GUIA PEDAGÓGICO DO PROFESSOR Por que o Sol possui manchas?

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1 GUIA PEDAGÓGICO DO PROFESSOR Por que o Sol possui manchas? OBJETIVOS Ao final desta aula, o aluno deverá ser capaz de: Reconhecer o conceito de calor específico e sua unidade de medida. Calcular a quantidade de energia necessária para modificar a temperatura ou estado físico de determinada substância/material. Identificar os diferentes estados físicos da matéria; Associar a formação das manchas solares à interação entre plasma e campo magnético. DURAÇÃO Este encontro utilizará 2h aula (45 min) RECURSOS/MATERIAIS DE APOIO Computador; Data show; Quadro branco e caneta INTRODUÇÃO Apresentação do tema introdutório: Por que o Sol possui manchas? O professor iniciará o encontro com um breve relato do início do uso de telescópios na astronomia, realizado por Galileu. Poderá destacar algumas de suas descobertas como: as crateras da Lua, as Luas de Júpiter, as fases de Vênus. Entretanto, a ênfase do encontro estará na descoberta de manchas escuras (conhecidas por manchas solares) observadas por ele quando apontou seu telescópio para o Sol.

2 Figura 01: Manchas Solares Disponível em: Galileu também observou que as manchas mudavam de posição, logo, ele concluiu que o Sol realizava movimento de rotação. Entretanto, as manchas solares próximas aos polos possuíam um período de rotação maior daquelas que estavam sobre o equador. Assim, ele também concluiu que o Sol não era um corpo rígido. Após este breve resumo do trabalho de Galileu, será apresentado o Episódio 24 da série ABC da astronomia, cujo objetivo principal é apresentar o número de Wolf, utilizado para determinar os períodos de máxima atividade solar. Figura 02: Vídeo Abc da Astronomia Episódio 24: Número de Wolf Disponível em: Ele também destaca apresenta vários aspectos relevantes sobre o Sol (composição, distância, linhas de campo magnético, movimento de rotação) e suas as manchas solares (tamanho, classificação das regiões das manchas), bem como a relação entre suas quantidades, atividade solar, vento solar e formação de auroras austral e boreal.

3 Encerrada a apresentação do vídeo, o professor questionará aos alunos: O que causa as manchas solares? A resposta para esta pergunta está na compreensão do que é o plasma. DESENVOLVIMENTO Conhecimentos Prévios Procurando identificar os conhecimentos prévios, o professor perguntará: Como aumentamos ou diminuímos a temperatura de um objeto, ou então modificamos seu estado físico? O intuito desta pergunta é também de verificar se os alunos compreenderam a relação entre troca de energia e aumento de temperatura/mudança de estado físico. Caso haja dúvidas, o professor poderá retomar a relação entre transferência de energia e temperatura para reforçar esta concepção. Organizador prévio Antes de iniciar a apresentação do organizador prévio, o professor poderá retomar a comparação entre pessoas numa festa e objetos, apresentada na aula passada. Após, será feita a pergunta: Como deixamos as pessoas mais agitadas numa festa?. Figura 03: Organizador prévio Mudança de fase Disponível em:

4 A resposta é fornecer dinheiro às pessoas. Assim, o organizador prévio realizará a seguinte comparação: Numa festa, quando adicionado dinheiro às pessoas, elas ficam mais felizes e agitadas. Comparando com o que ocorre objetos, quando eles recebem energia, seus constituintes ficam mais agitados; Agora, quando retiramos dinheiro das pessoas numa festa, elas ficam desanimadas. Comparando com o que ocorre com os objetos, seus constituintes cedem energia e ficam menos agitados Nesta etapa, poderá ser realizada uma reconciliação integrativa, retomando alguns conceitos trabalhados em outras aulas, destacando a relação deles com a energia. Por exemplo: Energia e temperatura (aula 1) - Para aquecer ou resfriar determinado material, necessitamos transferir ou retirar energia a ele; Energia e dilatação térmica (aulas 3 e 4) Para modificas as dimensões determinado material, necessitamos transferir ou retirar energia a ele; Energia e calor (aula 5) Definimos calor a transferência de energia que ocorre devido a diferença de temperatura entre objetos; Por fim, a relação que deverá ser estabelecida é que para modificar a temperatura ou então o estado físico de um objeto/corpo, temos que fornecer ou retirar energia dele. A Em suas apostilas, os alunos responderão aos exercícios 6-1 e 6-2 para reforçar estes conceitos. Mudanças dos estados físicos A simulação Phet estados da matéria deve ser utilizada para exemplificar o comportamento dos constituintes ao receberem/cederem energia de uma fonte quente/fria, resultando nas mudanças dos estados físicos. Para apresentar os exemplos, o professor deve selecionar a molécula de água. Para resumir todas estas informações, há uma imagem descrevendo todos

