GABARITO Caderno do Aluno Física – 2a série – Volume 4
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
A CAIXA DE CORES
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Nesta etapa, desejamos reconhecer os conhecimentos prévios para trabalhar
conceitos relacionados com a luz e suas propriedades. A ideia é permitir que os
conteúdos a serem trabalhados nas aulas estejam relacionados a elementos retirados do
próprio universo dos estudantes.
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
Página 4
Para discutir essas perguntas, retome a ideia apresentada de que uma cor depende
exclusivamente do pigmento que tinge o objeto. Se isso fosse verdade,
independentemente do que ocorresse, todos deveriam então ver a mesma cor em cada
uma das figuras. Com isso, você poderá começar a discutir o que é cor. Na primeira
questão, a ideia é fazer os alunos perceber que a cor que vemos em um objeto depende
fortemente da luz que o ilumina. Assim, quando se muda a luz, muda-se a cor
percebida. Logo, na segunda questão, o objetivo é fazê-los perceber que sempre
comparamos as cores a partir de objetos expostos à luz branca, ou seja, a do Sol ou de
lâmpadas de cor branca. Já nas duas últimas questões, respectivamente, a banana ficaria
escura e o papel branco ficaria verde. Ou seja, a cor é um estado e não uma propriedade
do objeto. O correto seria dizer que um objeto está vermelho e não é vermelho. Com
essas discussões, tem-se o “mote” para iniciar a fase seguinte, que apresentará a
decomposição da luz branca.
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Coloração por reflexão
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As questões têm como objetivo retomar o experimento e sensibilizar para o texto. As
respostas encontram-se ao longo do texto.
Coloração por transmissão
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A resposta está no texto subsequente. O objetivo principal é fazer com que os alunos
levantem hipóteses e se sensibilizem para a leitura do texto.
VOCÊ APRENDEU?
Página 9
Para a primeira questão, tenha como base o texto: O que é a cor? Aqui o objetivo é
explorar o que o aluno acredita que seja a cor, já que essa questão será retomada depois.
As questões 2, 3, 5 e 6 estão relacionadas com os textos coloração por reflexão e
coloração por transmissão. Na última questão é interessante explorar a ideia da cor
negra como ausência de reflexão ou transmissão, bem como a escuridão como ausência
de luz. É importante ressaltar que a cor de um objeto depende de suas propriedades, mas
também do tipo de iluminação utilizada. Já a questão quatro ressalta que quando a luz
incide sobre qualquer objeto, três processos podem acontecer: reflexão, absorção e
transmissão da luz.
LIÇÃO DE CASA
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Nessa atividade, os alunos, em grupo, deverão elaborar um relatório contendo o que foi
observado e os possíveis problemas encontrados. Na síntese do que foi aprendido, deve
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estar explícita a influência da cor da luz incidente na percepção de um objeto colorido,
ressaltando a ideia de que sua cor não é apenas uma propriedade intrínseca e imutável
dos materiais.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
DECOMPONDO E MISTURANDO LUZES E CORES
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
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O objetivo das questões do roteiro é explorar a criação de hipóteses dos alunos.
Luzes e cores
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A questão tem como objetivo explorar a criação de hipóteses pelos alunos e será
respondida no texto seguinte: “ondas eletromagnéticas”.
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1. Chamamos a luz branca de POLICROMÁTICA, mostrando que essa luz é composta
de várias cores. Já uma luz MONOCROMÁTICA é aquela composta de uma única
cor, como um laser.
2. Alternativas: (a), (c) e (d).
3. Toda carga elétrica tem associada a ela um campo elétrico, que pode ser pensado
como uma propriedade sua. Esse campo preenche todo o espaço e representa uma
zona de influência elétrica que se estende até o infinito. Um campo não pode ser
desassociado de sua carga, ou seja, é impossível separar um do outro.
4. Os campos elétricos e magnéticos variáveis geram um ao outro, e são emitidos pela
carga em movimento como uma onda eletromagnética. Essa é a “coisa” detectada,
por exemplo, quando você liga um rádio ou atende a uma chamada no celular.
5. O índice de refração de um material varia com o comprimento de onda da luz que o
atravessa, e é por isso que ocorre a dispersão. Assim, cada comprimento de onda que
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compõe a luz branca vai apresentar diferentes ângulos de refração ao incidir no
vidro. Como o índice de refração geralmente é maior para um comprimento de onda
menor, a luz violeta se desvia muito mais do que a luz vermelha quando passa da
água para o ar.
