos seguintes ramos da Física: Mecânica, Acústica e Óptica. Questão 03 Comentário: O método científico, introduzido por Galileu no fim do século XVI, é uma metodologia experimental amplamente empregada pelos cientistas no estudo de fenômenos da natureza. Basicamente, o método consiste em supor uma hipótese para explicar o fenômeno em questão e, após a realização de testes experimentais, tal hipótese é confirmada ou não. Quando confirmada, a hipótese transforma-se em um fato científico. Questão 04 Comentário: A) Ciência é o conjunto de conhecimentos científi cos usados para explicar os fenômenos naturais, e a tecnologia é o emprego desses conhecimentos na construção e no desenvolvimento de materiais e equipamentos para melhorar as condições de vida na Terra. Por exemplo, a Mecânica é a parte da Física que estuda o movimento dos corpos. Aplicando as leis da Mecânica, os técnicos e engenheiros puderam desenvolver vários meios de transporte, desde uma simples bicicleta até um moderno avião intercontinental. B) Dois fenômenos naturais certamente observados pelo povos pré-históricos foram a redução da força de atrito em corpos rolantes e a rotação de corpos em torno de um eixo. O conhecimento do primeiro fenômeno implicou a invenção da roda e, o do segundo, possibilitou o uso de alavancas interfi xas rudimentares para multiplicar uma força. Ambas, a roda e a alavanca, permitem mover grandes objetos com relativa facilidade (Figura). Mu se u do T ra ns po rt e Questão 05 Comentário: A) A expedição perceberá as estrelas, à exceção da estrela polar, girando em círculos, com o centro aproximado na estrela polar. Esta também descreve um círculo, mas de raio muito pequeno. Estrela polarEstrela polar Âng el o C ar va lh o B) Enquanto a expedição caminha em direção ao norte, o centro dos círculos descritos pelas estrelas, onde se localiza a estrela polar, fi cará cada vez mais alto no céu. Quando estiverem exatamente sobre o Polo Norte – ponto esse em que se localiza sobre o Oceano Ártico –, a estrela polar estará a pino sobre suas cabeças. Portanto, para alcançar a latitude de 90 °N, a expedição deve caminhar sempre na direção da estrela polar. Ursa maior Ursa menor Norte Estrela polar EM1MPV01_FIS.indd 20 27/10/17 09:12 Fí si ca Manual do Professor 21Bernoulli Sistema de Ensino Questão 06 Comentário: A descoberta dos raios X (onda de alta energia), na virada do Século XX, foi imediatamente empregada pelos médicos na obtenção de imagens do corpo humano, ajudando-os a examinar fraturas de braços e pernas. Na mesma época, a descoberta da energia contida na matéria foi usada poucos anos depois na fabricação da bomba atômica, que, lançada na cidadede Hiroshima, matou milhares de pessoas. Questão 07 Comentário: A Ciência faz parte da nossa sociedade, estando presente em todas as partes. Por exemplo, em períodos longos de estiagem, a geração de energia elétrica nas usinas hidroelétricas fica comprometida. Os jornais e os noticiários de TV e rádio dão grande destaque ao custo elevado da energia elétrica produzida nas usinas térmicas. A elevação do custo da eletricidade deve-se não apenas ao uso de combustíveis na geração da eletricidade, como também ao fato de que o rendimento das usinas térmicas é severamente limitado por princípios básicos da Termodinâmica. Conhecer os fundamentos da Termodinâmica permite compreender por que a geração de eletricidade nas usinas térmicas é mais onerosa. Questão 08 Comentário: A tesoura é uma alavanca interfixa, e o seu princípio de funcionamento está ligado à Mecânica. O ferro de passar roupas é uma aplicação relacionada com a Termodinâmica e a Eletricidade. Os óculos (lentes) são aplicações da Óptica. Questão 09 Comentário: Na expressão v2/gL, as unidades, no Sistema Internacional de Medidas, da aceleração da gravidade g e da velocidade v do dinossauro e do comprimento L de sua perna são as seguintes: m/s2, m/s e m. Substituindo essas unidades na expressão referida, concluímos que o resultado é um número adimensional: (m/s)2/[(m/s2).m] = (m2/s2)/(m2/s2) = 1 A expressão s/L é o quociente entre o passo e o comprimento da perna do dinossauro. Esse quociente é obviamente adimensional, pois é a razão entre duas grandezas de comprimento. Questão 10 Comentário: Em primeiro lugar, devemos calcular o volume de cada gota de água. É mais conveniente para esse problema calcularmos esse volume em cm3 e, para isso, basta levar em conta que 1,0 mm é igual a 0,1 cm. O volume de uma esfera é dado por 4πr3/3. Dessa forma, o volume de uma gota será, aproximadamente, 4,2 . 10–3 cm3. Com esse resultado, é possível concluir que existem 47 746 gotas de água no copo. Como cada gota leva 1,0 s para ser retirada do copo, levará 47 746 segundos para que todas elas sejam retiradas. Como 1 hora equivale a 3 600 segundos, é fácil perceber que serão necessárias mais de 13 horas para que o copo seja completamente esvaziado, ou seja, 1,3 . 