UTILIZAÇÃO DA INSTRUÇÃO PELOS COLEGAS PARA A COMPREENSÃO DO TEMA ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E SUAS APLICAÇÕES

## UTILIZAÇÃO DA INSTRUÇÃO PELOS COLEGAS PARA A COMPREENSÃO DO TEMA ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E SUAS APLICAÇÕES

## Lorena Matos dos Santos Ribeiro 1

1 Colégio Modelo Luís Eduardo Magalhães, lorenamsribeiro@yahoo.com.br

## Resumo

Este trabalho trata da utilização da metodologia ativa Peer Instruction, em tradução livre, Instrução pelos Colegas, na abordagem do tema Ondas Eletromagnéticas e suas aplicações para alunos do Ensino Médio na disciplina Física. O método Instrução pelos Colegas, desenvolvido pelo professor Eric Mazur da Universidade de Harvard (EUA) na década de 90 do século passado, propõe aulas que possibilitem a valorização dos conceitos de Física em detrimento da mera repetição de exercícios e aulas expositivas, assim como, a interação e a discussão entre os alunos, que participam de forma ativa do processo ensinoaprendizagem. É um método que já vem sendo utilizado há algum tempo no Brasil em instituições de ensino superior, não só nos cursos de Física e áreas afins, como também em cursos de outras áreas e em outros níveis de ensino, como é o caso desta aplicação, onde o método foi direcionado a alunos do Ensino Médio, com algumas adequações à realidade local. O cenário em que atuamos é a escola pública, com turmas onde o número de alunos fica em torno de 35 por sala. Até então, tanto as aulas quanto as avaliações vinham acontecendo de maneira tradicional.

Palavras-chave : Ensino de Física, Metodologias Ativas, Instrução pelos Colegas, Ondas Eletromagnéticas

## Introdução

O sistema de ensino no Brasil, na sua quase totalidade, ainda segue padrões que priorizam a transmissão de conceitos, acúmulo de informação de forma compartimentada. Nossas aulas ainda são na maior parte do tempo expositivas e voltadas à resolução de exercícios. No entanto, é crescente a necessidade de mudança na abordagem dos conteúdos visando descentralizar o papel do professor, visto que no decorrer dos anos a disponibilidade de informação e conhecimento só tem aumentado, em virtude do fácil acesso por parte dos alunos a inúmeras fontes de pesquisa.

Um dos avanços trazidos pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação- LDB foi o aumento da autonomia da escola permitindo que esta construa contextos educacionais mais adequados à sua realidade. Este quadro se estende a todas as áreas de conhecimento, em setores da educação que vão desde o Ensino Fundamental até o Superior, tornando necessária a busca de metodologias que atendam à demanda advinda dessa evolução. Surge então a necessidade de reconstruir os procedimentos envolvidos na produção dos conhecimentos, ou seja, métodos. Precisamos rever, além de conteúdos, nossos métodos.

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23 a 27 de janeiro de 2017

Nos dias de hoje o conteúdo a ser conhecido não está apenas com o professor, entretanto, continua recaindo sobre ele a responsabilidade de encontrar meios de promover a aprendizagem. Na tentativa de diversificar essa prática, existem iniciativas de todos os tipos: as que exploram a interdisciplinaridade, a pedagogia de projetos, a inserção das novas tecnologias, atividades práticas, ciência voltada para o cotidiano e etc. Neste contexto, esta aplicação recorre às metodologias ativas, a Instrução pelos Colegas para, entre outras coisas, colaborar com descentralização deste conhecimento, favorecer a participação do aluno e dividir com ele a responsabilidade sobre a sua aprendizagem.

No caso específico da minha realidade de profissional, a maior dificuldade, é atender a um grande número de alunos, em média 500 por ano, com a disciplina Física para as três séries do EM, com carga horária de 40h semanais, das quais 26h são de efetiva regência de classe. A carga horária de Física para cada turma é de duas horas-aula semanais (50 minutos cada). A carga horária anual é de 80 horasaula, o que é pouco tempo para cumprir tão vasto conteúdo. Por vezes temos que dar prioridade a determinado tema ou abrir mão da profundidade com a qual ele deve ser tratado em virtude do pouco tempo.

Outro aspecto que considero relevante é a heterogeneidade do público-alvo. O Colégio Modelo Luís Eduardo Magalhães é a única escola de Ensino Médio da cidade de Canavieiras. De modo que recebe os alunos da rede pública estadual e municipal, da rede particular e alunos dos distritos (zona rural), etc. O que aumenta o desafio de avançar com o conteúdo sem deixar os alunos para trás.

O tema de Física escolhido para aplicação da presente proposta de trabalho é Aplicação das Ondas Eletromagnéticas . Este envolve situações cotidianas cuja explicação física não é vista com clareza pela maioria das pessoas. Mesmo estando em contato com os fenômenos, utilizando os recursos tecnológicos, e dependendo diariamente de produtos desse conhecimento, a compreensão de como e por que ocorrem ainda é uma incógnita para muitos. Dentre outras razões, tal escolha se deve ao fato de ser um tema que pode assumir vários enfoques, e sofrer abordagens em vários níveis de profundidade. Além de se relacionar bem com outras disciplinas, podendo promover, eventualmente, atividades interdisciplinares.

