VÍDEOS DE EXPERIMENTOS DE FÍSICA TÉRMICA

## VÍDEOS DE EXPERIMENTOS DE FÍSICA TÉRMICA

Eloir De Carli , Rejane Maria Ribeiro Teixeira , Fernando Lang da Silveira 1 2 3

1 IFRS/ Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul,eloir.carli@feliz.ifrs.edu.br

2 UFRGS/Instituto de Física, rejane@if.ufrgs.br

3 UFRGS/Instituto de Física, lang@if.ufrgs.br

## Resumo

Neste trabalho apresenta-se um material instrucional motivador para o estudo do conteúdo de Física Térmica no ensino médio. O material desenvolvido se constitui de vídeos curtos e legendados de experimentos de Física destinados a servir como demonstrações, ilustrações ou para instigar a curiosidade dos estudantes acerca de determinado processo ou fenômeno físico. Os vídeos apresentam experimentos reais, delineados, produzidos e gravados pelo primeiro autor deste trabalho, de maneira a aproximar o conteúdo da sala de aula com o cotidiano do estudante. O material foi desenvolvido durante a produção de uma proposta didática no trabalho de dissertação de Mestrado Profissional em Ensino de Física, do IF/UFRGS, do primeiro autor. O resultado da experiência didática com este material levanos a crer que o trabalho com vídeos facilita a compreensão de determinado fenômeno, pois a observação do mesmo, ao invés do simples relato, estimula a compreensão do conteúdo, promovendo a aprendizagem. Todos os vídeos produzidos, bem como os roteiros de atividades para os alunos e os guias pedagógicos para os professores, estão disponíveis na série Hipermídias de Apoio ao Professor de Física e também no canal institucional do 1 IF/UFRGS no YouTube 2 .

Palavras-chave : Vídeo, Física Térmica, Ensino de Física.

## Introdução

A utilização de materiais diversificados em aula é sem dúvida um facilitador da aprendizagem.Moreira (2011, p. 229), em seu livro 'Teorias de Aprendizagem', citando Neil Postman, aponta que: A utilização de materiais diversificados, e cuidadosamente selecionados, ao invés da 'centralização' em livros de texto é também um princípio facilitador da aprendizagem significativa crítica.

Apresentam-se aqui alguns exemplos de um acervo de vídeos de experimentos de Física Térmica, destinado a professores que tenham interesse em diversificar sua prática docente.Os vídeos são acompanhados de um roteiro de atividades destinado aos estudantes, orientando no estudo do conteúdo de Física térmica e de um guia pedagógico, destinado aos professores, que contém informações sobre a produção e uso dos vídeos.Muitas vezes professores recorrem a vídeos 'caseiros' que não raro apresentam bom conteúdo, mas sem uma boa produção, em suas aulas. Os autores preocuparam-se com a realização de vídeos que aliem estes dois aspectos, boa produção com conteúdo adequado. Os vídeos foram produzidos voltados para a prática pedagógica, ou seja, destinados a professores de ciências em geral e de Física, em particular com foco no conteúdo de Ensino Médio.

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26 a 30 de janeiro de 2015

Moran (2002) reforça que:

A força da linguagem audiovisual está em que consegue dizer muito mais do que captamos, chegar simultaneamente por muitos mais caminhos do que conscientemente percebemos e encontra dentro de nós uma repercussão em imagens básicas, centrais, simbólicas, arquetípicas, com as quais nos identificamos ou que se relacionam conosco de alguma forma.

Frequentemente os professores têm dificuldade em obter material audiovisual adequado para os conteúdos de sua disciplina. Sob este aspecto, o material desenvolvido e apresentado neste trabalho é uma tentativa de preencher a lacuna existente devido à falta de materiais audiovisuais adequados e de baixo custo. Apesar de o material instrucional desenvolvido contemplar apenas uma pequena parte do vasto conteúdo de Física do Ensino Médio, ele pode ser encarado como um trabalho inicial, que poderá ser ampliado no futuro pelo autor ou por outros colaboradores que se interessarem pela proposta didática.

