Física 11º - Guia do Professor

República Democrática de Timor-LesteMinistério da Educação

11 | FÍSICA

Guia do ProfessorFÍSICA11.o ano de escolaridade

Projeto - Reestruturação Curricular do Ensino Secundário Geral em Timor-Leste

Cooperação entre o Ministério da Educação de Timor-Leste, o Instituto Português de Apoio ao Desenvolvimento, a Fundação Calouste Gulbenkian e a Universidade de AveiroFinanciamento do Fundo da Língua Portuguesa

Guia do ProfessorFÍSICA11.o ano de escolaridade

Os sítios da Internet referidos ao longo deste livro encontram-se ativos à data de publicação. Considerando a existência de alguma volatilidade na Internet, o seu conteúdo e acessibilidade poderão sofrer eventuais alterações.

TítuloFísica - Guia do Professor

Ano de escolaridade11.o Ano

AutoresLuís Cadillon Costa Fátima Sousa Castro Nuno Serra Agostinho

Coordenador de disciplinaLuís Cadillon Costa

Colaboração das equipas técnicas timorenses da disciplina Este guia foi elaborado com a colaboração de equipas técnicas timorenses da disciplina, sob a supervisão do Ministério da Educação de Timor-Leste.

Design e PaginaçãoEsfera Crítica Unipessoal, Lda. Patrícia Ferreira Carvalho

ISBN978 - 989 - 8547 - 48 - 4

1ª Edição

Conceção e elaboraçãoUniversidade de Aveiro

Coordenação geral do Projeto Isabel P. MartinsÂngelo Ferreira

Ministério da Educação de Timor-Leste

2013

Este guia de professor é propriedade do Ministério da Educação da República Democrática de Timor-Leste, estando proibida a sua utilização para fins comerciais.

Impressão e Acabamento Super Xerox, Unipessoal, Lda.

Tiragem400 exemplares

3

Índice

Unidade Temática

1 Orientações Metodológicas/Linhas Orientadoras do Programa


Apresentação do Guia

8

5

Linhas para a Gestão do Programa

2 Linhas para a Gestão do Programa

2.1 Plano de Trabalho Anual

2.2 Planificação das Atividades Letivas da Unidade A2.2.1 Diagrama de Conteúdos2.2.2 Sugestões Metodológicas

2.3 Planificação das Atividades Letivas da Unidade B2.3.1 Diagrama de Conteúdos2.3.2 Sugestões Metodológicas

2.4 Planificação das Atividades Letivas da Unidade C2.4.1 Diagrama de Conteúdos2.4.2 Sugestões Metodológicas

2.5 Avaliação2.5.1 Considerações Gerais2.5.2 Avaliação Diagnóstica

Matriz de Competências do Teste DiagnósticoTeste de Avaliação DiagnósticaMatriz de Correção

2.5.3 Testes Formativos1.o Teste Formativo Unidade AMatriz de Conteúdos do 1.o Teste Formativo da Unidade A2.o Teste Formativo Unidade AMatriz de Conteúdos do 2.o Teste Formativo da Unidade A1.o Teste Formativo Unidade BMatriz de Conteúdos do 1.o Teste Formativo da Unidade B2.o Teste Formativo Unidade B

12

12

151517

212122

252527

3030323233353636364040454548

Unidade Temática

2

4

Estratégias de Ensino

Referências Bibliográficas de Aprofundamento e Formação Complementar

3 Estratégias de Ensino

3.1 Atividades Práticas/Prático-Laboratoriais3.1.1 Listagem das Atividades 3.1.2 Exploração das Atividades

APL A-0.1: Construção e calibração de um termómetroAPL A-1.1: Absorção e emissão de radiaçãoAPSA A-2.1: Coletor solarAPL A-2.1: Balanço energético num sistema termodinâmico APL B-1.1: Lei de Arquimedes APSA B-1.1: Pressão atmosférica APSA B-1.2: Lei de PascalAPL B-2.1: Coeficiente de viscosidade de um líquidoAPL C-1.1: Características das imagens em espelhosAPL C-1.2: Os sistemas óticos e a reflexão totalAPL C-1.3: Distância focal e vergência

3.2 Sítios na Internet3.2.1 Recursos Gerais 3.2.2 Simulações Computacionais3.2.3 Vídeos sobre Física

4 Referências Bibliográficas de Aprofundamento e Formação Complementar

4.1 Bibliografia de Referência

60

6262626365676870727374778183

86868687

90

90

Unidade Temática

Unidade Temática

3

4

2Matriz de Conteúdos do 2.o Teste Formativo da Unidade B1.o Teste Formativo Unidade CMatriz de Conteúdos do 1.o Teste Formativo da Unidade C2.o Teste Formativo Unidade CMatriz de Conteúdos do 2.o Teste Formativo da Unidade C

4852525555

Apresentação do Guia | 5

Apresentação do GuiaEste Guia foi concebido para orientar os professores na sua prática docente, auxiliando a execução de tarefas

inerentes à implementação do Programa, e contendo informação relevante para o seu cumprimento.

O conhecimento profundo do Programa de Física do 11.o ano, bem como das suas linhas orientadoras, deve

merecer, por parte do professor, uma atenção particular. Os assuntos abordados neste novo programa requerem

que o professor altere hábitos enraizados, implementando metodologias diferenciadas capazes de motivar

os estudantes.

A estrutura deste Guia contempla os seguintes pontos:





No ponto 1 são apresentadas as orientações que regem a construção do programa. Seguidamente, no ponto 2,

desenvolvem-se as linhas para a gestão do programa, em particular a planificação anual do trabalho a desenvolver

e a planificação das atividades letivas das diferentes unidades temáticas. Inclui-se, além da sugestão de uma

calendarização por conteúdos, também sugestões metodológicas e propostas de avaliação. No ponto seguinte

são apresentadas estratégias de ensino e a exploração das atividades práticas/prático-laboratoriais. No ponto 4

são identificadas obras de referência de apoio ao professor.

Orientações Metodológicas/Linhas Orientadoras do Programa

8

1 Orientações Metodológicas/Linhas Orientadoras do

ProgramaA base da estruturação do programa de Física centra-se em conhecimentos

de investigação em Educação em Ciências. As linhas orientadoras que

presidiram à sua construção, para o ciclo de estudos, teve em conta a

importância e o impacto da Física no mundo moderno, nomeadamente as

suas contribuições para outras áreas do conhecimento.

É hoje consensual que um ensino secundário de qualidade nos domínios

da Ciência e da Tecnologia é uma condição da preparação dos jovens

para a sua inserção na sociedade, quer como cidadãos ativos de pleno

direito, quer pela contribuição que podem dar para o desenvolvimento

dessa mesma sociedade. Estes são os princípios veiculados pelo Programa

que propõe temas úteis à vida quotidiana, conforme está explícito no

seguinte excerto:

«Procura-se que esta disciplina contribua para a construção

de conceitos, competências, atitudes e valores, enquadrando

conteúdos canónicos de Física em temas abrangentes, por

exemplo Mobilidade em Segurança e Recursos Humanos,

Perceção Humana e o Desenvolvimento Sustentável, e

Tecnologias e Qualidade de Vida.»

É reconhecido que, para melhorar a qualidade de vida e resolver

os problemas atuais, são necessários, por um lado, contributos e

compromissos globais, coletivos e individuais, e por outro, que a educação

seja um dos instrumentos mais poderosos para promover as mudanças

requeridas. E, para a sua consecução os estudantes lucram com contextos

educativos, facilitadores da aquisição de literacia científica, conhecendo

as principais descobertas científicas e tecnológicas, e as respetivas

implicações sociais, económicas e ambientais.

Para a sua integração neste contexto, é essencial que os professores estejam

suficientemente informados sobre esta perspetiva educativa, reconheçam

a sua importância e se mobilizem para se envolverem em parcerias

indispensáveis para o desenvolvimento de competências necessárias à sua

atividade docente. É necessária uma intervenção planeada do professor, a

quem cabe a responsabilidade de implementar estas mudanças.

Orientações Metodológicas/Linhas Orientadoras do Programa | 9

O Programa do 11.° ano preconiza um ensino contextualizado que

permite, aos estudantes, acompanhar assuntos em que a Física tem um

papel dominante e que serviram de base a transformações profundas

nas mais diversas áreas tecnológicas. Os conteúdos programáticos são

lecionados nos contextos «Das estrelas ao aquecimento na Terra», «Os

fluidos na Terra» e «Da luz das estrelas à visão na Terra».

Promover o ensino de Física passa também pela valorização da componente

experimental, com vista ao desenvolvimento de competências promotoras

das capacidades de pensamento crítico e de resolução de problemas.

As atividades experimentais permitem igualmente motivar e estimular

o interesse dos estudantes e a aprendizagem de técnicas e práticas de

conhecimento conceptual e de metodologias científicas.

As condições para os estudantes desenvolverem capacidades de

criatividade, de reflexão, de como trabalhar em grupo, de saber estar, de

saber fazer e de decidir, devem ser proporcionadas pela escola, de acordo

com o expressamente preconizado pelo Programa, onde se refere que

se deve promover «uma multiplicidade de abordagens complementares,

como a abordagem transdisciplinar, a histórica, a social, a epistemológica

e a problemática».