## 1. Objetivos

O ensino de Física no nível médio sempre encontrou resistência por parte da maioria dos alunos, seja pela abordagem, seja pela matemática presente ou pelas dificuldades de interpretação dos problemas. A utilização do método Instrução pelos Colegas objetiva levar o estudante a pensar a Física além das equações e resoluções matemáticas, valorizando a compreensão do conceito e a busca do conhecimento a partir da interação com seus pares. Este objetivo é atingido quando o método em questão promove a interação, discussão e argumentação sobre o tema escolhido para a aula. Seja qual for o tema, a ênfase deve valorizar aspectos mais conceituais do conteúdo, atuando como uma alternativa às convencionais aulas expositivas complementada com a resolução de exercícios.

## 2. Revisão de literatura

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As metodologias ativas da aprendizagem têm atuado como alternativa aos métodos tradicionais de ensino. Têm como característica marcante a promoção da autonomia e da participação efetiva, por parte dos alunos, nas atividades desenvolvidas em classe. Nelas o estudante atua como protagonista da sua aprendizagem enquanto o professor orienta, auxilia e conduz o processo. Colocar o aprendiz numa condição de agente remonta à Grécia Antiga o que sugere que tais metodologias têm princípios muito antigos, apesar de parecerem uma tendência do século XXI, neste tempo cercado de inovações.

Um aspecto importante é que elas acabam por aproximar o estudante da forma de resolver problemas da vida real, quando o estimula a refletir, interagir com os pares e tomar decisões acerca das resoluções.

Existem várias metodologias descritas como ativas, estão entre elas: Aprendizagem Baseada em Problemas, Aprendizagem Baseada em Projetos, Métodos de Caso, Simulações e Instrução pelos Colegas (ROCHA E LEMOS, 2014).

O método Instrução pelos Colegas (IpC) vem sendo desenvolvido pelo Prof. Eric Mazur da Universidade de Harvard (EUA) desde a década de 90 do século passado. Este tem como principal objetivo 'promover a aprendizagem com foco no questionamento para que os alunos passem mais tempo em classe pensando e discutindo ideias sobre o conteúdo, do que passivamente assistindo exposições orais por parte do professor' (ARAÚJO; MAZUR, 2013).

Trata-se de um método colaborativo que vem sendo utilizado no Brasil em algumas instituições de Ensino Superior, tanto na modalidade presencial quanto EAD. Em alguns casos, como iniciativa do professor no trabalho com uma determinada disciplina, conforme experiência relatada por professores das Físicas Básicas dos cursos de Engenharia, Matemática e Química da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF). Em outros, como método de trabalho indicado pela coordenação pedagógica da UNISAL, unidade de Lorena, em cursos de Direito, História e Pedagogia.

Este tipo de aprendizado pode ser complementado explorando também o estudo individual que o aluno faz. Esta metodologia permite que, ao compartilharem e debaterem conceitos e idéias, os alunos dêem um salto qualitativo em seu aprendizado. Os alunos, desta maneira, colaboram tanto com seu próprio aprendizado quanto com os dos demais alunos. Este dinamismo é semelhante ao da comunidade científica que debate e discute para se obter resultados. (BARROS, VALLE, SILVA, TAGLIATI, REMOLD, 2003)

Podemos observar que este método, apesar de desenvolvido por um professor que atuava em turmas de Física Básica em um curso superior e com objetivos voltados para este contexto, vem sendo utilizado com outras disciplinas, podendo também ser aplicado em outros níveis de ensino, como é o caso da nossa proposta de trabalho.

A abordagem adotada pelo professor Eric Mazur foi testada com sucesso em várias situações na Havard University, onde ela surgiu. Foi desenvolvida durante o período em que lecionava Física Básica, ao lidar com dificuldades trazidas pelos estudantes, dificuldades essas também presentes nos cursos de exatas aqui na realidade brasileira. Os estudantes chegam para o contato com a disciplina, com a idéia de que aprender Física resume-se a aprender a lidar de forma habilidosa com a matemática. No contexto dos cálculos e equações, é por vezes deixada de lado, a importância da compreensão do conceito e a fenomenologia.

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A IpC vem oferecer uma forma interativa de ensinar Física, valorizando a interpretação, o debate acerca dos temas e a construção de argumentos. Nela, o professor compartilha com o aluno, e este com os colegas, a responsabilidade no processo ensino-aprendizagem. Nela não se dispensa a aula expositiva, mas seu papel é redimensionado. Boa parte da aula é destinada ao debate entre os alunos sobre questões conceituais (testes conceituais) propostas no decorrer da aula. Essas questões são de múltipla escolha e os alunos votam, em um primeiro momento, na alternativa que julgam correta. Após apuração deste resultado, dependendo do percentual de acerto, eles são levados a debater com os demais sua escolha e elaborar meios de convencer o outro. Isso traz à tona as concepções dos alunos acerca do conceito. "O ideal é que as opções incorretas reflitam as concepções errôneas mais comuns dos estudantes" (MAZUR, 2015).

