O ENSINO DE FÍSICA ENVOLVENDO EXPERIMENTOS UNINDO TEORIA E PRÁTICA.

## O ENSINO DE FÍSICA ENVOLVENDO EXPERIMENTOS UNINDO TEORIA E PRÁTICA.

## *Vanessa Heleno¹, Claudia Souza², Daniel Guandelini³, Alberto Luís Dario Moreau 4

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo - Campus Itapetininga, vaneheleno@hotmal.com¹, claudiasouza1311@gmail.com², daniel.g.avelino@hotmail.com³, aldmoreau@gmail.com 4

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## Resumo

As aulas de física, normalmente causam certa expectativa por parte dos alunos, expectativas estas, que muitas vezes tende para o lado negativo, pois é comum no ensino médio os alunos quererem manter certa distância do conteúdo que é ministrado nesta matéria. A matéria de física está intrinsecamente ligada à teoria, com conteúdo na maioria da vezes de difícil compreensão. Sendo assim, o objetivo desse trabalho é apresentar através das pesquisas, que vem sendo realizadas por discente de Licenciatura em Física a elaboração de experimentos para os alunos do ensino médio. Pois as dificuldades e problemas no ensino de Física, não são recentes e então diversas propostas vêm sendo elaboradas ao longo dos anos. A experimentação é uma delas, pois é um ótimo recurso didático e o qual é mais frequente. Os experimentos são elaborados de acordo com o conteúdo abordado durante o semestre na escola de rede estadual situada em Itapetininga. Através de pesquisas bibliográficas referentes aos experimentos relacionados a Óptica, foi optado pela elaboração do periscópio, pois é possível ser reproduzidos pelos alunos de maneira prática e dinâmica. Antes da atividade experimental é aplicado um pré-teste aos alunos para analisar o conhecimento pré-existente sobre o assunto abordado. Na sequência um pós-teste também foi aplicado com perguntas relacionadas ao assunto para verificar a eficácia do experimento, e se o mesmo foi capaz de promover mudanças conceituais. Tendo em vista observar o progresso no processo ensino aprendizagem nas salas analisadas. Estas atividades são desenvolvidas dentro do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID-Capes) como uma das atividades proposta no projeto.

Palavras-chave : Experimentos. Óptica. Aula de Física.

## 1. INTRODUÇÃO

O experimento é resultado de um trabalho realizado por meio do (PIBID), que permite ao aluno presenciar o ambiente de sala de aula colocando em prática o desenvolvimento de projetos e buscando o aprimoramento pedagógico do licenciando. O experimento é apropriado para alunos do ensino médio e sua montagem é muito simples. Ele foi realizado em uma escola parceira do projeto situada no perímetro urbano da cidade.

A disciplina de Física permite o envolvimento de experimentos, sendo o mesmo um recurso didático importante e interessante ocasionando uma maior interação. 'Cabe ao professor tornar interessante, novo, surpreendente, colorido, grande, criativo, desafiador, etc.' (Antunes, 2010).

Utilizando-se da teoria e da pratica com pequenos experimentos interativos aonde o aluno manuseia objetos, que se tornam interessantes facilitando o ensino aprendizagem. O trabalho em questão tem como proposito apresentar como esse

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experimento envolvendo Óptica foi colocado em prática, nas atividades de pesquisa. A realização ocorreu em uma sala que é acompanhada pelos licenciando o semestre todo, o que facilita o monitoramento do desenvolvimento da turma dessa sala.

Antes e após a aplicação dos experimentos, testes foram realizados de modo a averiguar a eficácia das atividades experimentais na aprendizagem dos alunos.

## 2. DESENVOLVIMENTO

## 2.1. Fundamentação Teórica

## O Fenômeno da Reflexão

Reflexão é a capacidade da luz ao refletir em determinada superfície, como um espelho, por exemplo, e retornar ao seu meio de propagação. 'A maior parte das coisas que vemos ao nosso redor não emitem luz própria. Elas são visíveis porque reemitem a luz que incide em suas superfícies, vinda de uma fonte primária, como o Sol ou uma lâmpada, ou de uma fonte secundária, tal como o céu iluminado'. (Hewitt, 2011). Existem muitos aparelhos que se utilizam da reflexão para funcionamento, e em especial: o Periscópio. 'Os periscópios são acessórios fundamentais dos submarinos, usados para captar imagens acima da água'. (Mundo Físico). O seu uso é muito difundido, e sua aplicação mais popular está na área militar, onde podemos encontrar sua utilização em submarinos, tanques de guerra dentre outros.