2.1 Plano de Trabalho Anual2.2 Planificação das Atividades Letivas da Unidade A2.2.1 Diagrama de Conteúdos2.2.2 Sugestões Metodológicas2.3 Planificação das Atividades Letivas da Unidade B2.3.1 Diagrama de Conteúdos2.3.2 Sugestões Metodológicas2.4 Planificação das Atividades Letivas da Unidade C2.4.1 Diagrama de Conteúdos2.4.2 Sugestões Metodológicas2.5 Avaliação2.5.1 Considerações Gerais2.5.2 Avaliação Diagnóstica2.5.3 Testes Formativos

Linhas para a Gestão do Programa

12

2 Linhas para a Gestão do ProgramaA constante reflexão dos professores, aliada à experiência adquirida ao

longo do tempo, permite uma correta gestão do programa. Esta é uma

tarefa de grande importância, na medida que dela resulta o sucesso da

implementação desse programa.

O cumprimento integral do programa deve nortear as preocupações dos

professores, associado a um conveniente grau de aprofundamento dos

conteúdos lecionados. O professor deve diversificar as opções de ensino,

selecionando materiais e estratégias que proporcionem contextos de

aprendizagem motivadores, valorizando a componente laboratorial e o

envolvimento ativo dos estudantes.

2.1 Plano de Trabalho Anual

É fundamental a sensibilização dos professores para a necessidade de

planificarem o trabalho que vão desenvolver ao longo do ano letivo.

Ensinar Física não é somente transmitir conhecimento, mas sobretudo

criar situações que permitam aos estudantes compreender e construir

esse conhecimento. Daí ser crucial o professor inteirar-se dos temas e

conteúdos que vai lecionar ao longo do ano, bem como das atividades a

efetuar e dos recursos que terá de providenciar para as executar.

O trabalho de calendarização e planificação das tarefas a desenvolver ao

longo do ano é feito ainda antes do começo das atividades letivas. Essa

planificação é fundamental para que haja um fio condutor na consecução

dos objetivos propostos, sem esquecer que a dinâmica das aulas permite

uma certa flexibilidade. A isto obriga a diversidade de interesses e

características dos estudantes.

Assim, sem prejuízo da realidade de cada escola e da cada turma,

apresenta-se uma proposta de calendarização para a implementação

do programa.

Linhas para a Gestão do Programa | 13

PLANIFICAÇÃO ANUAL 11.oAno – Perceção Humana e o Desenvolvimento Sustentável

Aulas (50 min) Conteúdos

Unidade A: Das Estrelas ao Aquecimento na Terra

Subtema A-0: Radiação e Aquecimento

5

1 Espetro eletromagnético1.1 Radiação e energia1.2 Energia e frequência1.3 Frequência e comprimento de onda2 Temperatura2.1 Noção de temperatura2.2 Termómetros (tipos e funcionamento)2.3 Escalas termométricas (Celsius, Réaumur, Kelvin e Fahrenheit)

Subtema A-1: Radiação: do Sol para a Terra

13

1 Emissão e absorção de radiação1.1 Sistema termodinâmico1.2 Lei de Stefan-Boltzmann1.3 Deslocamento de Wien2 Equilíbrio térmico. Lei Zero da Termodinâmica2.1 Radiação Solar2.2 Balanço energético da Terra2.3 Painel Fotovoltaico

Subtema A-2: Aquecimento/Arrefecimento de Sistemas

13

1 Transferência de Energia como Calor1.1 Dilatação térmica dos sólidos, líquidos e gases1.2 Capacidade térmica mássica1.3 Mecanismos de transferência de calor: condução e convecção1.4 Materiais condutores e isoladores do calor. Condutividade térmica2 Primeira Lei da Termodinâmica3 Degradação da energia. Segunda Lei da Termodinâmica

Unidade B: Os Fluidos na Terra

B-0: Interações em Fluidos

31 Densidade ou massa volúmica2 Pressão e força de pressão3 Impulsão

Subtema B-1: Hidrostática

12

1 Noção de fluido2 Lei Fundamental da Hidrostática3 Lei de Pascal. Líquidos imiscíveis em vasos comunicantes4 Lei de Arquimedes5 Pressão atmosférica. Experiência de Torricelli6 Aplicações6.1 Aparelhos hidráulicos: prensa hidráulica, bomba hidráulica e manómetros de pressão6.2 Equilíbrio de corpos flutuantes

14 | Guia do Professor

Subtema B-2: Hidrodinâmica

8

1 Movimento dos fluidos em regime estacionário2 Conservação da massa e Equação da Continuidade3 Conservação de energia mecânica e Equação de Bernoulli4 Força de resistência em fluidos. Coeficiente de viscosidade de um líquido

Unidade C: Da Luz das Estrelas à Visão na Terra

Subtema C-0: Produção e transmissão da luz

6

1 Tipos de ondas2 Características das ondas3 Produção de ondas3.1 Fontes sonoras3.2 Fontes de luz4 Propriedades e aplicações do som e da luz4.1 Velocidade do som e da luz em diferentes meios

Subtema C-1: Ótica Geométrica

23

1 Fenómenos Óticos1.1 Propagação retilínea da luz1.2 Sombra, penumbra e eclipses1.3 Reflexão e Refração. Lei de Snell-Descartes1.4 Reflexão total. Ângulo crítico2 Aplicações2.1 Lentes2.1.1 Tipos de lentes2.1.2 Distância focal e vergência2.1.3 Constituição do olho humano e correção dos seus defeitos (miopia e hipermetropia)2.1.4 Instrumentos óticos: lupa, microscópio e telescópio2.2 Espelhos2.2.1 Espelhos planos2.2.2 Espelhos esféricos2.3 Fibras óticas

Avaliação

12 Testes de Avaliação

95 Total de aulas


2.2 Planificação das Atividades Letivas da Unidade A

2.2.1 Diagrama de Conteúdos


ESPETRO ELETROMAGNÉTICO

Radiações

Energia FrequênciaComprimento de Onda

ordena as

por

TEMPERATURA

Termómetros

Escalas Termométricas

Kelvin FahrenheitCelsiusRéaumur

avalia-se com

que têm

por exemplo


RADIAÇÃO

Absorvida

Lei de Stefan-Boltzmann

Solar

Deslocamento de Wien

Refletida Transmitida

Equilíbrio Térmico

Painel Fotovoltaico

Balanço Energético da Terra

1.a Lei da Termodinâmica

quando incide num material pode ser

absorvida e emitida pode conduzir ao

é emitida por todos os corpos

comprovado pela

aplica-seconduz



TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA

Calor

Gases

Dilatação Térmica

Trabalho

Sólidos

Capacidade Térmica Mássica

Radiação

Líquidos

Condução

Bons Condutores

Condutividade Térmica

Degradação de Energia

2.a Lei da Termodinâmica

Convecção

Maus Condutores (Isoladores Térmicos)

1a Lei da Termodinâmica

pode ser realizada como

provoca

nos

depende

depende

permite caracterizar

implica sempre

faz-se por


2.2.2 Sugestões Metodológicas


Conteúdos Metas de Aprendizagem Aulas(50 min)

1 Espetro eletromagnético1.1 Radiação e energia1.2 Energia e frequência1.3 Frequência e comprimento de onda2 Temperatura2.1 Noção de temperatura2.2 Termómetros (tipos e funcionamento)2.3 Escalas termométricas (Celsius, Réaumur, Kelvin e Fahrenheit)

O estudante: • Diferencia as radiações do espetro eletromagnético segundo diferentes critérios, nomeadamente energia ou comprimento de onda e apresenta exemplos de aplicações tecnológicas para algumas delas.• Reconhece que a frequência e o comprimento de onda, de uma radiação eletromagnética, são grandezas inversamente proporcionais e relaciona-as com a energia da radiação.• Associa a grandeza física temperatura à medida da energia cinética média das partículas que constituem o corpo e que pode ser medida com um termómetro.• Explica o princípio de funcionamento dos termómetros de mercúrio, as limitações à sua utilização e as vantagens de utilização de outros tipos.• Reconhece o kelvin como a unidade SI de temperatura e o seu valor mais baixo como o zero absoluto.• Relaciona as escalas Celsius, Kelvin, Fahrenheit e Réaumur e converte valores de temperatura nas diferentes escalas.• Revela pensamento científico (prevendo, planificando e experimentando, …) na construção e calibração de um termómetro.

1

1

2

1

Algumas sugestões metodológicas

O professor pode:• Apresentar uma imagem de um espetro eletromagnético e analisar com os estudantes a ordenação das radiações, segundo a energia, frequência e comprimento de onda.• Dialogar com os estudantes sobre as aplicações tecnológicas das diferentes radiações.• Sistematizar a relação da frequência com o comprimento de onda e relacioná-las com a energia da radiação.• Explorar, através do diálogo com os estudantes, o conceito macroscópico e microscópico de temperatura.• Mostrar, ao vivo ou recorrendo a imagens, diferentes tipos de termómetros.• Explicar o funcionamento dos termómetros.• Pedir aos estudantes que comparem as diferentes escalas dos termómetros.• Explicar o conceito de zero absoluto e a unidade SI de temperatura.• Apresentar os fatores de conversão entre as diferentes escalas de temperatura.• Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais para serem realizados na aula e/ou extra aula.• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL A-0.1: Como construir e calibrar um termómetro?