Segundo o autor, 'a abordagem é simples e, como muitos outros comprovaram, pode ser modificada para se adequar ao estilo de cada um de dar aulas' (MAZUR, 2015).

## 3. Metodologia da aplicação

## 3.1. Método

O método IpC foi aplicado em turmas do 3° ano do Ensino Médio. O tema escolhido foi: Ondas Eletromagnéticas (histórico, conceitos e aplicações). A aplicação ocorreu no primeiro bimestre letivo de 2016.

A forma como venho trabalhando até o momento consiste em aulas expositivas com a utilização do livro texto, resolução de exercícios, lista de exercícios, trabalhos apresentados pelos alunos e prova escrita (esta última corresponde a 50% da nota do bimestre). Utilizamos o somatório para a obtenção da nota final de cada bimestre, sendo que, 20% dessa nota contemplam aspectos qualitativos como, frequência, participação nas atividades diárias, entre outros.

Para esta aplicação foram feitas algumas adequações à realidade local. O método IpC na sua versão original prevê a distribuição das tarefas de leitura com relativa antecedência da primeira aula, também um feedback dos alunos sobre um questionário que a acompanha. No presente trabalho optamos por trabalhar essa leitura na sala de aula, utilizando um material mais sucinto, de autoria própria. Passamos, na sequência por um momento 'tira-dúvidas' e a partir daí passamos à apresentação das questões conceituais, uma por vez. As questões apresentadas são objetivas com quatro alternativas (A, B, C e D), ou ainda, afirmativas para que eles possam julgar 'Certa' (C) ou 'Errada' (E). Para esse momento utilizamos os cartões resposta com as respectivas letras, confeccionados em papel cartão.

A questão foi passada para os alunos após a leitura e a breve exposição do conteúdo que, na sequencia, pensaram na resolução, eles votaram na alternativa que consideraram correta. Ao final da apuração das respostas e verificação do percentual de acerto, foi dado segmento a aula obedecendo aos critérios a seguir:

- ¾ A partir de 70% de acerto: corrigimos a questão e passamos para a próxima;

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- ¾ Abaixo de 70% de acerto: colocamos os alunos em grupos de discussão para que pudessem apresentar uns ao outros seus argumentos e tentarem convencer o outro da sua resposta.

Após a nova votação verificamos novamente o percentual de acerto que segue:

- ¾ A partir de 70% de acerto: corrigimos a questão e passamos para a próxima;
- ¾ Abaixo de 70% de acerto: retornamos para a explanação do conteúdo referente à questão. E só depois corrigimos a questão.

O momento de avaliação quantitativa ocorre após o trabalho com o conteúdo proposto na modalidade anterior. Utilizamos um questionário com questões conceituais já trabalhadas de forma objetiva nas aulas 01 e 02. Buscamos com esse momento, verificar se o conceito foi assimilado pelos estudantes. Esse questionário foi aplicado em dupla para possibilitar uma última oportunidade de discussão acerca do conceito. Podemos utilizar no processo de avaliação, o desempenho qualitativo dos alunos, observando a participação, as discussões e o envolvimento com o trabalho.

## 3.2. Materiais

A aplicação do método IpC depende da utilização de meios de contagem de respostas de forma individual e imediata. Estaremos utilizando como forma de promover esta contagem de respostas para as questões conceituais de múltipla escolha, os cartões-resposta para os dois primeiros momentos. "É importante observar que, na Peer Instruction , o sucesso não depende do método de feedback e, portanto, não depende de recursos financeiros ou tecnológicos" (MAZUR, 2015).

O uso do cartão resposta é uma alternativa simples e fácil, disponível a todos, por ser um material que vai ser confeccionado pelo professor. É distribuído para os alunos durante a entrega do material de leitura. A cada questão lançada, conhecidas as opções de respostas, o aluno utiliza os cartões para votar na alternativa que julga correta. Os cartões trazem impressas as letras das alternativas de A a E, conforme Figura 3.1.

Figura 3.1 . Cartões-resposta

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## 4. Relato da Aplicação do produto

## 4.1. Aula n°01

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Com duração de 50 minutos, teve seu tempo distribuído entre a atividade de leitura n°01, com o tema Ondas Eletromagnéticas (histórico e conceitos fundamentais), breve explicação do conteúdo e apresentação das questões conceituais. Nesse tempo foi possível trabalhar três questões conceituais, das quatro que foram preparadas para o momento. A aula seguiu o esquema apresentado na Figura 4.1.

Figura 4.1. Esquema das aulas 01 e 02

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## 4.2. Aula n°02

Com duração de 50 minutos, teve seu tempo distribuído entre a atividade de leitura n°02, com o tema Ondas Eletromagnéticas (espectro eletromagnético e aplicações), breve explicação do conteúdo e apresentação das questões conceituais. Nesse tempo foi possível trabalhar as quatro que foram preparadas para o momento. A aula seguiu o esquema apresentado na Figura 4.1.