Uma imagem - por exemplo, de uma nuvem no céu, uma imagem projetada numa tela por um projetor, ou então uma imagem formada num espelho, são exemplos típicos do fenômeno da reflexão da luz. Nesses casos, a luz, vinda da fonte, atinge um corpo, desviando sua trajetória e continuando a se propagar no mesmo meio em que se propagava. O comportamento da luz refletida, entretanto, depende das características da superfície refletora. Sob esse aspecto, dividimos a reflexão da luz em reflexão difusa e reflexão especular. A reflexão difusa se efetua em todas as direções, exemplo - a luz emitida por projetor, já a reflexão especular permite a formação de imagens, para o caso do espelho. Neste trabalho, focamos as nossas atividades para o caso da reflexão especular.

'A reflexão, tanto a especular quanto a difusa, é regida por leis facilmente observáveis '(Moretto,1989). A primeira lei diz que: em uma superfície, o raio de luz incidente, o raio de luz refletido e a reta normal são coplanares. Como mostrou, o matemático francês Fernat (1601-1665) referente o que a segunda lei diz: O ângulo de incidência e de reflexão são iguais.' Esse tipo de reflexão em uma superfície lisa é chamado de reflexão especular. Os espelhos produzem excelentes reflexões especulares'. (Hewitt, 2011).

## A reflexão especular

Se quisermos observar a nossa própria imagem, certamente não iremos nos colocar diante de uma parede, mas sim diante de um espelho, já que este permite a formação de imagens, enquanto que a parede não. Superfícies como espelho e metais polidos produzem uma reflexão regular ou especular, permitindo a formação de imagens.

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A reflexão especular: em uma superfície polida, como por exemplo - a de um espelho, todos os raios incidentes paralelos vindos da fonte, incidem na superfície que separa os dois meios (ar e metal polido) e voltam a se propagar no ar, paralelos.

## O funcionamento de um Periscópio

Seu funcionamento se dá a partir de dois espelhos um em cada extremidade, onde o que olhamos nada mais é do que a imagem da reflexão de um espelho para o outro, como mostrado na (figura 01).

Figura 01: Desenho esquemático do funcionamento de um periscópio.

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O uso da óptica reflexiva não está ligada apenas a visão, mas também a tecnologia. Um exemplo de aplicação muito difundida nos dias atuais é a fibra óptica. A fibra óptica utiliza a reflexão para a transmissão de dados via feixe de luz, que sai de uma extremidade e ao chegar a outra, a luz é convertida em dados de informação. Utilizando dois periscópios em sequência e um sensor de luz em uma das extremidades, podemos acionar uma lanterna na outra extremidade que chegará até o sensor pela reflexão da luz nos espelhos conforme (figura 02), resultando em um sinal sonoro avisando que a luz foi recebida. Partindo disso e utilizando o mesmo aparelho, podemos simular o princípio do funcionamento da fibra óptica, e como ocorre nela a transmissão da luz.

Figura 02: Desenho esquemático do funcionamento do experimento da fibra óptica.

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## 3. Materiais e métodos

## 3.1. Experimento do Periscópio

Os materiais utilizados para a confecção do periscópio estão descritos na (tabela 1) e os materiais do circuito eletrônico estão no (tabela 2).

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Tabela1- Lista de materias do periscópio

Nota: Materias trabalhados pelo autor

Tabela 2- Lista de materiais dos componentes do circuito eletrônico.

Nota: Materias trabalhados pelo autor

Logo abaixo segue o (diagrama 1) do circuito eletrônico demonstrando como foi elaborado. Para o aviso do funcionamento do circuito foi aproveitado um pequeno circuito musical contido em cartões de natal, porém, pode ser substituído por um pequeno motor elétrico DC 3,0V, com algo acoplado no eixo para ser visualizado.

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Diagrama 1: Componentes do circuito eletrônico .

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## 3.2. A montagem do Periscópio

Inicialmente montamos as partes A1 e A2 formando o corpo e posteriormente encaixamos as demais partes, de A3 a A5, conforme mostrado passo-a-passo no esquema da (figura 03).

Figura 03: Montagem da estrutura do experimento. .

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Figura 04: (a) Periscópio.

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Figura 05: (a) Experimento sendo utilizado conjuntamente com os alunos.

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## 3.3. Montagem do circuito eletrônico:

Para uma perfeita montagem é necessário o uso de um aparelho de solda eletrônica e estanho, e esse deve ser feito por pessoa que saiba manuseá-lo.

São necessários dois fios das cores vermelha (positivo), e preto (negativo). Inicia-se com o fio vermelho saindo da conexão da bateria 9V até um dos terminais do interruptor, na sequência continuando do segundo terminal até os diodos 1n4001 que serão dispostos como uma sequência, utilizando a pequena faixa branca (cátodo) no corpo do diodo para se orientar, ela deverá estar sempre na saída, o último diodo 1n4001 deverá na sequência ser interligado ao LED que servirá de indicador de circuito ligado. A partir do LED haverá ligação para os dois componentes, o LDR e o transistor BC-548(coletor).

