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66 SECRETARIA DE ESTADO DE EDUCAÇÃO DE MINAS GERAIS PLANO DE ESTUDO TUTORADO COMPONENTE CURRICULAR: FÍSICA ANO DE ESCOLARIDADE: 1º ANO – EM PET VOLUME: 01/2021 NOME DA ESCOLA: ESTUDANTE: TURMA: MÊS: NÚMERO DE AULAS POR SEMANA: TURNO: TOTAL DE SEMANAS: NÚMERO DE AULAS POR MÊS: SEMANA 1 UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): Matéria e Energia. OBJETO(S) DE CONHECIMENTO: Radiações e suas aplicações na saúde. HABILIDADE(S): (EF09CI05) Investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de imagem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Natureza, propagação e oscilação e características das ondas. INTERDISCIPLINARIDADE: Biologia. TEMA : Ondulatória Caro(a) estudante, nessa semana você conhecerá o conceito de onda e como acontecem os movimen- tos ondulatórios e conhecer as características das ondas como amplitude, comprimento, período e frequência. 67 RECAPITULANDO ATIVIDADES 1 - André, conversando sobre ciências com seu amigo Paulo, disse que um barco à deriva em alto mar pode se movimentar à medida que as ondas são formadas, pois à medida que as ondas vão se propagando, o barco se movimenta junto com a onda. Explique por que essa afirmação NÃO é correta. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2 - Qual a condição para que uma onda seja classificada como mecânica? E qual a condição para que uma onda seja classificada como uma onda eletromagnética? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3 - Dê um exemplo de: a) Uma onda mecânica. ____________________________________________________________________ b) Uma onda eletromagnética. ________________________________________________________________________________ 68 4 - Defina e dê exemplos de: a) Ondas longitudinais. ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ b) Ondas transversais. ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 5 - Responda: a) Qual o nome da grandeza que mede a distância entre duas cristas consecutivas? ________________________________________________________________________________ b) Uma fonte de ondas produz 40 ondas a cada segundo, essa grandeza podemos chamar de 40 Hz. Qual o nome dessa grandeza? ________________________________________________________________________________ c) Uma onda sonora se propaga com uma certa velocidade no ar. O que acontece com essa onda se ela passar a se propagar na água? ________________________________________________________________________________ d) O que o período de uma onda mede? ________________________________________________________________________________ ATIVIDADES COMPLEMENTARES 1 Tipos de Ondas Atividades 1. Nas últimas décadas, o cinema tem produzido inúmeros filmes de ficção científica com cenas de guerras espaciais, como Guerra nas Estrelas. Com exceção de 2001, Uma Odisseia no Espaço, essas cenas apresentam explosões com estrondos impressionantes, além de efeitos luminosos espetaculares, tudo isso no espaço interplanetário. a) Comparando Guerra nas Estrelas, que apresenta efeitos sonoros de explosão, com 2001, uma odisseia no Espaço, que não os apresenta, qual deles está de acordo com as leis da Física? Explique sua resposta. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ b) E quanto aos efeitos luminosos apresentados por ambos, estão de acordo com as leis Físicas? Justifique. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. De modo bem simplificado, podemos dizer que, ao emitir um som (bater uma palma, por exemplo), você altera a pressão sobre as moléculas de ar próximas, que passam a se mover para frente e para trás em torno da posição de equilíbrio. Neste vaivém elas atingem outras moléculas de ar que estão próximas a elas e esta perturbação da pressão vai então se deslocando. Este 69 pulso é transversal ou longitudinal? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3. A tira de humor ilustra situações em que há emissão-recepção de som, dentre elas, a emissão do fenômeno denominado trovão. Qual a sua explicação para a propagação do trovão produzido pela descarga elétrica entre duas nuvens? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 4. As tiras de humor a seguir ilustram um brinquedo comum – telefone com fio - entre as crianças. Este brinquedo nada mais é que dois copos presos por um fio longo de barbante ou nylon. Qual a sua explicação para o funcionamento deste brinquedo? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 4. Assinale a alternativa que apresenta corretamente as características inerentes às ondas longitudinais: a) São ondas que só podem propagar-se em uma única direção do espaço. b) São ondas que se propagam na direção perpendicular ao estímulo responsável por gerá-las. c) São ondas que se propagam na mesma direção que o estímulo responsável por gerá-las. d) Um bom exemplo de ondas longitudinais são as ondas eletromagnéticas. 