## 4.3. Aula n°03 (Avaliação Quantitativa)

Esta aula consiste de um momento de avaliação quantitativa. Fornecemos previamente, o material de leitura utilizados nas aulas 01 e 02, para que os alunos pudessem levar para casa e revisar o conteúdo. Nesta aula eles responderam questões iguais ou parecidas com as utilizadas nas aulas 01 e 02, só que agora, de maneira discursiva.

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O objetivo aqui é verificar se os alunos, de fato, compreenderam o conceito e tornaram-se capazes de transmiti-lo, ao invés de apenas escolher entre as opções de respostas.

## 4.4. Avaliação do Método (Avaliação Qualitativa)

Este é um momento de avaliação qualitativa. Entregamos aos alunos, individualmente uma questão de avaliação do método trabalhado nas aula 01, 02 e 03 para esses destaquem aspectos positivos e negativos das mesmas. A identificação foi facultativa.

Segue a transcrição da questão: Desenvolva um comentário, abordando aspectos positivos e negativos, acerca das três aulas em que trabalhamos com a metodologia ativa Instrução Pelos Colegas na abordagem do tema Ondas Eletromagnéticas e Suas Aplicações.

De modo geral, os depoimentos dos alunos levantaram alguns pontos positivos onde destacamos: a interação entre os colegas nas aulas 01 e 02, o fato de a aula ser diferente do habitual, o clima de descontração, o fato de as questões estimularem a reflexão, entre outros. Sobre a aula 03 destacaram a importância de o teste ser em dupla, o que permitiu mais um momento de troca de informação com o colega.

Segue a transcrição de algumas frases presentes nos depoimentos dos alunos sobre o método:

- '... foi mais uma 'brincadeira" do que uma atividade realmente...'
- '... eu achei muito interessante por que é uma aula em que todo mundo interage e que todos participam...'
- '... fugiu um pouco do padrão de aula...'
- '... não vi um lado negativo...'
- '... foi uma aula diferente...'
- '... o método foi bastante divertido e também ajudou de certa forma o aprendizado...'

'Física é uma matéria muito chata e complicada, mas as aulas estavam interessantes...'

- '... no 3° ano é raro quando um professor traz uma atividade divertida...'
- '... em algumas matérias ou assuntos, tendo aulas assim poderíamos aprender de um jeito diferente e criativo.'
- '... o teste em dupla nos ajuda muito, pois são duas cabeças trabalhando...'
- '...convenhamos, física não é a minha praia, mas as últimas aulas foram bem mais positivas que negativas...'

## 5. Considerações Finais

De modo geral, ainda que em várias questões, o debate e a troca de argumentos não tenha possibilitado a obtenção de mais de 70% de acertos, a interação entre eles para tratar do conteúdo levou a um aumento do percentual de acertos em relação à primeira votação. Um dos principais objetivos, senão o

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principal, deste método é colher os frutos da interação entre os colegas, fato verificado quantitativa e qualitativamente.

A aplicação foi realizada em três turmas com perfis bem distintos, de modo que foi possível observar diferenças no comportamento dos alunos em relação às aulas habituais. Uma das turmas que costumava demonstrar total apatia e passividade durante as aulas expositivas passaram a um estado de grande agitação e envolvimento durante a aplicação do método.

A inserção de novas metodologias é algo que demanda tempo de estudo e planejamento do professor de maneira, às vezes, diferente do que lhe é habitual. Aulas expositivas são cômodas para os professores, e estamos tão acostumados com elas que nem nos damos conta do quanto é difícil convencer o aluno dos conteúdos que propomos em nosso trabalho diário. É muito interessante vê-lo tentando fazer isso: convencer os colegas dos conceitos corretos sobre um determinado tema, bem como o interesse e o empenho dos outros em debater e convencer os seus pares.

## Referências

ARAÚJO, I. S.; MAZUR, E. Instrução pelos Colegas e Ensino sob Medida: Uma proposta para o engajamento dos alunos no processo de ensinoaprendizagem de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v.30, n.2: p.362-384, ago.2013.

BARROS, J. A.; VALLE, J. L. M.; SILVA, G. S. F.; TAGLIATI, J. R. ; REMOLD, J. A Aplicação de uma Nova Metodologia de Ensino de Física: O Aprendizado Colaborativo. Coletânea da VI Escola de Verão para Professores de Prática de Ensino de Biologia, Física e Química e Áreas Afins . Niterói: Editora da UFF, 2003.

MAZUR, Eric. Peer Instruction: a revolução da aprendizagem ativa ; tradução: Anatólio Laschuk. Porto Alegre: Penso, 2015.

MENDONÇA, J. T. Uma biografia da Luz. São Paulo: Livraria da Física, 2015.

MENEZES, L. C. A matéria uma aventura do espírito: fundamentos e fronteiras do conhecimento físico. São Paulo: Livraria da Física, 2005.