1 Emissão e absorção de radiação1.1 Sistema termodinâmico1.2 Lei de Stefan-Boltzmann1.3 Deslocamento de Wien2 Equilíbrio térmico. Lei Zero da Termodinâmica2.1 Radiação Solar2.2 Balanço energético da Terra2.3 Painel Fotovoltaico

O estudante: • Identifica um sistema termodinâmico como aquele em que são apreciáveis as variações de energia interna.• Interpreta a Energia Interna de um sistema como a soma das energias cinéticas dos seus átomos e moléculas e das energias potenciais associadas às suas mútuas interações; compara a energia interna de sistemas com temperaturas e massas diferentes.• Interpreta a energia irradiada por todos os corpos e relaciona a potência total irradiada por uma superfície com a respetiva área e a quarta potência da sua temperatura absoluta (Lei de Stefan-Boltzmann).• Identifica a zona do espetro eletromagnético em que é máxima a potência irradiada por um corpo e relaciona-a com os valores da sua temperatura (deslocamento de Wien).• Relaciona as zonas do espetro em que é máxima a potência irradiada pelo Sol e pela Terra com as respetivas temperaturas.• Reconhece que a radiação incidente num corpo pode ser parcialmente absorvida, refletida ou transmitida, dependendo da natureza da superfície onde incide.• Revela pensamento científico (prevendo, planificando e experimentando,…) na comparação do poder de absorção de energia por radiação de superfícies diversas, a partir de atividades práticas laboratoriais.• Explica, a partir da Lei Zero da Termodinâmica, que se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si.• Explica que, quando um sistema está em equilíbrio térmico com as suas vizinhanças, as respetivas taxas de absorção e de emissão de radiação são iguais.• Determina a temperatura média de equilíbrio radiativo da Terra, a partir do balanço entre a energia solar absorvida e a energia da radiação emitida pela superfície da Terra e atmosfera.• Interpreta o valor real da temperatura média da Terra, a partir da absorção e reemissão de radiação por alguns gases presentes na atmosfera.

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2

4


O professor pode:• Explicar o conceito de sistema termodinâmico.• Concluir, com a ajuda dos estudantes, quais os fatores que influenciam a energia interna.• Explicar a Lei de Stefan-Boltzmann e aplicá-la na resolução de exercícios/problemas de aplicação.• Explicar o deslocamento de Wien e interpretar gráficos da intensidade em função do comprimento de onda para corpos a temperaturas diferentes.• Interpretar, através do diálogo com os estudantes, a radiação emitida por diferentes corpos, tendo por base, a Lei de Stefan-Boltzmann e o deslocamento de Wien.• Recorrer a um esquema para explicar que a radiação incidente num corpo pode ser parcialmente absorvida, refletida ou transmitida, dependendo da natureza da superfície onde incide.• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL A-1.1: Porque é que a parte interna de uma garrafa-termo é espelhada?


• Explicar, recorrendo a exemplos, a Lei Zero da Termodinâmica.• Dialogar com os estudantes para explicitar o conceito de equilíbrio térmico radiativo.• Esquematizar o equilíbrio radiativo da Terra, a partir do balanço entre a energia solar absorvida e a energia da radiação emitida pela superfície da Terra e atmosfera.• Calcular a temperatura média do equilíbrio radiativo da Terra e compará-la com a temperatura real.• Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais para serem realizados na aula e/ou extra aula.



1 Transferência de Energia como Calor1.1 Dilatação térmica dos sólidos, líquidos e gases1.2 Capacidade térmica mássica1.3 Mecanismos de transferência de calor: condução e convecção1.4 Materiais condutores e isoladores do calor. Condutividade térmica2 Primeira Lei da Termodinâmica3 Degradação da energia. Segunda Lei da Termodinâmica

O estudante: • Explica o significado da dilatação térmica que ocorre nos corpos, comparando-a nos sólidos, líquidos e gases.• Interpreta a dilatação térmica dos materiais a partir de exemplos da sua utilização no quotidiano.• Explica o significado da capacidade térmica mássica e revela compreender que é uma característica de um material que lhe confere propriedades específicas relativamente ao aquecimento e ao arrefecimento.• Interpreta gráficos que traduzem a energia fornecida a diferentes materiais com a variação da temperatura, controlando a variável massa e/ou capacidade térmica mássica.• Identifica e caracteriza os processos de transferência de calor, condução e convecção, em situações do dia a dia e/ou em contexto laboratorial. • Distingue materiais bons e maus condutores do calor com base em valores tabelados de condutividade térmica.• Relaciona quantitativamente a condutividade térmica de um material com a taxa temporal de transmissão de energia como calor.• Descreve medidas práticas na construção de edifícios com preocupações ao nível da eficiência energética (aproveitamento da luz solar para iluminação natural e aquecimento passivo; redução das transferências de energia térmica entre o interior e o exterior por condução).• Aplica a 1.a Lei da Termodinâmica na interpretação de situações em que a variação de energia interna se faz à custa de trabalho, calor ou radiação.• Interpreta, em situações reais, o calor, o trabalho e a radiação como processos de transferir energia entre sistemas.• Aplica a 2.a Lei da Termodinâmica na interpretação de que os processos que ocorrem espontaneamente na Natureza se dão sempre no sentido da diminuição da energia útil do Universo.• Revela pensamento científico (prevendo, planificando e experimentando,…) no balanço energético num sistema termodinâmico.

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3

3

1

2

1


O professor pode:• Recorrer a exemplos concretos para explicar o conceito de dilatação térmica.• Apresentar imagens das consequências de dilatações térmicas de materiais sólidos, líquidos e gasosos.


• Resolver exercícios/problemas de aplicação sobre dilatação térmica.• Partir do conceito de energia transferida como calor e da respetiva expressão para explicar o significado da capacidade térmica mássica.• Solicitar aos estudantes que apliquem o conceito de capacidade térmica mássica para explicar situações de aquecimento ou arrefecimento de corpos.• Apresentar e explorar gráficos que traduzam a energia fornecida a diferentes materiais com a variação da temperatura, controlando a variável massa e/ou capacidade térmica mássica.• Partir de imagens com situações do dia a dia para caracterizar os processos de transferência de calor: condução e convecção.• Apresentar e explicar a expressão que relaciona quantitativamente a condutividade térmica de um material com a taxa temporal de transmissão de energia como calor.• Explicar a 1.a Lei da Termodinâmica e interpretar situações em que a variação de energia interna se faz à custa de trabalho, calor ou radiação.• Explicar a 2.a Lei da Termodinâmica e interpretar processos que ocorrem espontaneamente na Natureza, que se dão sempre no sentido da diminuição da energia útil do sistema.• Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais para serem realizados na aula e/ou extra aula.• Proporcionar a realização e a exploração da atividade prática de sala de aula APSA A-2.1: Como obter água aquecida a partir da radiação solar?• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL A-2.1: Como medir a quantidade de energia transferida quando se coloca gelo num copo com água?


2.3 Planificação das Atividades Letivas da Unidade B


Subtema B-0: Interações em Fluidos

FLUIDOS

LíquidosGases

Pressão

Aceleração da Gravidade

Densidade do Fluido

Profundidade/Altitude

podem ser

que depende

exercem

FLUIDO

Corpo Sólido

Impulsão

Volume Mergulhado

que depende

dentro de

sofre


HIDROSTÁTICA

PressãoIceberg

Balança Hidraúlica

Impulsão Peso do Corpo Gases

SubmarinoEquilíbrio

Vácuo

76 cm Hg (nível do mar)

Vasos Comunicantes

Pressão Atmosférica

Corpos Sólidos Fluidos

Líquidos

Afundar

Flutuar

Repousar

pode ser usada para explicar estuda as condições de tem como principal conceito

levando em conta

usada para entender a

exercem

em

dentro de

por exemplo os casos

deve-se levar em conta pode ser

o «peso» da atmosfera exercendopodem

pode explicar os fenómenosvalor de

tem-se a definição de



MOVIMENTO DOS FLUIDOS EM REGIME ESTACIONÁRIO

Lei de Bernoulli Força da ResistênciaLei da Continuidade

Caudal Volumétrico Maior Velocidade corresponde a Menor Pressão Coeficiente de Viscosidade

regem-se é condicionado pela

permite calcular dependemostra que num escoamento


Subtema B-0: Interações em Fluidos


1 Densidade ou massa volúmica2 Pressão e força de pressão3 Impulsão

O estudante: • Utiliza o significado físico de densidade para caracterizar uma substância. • Explica o conceito de pressão como o módulo da força perpendicular a uma superfície por unidade de área.• Identifica o pascal como a unidade SI de pressão e reconhece outras unidades.• Distingue a grandeza escalar, pressão, da grandeza vetorial, força de pressão.• Identifica a impulsão como a força exercida por um fluido sobre um corpo que nele esteja imerso.

1

2


O professor pode:• Recordar os conceitos de massa volúmica e densidade relativa e aplicá-los a situações concretas do dia a dia.• Determinar, experimentalmente, a densidade de alguns materiais usando métodos diferentes.• Recorrer a exemplos do quotidiano para introduzir o conceito de pressão como o módulo da força perpendicular a uma superfície por unidade de área, enfatizando que se trata de uma grandeza escalar (embora se defina a partir de uma força). • Determinar, experimentalmente, a impulsão de um corpo total ou parcialmente imerso num fluido. • Concluir, através de diálogo com os estudantes, que a impulsão é a força exercida por um fluido sobre um corpo que nele esteja imerso como uma força vertical, dirigida de baixo para cima, que atua contra a força da gravidade. • Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais, para serem realizados na aula e/ou extra aula.