5 os processos de mudança do estado físico, inclusive contendo a mudança do estado gasoso para o plasma. Figura 04: Estados físicos da água Disponível em: Algumas situações cotidianas onde ocorrem a mudança do estado físico da água podem ser apresentadas, como: A evaporação de um lago; a condensação da água num objeto mais frio que a temperatura ambiente ou então numa nuvem (destacando que seu estado físico não é o gasoso). Deverá ser esclarecido que os constituintes confinados num recipiente e recebendo energia, chegariam num estágio que se desagregariam, ou seja ficariam ionizados. E este gás carregado eletricamente chama-se plasma, o quarto estado físico da matéria. Na apostila, os alunos responderão o exercício 6-2, bem como uma atividade (exercício 6-3) na qual eles identificarão os processos em que há ganho ou perda de energia na mudança de estado físico. Calor sensível O professor apresentará o calor sensível como a quantidade de energia transferida/retirada de determinado objeto necessária para modificar sua temperatura. Será apresentada a equação de calor sensível, utilizada para determinar esta quantidade de energia, esclarecendo o significado das variáveis da

6 equação, destacando o Q como energia transferida/retirada Calor. Uma tabela com valores de calores específicos poderá ser apresentada, discutindo o significado dos valores e suas implicações. Deverá ser também destacado a outra unidade de energia utilizada, a Caloria, definindo seu significado (quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1g de água de 14,5 C para 15,5 C). O professor resolverá os exercícios de fixação 6-4. Calor Latente O calor latente será definido como a quantidade de energia transferida/retirada de determinado objeto necessária para modificar o estado físico da matéria. Deverá ser destacado que neste processo não há variação significativa de temperatura, ou seja, ela permanece constante. Na apresentação da equação do calor latente a independência da temperatura será esclarecida, demonstrando que não há variáveis referentes a ela. A análise dos valores de calores latente contidos numa tabela, demonstrará quanto cada grama de substância necessita de energia para modificar seu estados físico. O professor resolverá os exercícios de fixação 6-5. Quarto estado da matéria - o plasma Procurando esclarecer o que é o plasma, poderão ser apresentados alguns exemplos como uma bola de plasma, elétrica de raios, aurora boreal, estrelas e a queda de meteoro; Figura 05: Exemplos de plasma Disponível em:

7 Um vídeo com da queda de um meteoro na Rússia, pode ser utilizado para exemplificar o que é plasma, formado pela rápida compressão do ar a frente do meteoro. Figura 06: Queda de um meteoro Disponível em: Retomada do tema introdutório: Por que o Sol possui manchas? Inicialmente poderá ser reforçada a informação de que as estrelas são feitas de plasma. Destaquei também que o núcleo aquecido da Terra é formado por plasma, e que o campo magnético é formado pelo movimento de rotação do núcleo. A ideia central a ser transmitida foi e que cargas elétricas em movimento produzem campos magnéticos. Figura 07: Queda de um meteoro Disponível em: Esta informação será utilizada como gancho para explicar que o plasma das estrelas em movimento, produz um campo magnético. Utilizando a informação do início da aula (rotação diferenciada nos polos) expliquei que ela causa uma distorção

8 do campo magnético. Figura 08: Distorção das linhas de campo Magnético do Sol Disponível em: O professor poderá esclarecer que a cada 22 anos o campo magnético do Sol se inverte, e no meio deste períodos, há uma grande distorção do campo magnético, aumentado o número de manchas e resultando numa época de grande atividade solar. Figura 09: Distorção das linhas de campo magnético do Sol Disponível em: Ocorrendo a ejeção do plasma na direção da Terra, ele interagirá com o campo magnético da Terra e formará o fenômeno das auroras boreal e austral.

9 Figura 10: Auroral boreal Disponível em: Retomando a causa das manchas, o professor utilizará a relação entre o plasma e campo magnético. As deformações do campo magnético (formadas por linhas de campo) que impedem que o plasma próximo a elas realize a convecção e retorne ao interior do Sol. Esta região acaba resfriando, resultando manchas escuras, mas que na verdade de cores vermelhas e alaranjadas. Figura 11: Manchas Solares Disponível em: AVALIAÇÃO Exercícios de fixação apostilas. Os alunos responderão os exercícios de dilatação térmica existentes em suas

10 Mapas conceituais No final da apostila dos alunos há uma tarefa, que consiste na elaboração de um mapa conceitual, utilizando os conceitos vistos nesta aula. Para facilitar a elaboração, alguns conceitos foram sugeridos. LINKS PARA CONSULTA Conhecendo as constelações Etapas evolutivas das estrelas Manchas solares: