ATIVIDADES EXPERIMENTAIS COM CALCULADORA

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1 ATIVIDADES EXPERIMENTAIS COM CALCULADORA Denise Borges Sias a [[email protected]] Rejane Maria Ribeiro Teixeira b [[email protected]] a Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física, UFRGS e CEFET-RS b Instituto de Física, UFRGS XVI SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA SNEF 2005 Mini-Simpósio: Novas Tecnologias no Ensino de Física

2 EQUIPAMENTO UTILIZADO SISTEMA CBR CALCULATOR BASED RANGER (Texas Instruments) SISTEMA CBL CALCULATOR BASED LABORATORY (Texas Instruments) SENSORES (Vernier) CONTEXTO Material disponível no CEFET-RS Utilização em salas ambientes

3 SISTEMA CBR CALCULATOR BASED RANGER Sensor Sônico de Movimento Envia um pulso ultra-sônico e, a seguir, calcula o tempo gasto para o retorno desse pulso após colidir com o objeto mais próximo.

4 SISTEMA CBL CALCULATOR BASED LABORATORY

5 EXEMPLOS DE ATIVIDADES

6 I. CINEMÁTICA OBJETIVO: Compreender os gráficos da cinemática através do movimento do próprio corpo. REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO: 1. Utilizando o programa RANGER o aluno, através do visor da calculadora, será apresentado a um gráfico da cinemática. 2. Análise do gráfico por parte do aluno.

7 3. Reprodução do gráfico pelo aluno através do movimento do seu próprio corpo.

8 DISCUSSÃO DO EXPERIMENTO Quais grandezas físicas estão representadas nos eixos x e y? Quais são as suas unidades de medida? Como você determina a que distância do sensor deve começar? O que significa um segmento inclinado para cima? Neste você deve aproximar-se ou afastar-se do sensor? O que significa um segmento inclinado para baixo? Neste você deve aproximar-se ou afastar-se do sensor? O que significa um segmento horizontal? Como você deve agir neste caso? Além de decidir sobre aproximar-se ou afastar-se do sensor, que outra decisão deve ser tomada para a reprodução correta do gráfico? O que significa, então, o grau de inclinação do gráfico?

9 EXPLORANDO O GRÁFICO DA VELOCIDADE EM FUNÇÃO DO TEMPO REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO: Através da realização dos mesmos procedimentos realizados para o gráfico posição em função do tempo.

10 II. RESFRIAMENTO DE UM CORPO OBJETIVO: Analisar qualitativamente os fatores que influenciam no resfriamento de um corpo. MATERIAL UTILIZADO Béquer Tubo de ensaio Sensor de Temperatura Sistema CBL

11 REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO: A turma será dividida em grupos. Cada grupo fará a coleta de dados em situação diferente.

12 EXEMPLOS DE SITUAÇÕES PROPOSTAS Curva de Resfriamento temperatura (Celsius) tempo (s) Resfriamento de 25 ml de água em um tubo de ensaio imerso em ar Curva de Resfriamento temperatura (Celsius) tempo (s) Resfriamento de 25 ml de água em um tubo de ensaio imerso em água a temperatura ambiente

13 EXEMPLOS DE SITUAÇÕES PROPOSTAS Curva de Resfriamento temperatura (Celsius) tempo (s) Resfriamento de 200 ml de água em um béquer de 250 ml Curva de Resfriamento temperatura (Celsius) tempo (s) Resfriamento de 200 ml de água em um béquer de 1000 ml

14 Exemplo de gráfico encontrado em livros texto DISCUSSÃO DO EXPERIMENTO Os alunos deverão comparar os resultados dos experimentos realizados pelos vários grupos, verificando diferenças observadas no resfriamento da água em cada situação. Após discussão dos resultados deverá ser feita uma relação de fatores que influenciam no resfriamento de um corpo, explicando, de que maneira ocorre essa influência. Temperatura Comparação dos gráficos coletados pelos alunos com gráficos encontrados em alguns livros-texto que consideram constante a taxa de energia transferida num mesmo intervalo de tempo. tempo

15 III. CALOR ESPECÍFICO E CALOR LATENTE OBJETIVO: Medir o calor específico do alumínio e o calor latente de fusão da água a partir da análise da curva de resfriamento. CALOR ESPECÍFICO CALOR LATENTE DE FUSÃO MATERIAL UTILIZADO Copo isopor Bloco de alumínio Sensor de temperatura Sistema CBL MATERIAL UTILIZADO Proveta Copo isopor Gelo Sensor de temperatura Sistema CBL

16 RESULTADOS OBTIDOS CURVA DE RESFRIAMENTO Temperatura (graus Celsius) tempo (s) Curva de Resfriamento utilizada no cálculo do calor específico Temperatura (graus Celsius) CURVA DE RESFRIAMENTO tempo (s) Curva de Resfriamento utilizada no cálculo do calor latente de fusão

17 IV. PRESSÃO DE VAPOR OBJETIVO: Comparar graficamente o comportamento da pressão do ar, com a pressão de vapor da água e do álcool e a partir daí discutir assuntos como: pressão de vapor e substâncias voláteis pressão de vapor e temperatura de ebulição; diagrama de fases; funcionamento da panela de pressão; cálculo da umidade relativa MATERIAL UTILIZADO Béquer Erlenmeyer Sensor de temperatura Sensor de pressão em gases Sistema CBL

18 RESULTADOS OBTIDOS PRESSÃO VAPOR Pressão (kpa) Temperatura (Celsius) PRESSÃO VAPOR ÁGUA PRESSÃO VAPOR ÁLCOOL Resultados obtidos para a pressão de vapor da água e do álcool PRESSÃO AR Montagem experimental pressão(kpa) pressão ar Valores medidos para a pressão do ar temperatura(celsius)

19 CONSIDERAÇÕES FINAIS A utilização da aquisição automática de dados: Elimina o trabalho maçante de coleta de dados; Apresenta o resultado do experimento em forma de tabelas e/ou gráficos; Permite uma maior exploração do fenômeno físico; O uso no ensino de cinemática, sem dúvida, reduz bastante o tempo dispensado a este assunto ajudando o aluno a dar significado (compreender) as grandezas físicas representadas nos seus gráficos; No ensino da Física Térmica, onde os experimentos normalmente são demorados, torna-se uma excelente opção; Incentiva a introdução de assuntos que normalmente não são tratados no ensino médio.

20 Bibliografia Utilizada: BRUENINGSEN, C.; et al. Math and Science in Motion: Activities for Middle School. Texas Instruments, p. MATTOS, C.; GASPAR, A. Uma Medida de Calor Específico sem Calorímetro. Rev. Bras. Ens. de Física, São Paulo, v. 25, n. 1, p , Mar ROBINSON, P. Conceptual Physics: laboratory manual. Reading: Addison Wesley Longman, p.