1 Noção de fluido2 Lei Fundamental da Hidrostática3 Lei de Pascal.Líquidos imiscíveis em vasos comunicantes4 Lei de Arquimedes5 Pressão atmosférica. Experiência de Torricelli6 Aplicações6.1 Aparelhos hidráulicos: prensa hidráulica, bomba hidráulica e manómetros de pressão6.2 Equilíbrio de corpos flutuantes

O estudante: • Identifica um fluido como uma substância que não resiste à deformação e apresenta a capacidade de fluir (tomar a forma do seu recipiente).• Interpreta a Lei Fundamental da Hidrostática e aplica-a em contextos reais e/ou laboratoriais para determinar a pressão num ponto de um fluido.• Interpreta a Lei de Pascal que estabelece que a alteração de pressão produzida num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente.• Associa o líquido de maior densidade ao que ocupa a parte de baixo e o de menor densidade a parte de cima quando dois líquidos imiscíveis são colocados num mesmo recipiente.• Interpreta a igualdade de pressão e altura alcançada por um líquido colocado num sistema de vasos comunicantes, qualquer que seja a forma dos ramos.• Revela pensamento científico (prevendo, planificando e experimentando, …) na determinação do valor da força de impulsão exercida em corpos que flutuem ou se afundem em líquidos de diferentes densidades, a partir de atividades práticas laboratoriais que apliquem a Lei de Arquimedes; representa a força de impulsão e o peso nessas situações e explica-as.• Explica a pressão atmosférica como exemplo de pressão exercida por um fluido e explica o funcionamento de medidores de pressão como os manómetros e os barómetros.• Explica o funcionamento de aparelhos hidráulicos, no contexto do dia a dia, como a prensa e a bomba hidráulicas.• Explica o equilíbrio de corpos flutuantes e a flutuabilidade dos barcos e as manobras a levar a cabo para fazer submergir ou emergir um submarino.

2

2

2

2

2

2


O professor pode:• Caracterizar um fluido e sugerir aos estudantes que indiquem exemplos.• Explicar que num fluido incompressível a massa volúmica é constante. • Caracterizar, através de diálogo com os estudantes, o equilíbrio hidrostático. • Esquematizar no quadro uma porção interior de um líquido homogéneo em equilíbrio, representar as forças de pressão e deduzir a Lei Fundamental da Hidrostática. • Enunciar e interpretar a Lei Fundamental da Hidrostática.• Concluir, através da observação de um sistema de vasos comunicantes que, para a mesma profundidade, a pressão é a mesma, independentemente da forma do recipiente.• Enunciar a Lei de Pascal a partir de situações reais. • Proporcionar a realização e a exploração da atividade prática laboratorial APL B-1.1: Porque diz a lenda que Arquimedes saiu nu à rua a gritar Eureka! Eureka!?• Explicar e enunciar a Lei de Arquimedes.• Referir a pressão atmosférica como exemplo de pressão exercida por um fluido e explicar o funcionamento do barómetro de Torricelli.


• Proporcionar a realização e a exploração da atividade prática de sala de aula APSA B-1.1: Como medir a pressão atmosférica?• Mostrar que a Lei de Pascal está incluída na Lei Fundamental da Hidrostática e interpretar aplicações práticas como a prensa hidráulica, a bomba hidráulica e os manómetros de pressão.• Discutir, recorrendo a imagens ou esquemas, as condições de equilíbrio estático de um corpo flutuante.• Proporcionar a realização e a exploração da atividade prática de sala de aula APSA B-1.2: Como construir um ludião?• Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais para serem realizados na aula e/ou extra aula.


Conteúdos Metas de Aprendizagem Aulas(50min)

1 Movimento dos fluidos em regime estacionário2 Conservação da massa e Equação da Continuidade3 Conservação de energia mecânica e Equação de Bernoulli4 Força de resistência em fluidos. Coeficiente de viscosidade de um líquido

O estudante: • Identifica regime estacionário como aquele em que o vetor velocidade do fluido em cada ponto é constante ao longo do tempo.• Aplica o significado de caudal volumétrico recorrendo a exemplos do quotidiano.• Interpreta e aplica a Equação de Continuidade a situações do dia a dia, como o abastecimento de água a uma habitação.• Interpreta e explica situações do dia a dia, como o fornecimento de água a partir de um depósito, com base na Equação de Bernoulli.• Revela pensamento científico (prevendo, planificando e experimentando, …) na determinação da viscosidade de um líquido.

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3

1


O professor pode:• Explicar as condições para que o movimento de um fluido seja em regime estacionário.• Apresentar o significado de caudal volumétrico.• Deduzir a Equação da Continuidade e aplica-la a situações do dia a dia.• Deduzir a Equação de Bernoulli.• Explicar a Equação de Bernoulli aplicada a situações do quotidiano.• Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais para serem realizados na aula e/ou extra aula.• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL B-2.1: Como determinar a viscosidade de um líquido?


2.4 Planificação das Atividades Letivas da Unidade C


Subtema C-0: Produção e Transmissão de Luz

Mecânica

Luz

Som

Eletromagnética

Transversal

Transversal

Longitudinal

Oscilação numa Corda

podem ser

do tipo

do tipo

exemplo

exemploexemplo

Refração DifraçãoReflexão

Lei de Snell-Decartes

Velocidade

Índice de Refração

Meio de Propagação

efeitos observados

ocorre no mesmo

é explicada

usa a ideia

depende

mudança

depende

ONDAS



ÓTICA

Reflexão

EspelhosÍndice de Refração

Formação de Imagens

Fibra Ótica Reflexão Total

Lentes

EsféricosPlanos

Convexo Côncavo

DivergenteConvergente

RealVirtual

DireitaInvertida

Sombras Refração

principal grandeza

usada em

usada em

dos tipos

tipos

com comportamentos

tem orientação

tem orientação

podem ser do tipo

observada na

usada para descrever fenómenos denominados

LUZ

Olhos

Visão

Defeitos de Visão

Miopia

Hipermetropia

Ondas Eletromagnéticas

Outras

Indústria

Serviços

Saúde

Comunicação Corpos Luminosos

Opacos

Transparentes

Translúcidos

Corpos Iluminados

Lentes

propaga-se sob a forma de é emitida porapresenta diversas aplicações

permitindo a

que chegam aos nossos

pode ser melhorada com

que no caso de certos

como

que iluminam os

que podem ser



Subtema C-0: Produção e transmissão da luz


1 Tipos de ondas2 Características das ondas3 Produção de ondas3.1 Fontes sonoras3.2 Fontes de luz4 Propriedades e aplicações do som e da luz4.1 Velocidade do som e da luz em diferentes meios

O estudante: • Distingue ondas mecânicas de ondas eletromagnéticas, de acordo com a necessidade ou não de meio material para se propagarem. • Associa o som a onda mecânica e a luz a onda eletromagnética.• Determina as características de uma onda, amplitude, comprimento de onda, período e frequência, a partir da sua representação gráfica.• Distingue reflexão de refração para explicar o trajeto da luz quando incide numa superfície, e continua ou não a propagar-se no mesmo meio.• Utiliza a reflexão e suas leis para explicar o trajeto dos raios luminosos que permitem ver os objetos.• Explica as alterações na propagação da luz quando incide na superfície de separação de dois meios transparentes com diferentes ângulos.• Explica fenómenos associados à propagação de uma onda sonora quando é refletida, refratada e difratada, e conhece tecnologias que têm por base do seu funcionamento a reflexão de sons.• Compara a velocidade do som e da luz em diferentes meios.

2

2

2


O professor pode:• Explicar que um fenómeno ondulatório resulta de uma perturbação inicial que altera localmente uma propriedade física do meio. • Apresentar ondas que necessitam ou não de meio para se propagarem.• Identificar fenómenos de propagação ondulatória longitudinal e transversal, a partir de exemplos concretos do dia a dia.• Esquematizar, no quadro, uma onda e discutir com os estudantes as suas características.• Descrever um sinal harmónico simples através da função A sen ωt.• Identificar sinais luminosos e sonoros, promovendo debates entre os estudantes sobre como são produzidos.• Interpretar o trajeto da luz quando incide numa superfície reconhecendo que parte da energia é refletida, parte transmitida e parte absorvida.• Mostrar através de simulações computacionais ou experimentalmente, as características das ondas refletidas.• Enunciar e interpretar as leis da reflexão.• Explicar as propriedades dos sons.• Aplicar as propriedades do som em dispositivos tecnológicos (ecografia, sonar).• Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais, para serem realizados na aula e/ou extra aula.




1 Fenómenos Óticos1.1 Propagação retilínea da luz1.2 Sombra, penumbra e eclipses1.3 Reflexão e Refração. Lei de Snell-Descartes1.4 Reflexão total. Ângulo crítico2 Aplicações2.1 Lentes2.1.1 Tipos de lentes2.1.2 Distância focal e vergência2.1.3 Constituição do olho humano e correção dos seus defeitos (miopia e hipermetropia)2.1.4 Instrumentos óticos: lupa, microscópio e telescópio2.2 Espelhos2.2.1 Espelhos planos2.2.2 Espelhos esféricos2.3 Fibras óticas

O estudante: • Interpreta imagens ou esquemas tendo por base a propagação retilínea da luz.• Elabora representações esquemáticas do Sol, da Terra e da Lua em situações de eclipse total ou parcial, conforme se situe nas zonas de sombra ou penumbra.• Explica, recorrendo a simulações ou modelos, os eclipses da Lua e do Sol, a não ocorrência destes em todas as situações de lua nova e lua cheia e a observação dos eclipses do Sol só numa parte da Terra.• Relaciona o índice de refração da radiação relativo entre dois meios com a relação entre as velocidades de propagação da radiação nesses meios.• Interpreta a Lei de Snell-Descartes e aplica-a para determinar o ângulo crítico na reflexão total.• Explicita as condições para que ocorra reflexão total da luz, exprimindo-as quer em termos de índice de refração, quer em termos de velocidade de propagação.• Revela pensamento científico (planificando, prevendo, experimentando, …) na planificação e realização de experiências sobre as leis da reflexão e as características das imagens obtidas com espelhos planos e esféricos; usa a ótica geométrica para explicar as imagens formadas em espelhos planos e curvos.• Revela pensamento científico (planificando, prevendo, experimentando, …) na construção de um periscópio.• Distingue lentes divergentes de convergentes, caracterizando o percurso de um feixe de luz paralelo que nelas incide, e apresenta aplicações de cada tipo de lentes.• Revela pensamento científico (planificando, prevendo, experimentando, …) na determinação experimental da vergência de uma lente.• Caracteriza as principais funções da pupila, íris, córnea, cristalino, retina, nervo ótico e humor vítreo no processo da visão e explica em que consiste a miopia e a hipermetropia, bem como formas de corrigir estes defeitos de visão; pesquisa sobre a evolução da tecnologia associada a este campo da saúde.• Compara a lente utilizada com a função dos instrumentos óticos: lupa, microscópio e telescópio.• Interpreta as propriedades da fibra ótica para guiar a luz no interior da fibra, usadas, por exemplo, nas telecomunicações.

