1) PROBLEMATIZAÇÃO 2) PERGUNTAS-CHAVE 3) CONCEITOS-CHAVE. 3.1) Magnetismo. Atividade 2 1

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1 Atividade 2 1 1) PROBLEMATIZAÇÃO É incrível pensar em como tem sido rápido o desenvolvimento de certas tecnologias. Cada dia se consegue fazer computadores mais velozes, celulares menores, aparelhos que podem localizar carros ou pessoas em qualquer lugar do mundo em poucos minutos, etc. A comodidade e/ou facilidade que essas tecnologias possibilitam aos indivíduos, muitas vezes, os impedem de pensar como viver sem elas. Talvez seja difícil acreditar, mas coisas consideradas simples hoje, já foram consideradas tecnologia de ponta em outras épocas. Imagine pensar que a simples orientação pelos astros, ou mesmo a utilização de um instrumento tão comum nos dias de hoje, como uma bússola, já foram considerados como principais instrumentos de navegação em outras épocas. Mas como se pode explicar os fenômenos magnéticos considerados um tanto mágicos por algumas pessoas? 2) PERGUTA-CHAVE Ao se utilizar uma bússola, percebe-se que ela sempre aponta para uma mesma direção. a sua opinião que fator(es) condiciona(m) esta direção? De que você acha que é feita uma bússola? e for colocada uma bússola perto de um ímã, a agulha da bússola vai sofrer alguma deflexão? e for colocada uma bússola perto de um fio em que passa uma corrente elétrica contínua, o que você acha que vai acontecer naquele instrumento? 3) COCEITO-CHAVE 3.1) Magnetismo As observações dos fenômenos magnéticos são muito antigas, e surgiram com a verificação da existência de um tipo de pedra que era capaz de atrair ferro. Além disso, quando se deixava um pedaço de ferro perto dessa pedra, ele adquiria propriedade de atrair outros objetos de ferro. Atualmente essas pedras são chamadas de ímãs naturais, e sabe-se que são constituídas por um tipo de óxido de ferro. Essa descoberta possibilitou que vários outros fenômenos fossem identificados como magnéticos, pudessem ser compreendidos e, conseqüentemente descritos.

2 3.2) Ímã Os ímãs podem ter várias formas e tamanhos, entretanto, algumas propriedades básicas sempre se mantêm. A principal delas é o fato da existência de pólos: o pólo norte magnético e o pólo sul magnético. Um fato um tanto curioso é a impossibilidade de se ter um pólo magnético isolado, ou seja, ao se quebrar um ímã em dois pedaços, não será produzida uma metade com o norte magnético e outra com o sul magnético, apenas teremos o surgimento de dois novos ímãs, e independente de quantos pedaços forem quebrados, cada pedaço sempre será um novo ímã. Outra propriedade importante é a atração e repulsão magnéticas. Pode-se fazer uma analogia com a repulsão e atração entre cargas elétricas, onde cargas de sinais diferentes se atraem e de mesmo sinal se repelem. É importante se entender que é apenas uma analogia, pois não se pode cair no engano de que as forças envolvidas nas duas situações são de mesma natureza. as figuras 1 a e 1 b estão ilustradas a repulsão entre ímãs (polaridades iguais), enquanto que na 1 c a atração (polaridades diferentes). figura 1 a figura 1 b figura 1 c 3.3) Magnetismo terrestre Além dos ímãs naturais, existem outros tipos, decorrentes de situações artificiais ou não, em que há a presença de propriedades magnéticas: eletroímãs, bússolas e, entre outros, o próprio planeta Terra. Observe a figura 2 2 ao lado: O núcleo da Terra é constituído por ferro e níquel líquidos, em altas temperaturas e, por estarem no estado líquido, circulam no interior da Terra por correntes de convecção, de modo que existem correntes elétricas circulando. O movimento dessas correntes provoca o aparecimento de um campo magnético na Terra. Figura 2: campo magnético terrestre ão se engane achando que esse campo é de natureza elétrica! Posteriormente isto será mais bem discutido; por ora, ressalta-se que é sabido que correntes elétricas em movimento são capazes de gerar campos magnéticos.

3 3.3) Bússola Talvez não seja fácil acreditar que a Terra possa ser considerada como um gigantesco ímã, mas isto não é tão difícil de comprovar. Acompanhe o raciocínio! e realmente existe um campo magnético terrestre, uma pequena mudança na posição de um ímã será suficiente para que ele tenda voltar a sua posição inicial; fato que não se observa com pedaços de ímãs naturais. o entanto, percebe-se que se o peso do ímã e a força de atrito entre a sua base e a superfície em que se encontra apoiado forem diminuindo, de tal forma que ele fique quase livre para girar em torno de um eixo perpendicular, a tendência de retorno à posição inicial será perceptível. Um objeto desse tipo existe e é conhecido como bússola. ua constituição nada mais é do que uma agulha magnetizada capaz de girar livremente em torno de um eixo perpendicular a ela. Figura 3: bússola 3 A bússola é um instrumento baseado em tecnologia simples e barata e tem como característica principal apontar para o Pólo orte geográfico da Terra. O seu uso é para orientar uma navegação, ou mesmo pessoas perdidas na mata, etc. Uma qualidade importante deste instrumento é a facilidade em se fazer um. Observe a Figura 4 ao lado: Figura 4 4 : montagem simples de uma bússola Pode-se verificar que não foi necessário nada mais do que uma agulha magnetizada e um artifício para deixá-la livre; no caso, fixá-la sobre uma rolha de cortiça para que pudesse boiar na água. 3.4) Eletromagnetismo Os ímãs naturais e suas propriedades são conhecidos desde a antiguidade, pois em algumas regiões da Grécia havia grande quantidade do mineral, como na Magnésia. O primeiro livro sobre o Magnetismo (De Magnete) foi escrito pelo médico inglês William Gilbert e publicado em Contudo, só no século XIX seu estudo ganhou importância, ao ser feita uma relação entre o Magnetismo (estudo dos ímãs) e a Eletricidade (estudo das cargas elétricas). Em 1820, Hans Christian Öersted fez uma descoberta. Ao montar um circuito elétrico, tendo nas proximidades uma bússola, percebeu que ao fechar o circuito ocorria uma deflexão na agulha. Então, Öersted fez a seguinte montagem: associou ao