ROCHA, H. M.; LEMOS, W. M. Metodologias Ativas: do que estamos falando? Base conceitual e relato de pesquisa em andamento. IX Simpósio Pedagógico e Pesquisas em Comunicação . 2014.

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## ANEXOS

## Atividade de Leitura 01

## ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (HISTÓRICO E CONCEITOS FUNDAMENTAIS)

O conceito de Onda Eletromagnética é um tema bastante abstrato, como tantos outros em Física. O conhecimento sobre as ondas eletromagnéticas nos auxilia na compreensão de fenômenos naturais que nos cercam. Também possui fundamental importância para entender o funcionamento dos aparelhos e sistemas de comunicação, além de toda a tecnologia que se desenvolveu em setores como comércio, indústria, medicina e tantos outros segmentos da sociedade. 'A ciência está em cada momento e em toda parte: o nosso objeto de estudo chega de todos os lados' (MENDONÇA, 2015).

## Ondas

Ondas são perturbações que se propagam em um meio, seja ele vazio ou preenchido por matéria. As ondas, de modo geral, podem ser classificadas quanto à sua natureza, em mecânicas ou eletromagnéticas. Tais perturbações podem depender do meio material para se propagar, é o caso das ondas mecânicas. No caso das ondas eletromagnéticas, a propagação pode ocorrer independente da presença de matéria no meio.

No caso das ondas mecânicas, sua existência é determinada pela oscilação de partículas de um dado meio material. A energia que esta onda transporta é transferida partícula a partícula do meio. Tomando como exemplo as ondas na água, o deslocamento de uma porção de água promove o deslocamento de porções adjacentes. No caso do som, a energia transferida ao meio pela fonte sonora põe a oscilar as partículas no seu entorno, com a mesma freqüência que será captada pelo ouvido, onde a membrana timpânica é posta a vibrar. Sendo assim, não faz sentido falar em ondas mecânicas onde a matéria é escassa.

Já as ondas eletromagnéticas viajam no meio sem que este necessariamente promova este transporte. São oscilações do campo elétrico e do campo magnético decorrente do movimento oscilatório de cargas elétricas. Tais movimentos podem ser percebidos rapidamente a longas distâncias porque sua velocidade de propagação é altíssima, 300.000 km/s, aproximadamente, esta é a velocidade da luz.

Os campos não precisam de um meio material para se apoiar (...). Os agentes e pacientes do campo eletromagnético são partículas e materiais, cujas cargas e correntes são capazes de produzi-lo e de senti-lo, mas as evoluções, propagações e transformações do campo clássico se dão no espaço (...) (MENEZES, 2005)

Fenômenos elétricos e magnéticos eram considerados fenômenos completamente distintos e independentes, quando do início do seu conhecimento. Hoje são conceitos que se entrelaçam, permitindo a compreensão de fenômenos luminosos, uma vez que a luz, bem como a maioria das radiações, são ondas eletromagnéticas.

Para um mesmo meio a velocidade destas ondas é a mesma, de modo que freqüência e comprimento de onda apresentam-se como grandezas inversamente proporcionais conforme a equação , nesta é velocidade da onda, é a freqüência de oscilação e o comprimento de onda.

## Breve histórico das ondas eletromagnéticas

O século XIX se destaca como período de grande desenvolvimento para o estudo da natureza da luz. Foi um período de relevantes estudos nas áreas da Eletricidade, Magnetismo e Óptica. Destacamos alguns:

Thomas Young (1773-1829) apresentou à Royal SocietyofLondon, em 1801 resultados de seus experimentos sobre a interferência da luz, revelando o caráter ondulatório da luz.

Hans Christian Oersted (1777-1851) realizou experimento onde observou a deflexão da agulha de uma bússola quando colocada nas proximidades de um fio por onde passa corrente elétrica. A observação da corrente elétrica gerando um campo magnético foi considerada o início da unificação dos fenômenos elétrico e magnéticos.

Seguindo a linha dessa unificação vem o trabalho de Michael Faraday (1791-1867) com a descoberta da indução eletromagnética, em 1831. Em um de seus experimentos descobriu ser possível produzir corrente elétrica em um fio condutor, a partir da movimentação de um ímã.

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Entre 1864 e 1865, James Clerk Maxwell (1831-1879) unificou as teorias sobre Eletricidade e Magnetismo existentes até o momento em um conjunto de equações, as equações de Maxwell. Estas também tiveram como conseqüênciaa previsão da existência das ondas eletromagnéticas. Tal previsão foi verificada experimentalmente em 1887 por Rudolf Hertz (1857-1894).

## Dualidade onda partícula

As ondas eletromagnéticas apresentam comportamento dual, ora de onda, ora de partícula, e um ou outro aspecto predomina, dependendo da situação. Podemos dizer que a luz se propaga como onda e interage com a matéria como partícula.

A teoria ondulatória da luz oferece modelos e explicações satisfatórias para fenômenos como a interferência e a difração, porém, não explica o efeito fotoelétrico, por exemplo, para o qual a teoria corpuscular tem boas respostas. A forma corpuscular da luz é denominada fóton , carrega quantidades de energia denominadas quantum . O fóton somente interage em situações em que sua energia pode ser integralmente absorvida.