2

2

2

5

1

5

2

2

2


O professor pode:• Explicar os fenómenos de reflexão e refração da luz.• Discutir com os estudantes o fenómeno da difração e as condições em que pode ocorrer.• Apresentar, recorrendo a imagens ou esquemas, eclipses do Sol e da Lua, como consequência da propagação retilínea da luz.• Mostrar o comportamento de um feixe de luz quando atinge a superfície de separação de dois meios, em que parte da energia luminosa é refletida e parte penetra no segundo meio, através de simulações computacionais ou experimentalmente.


• Enunciar e interpretar a Lei de Snell-Descartes.• Deduzir, com a ajuda dos estudantes, a relação entre o índice de refração da radiação relativo entre dois meios com as velocidades de propagação da radiação nesses meios.• Partir de exemplos concretos do dia a dia para explicar as condições para que ocorra reflexão total da luz, exprimindo-as quer em termos de índice de refração, quer em termos de velocidade de propagação.• Mostrar através de simulações computacionais ou de diagramas de raios, a reflexão, usando diferentes tipos de espelhos, e a refração da luz, usando diferentes tipos de lentes e lâmina de faces paralelas.• Discutir com os estudantes as características das imagens obtidas com lentes e espelhos.• Partir de exemplos concretos do dia a dia para explicar a vergência de uma lente.• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL C-1.1: Os espelhos, planos e curvos, têm utilidade no nosso dia a dia?• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL C-1.2: Como construir um periscópio?• Proporcionar a realização e a exploração da atividade laboratorial APL C-1.3: Como determinar a vergência de uma lente?• Explicar, através de imagens ou esquemas, a constituição do olho humano, as doenças de visão e o modo de as corrigir.• Discutir com os estudantes a evolução da tecnologia associada a este campo da saúde.• Explicar aos estudantes as propriedades da fibra ótica. • Apresentar um conjunto de exercícios/problemas de aplicação em contextos reais, para serem realizados na aula e/ou extra aula.


2.5 Avaliação

2.5.1 Considerações Gerais

No processo de ensino-aprendizagem a avaliação desempenha um papel

fundamental. Deve constituir um elemento regulador da prática educativa,

fornecendo juízos de valor sobre o modo como as aprendizagens

planeadas foram realmente apreendidas, para que professor e estudantes

sejam informados daquelas que levantaram mais dificuldades, tendo em

vista a sua correção.

Para determinar se uma dada meta de aprendizagem foi ou não atingida,

o professor necessita de ter um conjunto de pontos de referência, com

base nos quais ajuizará da necessidade de alterar estratégias e/ou

revisitar assuntos.

Tal como é referido no Programa:

«Nas suas diferentes modalidades, diagnóstica, formativa

e sumativa, a avaliação das aprendizagens, deve estar

diretamente relacionada com as atividades que os estudantes

desenvolvem e tem de ser pensada de acordo com as diferentes

experiências educativas, uma vez que não se avalia do mesmo

modo o conhecimento de factos, uma atividade experimental

ou o desenvolvimento de um projeto. No entanto, seja qual for

o objeto de avaliação, esta deve influenciar positivamente o

ensino e a aprendizagem da Ciência.»

A avaliação diagnóstica deve realizar-se no início da aprendizagem, com

a finalidade de determinar o grau de conhecimento dos estudantes e

servirá de base à preparação das atividades letivas.

A avaliação formativa deve ser dominante a nível de sala de aula, na qual

o professor elabora um conjunto de tarefas de diferentes tipologias, de

domínio cognitivo, de capacidades, atitudes e competências que regulem

o desempenho dos estudantes. Também devem ser estabelecidos critérios

de avaliação.


A avaliação sumativa, é o resultado de toda a informação recolhida, e

deve ocorrer nos momentos previstos na lei.

Neste processo deve-se recorrer a modos e instrumentos diversificados

de análise e recolha de elementos, tais como:

– fichas formativas individuais realizadas na aula;

– atividades práticas (preparação, realização e conclusão);

– atitudes e comportamentos;

e

– grelhas de observação diária;

– grelhas de observação do trabalho experimental;

– grelhas de autoavaliação.


2.5.2 Avaliação Diagnóstica

Apresenta-se, como sugestão, instrumentos que poderão servir de base à implementação de uma avaliação

diagnóstica. Propõe-se uma matriz de competências contempladas nas diferentes questões do teste, bem como

a matriz para a sua correcção.

Matriz de Competências do Teste Diagnóstico

Competências Questões

Determinar grandezas físicas 1.1; 1.2 e 1.3

Reduzir unidades 1.1 e 1.2

Interpretar gráficos 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7; 2.8; 3.1 e 3.2

Caracterizar grandezas vetoriais 4.1; 4.2; 4.3 e 4.4

Mobilizar conhecimentos básicos sobre ótica 5.1; 5.2; 5.3 e 5.4


Teste de Avaliação Diagnóstica

11o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. Um motociclo cujas rodas têm um raio de 50,0 cm desloca-se numa estrada, com velocidade 20,0 km·h⁻¹.

Determine, para a roda:

1.1. O valor da velocidade angular.

1.2. O período de rotação, em ms.

1.3. A frequência.

2. O gráfico representa a temperatura de um objeto, ao longo do tempo.

2.1. Qual o valor da menor divisão no eixo horizontal?

2.2. Qual o valor da menor divisão no eixo vertical?

2.3. Quanto tempo demorou o objeto a atingir 40 °C, a partir do momento em que começou a aquecer?

2.4. Qual a variação da temperatura entre t = 0 e t = 5 minutos?

2.5. Qual a taxa de subida média da temperatura entre t = 1 e t = 5 minutos?

2.6. A taxa de subida é menor ou maior que a taxa de descida da temperatura?

2.7. Qual a taxa de variação média da temperatura durante a descida desta?

2.8. Em que intervalos de tempo a temperatura se manteve constante?

3. O gráfico representa o consumo de energia de duas

ventoinhas.

3.1. Qual o significado físico do declive das retas

apresentadas?

3.2. Qual das ventoinhas consome mais energia, no

mesmo intervalo de tempo?


4. Represente as forças que estão presentes numa pedra lançada verticalmente, para cima, nos seguintes

momentos (despreze a resistência do ar).

4.1. Instante em que é lançada.

4.2. Quando atinge a altura máxima.

4.3. Quando está a meio da subida.

4.4. Depois de se imobilizar no solo.

5. A figura representa o trajeto de um raio luminoso que

incide na superfície de separação entre o ar e a água.

5.1. Identifique os fenómenos óticos representados.

5.2. Determine o ângulo de reflexão.

5.3. Em que meio a velocidade de propagação da luz

é maior?

5.4. O ângulo refratado é menor ou maior que 30°?

Justifique.

Resolução

1.1. ω = 11,1 rad·s⁻¹

1.2. T = 566 ms

1.3. f = 1,77 Hz

2.1. 1,0 min

2.2. 10 °C

2.3. t = 3 min

2.4. ∆T = 30 °C

2.5. ∆T/ ∆t = 7,5 °C/min

2.6. Menor

2.7. ∆T/ ∆t = 30 °C/min

2.8. 0,0 < t < 1,0 e 4,0 < t < 5,0

3.1. Potência

3.2. B

4.1. Força do lançador e força da gravidade

4.2. Força da gravidade

4.3. Força da gravidade

4.4. Força da gravidade e reação normal

5.1. Reflexão e refração

5.2. r = 30°

5.3. No ar

5.4. Menor. Passando para um meio mais

refrangente, o raio refratado aproxima-se da

normal


Matriz de Correção

Aluno no 1 2 3 ... ...

Competências específicas Questões Total

de 1Total de 2

Total de 3

Determinar grandezas físicas

1.1; 1.2 e 1.3

Reduzir unidades 1.1 e 1.2

Interpretar gráficos

2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7; 2.8; 3.1 e 3.2

Caracterizar grandezas vetoriais

4.1; 4.2; 4.3 e 4.4

Mobilizar conhecimentos

básicos sobre ótica

5.1; 5.2; 5.3 e 5.4

Observações

1-Atingiu Total de 1

2-Atingiu com dificuldade Total de 2

3-Não atingiu Total de 3


2.5.3 Testes Formativos

1.o Teste Formativo Unidade A

O teste está organizado considerando as metas de aprendizagem referidas no Programa.