4 circuito um fio metálico, com sua direção paralela à orientação norte-sul da bússola, colocando-a ao lado. Ao permitir a passagem de corrente elétrica no fio, verificou que a agulha da bússola tendia a se orientar perpendicularmente a sua posição original; ao desligar o circuito, a agulha da bússola voltava à posição original. Outra situação que observou foi a de que a agulha da bússola tendia a se aproximar da direção paralela ao fio se fosse colocada embaixo do mesmo, conforme a Figura 5 5. Figura 5: montagem relativa à experiência de Öersted. A constatação de que correntes elétricas podem gerar efeitos magnéticos contribuiu para a delimitação de um novo campo de estudos e pesquisas o Eletromagnetismo correlacionando a geração de efeitos magnéticos por causas elétricas e vice-versa. 4) ATIVIDADE EM GRUPO: ugere-se a seguinte seqüência de atividades: 1. a primeira parte da aula, propor que a turma se divida em grupos, a fim de que, a partir de orientações do professor, cada grupo construa uma bússola. Ao término da construção, os alunos poderão verificar que as bússolas, ao serem colocadas sobre uma mesa apontarão para uma única direção; 2. Em seguida, o professor poderá, a partir das opiniões dos alunos sobre a razão daquele fenômeno, fomentar um debate; 3. Mostrar a experiência de Öersted; 4. Usar as perguntas-chave para estimular os alunos a explicitarem suas explicações para os fenômenos observados na reprodução da experiência de Öersted; 5. Fazer uma síntese das respostas dos alunos, correlacionando-as com os conceitos científicos; 6. Avaliar a aprendizagem.

5 5) COTRUÇÃO E MOTAGEM DO KIT: 5.1) Kit Experimental 1 Construção de uma Bússola Material ecessário: - 1 rolha de cortiça; - 1 agulha de costura ou alfinete; - 1 vasilha com água; - 1 ímã. - adesivo instantâneo universal. Construção: 1º) Deixe a agulha encostada no ímã por alguns minutos, a fim de que a mesma adquira propriedades magnéticas; 2º) Cole a agulha sobre a rolha, de modo que seu centro de massa fique em equilíbrio; 3º) Coloque o conjunto rolha-agulha dentro da vasilha com água. 5.2) Kit Experimental 2 Experiência de Öersted Material ecessário: - 1 régua ou pedaço de madeira cortado como uma régua ( 30 cm); - 2 hastes cilíndricas, metálicas, de aproximadamente 5 cm de comprimento; - 30 cm de fio de cobre fino; - 1 fonte de tensão elétrica, preferencialmente de 6 V; - 2 grampos de cabelo ou 2 garras jacaré; - 1 bússola. Construção: 1º) Faça dois orifícios, compatíveis com a espessura das hastes, um em cada extremidade da régua, e encaixe as hastes, conforme ilustração abaixo; hastes 2º) Prenda as extremidades do fio de cobre nas hastes: fio de cobre

6 3º) Descasque os fios da fonte de modo a conectá-los nas hastes. Para tanto, use as garras jacaré ou os grampos de cabelo, porém, deve-se estar atento para raspar os grampos, caso eles sejam esmaltados. Cuidado importante: Lembre-se que, quando em funcionamento, este kit estará em curto-circuito, implicando que as observações se realizem o mais rápido possível, já que, inevitavelmente, a fonte queimará se ficar ligada por muito tempo. 6) UGETÕE PARA A AVALIAÇÃO DA APREDIZAGEM. 1) Por que se pode perceber a presença de Campo Magnético na Terra? 2) uponha que um ímã, tal como o mostrado na figura ao lado, seja quebrado em três partes. Faça um desenho, indicando as orientações magnéticas orte () e ul () de cada uma das partes. 3) Apresente uma explicação para o fato da agulha de uma bússola sofrer deflexão, quando a mesma é aproximada de um fio em que há passagem de corrente elétrica. 1 Proposta elaborada em 2005 pelo licenciando Diogo Prado de ouza, como bolsista de extensão da PROEX / UFF no Projeto Divulgação de Propostas para o Ensino de Física. 2 Disponível em: Acesso em: 20 de agosto de Disponível em: Acesso em: 20 de agosto de Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de Disponível em: Acesso em: 28 de agosto de 2005.