(...) a luz é absorvida pelos átomos de maneira descontínua, sob a forma de pequenos fragmentos de energia, que são os fotões. Temos assim duas manifestações distintas da luz, uma sob a forma de onda e outra sob a forma de partícula. (MENDONÇA, 2015)

## O Espectro Eletromagnético

O conjunto de ondas eletromagnéticas é chamado Espectro Eletromagnético, onde encontramos a luz visível entre outras várias luzes invisíveis. Cada uma destas ondas encontra-se em uma faixa de freqüência, e, conseqüentemente, comprimento de onda, diferentes.

Em ordem crescente de freqüência temos: ondas de rádio, microondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama. Todas estas ondas aparecem em nosso cotidiano, desempenhando funções nas diversas áreas da nossa vida, seja promovendo a comunicação, iluminando o meio e permitindo que percebamos o mundo por meio do sentido da visão, possibilitando diagnósticos e tratamentos, higiene, alimentação, etc.

Mesmo não dependendo da existência de um meio material para sua propagação, as ondas eletromagnéticas atuam sobre ele transferindo energia, bem como, sofrem a interferência dele. Quando atravessam a matéria, as ondas eletromagnéticas sofrem alteração na sua velocidade e também no seu comprimento de onda, porém sua freqüência permanece inalterada.

A transparência do meio para ondas eletromagnéticas varia com a freqüência da onda. Meios transparentes à radiação X podem ser opacos à luz visível, como o concreto, por exemplo.

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## Questões sobre a Atividade de leitura 01

QUESTÃO 01 - O sol é uma estrela e, como tal, seu brilho se deve às reações nucleares que ocorrem em seu interior (como uma gigantesca bomba). Aqui na Terra recebemos a luz proveniente dessas reações, no entanto, não ouvimos o som, isto por que:

- (A) O som produzido não está na faixa de freqüência que pode ser percebida pelo ouvido humano
- (B) O som não se propaga se não houver matéria para transportá-la
- (C) O som não se propaga em regiões sem gravidade
- (D) A distância é muito grande

QUESTÃO 02 - Duas ondas eletromagnéticas A e B se propagam no vácuo. A onda A possui freqüência f e comprimento de onda λ . Caso a onda B possua freqüência 3f, podemos afirmar que seu comprimento de onda é:

- (A) 9 λ
- (B) 3 λ
- (C) λ -3
- (D) λ /3

QUESTÃO 03 - 'Como os aparelhos de rádio emitem sons, podemos concluir que as ondas de rádio são ondas sonoras'.

- (C) CERTO

(E) ERRADO

QUESTÃO 04 (Unesp- modificada) Issac Newton demonstrou, mesmo sem considerar o modelo ondulatório, que a luz do Sol, que vemos branca, é o resultado da composição adequada das diferentes cores. Considerando hoje o caráter ondulatório da luz, podemos assegurar que ondas de luz correspondentes às diferentes cores terão sempre, no vácuo,

- (A) a mesma velocidade
- (B) a mesma freqüência.
- (C) o mesmo período.
- (D) o mesmo comprimento de onda.

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## Atividade de Leitura 02

## ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO E APLICAÇÕES)

## Introdução

São características de todas as ondas a difração, a interferência, e a ressonância. Tais características estão presentes e são levadas em consideração quando se trata de 'usufruir' de alguma maneira das aplicações das ondas eletromagnéticas.

A difração consiste na abertura ou espalhamento do seu feixe quando esta passa por um obstáculo ou fenda. A interferência consiste da soma ou subtração de ondas afins (interferência construtiva ou destrutiva). Já a ressonância é a resposta de um sistema oscilante aos sinais do outro. Esta última é determinante para a comunicação entre emissores e receptores de onda.

Todas as substâncias são constituídas de partículas, estas possuem cargas em desordenado movimento, oscilações, choques e freadas.

Das radiofreqüências aos raios gama, o único elemento essencial para se produzir uma onda eletromagnética é uma corrente variável, ou seja, cargas sendo aceleradas e freadas (MENEZES, 2005)

Concluímos daí que, todos os objeto emitem, em algum nível de freqüência, ondas eletromagnéticas. Na eletricidade e na eletrônica estão as freqüências de 50 a 60Hz na corrente alternada, 10 Hz nas rádios AM e 10 Hz nas FM's e TV. Na faixa de 10 Hz a 10 3 8 9 11 Hz encontra-se a faixa de freqüência das microondas, incluem-se aí as utilizadas nas comunicações, culinária e medicina. De 3.10 14 Hz a 4.10 14 Hz encontramos a radiação térmica, ou infravermelho, seguido da faixa da luz visível, 4.10 14 Hz a 7,5.10 14 Hz. acima desta, até 10 16 Hz temos o ultravioleta. A partir daí até 3.10 18 Hz estão os raios x e, acima deles, os raios gama.