Matriz de Conteúdos do 1.o Teste Formativo da Unidade A

Matriz de conteúdos do 1.o teste formativo da Unidade A

Conteúdos % da cotação total

A-0 Radiação e Aquecimento 1 Espetro eletromagnético 2 Temperatura 40

A-1 Radiação: do Sol para a Terra

1 Emissão e absorção de radiação2 Equilíbrio térmico. Lei Zero da

Termodinâmica60

Caracterização do teste

Tipo de resposta Tipologia N.o de itens

Fechada

Escolha múltipla 4

Associação/Complemento/Resposta curta 3

Verdadeiro/Falso 0

Aberta

Extensa 1

Curta 1

Resolução de problemas 4

• Os itens de cada questão podem conter informações em diferentes suportes, nomeadamente textos, figuras, gráficos, tabelas, etc.• O enunciado vem acompanhado de um formulário e uma tabela de constantes.• É necessária a utilização de calculadora e régua.


Teste de Avaliação Formativa de Física

11.o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. A rádio Timor Leste emite, em FM, na frequência 91,7 MHz. Considere que a velocidade de propagação

das ondas eletromagnéticas no ar é de 3,0 × 10⁸ m·s⁻¹ e que a constante de Planck é 6,63 × 10⁻³⁴ J·s⁻¹.

1.1. O comprimento de onda, no SI, destas ondas eletromagnéticas, no vácuo, pode ser calculado através

da expressão:

A – B – C – D –

1.2. Calcule a energia transportada por estas ondas eletromagnéticas.

1.3. Assinale, na figura seguinte, a radiação referida.

2. A figura seguinte ilustra a radiação solar a incidir sobre a lente de uma lupa, em que o feixe luminoso

1 representa a radiação incidente.

Selecione a única opção que representa a percentagem da radiação absorvida pela lupa.

A – 20 % B – 70 % C – 10 % D – 90 %

3. As estrelas são muitas vezes classificadas pela sua temperatura. O gráfico a seguir representa

a intensidade da radiação emitida por três estrelas A, B e C, cujas temperaturas são respetivamente

12000 K, 6000 K e 3000 K, em função do comprimento de onda da radiação emitida.


3.1. Identifique a zona do espetro eletromagnético correspondente ao máximo da radiação emitida pelas

estrelas A, B e C.

3.2. Determine o comprimento de onda máximo de

emissão da estrela A, sabendo que λmáxT = 2,898 × 10⁻³ m·K.

3.3. Selecione a alternativa que permite comparar os

comprimentos de onda correspondentes ao máximo da

radiação emitida pelas estrelas B e C.

A – λmáx (B) = λmáx (C)

B – λmáx (B) = 2 λmáx (C)

C – λmáx (B) = �⁄� λmáx (C)

D – λmáx (B) = 4 λmáx (C)

3.4. A estrela B comporta-se como um emissor ideal e pode

representar o Sol, cujo raio médio, é de cerca de 7,0 × 10⁸

m. Calcule a potência radiada pelo Sol à sua superfície.

4. A Terra recebe radiação do Sol e encontra-se em equilíbrio radiativo, à temperatura média de 15 °C,

embora cálculos teóricos estimem o valor de 255 K.

4.1. Calcule, em unidades SI, a diferença entre a temperatura real e a temperatura teórica.

4.2. Escreva um texto que explique o balanço energético da Terra, referindo:

– a principal causa da diferença entre os valores das temperaturas referidas;

– a razão porque se vê a luz emitida pelo Sol e não se vê a Terra emitir radiação;

– o significado de se considerar a Terra como um emissor ideal.

5. As ondas eletromagnéticas são um dos veículos de transferência de energia. Para comparar o poder

de absorção da radiação eletromagnética de duas superfícies, utilizaram-se duas latas de alumínio,

cilíndricas, pintadas com tinta baça, uma de preto e a outra de branco.

Colocou-se uma das latas a uma certa distância de uma lâmpada de 100 W, como apresenta a figura, e

registou-se, regularmente, a temperatura no interior dessa lata, repetindo-se o mesmo procedimento

para a outra lata.


Soluções do Teste de Avaliação Formativa da

Unidade A

1.1. D

1.2. E = 6,1 × 10⁻²⁶ J

1.3. Entre 10⁷ e 10⁸ Hz

2. C

3.1. A – UV; B – Vís.; C – IV

3.2. λmáx = 2,415 × 10⁻⁷ m

3.3. C

3.4. P = 4,5 × 10²⁶ W

4.1. ΔT = 33 K

4.2. – Efeito de estufa

– Sol emite radiação Visível e a Terra emite

radiação IV

– Absorve toda a radiação e emite toda a

radiação

5.1. A – Preta; B – Branca

Porque o preto é melhor absorsor e a sua

temperatura aumenta mais

5.2. T = 15,0 ± 0,5 °C

5.3. D

O gráfico da figura seguinte traduz a evolução da temperatura de cada uma das latas, em equilíbrio com

o seu interior.

5.1. Identifique, pelas letras A e B, cada uma das latas, justificando.

5.2. Nas medições de temperatura efetuadas, utilizou-se um termómetro analógico, cujo menor intervalo

de temperatura que mede é um grau. Apresente o valor da temperatura das latas, no instante zero, com

a respetiva incerteza associada à medição.

5.3. Selecione a alternativa que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respetivamente,

de modo a tornar verdadeira a afirmação seguinte:

A temperatura de qualquer das latas aumenta inicialmente, porque parte da radiação é (a) pela sua

superfície e fica estável a partir de um determinado instante porque (b).

A – ... refletida ... deixa de haver trocas de energia.

B – ... refletida ... as taxas de emissão e absorção de energia se tornam iguais.

C – ... absorvida ... deixa de haver trocas de energia.

D – ... absorvida ... as taxas de emissão e absorção de energia se tornam iguais.


2.o Teste Formativo Unidade A


Matriz de Conteúdos do 2.o Teste Formativo da Unidade A

Matriz de conteúdos do 2.o teste formativo da Unidade A


A-1 Radiação: do Sol para a Terra

1 Emissão e absorção de radiação2 Equilíbrio térmico. Lei Zero da

Termodinâmica20

A-2 Aquecimento/ Arrefecimento de sistemas

1 Transferência de Energia como Calor2 Primeira Lei da Termodinâmica

3 Degradação da energia. Segunda Lei da Termodinâmica

80



Fechada

Escolha múltipla 2


Verdadeiro/Falso 1

Aberta

Extensa 1

Curta 2


• Os itens de cada questão podem conter informações em diferentes suportes, nomeadamente textos, figuras, gráficos, tabelas, etc.• O enunciado vem acompanhado de um formulário e uma tabela de constantes.



11.o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. Dispõe-se de duas garrafas de plástico, uma cheia com um litro de água e outra com um litro de álcool,

ambas dotadas de tubos capilares de área 1 mm², atravessando as rolhas.

Sabendo que os coeficientes de dilatação térmica da água e do álcool são respetivamente:

γágua = 210 × 10⁻⁶ °C⁻¹ e γálcool = 1100 × 10⁻⁶ °C , determine a altura da coluna de cada líquido quando a

variação de temperatura for de 10 °C e comente o resultado obtido.

2. O telescópio espacial Hubble foi equipado com um painel fotovoltaico, com um rendimento de 10%. O

fluxo da radiação solar que incide no painel é de 1370 W·m⁻².

Escreva um texto sobre as aplicações dos painéis fotovoltaicos, referindo:

– a função de um painel fotovoltaico;

– outras aplicações dos painéis fotovoltaicos;

– o significado dos valores do rendimento e do fluxo da radiação referidos.

3. Numa instalação solar de aquecimento de água, a energia da radiação absorvida na superfície das

placas do coletor é transferida como calor, por meio de um fluido circulante, para a água contida num

depósito, como se representa na figura. A variação de temperatura da água no depósito resultará do

balanço entre a energia absorvida e as perdas térmicas que ocorrem.

3.1. O conhecimento de propriedades físicas, como a capacidade térmica mássica e a condutividade,

é fundamental quando se analisam situações que envolvem transferências de energia como calor. O

material que constitui os tubos do coletor deverá ter:

A – Baixa capacidade térmica mássica e baixa condutividade térmica.

B – Elevada capacidade térmica mássica e elevada condutividade térmica.

C – Elevada capacidade térmica e baixa condutividade térmica.

D – Baixa capacidade térmica e elevada condutividade térmica.


3.2. Para escolher o material a utilizar nos tubos do coletor, realizaram-se vários ensaios, usando blocos

de diversos materiais e uma fonte de aquecimento que fornecia, a cada um desses blocos, 4,2 × 10³ J em

cada minuto. O gráfico da figura seguinte, representa o modo como variou a temperatura de um desses

blocos, de alumínio (cAl = 900 J·kg⁻¹·°C⁻¹) em função do tempo de aquecimento. Calcule a massa do bloco.

Apresente todas as etapas de resolução.

3.3. No coletor solar de aquecimento há transferência de energia em várias partes.

3.3.1. Associe os termos radiação, condução e convecção a cada uma das situações seguintes:

A – Incidência de luz solar na placa coletora.

B – Contacto entre o tubo que transporta o fluido e a placa coletora.

C – Movimento do fluido dentro do tubo, o qual entra na parte inferior do tubo e sai na parte superior deste.

3.3.2. Geralmente há uma cobertura em vidro ou acrílico sobre a placa do coletor. Porquê?

4. Para determinar experimentalmente a capacidade térmica mássica do ferro, formaram- se três grupos

de estudantes, tendo cada grupo trabalhado com um bloco de ferro com 500 g de massa, colocado numa

caixa isoladora.