10¹ horas. Portanto, a ordem de grandeza do tempo gasto nesse processo será 10¹. Usando π ≅ 3, obteremos o mesmo resultado. Questão 11 Comentário: A) Podemos ver, na fi gura, que o velocímetro é graduado de 10 em 10 km/h, de forma que só podemos ter certeza dos valores que forem inteiros e múltiplos da menor graduação. Mesmo assim, é possível considerar um valor intermediário às duas marcações como o algarismo duvidoso – no caso desse exercício, o algarismo 1 (divisão mental do intervalo de 10 km/h em 10 partes iguais). Portanto, assim como Marina afi rmou que o valor apontado no velocímetro era 81 km/h, outra pessoa não estaria errada em dizer que o valor era 82 km/h, por exemplo. Porém, ao dizer que a velocidade era de 81,5 km/h, Pedro estaria fazendo uma divisão mental do intervalo de 10 km/h em 100 partes. Isso é irreal. B) O algarismo 1 é conhecido como duvidoso ou algarismo avaliado. Ele recebe esse nome por ser um algarismo avaliado pelo leitor da medida, não correspondendo, portanto, à precisão do aparelho com o qual a medida foi feita, nesse caso, um velocímetro. O algarismo 1, apesar de ser avaliado, é um algarismo signifi cativo. Ele faz parte da medida. Questão 12 Comentário: A) Como a resolução da balança é 5 g, o aparelho registra apenas valores múltiplos de 5, como 0,540 kg ou 0,550 kg. Como a leitura da balança mostrada na fi gura desse exercício é 0,510 g, o valor real se acha entre 0,510 kg e 0,515 kg. Mesmo que esse valor seja muito próximo de 0,515 kg (por exemplo, 0,5149 kg), o sistema eletrônico da balança faz o arredondamento para o múltiplo de 5 imediatamente abaixo desse valor, registrando, portanto, 0,510 kg. B) Na medida indicada pela balança do exercício, apesar de o valor 0,510 parecer bastante preciso, o 0 é o algarismo duvidoso. O valor real se acha entre 0,510 kg e 0,515 kg. Questão 13 Comentário: A) Chamamos de resolução a menor divisão do instrumento de medida. Em réguas comuns, como a do exercício, usualmente encontramos o milímetro como resolução, mas, para algumas fi nalidades, é necessária uma precisão maior, e instrumentos de maior resolução devem ser usados, como o paquímetro, que apresenta uma incrível resolução típica de 0,05 mm. Paquímetro, instrumento de medida com alta resolução. B) A medida está compreendida entre 2,6 e 2,7. Dividindo mentalmente o intervalo entre 2,6 cm e 2,7 cm em dez partes, podemos avaliar uma segunda casa decimal. Assim, 2,65 cm, ou 2,67 cm, ou 2,68 cm são valores possíveis. C) Para calcular a área da face da moeda, vamos usar a fórmula A = πd2/4, sendo π = 3,14 e d = 2,68 cm. Substituindo esses valores na fórmula da área, vamos encontrar o seguinte valor: A = 3,14.2,682/4 = 5,638184 cm2 EM1MPV01_FIS.indd 21 20/10/17 08:14 22 Coleção EM1 Nesse cálculo, apenas o diâmetro é uma medida. Por isso, o resultado da área deve ser dado com base na quantidade de algarismos significativos dessa medida. Como há 3 algarismos significativos na medida d = 2,68 cm, o valor da área também deve ser dado com 3 algarismos significativos. Assim, o valor da área deve ser truncado no algarismo 3 (2a casa decimal). O algarismo que vem logo em seguida é o algarismo 8. Como esse número é maior do que 5, o algarismo anterior deve ser arredondado adicionando-se uma unidade a ele. Assim, o algarismo 3 deve ser arredondado para 4. Portanto, a resposta correta para a área da face da moeda é A = 5,64 cm2. Questão 14 Comentário: A resolução da régua desse exercício é de 0,5 cm. Para a régua vertical, é razoável a medida de 7,5 cm. Veja que não temos resolução suficiente para avaliar um terceiro algarismo, já que o próprio 5 é o algarismo duvidoso. Para a régua horizontal, uma medida razoável está em torno de 9,8 cm. Da Geometria, sabemos que a área de um triângulo é dada por: A = (base . altura)/2 Assim, a área do triângulo em questão deve ser A = (9,8 cm . 7,5 cm)/2 = 36,75 cm2 Arredondando-se esse resultado para um valor aceitável, teremos 36,8 cm2. O valor de 36,7 cm2 também seria um resultado aceitável, mas é mais comum que o arredondamento seja feito para cima, no caso de o algarismo duvidoso ser 5. Note que o número 2 que aparece no denominador não é uma medida. Logo, ele não é levado em conta na definição do número de algarismos significativos a ser usado na resposta final. Questão 15 Comentário: A primeira coisa que devemos observar em uma equação que envolve a soma de vários fatores é se cada um dos fatores apresenta a mesma unidade. Caso isso não aconteça, a equação não faz sentido e existe algum incoerência. No Sistema Internacional, a unidade de pressão é o Pascal (Pa), 1 Pa = 1 N/m2. O primeiro termo, do lado esquerdo da equação, obviamente possui esta unidade, logo, está correto. O segundo termo, que possui um produto de grandezas diferentes, terá como unidade o produto das unidades dessas grandezas. A gravidade (g) possui unidade de aceleração (m/s2), a altura da coluna de água (h) possui unidade de comprimento (m), o produto dessas duas unidades resulta em m2/s2. Como sabemos que o termo todo possui unidade de pressão Pa N m kg.m s .m kg m.s2 2 2 2 = = = , podemos encontrar a unidade da grandeza x: m s [x] kg m.s [x] kg.s m.s .m kg m 2 2 2 2 2 2 3 = ⇒ = = Repare que essa é uma unidade de densidade (a massa dividida pelo volume). A densidade que deve ser usada na equação para que ela fique correta e mostre a pressão no fundo de uma piscina é a da água que está na piscina. Questão 16 Comentário: O período de oscilação é uma grandeza que representa a duração de um fenômeno cíclico. No caso de um pêndulo, esse é o tempo que o pêndulo leva para ir ao extremo oposto da
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