O material instrucional desenvolvido tem como objetivo uma solução rápida e prática, mesmo para aqueles professores que possuem pouco conhecimento sobre informática ou não dispõem de recursos na escola para realizar demonstrações de experimentos. A criação de vídeos com demonstrações de experiências simples de Física, que costumam ser descritas nos livros textos comumente na forma de figuras, podem servir como organizadores prévios ou substituir alguma demonstração quando esta não for possível de ser realizada em sala de aula. Em muitas oportunidades o uso de vídeos de experimentos pode ser mais adequado do que o experimento em si. Pode-se citar como exemplos, quando da substituição dos experimentos reais pelo uso do vídeo do experimento, demonstrações que demandam muito tempo para serem realizadas, como o experimento de regelo de Tyndall ou experimentos de difícil visualização por um grupo grande de estudantes, como o experimento em que uma porção de água entra em ebulição abaixo de 100°C (ponto de ebulição da água a pressão de 1atm) que será apresentado mais adiante no vídeo intitulado 'água fervendo em baixa pressão'.

## Materiais desenvolvidos

Os vídeos produzidos buscam contemplar a maior parte dos conteúdos de 3 Física Térmica do Ensino Médio, de modo que possam ser utilizados pelo professor, ou para ilustrar parte do conteúdo abordado, ou ainda como uma atividade prévia, motivadora, para o assunto a ser tratado ou como uma atividade avaliativa do conteúdo. Ficando a critério do professor a escolha do melhor método a ser desenvolvido. Os vídeos servem como apoio às aulas e não como forma de substituir o papel do professor. São apresentados experimentos reais, de forma a aproximar o conteúdo da sala de aula com o cotidiano do estudante.

Os vídeos estão distribuídos em oito grupos de conteúdos, numerados de I a VIII, de modo a facilitar a sua localização. Abaixo, na Tabela 01, são listados os grupos de conteúdos e os vídeos que se situam em cada conteúdo.

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Para mostrar um panorama do material instrucional desenvolvido são apresentados alguns dos vídeos. O material completo pode ser acessado na série Hipermídias de Apoio ao Professor de Física do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Tabela 01 -Organização dos vídeos dentro dos grupos.

## Calor específico do óleo

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## Figura 01: Prints da tela do vídeo 'Calor específico do óleo' .

O vídeo 'Calor específico do óleo'(Figura 01) apresenta de um modo mais contextualizado e ilustrativo, a tarefa de calcular o calor específico do óleo de cozinha. O experimento apresentado no vídeo foi realizado com massas iguais de água e de óleo. Supõe-se que as duas porções recebam a mesma quantidade de calor. O objetivo principal do vídeo é propiciar, ao estudante, um melhor entendimento do conceito de calor específico. Cada vídeo do acervo é acompanhado por um roteiro de atividades (Figura 02) destinado aos alunos e um guia pedagógico destinado aos professores.

Figura 02: Parte do roteiro de atividades que acompanha o vídeo 'Calor específico do óleo' .

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## Água como transmissora de calor

Neste vídeo apresenta-se um experimento que se destina principalmente à discussão sobre o conceito de condução térmica. O vídeo 'Água como transmissora de calor' (Figura 03) foi realizado com o auxílio de um bico de Bunsen, utilizado no aquecimento até a ebulição de uma porção de água, que se encontra na parte superior de um tubo contendo gelo. Enquanto a porção superior de água entra em ebulição, a parte da água no restante do tubo permanece no estado sólido.

Figura 03: Prints da tela do vídeo 'Água como condutora de calor'.

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## Condução térmica em metais

O vídeo 'Condução térmica em metais' busca promover uma discussão acerca da condução térmica em diferentes metais visto que há uma acentuada diferença no valor da condutividade térmica entre diferentes metais. O vídeoapresenta um experimento com três tubos de mesmo comprimento, mesmo diâmetro, mas de metais diferentes (cobre, latão e aço). Aproxima-se a chama de uma vela, simultaneamente, de cada um dos tubos, sobre os quais foram depositadas gotas de parafina, espaçadas de 5,0 cm. Considera-se que os tubos recebam calor igualmente na mesma taxa, visto que as chamas das velas têm aproximadamente o mesmo tamanho. A montagem do aparato pode ser vista na Figura 04.