Cada bloco tem duas cavidades, numa das quais se colocou um termómetro, e na outra uma resistência

elétrica de 27 W de potência, ligada a uma fonte de alimentação.

Cada grupo mediu a temperatura inicial do bloco, θ inicial. Após a fonte de alimentação ter estado ligada

durante 60,0 s, cada grupo mediu a temperatura final do bloco, θ final. Os valores medidos estão registados

na tabela seguinte.


Grupo θ inicial (°C) θ final (°C)

1 16,5 24,6

2 17,0 24,9

3 16,8 25,0

Admita que toda a energia fornecida pela resistência elétrica é transferida para o bloco de ferro.

4.1. Calcule o valor mais provável da capacidade térmica mássica do ferro.


4.2. Consultando uma tabela verifica-se que o valor da capacidade térmica mássica do ferro é

444 J·kg⁻¹·°C ⁻¹.

4.2.1. Explicite o significado da expressão «A capacidade térmica mássica do ferro é 444 J·kg⁻¹·°C ⁻¹».

4.2.2. Calcule a percentagem de erro associada à medida efetuada pelos estudantes.


4.3. Num sítio escuro, aqueceu-se uma esfera de ferro até esta se tornar visível.

Selecione a alternativa que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os espaços seguintes,

de modo a obter uma afirmação correta.

Continuando a aquecer a esfera, esta emite radiação cujo comprimento de onda vai ____ e cuja energia

vai ____.

A – …. aumentando …..diminuindo.

B – .…. aumentando …. aumentando.

C – ... diminuindo ... aumentando

D – ... diminuindo ... diminuindo

5. Considere o diagrama energético duma máquina térmica representado na figura seguinte.

5.1. Determine o rendimento da máquina.


Soluções do 2.o Teste de Avaliação Formativa

da Unidade A

1. h água = 2,10 m e h álcool = 11,0 m

2. – produzem eletricidade a partir da radiação

solar

– habitações, lâmpadas, calculadoras, …

– o rendimento significa que por cada 100 W de

potência fornecida ao painel, ele transforma

em eletricidade 10 W; o fluxo da radiação

significa que por cada metro quadrado o

painel recebe 1370 W de radiação solar

3.1. D

3.2. m = 0,93 kg

3.3.1. A – Radiação; B – Condução; C – Convecção

3.3.2. Vidro: transmite radiação visível e não

transmite radiação IV. Mantém o tubo a maior

temperatura

4.1. = 402 J·kg⁻¹·°C⁻¹

4.2.1. Significa que para alterar de 1 °C (1 K) cada kg

de ferro é necessário transmitir 444 J

4.4.2. % Erro = 9,4 %

4.3. C

5.1. η = 70%

5.2. E = 1,3 × 10⁷ J

5.3. A – V; B – F; C – V; D – V; E – V; F – F

5.2. Calcule a energia que é necessário fornecer à máquina para que funcione durante 3 h.

5.3. Classifique em verdadeira (V) ou falsa (F), cada uma das seguintes afirmações:

A – O rendimento de uma máquina térmica é tanto maior quanto maior for a energia transferida

como calor.

B – Uma máquina térmica fornece energia à fonte quente como trabalho.

C – Nunca se pode converter completamente energia mecânica utilizável em energia térmica.

D – Nunca se pode converter completamente calor em trabalho.

E – É impossível transferir uma certa quantidade de energia como calor a um corpo com uma determinada

temperatura para um corpo com uma temperatura mais elevada.

F – Uma máquina pode atingir o rendimento de 100%.


1.o Teste Formativo Unidade B


Matriz de Conteúdos do 1.o Teste Formativo da Unidade B

Matriz de conteúdos do 1.o teste formativo da Unidade B


B-0 Interações em fluidos1 Densidade ou massa volúmica

2 Pressão e força de pressão3 Impulsão

40

B-1 Hidrostática

1 Noção de fluido2 Lei Fundamental da Hidrostática

3 Lei de Pascal. Líquidos imiscíveis em vasos comunicantes

4 Lei de Arquimedes5 Pressão atmosférica. Experiência de

Torricelli6 Aplicações

6.1 Aparelhos hidráulicos: prensa hidráulica, bomba hidráulica e manómetros de pressão

6.2 Equilíbrio de corpos flutuantes

60



Fechada

Escolha múltipla 1


Verdadeiro/Falso 1

Aberta

Extensa 1

Curta 0





11.o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. Uma sala de aula no segundo andar tem dimensões 6,0 m por 5,0 m e altura 3,0 m. Considere

ρar = 1,293 kg·m⁻³, ρágua = 1,0 × 10³ kg·m⁻³ e g = 10 m·s⁻².

1.1. Determine a massa de ar dentro da sala de aula.

1.2. Calcule a força exercida no chão da sala de aula se a pressão atmosférica for 1 atm. Explique por que

razão o chão da sala de aula não colapsa.

1.3. Imagine a mesma sala de aula completamente cheia de água. Determine a pressão exercida pela

água sobre o chão.

2. Um cubo de massa 300 g e aresta 10 cm flutua verticalmente numa piscina (ρágua = 1,0 × 10³ kg·m⁻³).

O número máximo de berlindes de massa 15 g cada, que podemos colocar no interior do cubo, sem que

este afunde, é:

a) 20 b) 30 c) 40 d) 50 e) 60

3. Durante uma operação, foi necessário realizar uma transfusão de sangue, inserindo-se uma agulha

numa veia onde a pressão é superior em 2,50 kPa à pressão atmosférica. Determine a que altura acima

da veia se deve colocar a bolsa de sangue. A densidade do sangue é de 1,05 g·cm⁻³.

4. Um tubo aberto em forma de U, contém dois líquidos imiscíveis, A e B, em equilíbrio. As alturas

das colunas de A e B, medidas em relação à linha de separação dos dois líquidos, são 50 cm e 80 cm,

respetivamente.

4.1. Sabendo que a massa volúmica do líquido B é 0,92 × 10⁴ kg/m³, determine a massa volúmica do

líquido A.

4.2. Considerando g = 10 m/s² e a pressão atmosférica igual a 1,0 × 10⁵ N/m², determine a pressão

absoluta no ponto C.


5. Os êmbolos da prensa hidráulica da figura têm diâmetros iguais a 40 cm e 10 cm, sendo a sua massa

desprezável. Se se pretender equilibrar um corpo de massa 80 kg sobre o êmbolo A, calcule a intensidade

da força que deveremos aplicar em B.

6. Classifique em verdadeira (V) ou falsa (F), cada uma das seguintes afirmações:

A – A pressão no interior de um líquido é a mesma em todos os pontos.

B – A pressão hidrostática no interior de um líquido é diretamente proporcional à profundidade.

C – Nos vasos comunicantes, as superfícies livres de um líquido estão situadas num mesmo plano

horizontal.

D – A pressão que um líquido exerce sobre uma superfície é sempre perpendicular à mesma.

E – A impulsão só depende da densidade do fluido.

Soluções do 1.o Teste Formativo da Unidade B

1.1. mar = 116,4 kg

1.2. F = 3,039 × 10⁶ N

Não colapsa porque também existe pressão

atmosférica na parte inferior do chão da sala.

1.3. p = 3 × 10⁴ N/m²

2. c)

3. h = 0,24 m

4.1. ρB = 1,47 × 10⁴ kg/m³

4.2. pc = 1, 74 × 10⁵ N/m²

5. FB = 50 N

6. A – F; B – V; C – V; D – V; E – F


2.o Teste Formativo Unidade B


Matriz de Conteúdos do 2.o Teste Formativo da Unidade B

Matriz de conteúdos do 2.o teste formativo da Unidade B


B-0 Interações em fluidos

1 Densidade ou massa volúmica2 Pressão e força de pressão

3 Impulsão10

B-1 Hidrostática

1 Noção de fluido2 Lei Fundamental da Hidrostática

3 Lei de Pascal. Líquidos imiscíveis em vasos comunicantes4 Lei de Arquimedes

5 Pressão atmosférica. Experiência de Torricelli6 Aplicações

6.1 Aparelhos hidráulicos: prensa hidráulica, bomba hidráulica e manómetros de pressão6.2 Equilíbrio de corpos flutuantes

30

B-2 Hidrodinâmica

1 Movimento dos fluidos em regime estacionário2 Conservação da massa e equação da continuidade

3 Conservação de energia mecânica e equação de Bernoulli

4 Força de resistência em fluidos. Coeficiente de viscosidade de um líquido

60



Fechada

Escolha múltipla 1


Verdadeiro/Falso 1

Aberta

Extensa 1

Curta 2





11.o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. Uma esfera é largada num recipiente contendo água e óleo, ficando em repouso na posição em que

metade do seu volume está em cada uma das substâncias.

Se a esfera fosse colocada num recipiente que só contivesse água ou óleo, a situação de repouso seria:

2. Na reprodução da experiência de Torricelli, o líquido utilizado foi o mercúrio, cuja massa volúmica

é 13,6 g/cm³, tendo-se obtido uma coluna com 70 cm de altura. Se em vez de mercúrio tivesse sido

utilizado azeite, de massa volúmica 0,92 g/cm³, determine qual teria sido a altura da coluna de azeite.

3. A figura mostra o corte transversal da asa de um avião. Explique o aparecimento da força de

sustentação, F⃗ .