O segundo terminal do LDR é interligado ao terminal central do transistor, BC548 (base), o terceiro terminal será ligado ao efeito de funcionamento em que, poderemos utilizar um pequeno motor elétrico ou um circuito musical de cartão natalino. O fio preto (negativo) será ligado somente ao circuito de efeito.

Figura 06: Demonstração do circuito eletrônico utilizando os materiais especificados na (tabela 2)

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A (figura 06) representa o esquema simples da montagem do circuito, utilizando fios finos que é encontrado em cabos telefônicos ou cabos de rede de computadores, sendo possível juntar todos os componentes fixando-os em uma superfície sólida (madeira) com cola quente.

## 4. Apresentação e discussão dos dados 4.1. Experimento do Periscópio

Uma das maiores dificuldades do ensino de física no nível médio é a ausência de laboratórios na maioria dos colégios, por isso a importância de desenvolver experimentos simples e interessantes. A intenção é facilitar a montagem do

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experimento para que possa ser remontado por todos que tenham interesse em conhecer sua aplicação, de modo a facilitar o entendimento sobre os fenômenos que ocorrem no seu funcionamento. O experimento do periscópio foi construído utilizando madeira, porém é possível elaborar uma oficina com os alunos construindo o mesmo experimento, com cartolinas preta, tesoura, cola, régua e fita adesiva.

' Propor perguntas intrigantes, verdadeiros desafios à curiosidade e à inteligência de seus alunos'. (Antunes, 2010). Antecedendo a apresentação do experimento é realizado um pré-teste aos alunos para analisar o conhecimento préexistente sobre o assunto. Na sequência um pós-teste também foi aplicado com perguntas relacionadas ao assunto para verificar a eficácia do experimento, e se o mesmo foi capaz de promover mudanças conceituais. É importante salientar, que na sala trabalhada com os alunos, observamos que atenção e participação dos mesmos superaram as expectativas, conforme pode ser sugerido na (figura 07).

Figura 07Atenção dos alunos ao manipularem o experimento.

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O histograma da (figura 08), mostra as respostas dos alunos para os prétestes (esquerda antes do experimento) e o pós- testes (direita, depois do experimento).

Dentro da população de 50 alunos, verifica-se que antes do experimento 30 alunos acertaram as questões, e após o experimento este numero aumentou para 50 alunos, ou seja, a turma como um todo conseguiu compreender o conteúdo proposto.

Figura 08Gráfico da análise de dados.

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## 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

'Outra possibilidade é a que remete às atividades de produção, onde a relação entre a teoria e o experimento é bastante interessante. O que se aprende de teórico é utilizado de forma diferente da habitual, pois mesmo um engenheiro em uma construção não está todo o tempo servindose da física, mas agindo frequentemente por tentativa e erro. Portanto, o professor pode optar por diferentes enfoques ao propor um experimento, o que implicaria em diferentes atividades para o aluno'. ( Séré, Coelho, Nunes, 2003, p. 32).

Neste projeto buscamos auxiliar o desenvolvimento dos alunos do ensino médio, propondo a eles comparações de situações já ocorridas e até mesmo do cotidiano. O experimento desse trabalho, facilita a visualização e compreensão dos fenômenos físicos envolvidos. No decorrer desse trabalho foi possível observar, que a elaboração do experimento conjuntamente com o conteúdo abordado, quando unindo com a teoria, possibilitam a compreensão. Com os questionários apresentados aos alunos, o resultado foi bem satisfatório, pois a turma de 50 alunos superaram as expectativas. Portanto, as atividades experimentais quando orientada corretamente, proporcionam a oportunidade do desenvolvimento intelectual dos alunos contribuindo para uma aprendizagem apreciável. Desta forma, o conteúdo de física deixa de ser algo apavorante, para se tornar interessante.

## 6. AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Capes pelo financiamento.

## 7. REFERÊNCIAS.

MORETTO Vasco P.; , Física Hoje Termologia Óptica e ondas ; 3ª Edição; São Paulo; 1989, p.129-135.

ANTUNES, Celso. Ciências e Didática ; 1ª Edição; São Paulo; 2010, p.17-34.

MUNDO FISICO; Centro de Ciências Tecnológicas ; Universidade do Estado de Santa Catarina; Periscópio. Disponível em: http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.php?idSecao=8&amp;idSubSecao=&amp;id Texto=182 acesso em: 20 agos. 2013.

SÉRÉ, M.; COELHO, S. M; NUNES, A. D. O papel da experimentação no ensino da Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , Florianópolis, v. 20, n. 1, p. 30-42, abr. 2003.

HEWITT, P. G. Física Conceitual . Tradução de Trieste Freire Ricci. 11. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011, p. 493-497.

## 8. NOTA DE RESPONSABILIDADE

Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo deste artigo. As (figuras 01,02,03 e 06) são de autoria própria.

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