70 SEMANA 2 UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): Matéria e Energia. OBJETO(S) DE CONHECIMENTO: Radiações e suas aplicações na saúde. HABILIDADE(S): (EF09CI06) Classificar as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raio X, forno de micro-ondas, fotocélulas etc. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Espectro eletromagnético. INTERDISCIPLINARIDADE: Biologia e Matemática. TEMA: Ondas eletromagnéticas Caro (a) estudante, nessa semana você vai classificar as ondas eletromagnéticas em ordem crescente de suas frequências. RECAPITULANDO: Espectro Eletromagnético O conjunto formado pelos tipos de ondas eletromagnéticas é chamado de espectro eletromagnético. PARA SABER MAIS: Para saber mais sobre as características de cada onda do espectro eletromagnéti- co, assista ao vídeo do link abaixo. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=coVfbENnzlM>. Acesso em: 29 jan. 2021. http://www.youtube.com/watch?v=coVfbENnzlM 71 ATIVIDADES 1 - Por qual motivo as ondas eletromagnéticas limítrofes receberam os nomes: infravermelho e ultravioleta, quando estão na faixa de luz visível? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2 - Qual onda eletromagnética é mais usada na medicina para identificação de fraturas ósseas?______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3 - Assinale, entre as alternativas seguintes, aquela em que há, exclusivamente, ondas de natureza eletromagnética: a) Raios x, raios gama, ultravioleta. b) Ondas de rádio, infravermelho, ultrassom. c) Luz visível, ultravioleta, som. d) Infravermelho, ondas de rádio, sonar. e) Ultravioleta, raios gama, infrassom. 4 - Sobre as ondas eletromagnéticas, assinale a alternativa INCORRETA: a) As ondas eletromagnéticas não podem ser polarizadas. b) As ondas eletromagnéticas são longitudinais. c) As ondas eletromagnéticas são produzidas pela oscilação dos campos elétrico e magnético. d) Ondas eletromagnéticas não são capazes de carregar matéria, somente energia. e) Podem existir ondas eletromagnéticas de polarização vertical, horizontal e circular. 5 - Como uma onda de infravermelho pode ser diferenciada de uma onda de luz visível? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ATIVIDADES COMPLEMENTARES 2 Ondas eletromagnéticas e suas aplicações 1- O eletrocardiograma, exame utilizado para avaliar o estado do coração de um paciente, trata-se do registro da atividade do coração ao longo de um certo intervalo de tempo. Que tipo de onda é essa: a) onda sonora b) onda elétrica c) onda de raio x d) micro-ondas e) ondas de rádio 2- O ecocardiograma é outro exame realizado para avaliar o estado do coração de um paciente é uma ultrassonografia que fornece imagens do órgão. Que tipo de onda é essa: a) onda sonora b) onda elétrica c) onda de raio X d) micro-ondas e) ondas de rádio 72 3- Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle. A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de: a) terem fases opostas b) serem ambas audíveis c) terem intensidades inversas d) serem de mesma amplitude e) terem frequências próximas 4. O primeiro forno de micro-ondas foi patenteado no início da década de 1950 nos Estados Unidos pelo engenheiro eletrônico Percy Spence. Fornos de micro-ondas mais práticos e eficientes foram desenvolvidos nos anos 1970 e a partir daí ganharam grande popularidade, sendo amplamente utilizados em residências e no comércio. Em geral, a frequência das ondas eletromagnéticas geradas em um forno de micro-ondas é de 2450 MHz. Em relação à Física de um forno de micro- ondas, considere as seguintes afirmativas: I - Um forno de micro-ondas transmite calor para assar e esquentar alimentos sólidos e líquidos. II - O comprimento de onda dessas ondas é de aproximadamente 12,2 cm. III- As ondas eletromagnéticas geradas ficam confinadas no interior do aparelho, pois sofrem reflexões nas paredes metálicas do forno e na grade metálica que recobre o vidro da porta. Estão corretas, apenas: a) afirmativa I. b) afirmativa II. c) afirmativa III. d) as afirmativas I e II. e) as afirmativas II e III. 5. A tecnologia de telefonia celular 4G passou a ser utilizada no Brasil em 2013, como parte da iniciativa de melhoria geral dos serviços no Brasil, em preparação para a Copa do Mundo de 2014. Algumas operadoras inauguraram serviços com ondas eletromagnéticas na frequência de 40 MHz. Sendo a velocidade da luz no vácuo c = 3,0 x 108 m/s, o comprimento de onda dessas ondas eletromagnéticas é: a) 1,2 m. b) 7,5 m. c) 5,0 m. d) 12,0 m. 73 SEMANA 3 UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): Matéria e Energia. OBJETO(S) DE CONHECIMENTO: Luz. HABILIDADE(S): (EF09CI04) Planejar e executar experimentos que evidenciam que todas as cores de luz podem ser formadas pela composição das três cores primárias da luz e que a cor de um objeto está relacionada também à cor da luz que o ilumina. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Luz, meios ópticos, fenômenos associados à propagação de luz. INTERDISCIPLINARIDADE: Biologia. TEMA: Luz Caro (a) estudante, nessa semana você vai compreender que a luz é uma onda eletromagnética, diferen- ciar os meios ópticos e compreender sobre os fenômenos associados à propagação da luz. RECAPITULANDO Luz: radiação capaz de sensibilizar os olhos humanos. A velocidade da luz no vácuo é a maior velocidade possível de ser atingida: aproximadamente 300 000 Km/s. Sombra: é uma consequência da propagação retilínea da luz. A sombra projetada ou umbra é a região de escuridão total. Já a região de escuridão parcial se chama penumbra. 74 PARA SABER MAIS: Você poderá aprofundar seus conhecimentos buscando outras fontes de informações: Disponíveis em: <https://www.youtube.com/watch?v=CJGsvZVMhgk>; <https://www.youtube.com/watch?v=vOgZzJUZ4XE>; <https:// www.youtube.com/watch?v=nQEx0tZyDNc>; <https://www.youtube.com/watch?v=k69j7dFT9mE>. Acesso em: 29 jan. 2021. ATIVIDADES 1 - (Unitau) Dois raios de luz, que se propagam em um meio homogêneo e transparente, interceptam-se em certo ponto. A partir desse ponto, pode-se afirmar que: a) Os raios luminosos cancelam-se. b) Mudam a direção de propagação. c) Continuam propagando-se na mesma direção e sentido que antes. d) Propagam-se em trajetórias curvas. e) Retornam em sentidos opostos. 2 - Um observador A, olhando num espelho, vê um outro observador B. Se B olhar no mesmo espelho, ele verá o observador A. Esse fato é explicado pelo: a) Princípio da propagação retilínea da luz. b) Princípio da propagação curvilínea da luz. c) Princípio da independência dos raios luminosos. d) Princípio da reversibilidade dos raios luminosos. 3 - Quando ocorre um eclipse parcial do Sol, o observador se encontra: a) na sombra. b) na penumbra. c) na região plenamente iluminada. d) nenhuma das anteriores. 4 - A luz se propaga: a) em linha curva. b) somente no ar. c) num só sentido. d) em linha reta. 5 - O vidro fosco é um meio: a) opaco. b) translúcido. c) transparente. d) nenhuma das anteriores. ATIVIDADES COMPLEMENTARES 3 Princípios Ópticos Assista o vídeo: https://youtu.be/UlUVdceNXs8 PROPAGAÇÃO RETILÍNEA DA LUZ Hoje sabemos que os raios de luz são compostos por partículas chamadas de fótons e sempre se propagam retilineamente a partir da fonte emissora de luz. Há vários exemplos que comprovam esse princípio, como a observação do caminho percorrido pela luz que sai de um projetor de filmes. Outro exemplo é a câmara escura, que consiste numa caixa de paredes escuras, com um furo pequeno em uma delas, pelo qual a luz penetra. A parede oposta ao furo serve como anteparo. O experimento proposto é de caráter demonstrativo e tem por objetivo mostrar que realmente a luz se propaga em linha reta. Para demonstrar essa situação, podemos elaborar o experimento da câmara escura que pode ser construído dentro da sala de aula e é um experimento de baixo custo. http://www.youtube.com/watch?v=CJGsvZVMhgk http://www.youtube.com/watch?v=vOgZzJUZ4XE http://www.youtube.com/watch?v=nQEx0tZyDNc http://www.youtube.com/watch?v=k69j7dFT9mE https://youtu.be/UlUVdceNXs8 75 Para a construção do experimento vamos precisar de: - um prego - uma lata de leite em pó - papel vegetal - uma vela Montagem do experimento Faça um furo bem centralizado no fundo da lata de leite em pó. Em seguida, tampe o lado aberto da lata com o papel vegetal. Use fita adesiva para fixar bem o papel à lata. Acenda uma vela e posicione-a em frente ao furo da lata, com isso você verá a imagem invertida da chama da vela no anteparo de papel vegetal como mostra a figura abaixo. Isso acontece graças à luz que, saindo do objeto(no caso, a vela), entra na câmara escura e atinge o fundo da lata (anteparo). RESPONDA: 1. Por que a imagem é formada invertida no anteparo? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Como fazer para aumentar o tamanho da imagem formada no anteparo? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. Como fazer para diminuir o tamanho da imagem formada no anteparo? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ SEMANA 4 UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): Matéria e Energia. OBJETO(S) DE CONHECIMENTO: Fenômenos ópticos. HABILIDADE(S): (EF09CI05) Investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de imagem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana. CONTEÚDOS RELACIONADOS: Reflexão, refração e difração da luz. INTERDISCIPLINARIDADE: Matemática. 