LIÇÃO DE CASA
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Aqui é importante o aluno perceber a relação entre o fenômeno e a dispersão da luz.
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
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As questões 1,2 e 3 tem como objetivo retomar as atividades anteriores, permitindo
que os alunos iniciem a formulação de hipóteses. Além disso, elas foram formuladas a
fim de sensibilizá-los para o experimento que será realizado a seguir.
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Nesta etapa, esperamos que as hipóteses dos alunos estejam mais bem formuladas do
que inicialmente, visto que as discussões sobre luz e cores já foram iniciadas. Assim,
espera-se que elas comecem a se adequar aos resultados dos experimentos, o que dará
estrutura para que eles respondam às três primeiras questões (1- vermelho, verde e azul,
2- vermelho e verde e 3-vermelho e azul). A questão 4, como o enunciado revela,
pretende trabalhar as hipóteses criadas pelos alunos a seguir. Perceba, entretanto, que a
sistematização desses conceitos só se dará no texto seguinte: “soma de luzes coloridas”.
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VOCÊ APRENDEU?
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1. Na Física, dizemos que o magenta é a cor oposta ou complementar ao verde, o
amarelo é oposto/complementar ao azul e o ciano é oposto/complementar ao
vermelho. Dessa forma, ao “somar” os opostos obtemos o branco. Assim, ao
misturarmos vermelho, verde e azul obtemos o branco. Por isso, chamamos essas três
cores-luz de cores primárias.
2. Essa sigla corresponde a
Red, Green e Blue, os nomes em inglês das cores-luz
primárias. A partir da mistura de diferentes porcentagens dessas três cores, obtêm-se
todas as outras.
3. Aqui é importante o aluno perceber o preto como a ausência de luz.
4. Ao misturarmos vermelho, verde e azul obtemos o branco. Por isso, chamamos essas
três cores-luz de cores primárias. Por meio da “soma” dessas luzes pode-se obter
todas as outras.
LIÇÃO DE CASA
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Aqui é importante o aluno perceber a relação entre o fenômeno da superposição e a
cor percebida quando misturamos luzes de cores diferentes.
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
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As respostas das questões presentes em “Mãos à obra!” estão relacionadas com as
observações realizadas pelos alunos ao longo da atividade. Apenas nas duas últimas
etapas do roteiro o aluno deve fazer uma reflexão com base no que foi por ele
observado, permitindo assim que ele possa compreender melhor as cores primárias, as
cores pigmento e o processo de impressão através da composição de diferentes
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Física – 2a série – Volume 4
pigmentos. Assim, a criação de hipóteses é o enfoque dessas questões e da atividade,
bem como sua estruturação com base em observação e teste.
Agora responda
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1. Diferentemente da mistura de luzes, quando se misturam as três cores pigmento
obtém-se um tom escuro, quase preto.
2. Uma superfície pintada por uma cor qualquer, quando iluminada por uma luz branca,
absorve uma série de frequências e reflete outras. Portanto, para obtermos o branco, a
luz deveria ser totalmente refletida. Por meio de uma mistura de tintas isso não é
possível.
3. Cada pigmento absorve bem
uma determinada faixa do espectro visível. Logo,
quando a luz branca incide sobre cada pigmento, eles absorvem essas cores e
refletem o restante. Assim, quando a luz branca perde esses componentes, nós a
percebemos de uma determinada cor. Por isso, esse processo é chamado de
subtrativo, visto que algumas frequências são “subtraídas” da luz incidente.
Professor, perceba que aqui facilmente surge a questão das cores primárias de tintas.
Os alunos viram que essas cores são: Ciano, Amarelo e Magenta (ou sistema CYM,
com as iniciais em inglês). Contudo, certamente muitos deles já ouviram dizer que as
cores primárias para tintas são: Vermelho, Amarelo e Azul (ou sistema RYB). Isso
pode os confundir bastante. Assim, explique que o sistema RYB surgiu com uma
teoria das cores proposta por Leonardo da Vinci. Séculos depois, essa teoria
mostrou-se cientificamente incorreta, quando foi demonstrado que as cores primárias
para pigmentos são Ciano, Amarelo e Magenta (CYM). Entretanto, pela tradição no
mundo das artes, até hoje pode-se encontrar artistas e até mesmo livros de artes que
usam o sistema RYB. Como artistas, eles podem dizer isso, afinal pode-se tudo nas
artes, ainda que não seja o correto cientificamente. Pense nisso como uma “ licença
poética."