Quanto maior a freqüência da onda, maior seu poder de penetração na matéria e maior a energia do processo que a produz. Podem ser classificadas em radiação ionizante ou não ionizante. A radiação é considerada ionizante quando é capaz de alterar a estrutura molecular da matéria com a qual interage, o que não ocorre com as radiações não ionizantes, que produzirão, no máximo, efeitos térmicos. São consideradas não ionizantes ondas eletromagnéticas na faixa que vai das ondas de rádio à radiação visivel, passando pelas microondas, infravermelho. Já a ultravioleta, os raios x e gama, são considerados ionizantes. Estas ao irradiar o tecido vivo podem provocar mutações celulares capazes de tornar as células deste tecido cancerosas.

## Ondas de Rádio

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Estas ondas são produzidas por circuitos elétricos que geram correntes oscilantes. São utilizadas basicamente para a comunicação, desde as transmissões de rádio, TV, telefone e internet. No Brasil são utilizadas para a transmissão de áudio e imagem (rádio e TV) antenas ou torres operando entre 540kHz e 2GHz, separadas nas faixas a seguir:

- 9 540kHz a 1700kHz: estações de rádio para transmissores nacionais utilizam ondas médias;
- 9 2MHz a 25Mhz: para transmissões internacionais, usam ondas curtas, estas sofrem reflexão na ionosfera, o que não ocorre com as ondas médias;
- 9 30MHz a 300MHz: nesta faixa estão as transmissões VHF que são usadas nas rádios FM e estações de TV. O aumento no alcance deste sinal se dá por meio de satélites retransmissores;
- 9 300MHz a 2GHz: estão as transmissões UHF, também para televisão.

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## Microondas

As microondas são produzidas por correntes alternadas, em tubos de vácuo, em espécies de válvulas eletrônicas. É bastante utilizada na comunicação, mas possui a desvantagem de não ser refletida pela atmosfera, assim sua transmissão requer a construção de uma rede de antenas. É utilizada na telefonia celular tão presente na vida das pessoas.

Apesar de seus efeitos no organismo serem estritamente térmicos (microondas não é radiação ionizante), existem estudos que defendem que elas podem oferecer riscos à saúde devido ao longo tempo de exposição.

Outra aplicação já corriqueira das microondas é o forno de microondas, eletrodoméstico presente na cozinha. Ele aumenta a temperatura dos alimentos, pois provoca o aumento da agitação das moléculas de água presente neles.

## Infravermelho

Assim como existe a luz que nos possibilita enxergar o mundo, há também a luz que sentimos na pele, são as ondas de calor ou radiação térmica. Estas ondas são chamadas de Infravermelho, são invisíveis aos olhos humanos e encontram-se numa faixa de freqüência de 10 12 Hz e 10 14 Hz, 'vizinha' ao espectro visível, abaixo do valor de freqüência da cor vermelha.

- O Infravermelho pode ser refletido por superfícies espelhadas e absorvido por superfícies pretas. O conhecimento dessas características possibilitou a construção de dispositivos como a garrafa térmica, os coletores solares de aquecimento de água, etc. Esta radiação é utilizada também em controle remoto, sensores de presença, câmeras de visão noturna, entre outros, uma vez que o corpo humano, assim como qualquer corpo aquecido, emite infravermelho.
- O infravermelho, enquanto radiação eletromagnética emitida pelo corpo humano é também utilizada na medicina em exames diagnósticos com o uso de fotografias térmicas que mapeiam as regiões de diferentes temperaturas do corpo humano.

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Entre os animais, a sensibilidade a estas ondas garante a sobrevivência, como é o caso das cobras que se utilizam deste recurso para localizar suas presas, mesmo a noite.

## Luz Branca

Refere-se à região do espectro eletromagnético denominada espectro visível . Compreende a faixa de freqüência que vai de 4.10 14 Hz e 7,5.10 14 Hz.

É a luz branca que torna possível o fenômeno da visão. A luz penetra em nosso globo ocular por meio do orifício frontal chamado íris onde, com o auxílio do cristalino (lente convergente natural) chega até a retina , camada que reveste o fundo do olho e está repleta de células fotossensíveis. Estas células por sua vez, comunicam ao cérebro através do nervo óptico a informação do mundo que nos cerca.

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Foi Newton que explicou pela primeira vez a existência das cores contidas na luz branca. Utilizando um prisma triangular de vidro, observou que quando a luz do Sol o atravessava, a luz refratada apresentava para ele as cores existentes no mundo visível, o mesmo conjunto de cores presentes no arco-íris. Observou também que a borda do arco-íris era sempre limitada pelo vermelho, de um lado, e pelo violeta do outro. Entre elas estão todas as outras cores. Esta série de cores reveladas na experiência de Newton é chamada Espectro Visível , e este fenômeno de decomposição da luz branca em várias cores chama-se dispersão da luz .

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O limiar inferior, em valor de freqüência, para a luz branca, está na faixa do vermelho. Na seqüência, em ordem crescente de freqüência temos: alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta, sendo esta ultima, o limiar superior. Faixas de freqüência luminosa inferiores ao vermelho e superiores ao violeta não são percebidas pelo olho humano e recebem os nomes de Infravermelho e Ultravioleta, respectivamente.