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Figura 04: Prints da tela do vídeo 'Condução térmica em metais'.

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## Correntes de convecção na água

Os vídeos da série 'Correntes de convecção na água' (Figura 05) são destinados a promover uma discussão acerca do conteúdo de transmissão de calor em fluidos, em específico de correntes de convecção em líquidos. O vídeo apresenta um experimento em que duas porções de água, a primeira a uma temperatura mais baixa (azul) e a outra a uma temperatura mais alta (vermelha) são adicionadas a uma cuba com água na temperatura ambiente. Observa-se, então, que a porção azul vai em direção ao fundo do recipiente e a porção vermelha se distribui na região da superfície.

Figura 05: Prints da tela do vídeo 'Correntes de convecção na água'.

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## Anel de Gravesande

Este vídeo foi produzido utilizando-se um dispositivo inventado por Willem 4 Jacob's Gravesande e destina-se ao estudo da dilatação de corpos sólidos. No vídeo (Figura 06) demonstra-se que uma esfera de metal passa através do orifício de uma chapa metálica quando ambas estão à mesma temperatura, ou seja, o diâmetro da esfera é menor que o diâmetro interno do orifício da chapa metálica. Após a esfera ser aquecida com um bico de Bunsen, ela aumenta de volume, em consequência seu diâmetro também aumenta e a esfera não passa mais através do orifício da

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chapa metálica. A questão central no vídeo está em observar o que ocorre com as dimensões do orifício da chapa metálica quando esta é aquecida, ou seja, o orifício também aumenta o seu diâmetro, pois deixa passara esfera aquecida.

Figura 06: Prints da tela do vídeo 'Anel de Gravesande'.

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## Dilatação dos gases

Os vídeos intitulados 'Dilatação dos gases' foram feitos com um balão de festa comum preenchido com ar dos pulmões e um recipiente de isopor contendo nitrogênio líquido, cuja temperatura é de cerca de -196°C. Nestes vídeos tem-se por objetivo estabelecer uma discussão sobre o modelo de dilatação em gases e a influência da pressão atmosférica no volume do balão. Observa-se o que ocorre com o volume do balão quando este é mergulhado no nitrogênio líquido (Figura 07).

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Figura 07: Prints da tela do vídeo 'Dilatação dos gases'.

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## Dilatação linear

A realização destes vídeos se deu utilizando-se um dispositivo produzido de forma artesanal e especialmente confeccionado para o estudo qualitativo da dilatação linear. O vídeo 'Dilatação linear' (Figura 08) apresenta inicialmente as partes que compõem o equipamento para melhor observar o fenômeno da dilatação linear. Após a apresentação inicial é assinalada a posição no marcador em que se encontra o ponteiro do dilatômetro, bem como o valor da temperatura do líquido (água) que entrará em contato com a barra de alumínio. O objetivo da atividade é propor ao estudante a determinação do coeficiente de dilatação linear do tubo de alumínio a partir dos dados apresentados no vídeo.

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Figura 08: Prints da tela do vídeo 'Dilatação linear'.

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## Água fervendo em baixa pressão

Os vídeos da série 'Água fervendo em baixa pressão' (Figura 09) foram produzidos utilizando-se uma seringa de vidro contendo água a uma temperatura um pouco abaixo da sua temperatura de ebulição à pressão atmosférica local (100°C e

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1atm. de pressão). Os vídeos podem ser utilizados para discutir a influência da pressão atmosférica no ponto de ebulição das substâncias, em particular o ponto de ebulição da água.

Figura 09: Prints da tela 'Água fervendo em baixapressão'.

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## Experimento de Tyndall

Para a realização do 'Experimento de regelo de Tyndall' (Figura10) uma barra de gelo foi obtida a partir do congelamento da água dentro de uma garrafa pet , cujo plástico foi depois retirado após certo tempo, quando já havia iniciado o derretimento do gelo, portanto na temperatura de gelo fundente. Abarra de gelo foi suspensa sobre duas hastes de ferro. A seguir, dois objetos, de 5 kg de massa, unidos por um fio de aço de 0,5 mm de diâmetro, foram suspensos sobre o gelo de modo que o fio de aço pressionasse fortemente a barra de gelo. O tempo total de gravação do experimento foi de 90 minutos. Posteriormente o vídeo foi acelerado com a utilização de um programa de computador resultando em um vídeo de cerca de 1 min e 15 segundos, permitindo assim uma fácil e rápida visualização do fenômeno.