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VOCÊ APRENDEU?
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Essas questões retomam os três roteiros anteriores.
1. A luz é uma onda eletromagnética.
2. O índice de refração de um material varia com o comprimento de onda da luz que o
atravessa, e é por isso que ocorre a dispersão. Assim, cada comprimento de onda que
compõe a luz branca vai apresentar diferentes ângulos de refração ao incidir no
vidro. O índice de refração está relacionado com a intensidade do desvio sofrido pela
luz. Como o índice de refração geralmente é maior para um comprimento de onda
menor, a luz violeta, por exemplo, se desvia muito mais do que a luz vermelha
quando passa da água para o ar.
3. A luz branca é composta por uma combinação de cores de luz, já a vermelha pode ser
apenas uma cor de luz. A diferença entre as luzes monocromáticas azul e vermelha
está na frequência, já que sendo monocromáticas são constituídas de apenas uma cor
de luz, uma só frequência.
4. A superposição ocorre quando se incide em um mesmo lugar do espaço mais de um
feixe de luz. Esse é um fenômeno que ocorre com todas as ondas. Quando juntamos
as cores, obteremos algo próximo do branco. Não necessariamente vamos obter um
branco “total”, pois tudo vai depender da intensidade de cada uma das cores.
5. Uma cor próxima da preta. Não necessariamente vamos obter o preto, pois tudo
depende da quantidade de cada pigmento de cada cor utilizado. A cor de pigmento é
a cor que não é absorvida pelo pigmento, já a cor da luz depende da frequência da
onda eletromagnética.
6. Vermelha, já que todas as cores brancas e vermelhas ficarão vermelhas e as demais
ficarão pretas.
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LIÇÃO DE CASA
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Aproveite essa oportunidade para discutir a utilização do Diodo Emissor de Luz
(LED), agora presentes até nas telas de aparelhos televisores. De uma maneira bem
simplista é possível descrever o funcionamento do LED, que é um diodo, ou seja, como
um semicondutor que só permite a passagem da corrente elétrica em uma única direção.
Quando os elétrons passam pelo LED podem cair numa camada de energia mais baixa e
acabam emitindo luz.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
SOMBRAS DE VÁRIAS CORES
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
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• A questão “como surge o amarelo no experimento das sombras coloridas?” tem
como objetivo retomar o experimento e sensibilizar os alunos para a leitura do texto que
virá na sequência (Aprendendo a Aprender). As respostas encontram-se ao longo do
mesmo.
Aprendendo a Aprender
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As questões têm como objetivo retomar o experimento e sensibilizar para o texto, de
modo que as respostas encontram-se ao longo do texto.
1. Em nossos olhos, especificamente na retina, há células sensíveis à luz: os cones e os
bastonetes. Os cones diferenciam luzes coloridas, enquanto os bastonetes são
ativados com baixas intensidades luminosas, estando assim associados à
discriminação de luminosidade.
2. A percepção das cores depende, então, de propriedades dos objetos e da luz que
incide sobre eles, bem como das características de funcionamento de nossos olhos,
de nosso sistema nervoso e de nosso cérebro.
3. A luz incide sobre um objeto, parte dela é refletida e então os cones e bastonetes
captam essa informação que é interpretada pelo cérebro.
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4. As cores são sempre o resultado da interpretação pelo cérebro de informações
provenientes dos três grupos de cones. Talvez aqui esteja a parte mais interessante de
tudo isso: esse é um processo neurofisiológico. Ou seja, as cores, de certa maneira,
só existem em nosso cérebro, por mais estranho que isso pareça. Isso significa que,
ao se tratar da percepção das cores, o cérebro tem um papel importantíssimo em tudo
que vemos. Com isso, é preciso deixar claro que a percepção das cores depende,
então, de propriedades dos objetos e da luz que incide sobre eles, bem como das
características de funcionamento de nossos olhos, de nosso sistema nervoso e de
nosso cérebro.
LIÇÃO DE CASA
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Aqui o aluno vai pesquisar sobre o Daltonismo, que de maneira simplista pode ser dito
como causado pela deficiência no funcionamento ou mesmo na ausência de um ou mais
cones. Dessa forma, a percepção das cores pelo olho acontece de forma incompleta,
dificultando ou impedindo a diferenciação de certas cores.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
QUAL LÂMPADA SE USA?
Qual lâmpada se usa?