## Ultravioleta

As radiações ultravioletas são geradas pelo mesmo processo que gera a luz visível, elétrons excitados que mudam de um estado mais energético para um menos energético, emitindo luz.

Esta radiação foi descoberta em 1801. Em 1930 foi classificada em três tipos, A, B e C. O tipo A compreende a faixa de freqüência de 7,5.10 14 Hz a 9,5.10 14 Hz e é conhecida como luz negra por causa do seu efeito fluorescente. O tipo B encontra-se na faixa de 9,5.10 14 Hz a 1,1.10 15 Hz e é denominada luz eritematogênica, por estar relacionada a queimaduras de pele. O tipo C encontra-se na faixa de 1,1.10 15 Hz a 3,0.10 15 Hz, é denominada luz germicida por sua capacidade de destruir germes, sendo muito utilizada em hospitais para esterilização de instrumentos.

O Sol é uma fonte natural de infravermelho, luz branca e ultravioleta. De toda a radiação ultravioleta (A, B e C) emitida pelo Sol apenas os tipos A e B atingem a superfície da Terra. A radiação tipo C é refletida pela atmosfera.

## Raios X

Os raios x são produzidos pela oscilação de elétrons das camadas mais internas dos átomos ou quando elétrons de alta energia colidem com outras cargas ou com átomos de um alvo metálico. Estas ondas foram descobertas acidentalmente em 1895.

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Trata-se de uma radiação ionizante, invisível, que pode atravessar meios opacos à luz visível. É largamente utilizada na medicina para diagnósticos por imagem, por conseguir atravessar alguns tecidos do corpo humano e ser barrado por outros, como nas radiografias e tomografias computadorizadas. Nesta última, é utilizado, em alguns casos, um contraste (líquido opaco ao raio x) para a visualização de tecidos moles. Além do uso no diagnóstico, os raios x também podem ser utilizados no tratamento de doenças, como no caso de tumores malignos, tratados com radioterapia.

## Raios Gama

A radiação gama ( ) apesar de possuir características similares às dos raios x, se distingue γ deste por sua origem. Enquanto a radiação x resulta da transição de elétrons entre níveis energéticos dos átomos, a radiação gama se origina de reações nucleares de fissão, fusão ou decaimento radioativo. Oriundos do interior do átomo, além da radiação gama, têm também a radiação alfa e beta, estas ultimas não são ondas eletromagnéticas e sim partículas.

Os raios γ possuem altíssima freqüência e pequenos comprimentos de onda, são bastante energéticos e com grande poder de penetração. Em condições controladas podem ser utilizadas para destruir células cancerosas, mas sem controle pode causar o câncer. Outra aplicação no campo da Medicina Nuclear é o mapeamento por radioisótopos, esta técnica detecta a radiação emitida por substancias radioativas (os radioisótopos), como iodo ou bário introduzido no corpo, por via oral ou injetados na corrente sanguínea. Os raios γ , neste exame, são emitidos pelos órgãos e captados por um equipamento que gera uma imagem digital visível.

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## Questões sobre a Atividade de leitura 02

QUESTÃO 01 Quando aquecemos uma caneca com leite em um forno de microondas, observamos que o leite fica mais quente do que a caneca. Isto se explica pelo fato de:

- (A) O leite ser melhor condutor que a caneca
- (B) As microondas são refletidas pela caneca
- (C) O leite possui mais moléculas de água que a caneca
- (D) A caneca é melhor condutora de calor que o leite

QUESTÃO 02 Estamos imersos em um 'mar de ondas eletromagnéticas' que chegam de todos os lados. Algumas destas ondas vêm do Sol, outras são produzidas por aparelhos de comunicação e eletroeletrônicos que utilizamos. Entre elas temos uma radiação que pode ser prejudicial aos tecidos humanos por se considerada ionizante, as ondas em questão são:

- (A) As ondas de ultravioleta em caso de exposição prolongada
- (B) As microondas, pois o uso dos celulares ta cada dia mais comum
- (C) As ondas de rádio, por ser uma das mais presentes no nosso dia-a-dia
- (D) A luz visível que atinge nossos órgãos da visão

QUESTÃO 03 Entre as ondas que compõem o espectro eletromagnético existem ondas que alteram a estrutura molecular da matéria com a qual interage. Elas transportam mais energia e possuem maior poder de penetração. São ondas que, no espectro aparecem com:

- (A) Maior comprimento de onda
- (B) Maior freqüência
- (C) Maior velocidade
- (D) Maior amplitude

QUESTÃO 04 Quando a mulher está grávida é desaconselhável o exame de raios x, salvo casos de extrema necessidade, nestes casos, a gestante de ter sua barriga protegida por um avental de chumbo para proteger o bebê da radiação x. O chumbo é utilizado nesses casos por que:

- (A) Vai proteger o bebê do calor
- (B) É um metal com baixo ponto de fusão
- (C) É um metal que pode ser moldado com relativa facilidade
- (D) O chumbo não é transparente à radiação x

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