76 TEMA: Fenômenos ópticos Caro (a) estudante, nessa semana você vai reconhecer alguns fenômenos ópticos. RECAPITULANDO Disponível em: <https://www.gestaoeducacional.com.br/wp-content/uploads/2019/07/Espelhos-planos.png>. Acesso em 25 fev. 2021. ATIVIDADES 1 - Quando a luz branca atravessa um prisma transparente ela decompõe-se, tornando evidente o espectro de cores que se une para formá-la. O fenômeno descrito refere-se à: a) dispersão da luz. b) reflexão da luz. c) absorção da luz. d) difração da luz. e) polarização da luz. http://www.gestaoeducacional.com.br/wp-content/uploads/2019/07/Espelhos-planos.png 77 2 - (UFAL) A figura representa um feixe de raios paralelos incidentes em uma superfície S e os correspondentes raios emergentes: Essa figura ilustra o fenômeno óptico da: a) dispersão. b) reflexão difusa. c) refração. d) difração. e) reflexão regular. 3 - (FMABC SP) As imagens abaixo correspondem a um acessório de segurança para quem tem que transportar um bebê na cadeirinha no banco de trás – o espelho retrovisor para bebê. Para que os pais possam ver o filho sentado na cadeirinha, fixada no banco traseiro e de costas para os ocupantes dos bancos da frente do carro, o espelho deve ser fixado no encosto de cabeça do banco traseiro, defronte ao bebê. Assim, os pais, ao olharem para o espelho retrovisor interno do automóvel, poderão ver a imagem refletida do bebê. O princípio da óptica geométrica que permite que isso seja possível é a) refração luminosa. b) dispersão luminosa. c) independência dos raios luminosos. d) reversibilidade dos raios luminosos. 4 - ASSINALE a alternativa correta a respeito dos fenômenos da reflexão, refração e absorção da luz. a) Um único raio de luz incidente não pode sofrer os três fenômenos ópticos ao mesmo tempo. b) As leis da reflexão se aplicam tanto à reflexão regular quanto à reflexão difusa. c) As leis da refração só podem ser aplicadas no caso da refração difusa. d) A reflexão de um espelho plano é difusa. e) Todas as alternativas anteriores estão incorretas. 5 - À medida que a luz solar penetra na água, em locais de grande profundidade, ela vai se transformando em outro tipo de energia (geralmente em energia calorífica). Qual o nome desse fenômeno? ________________________________________________________________________ 78 ATIVIDADES COMPLEMENTARES 4 Atividade prática - Refração MATERIAL: 1. Um copo 2. Água 3. Um botão COMO FAZER: 1. Coloque o botão dentro do copo. 2. Jogue um pouco de água no copo. Responda: 1. O que acontece e por quê? ____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ - Periscópio O periscópio é um instrumento fundamental nos submarinos, usados para captar imagens acima da superfície da água. Eles foram muito utilizados também nas guerras, para observar o movimento inimigo de dentro de trincheiras sem correr o risco de ser alvejado. O periscópio básico emprega dois espelhos, paralelos, a certa distância um do outro. Os raios luminosos atingem o primeiro espelho, que os reflete para o segundo espelho; daí é novamente refletido para o visor. Sua aplicação vai desde “o olhar por cima do muro” até observar um desfile nos dias festivos, com toda uma multidão pela frente a atrapalhar sua visão direta. Para ter uma engenhoca que espia a casa do vizinho você vai precisar de: • Papel cartaz preto; • dois espelhos planos; • régua, tesoura, cola e fita adesiva. Montagem: • corte um pedaço do papel cartaz em dimensões de 66 cm por 43; • faça a divisão do papel em quatro partes iguais, dobrando-o como para fazer um tubo; • corte de forma retangular a parte onde você observará o espelho e a parte pela qual entrará a luz do objeto a ser observado; • coloque os espelhos dentro do tubo que foi montado. Observe na figura abaixo como deve ser a montagem do instrumento: 79 Considerando o Princípio de propagação retilínea da luz, explique o funcionamento do dispositivo. ____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Querido(a) estudante, chegamos ao fim do nosso primeiro PET de física. Esse volume teve como obje- tivo revisar os conteúdos vistos no ano anterior. Se sentir necessidade, faça mais revisões e busque por conhecimento, pois ele fará o diferencial na sua vida. Nos próximos PETs serão abordados os con- teúdos referentes ao seu ano de escolaridade, ou seja, conteúdos novos para você. Então dedique-se, estude para que o sucesso possa ser alcançado por você. Tenha um bom ano letivo, com bastante aprendizagem! O seu futuro é você quem faz... REFERÊNCIAS HELERBROCK, Rafael. "Fenômenos ópticos"; Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola. uol.com.br/fisica/fenomenos-opticos.htm>. Acesso em 10 de janeiro de 2021. NERY, A. L. P. Killner, G. I. PARA VIVER JUNTOS — 9o Ano. São Paulo. SM Editora, 3a Edição. 2012. Projeto Araribá: Ciências/obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida pela editora Moderna; editora responsável Maíra Rosa Carnevalle. — 4a Ed. — São Paulo 2014.