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É possível entender que iluminar tomates com a lâmpada 4, com pico de emissão na
faixa do amarelo/laranja e pouca emissão na faixa do vermelho, por exemplo, poderia
desestimular sua venda. Essa lâmpada não vai realçar o vermelho do produto, porque
emite mais na faixa do amarelo, de modo que haverá uma enorme redução na luz
refletida pelos tomates, podendo até fazê-los perder a aparência de frescos. Assim, as
lâmpadas 1 e 3, mais equilibradas, seriam as mais adequadas, pois elas emitem com
intensidade desde o amarelo até o vermelho. Na iluminação da manteiga as duas mais
adequadas para realçar fortemente a cor amarela seriam as lâmpadas 2 e 4, pois têm pico
de intensidade no amarelo-laranja. Na iluminação da alface, nenhuma das lâmpadas
apresentadas seria ideal, pois não há uma que emita o verde com muito mais intensidade
que as demais cores. Entretanto, a mais adequada entre as apresentadas seria a lâmpada
5, pois a cor verde é intensa e a emissão do vermelho é razoavelmente baixa. Com
relação à cor da peça de roupa, uma hipótese razoável é que a loja esteja utilizando a
lâmpada 1, que tem o verde pouco intenso e um pico no azul. E em sua casa a
iluminação pode estar sendo realizada pela lâmpada 3, na qual o verde é mais intenso e,
embora ela tenha pico no azul, essa cor é menos intensa que a da lâmpada 1.
VOCÊ APRENDEU?
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1. Essa relação se dá por meio dos cones e, dessa forma, podemos escolher melhor a
iluminação de modo que o olho capte melhor as cores que queremos destacar.
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2, 3. A adequação das lâmpadas está relacionada de acordo com o espectro de emissão
das mesmas. Então, faça-os comparar as frequências de pico na emissão das
lâmpadas com a curva de reflexão dos produtos. É possível entender que iluminar
tomates com a lâmpada 4, com pico de emissão na faixa do amarelo/laranja e pouca
emissão na faixa do vermelho, por exemplo, poderia desestimular sua venda. Essa
lâmpada não vai realçar o vermelho do produto, porque emite mais na faixa do
amarelo, de modo que haverá uma enorme redução na luz refletida pelos tomates,
podendo até fazê-los perder a aparência de frescos.
4. Dependendo da escolha das lâmpadas, as cores dos produtos podem
parecer
diferentes do que se fossem iluminadas por fontes mais usuais, como lâmpadas
incandescentes ou fluorescentes ou ainda pela luz do Sol. Dessa forma, pode-se criar
ilusões de ótica com a intenção de enganar os consumidores. Professor, procure
discutir esse tema mostrando que a iluminação pode valorizar um produto ou criar
uma imagem que engana os sentidos, podendo configurar assim um problema ético.
LIÇÃO DE CASA
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Aqui é interessante aprofundar os fenômenos de interferência construtiva e
destrutiva.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5
FAZENDO ONDA… BLOQUEANDO ONDA
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
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As questões têm como objetivo principal o levantamento de hipóteses pelos alunos.
A primeira questão permite que o aluno reflita sobre a geração de ondas
eletromagnéticas no experimento. A segunda está relacionada com a detecção da onda
pelo rádio na produção das ondas como consequência das cargas em movimento. Já a
terceira visa explorar através do universo dos alunos a aplicação das ideias e conceitos
relacionados a ondas eletromagnéticas
ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO
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O objetivo principal dessas questões é fazer com que os alunos trabalhem a criação
de hipóteses. Na primeira questão é importante perceber que o celular do amigo é o que
está recebendo a onda eletromagnética. Na segunda e terceira, a ideia é fazê-los
perceber que a onda não chega até o equipamento, pois está sendo bloqueada. Na quarta
questão o objetivo é trazer para o universo do aluno essas discussões. Na quinta questão
os alunos vão sistematizar o que foi aprendido.
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Aprendendo a Aprender
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1. Quando qualquer partícula carregada se move, seu campo a acompanha, pois ele não
pode ser separado de sua carga.
2. A onda eletromagnética é produzida quando um campo varia. Por exemplo, com uma
carga sendo acelerada.
3. A luz é uma onda eletromagnética que, diferente das ondas de rádio, é passível de ser
captada por nossos olhos. Portanto, toda luz é uma onda eletromagnética, mas nem
toda onda eletromagnética é visível.