Figura 10: Prints da tela do vídeo 'Experimento de Tyndall'.

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## Fusão dogelo

Para a realização deste vídeo (Figura 11) foram adicionadas algumas pedras de gelo em um béquer contendo água à temperatura ambiente. Dois termômetros estavam posicionados em diferentes partes do recipiente. Um dos termômetros foi posicionado no fundo do copo com água, de forma que não mantivesse contado direto com o gelo. O outro está próximo à superfície e em contato com o gelo fundente.O tempo total de realização deste experimento foi de aproximadamente 150 min, posteriormente o vídeo foi acelerado para 70s, de forma a facilitar a visualização e discussão dos conteúdos relacionados ao fenômeno.

Figura 11: Prints da tela do vídeo 'Fusão da água (gelo)'.

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## Considerações finais

Muitas vezes o conteúdo de Física Térmica é apresentado com um enfoque excessivamente matemático aos estudantes de nível médio, não os levando a refletirem sobre a aplicação do conteúdo no seu cotidiano. Espera-se que este material proporcione ao professor a possibilidade de uma abordagem mais conceitual e que sirva de estímulo e fomento aos estudantes, despertando um maior interesse pelo conteúdo.

- O conteúdo audiovisual desenvolvido visa fornecer elementos ao professor para que ele estimule os estudantes através de diversos meios de comunicação, possibilitando uma ferramenta a mais para o docente diversificar suas aulas. Acredita-se que a utilização de uma metodologia, que emprega recursos diversificados, possa contribuir para uma aprendizagem mais significativa e com uma maior retenção de significados por parte dos estudantes. Os vídeos podem ser utilizados como apoio durante as aulas, como forma de ilustrar o conteúdo ou apresentando um assunto previamente, buscando servir como promotor da aprendizagem.

Acredita-se que a estratégia de usar vídeos associados com atividades em aula pode tornar o conteúdo mais atrativo para os alunos, inserindo os conceitos cientificamente aceitos em substituição a pressupostos equivocados.

## Referências

ARAUJO, Ives Solano; VEIT, Eliane Angela. Estratégias de uso de objetos de aprendizagem. In Mídias e Ferramentas Digitais no Ensino de Física : Educação Básica, Porto Alegre. Disponível

. Física para em:http://www.if.ufrgs.br/cref/uab/midias/aula02.html. Acesso em: 19 maio 2014.

MOREIRA, Marco Antonio. Teorias de aprendizagem . 2 ed. São Paulo: E.P.U., 2011.

MORAN, José Manuel. Interferências dos meios de comunicação no nosso conhecimento. Revista Brasileira de Comunicação , São Paulo, v. 7, p. 36-49, jul/dez 1994. Disponível em: &lt;http://www.eca.usp.br/moran/interf.htm#audiovisuais&gt;. Acesso em: 19 maio 2014.

- \_\_\_\_\_. Desafios da televisão e do vídeo à escola. Texto de apoio ao programa Salto para o Futuro da TV Escola no módulo TV na Escola e os Desafios de Hoje. Dia 25/06/2002 . Disponível em: http://www.eca.usp.br/moran/desafio.htm. Acesso em: 19 maio 2014.
- \_\_\_\_\_. Vídeos são instrumentos de comunicação e de produção. Entrevista publicada noPortal do Professor do MECem 06/03/2009. Disponível em: http://www.eca.usp.br/moran/videos.htm Acesso em: 19 maio 2014. .

\_\_\_\_\_\_. O vídeo na sala de aula . Revista Comunicação &amp; Educação . São Paulo, ECA-Ed. Moderna, p. 27 a 35, jan/abr 1995. Disponível em http://www.revistas.univerciencia.org/index.php/comeduc/article/view/3927/3685.

Acesso em: 19 maio 2014.

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