4. O princípio fundamental é que os elétrons que constituem um material condutor, ao
captarem uma onda eletromagnética, interagem com essa e passam a gerar uma nova
configuração de seus campos eletromagnéticos, que acaba por minimizar ou mesmo
anular a onda que fluiria pelo metal. Dessa forma, uma superfície condutora funciona
como uma blindagem às ondas eletromagnéticas.
5. A gaiola de
Faraday faz com que a onda passe pela superfície da gaiola sem
atravessar o interior da mesma.
6 e 7.
Para o experimento funcionar é preciso que o material seja condutor (gaiola de
Faraday).
LIÇÃO DE CASA
Página 41
A ideia aqui é mostrar que a gaiola de Faraday serve para que o raio passe pelos
contornos da casa, “isolando” o interior como no caso do celular com o papel-alumínio.
No caso do carro ocorre o mesmo processo.
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
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O objetivo das questões do roteiro é explorar as hipóteses dos alunos, conforme
orientação de Caderno do Professor.
Aprendendo a Aprender
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1. Em todos os casos é usado uma onda senoidal de frequência definida para a
transmissão das informações, a diferença está em como essa informação será
“colocada” na onda, pode ser modulada na amplitude (AM, VHF e UHF) ou na
frequência da onda (FM), outra diferença está no valor da frequência da onda: muito
alta (VHF), ou ultra-alta (UHF).
2. Ambos funcionam a partir da transmissão de ondas eletromagnéticas. Dessa maneira,
um celular é simplesmente um rádio mais sofisticado, já que possui um transmissor e
um receptor que podem funcionar simultaneamente. Ele capta centenas de
frequências diferentes e pode, automaticamente, mudar de uma para outra.
3. A violeta tem a maior frequência e logo a maior energia, já o vermelho tem a menor
frequência e consequentemente a menor energia.
4. Para a velocidade constante, a fórmula nos mostra que frequência e comprimento de
onda são inversamente proporcionais. Portanto, quanto maior o comprimento de
onda, menor será a frequência. Sendo a frequência diretamente proporcional à
energia, temos que energia e comprimento de onda serão inversamente
proporcionais, ou seja, quanto maior o comprimento de onda menor a energia e vice
e versa. Portanto, o infravermelho, com maior comprimento de onda, tem a menor
energia. Já o ultravioleta tem mais energia.
5. Vermelho, Laranja, Amarelo, Verde, Azul, Anil e Violeta.
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LIÇÃO DE CASA
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a) E=h.f onde h é a constante de Planck e vale h = 6,6.10-34 J.s .
b) Micro-ondas (108 a 1011 Hz), raio X (1017 a 1020 Hz) e raio . (1018 a 1024 Hz). Para
encontrar a energia basta aplicar a fórmula do item (a).
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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7
EVOLUINDO CADA VEZ MAIS ...
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Nesta Situação de Aprendizagem, as questões são pessoais e têm como objetivo a
formação do pensamento crítico e reflexivo, bem como o exercício da cidadania.
VOCÊ APRENDEU?
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As respostas para as questões 1,2 e 3 são pessoais e devem, portanto, ser bastante
diferentes. O objetivo aqui é fazer com que os alunos percebam a importância do uso
consciente das tecnologias, discutindo assim seus benefícios e prejuízos. Além disso,
visando a necessidade de trabalhar a alfabetização científica, é preciso que os alunos
percebam a importância de compreender diferentes aspectos relacionados ao
conhecimento científico, permitindo assim que possam exercer sua cidadania, por meio
de uma postura crítica e reflexiva diante dos diferentes discursos apresentados por
políticos, pelo governo e diferentes meios de comunicação. A primeira questão trata da
necessidade de investimento em ciências de base como caminho para o crescimento
científico e tecnológico de uma nação. A segunda diz respeito à importância do
desenvolvimento de conhecimentos para a humanidade e a última versa sobre a
alfabetização tecnológica e acesso aos conhecimentos científicos.
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LIÇÃO DE CASA
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Professor, nesta etapa final, os alunos deverão escrever um texto argumentativo
apresentando os prós e contras do desenvolvimento científico e tecnológico. É preciso
então que eles juntem o que foi discutido e trabalhado nas últimas aulas com
informações relevantes sobre o tema e com suas próprias opiniões. A ideia é fazer com
que eles reflitam sobre a necessidade ou não de haver investimentos em Ciências e na
Educação Científica no Brasil. Assim, perceba que você deve incentivá-los a realizar
uma pesquisa sobre o tema em diferentes jornais, o que irá ajudá-los a obter
informações para abalizar suas opiniões.
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