4. A água que sai livremente de uma torneira tem o

caudal de 0,25 L/s, e secção circular de diâmetro

1,0 cm. À medida que se aproxima do solo, a área da

secção circular diminui e quando bate no solo passa a

ter 0,5 cm de diâmetro. Calcule:

4.1. A velocidade com que a água sai da torneira.

4.2. A velocidade com que a água chega ao solo.

5. A canalização da água de um edifício é feita através dos tubos representados na figura. A água entra

em cima com velocidade de 1,0 m·s⁻¹ e sai 25,0 m abaixo. Os tubos P e Q têm áreas de secção 100 cm² e

25 cm², respetivamente. A pressão em P é 5,0 atm.

5.1. Relacione o caudal volumétrico em P e em Q.

5.2. Mostre que a velocidade da água em Q é 4,0 m·s⁻¹.

5.3. Calcule a pressão da água em Q.

6. No sistema de travões de um automóvel usa-se um circuito hidráulico de secção variável, A₁ = 1 cm² e

A₂ = 10 cm². Se o condutor aplicar uma força em A₁ de 20 N sobre o pedal, determine a intensidade da

força que os calços dos travões exercem nos discos.


Soluções do 2.o Teste Formativo da Unidade B

1. D

2. h = 10,3 m

3. As asas dos aviões têm uma forma e uma

inclinação tal que o ar é obrigado a passar pela sua

face superior com maior velocidade. A densidade

das linhas de corrente é maior na parte de cima

das asas.

De acordo com a equação de Bernoulli, na parte de

cima das asas a velocidade é maior e portanto a

pressão é menor.

Cria-se, assim, uma diferença de pressão entre

a parte superior e a parte inferior das asas que

origina uma força de sustentação, perpendicular e

dirigida para cima.

4.1. v = 3,2 m·s⁻¹

4.2. v = 12,8 m·s⁻¹

5.1. É igual

5.3. p = 7,42 × 10⁵ Pa

6. F = 200 N

7. A – F; B – F; C – V; D – V

7. Classifique em verdadeira (V) ou falsa (F), cada uma das seguintes afirmações:

A – Pelo teorema de Pascal, pode-se afirmar que a pressão, num líquido em equilíbrio, é a mesma em

todos os pontos.

B – A pressão que um líquido exerce no fundo de um recipiente, não depende da densidade daquele.

C – A pressão não depende da forma do recipiente que contém o líquido.

D – A diferença de pressão entre dois pontos no interior de um líquido é a exercida pela coluna de altura

igual à separação vertical dos dois pontos.


1.o Teste Formativo Unidade C


Matriz de Conteúdos do 1.o Teste Formativo da Unidade C

Matriz de conteúdos do 1.o teste formativo da Unidade C


C-0 Produção e Transmissão da Luz

1 Tipos de Ondas2 Características das ondas

3 Produção de ondas3.1 Fontes sonoras3.2 Fontes de luz

4 Propriedades e aplicações do som e da Luz4.1 Velocidade do som e da luz em

diferentes meios

60

C-1 Ótica Geométrica

1 Fenómenos Óticos1.1 Propagação retilínea da luz

1.2 Sombra, penumbra e eclipses1.3 Reflexão e Refração. Lei de

Snell-Descartes1.4 Reflexão total. Ângulo crítico

40



Fechada

Escolha múltipla 2


Verdadeiro/Falso 0

Aberta

Extensa 1

Curta 2





11.o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. Identifique os fenómenos óticos representados na figura.

2. Na figura estão representados o Sol, a Terra e a Lua.

Sol Lua

AB

Terra

2.1. Indique em que fase se encontra a Lua quando ocorre o fenómeno representado.

2.2. Identifique as zonas assinaladas na figura, pelas letras A e B.

2.3. Das afirmações que se seguem, selecione, a opção que considere ser a correta.

A – Na zona B ocorre o eclipse total do Sol.

B – Na zona A ocorre o eclipse parcial do Sol.

C – Na zona B ocorre o eclipse total da Lua.

2.4. Explique o que é necessário acontecer para que ocorra um eclipse do Sol.

3. Uma onda desloca-se na superfície de um lago com velocidade de 0,2 m/s. Sabendo que o

comprimento de onda é 0,8 m, determine quantas vezes num minuto uma boia vai realizar o movimento

de «sobe e desce».


4. No fundo de um reservatório de água, de profundidade 0,6 m,

encontra-se uma fonte pontual de luz. Pretende-se ocultar a fonte

pontual do exterior, e para isso coloca-se junto à superfície um

disco opaco. Sendo o índice de refração da água 1,33, determine

o diâmetro mínimo que deve ter o disco. A figura ilustra a

situação descrita.

5. Um pescador vê um peixe no mar, a uma profundidade de 1,20 m. Considerando o índice de refração

da água do mar 1,34, calcule a profundidade real a que se encontra o peixe. Considere ângulos pequenos,

isto é sen α₁ ≈ tg α₁ e sen α₂ ≈ tg α₂.

6. Estabeleça a associação correta entre as duas colunas.

A – Propagam-se no vazio à mesma velocidade.1 – Ondas luminosas.B – São ondas longitudinais.

C – São ondas transversais.D – Só se propagam num meio material. 2 – Ondas sonoras no ar.

E – Também se propagam no vazio.

7. Uma fonte sonora A executa 3600 vibrações em 60 s e outra fonte sonora B executa 1200 vibrações em

20 s. Selecione a opção correta.

O som produzido pela fonte A:

A – É mais grave que o som produzido pela fonte B.

B – Tem o mesmo timbre que o som produzido pela fonte B.

C – Tem a mesma altura que o som produzido pela fonte B.

Soluções do Teste Formativo da Unidade C

1. A – Difusão; B – Refração; C – Reflexão regular

2.1. Lua cheia

2.2. A – penumbra; B – sombra

2.3. C

2.4. O eclipse do Sol ocorre quando a Lua está entre

a Terra e o Sol e os três astros ficam perfeitamente

alinhados.

3. Sobe e desce 15 vezes

4. d = 1,37 m

5. profundidade = 1,61 m

6. A – 1; B – 2; C – 1; D – 2; E – 1

7. C


2.o Teste Formativo Unidade C


Matriz de Conteúdos do 2.o Teste Formativo da Unidade C

Matriz de conteúdos do 2.o teste formativo da Unidade C


C-1 Ótica Geométrica

1 Fenómenos Óticos1.1 Propagação retilínea da luz

1.2 Sombra, penumbra e eclipses1.3 Reflexão e Refração. Lei de Snell-Descartes

1.4 Reflexão total. Ângulo crítico2 Aplicações2.1 Lentes

2.1.1 Tipos de lentes2.1.2 Distância focal e vergência

2.1.3 Constituição do olho humano e correção dos seus defeitos (miopia e hipermetropia)

2.1.4 Instrumentos óticos: lupa, microscópio e telescópio2.2 Espelhos

2.2.1 Espelhos planos2.2.2 Espelhos esféricos

2.3 Fibras óticas

30

70



Fechada

Escolha múltipla 3


Verdadeiro/Falso 0

Aberta

Extensa 1

Curta 1





11.o ANO

Duração: _____ min Data: _____/_____/_____

1. A figura mostra um raio de luz monocromática que incide sobre um prisma de vidro, sendo nvidro = 1,55.

1.1. Determine:

1.1.1. O ângulo de reflexão.

1.1.2. O ângulo de refração.

1.2. Indique, justificando, de entre os raios indicados por A, B, C e D,

o raio que sai do prisma de vidro.

1.3. Selecione a afirmação correta:

A – A frequência da luz incidente no prisma é igual à da luz refratada.

B – A velocidade da luz no ar é inferior a velocidade da luz no vidro.

C – O comprimento de onda da luz no prisma é maior do que no ar.

D – O ar é mais refringente que o vidro.

2. Um objeto luminoso de 1,0 cm de altura encontra-se a uma distância de 1 m de uma lente convergente.

A imagem obtida sobre uma tela situada a uma distância desconhecida tem o mesmo tamanho do objeto.

2.1. A imagem do ponto A, pode ser determinada pelo cruzamento de raios que, partindo desse

ponto, atravessam a lente. Copie para a folha de prova o esquema e represente os raios que permitem

determinar a imagem.

2.2. Indique as características da imagem obtida.

2.3. Determine a distância focal da lente.

3. Um objeto é colocado a uma distância A de uma lente convergente, com distância focal f = 60 cm.

Determine a que distância o objeto deve estar da lente, para que as características da imagem sejam:

real, invertida e tenha o triplo do tamanho do objeto.


4. Uma lente é utilizada para projetar numa parede a imagem de um diapositivo, ampliada 4 vezes em

relação ao tamanho original. A distância entre a lente e a parede é de 2,0 m.

4.1. Indique o tipo de lente utilizada.

4.2. Determine a distância focal da lente.

5. Um objeto está sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo. A distância entre o objeto e o

espelho é maior que o raio de curvatura do espelho. A imagem do objeto é:

A – virtual, direita e maior que o objeto.

B – real, invertida e menor que o objeto.

C – real, invertida e maior que o objeto.

D – real, direita e menor que o objeto.

E – indeterminada, a imagem forma-se no infinito.

F – virtual, invertida e menor que o objeto.

6. Relativamente à refração da luz, qual das afirmações seguintes é falsa?

A – A refração da luz é sempre acompanhada de alguma reflexão.

B – A luz refratada pode mudar de direção em relação à luz incidente.

C – A luz refratada afasta-se sempre da normal.

D – A luz refratada afasta-se da normal quando a sua velocidade de propagação é maior.

Soluções do 2.o Teste Formativo da Unidade C

1.1.1. α = 49°

1.1.2. β =29°

1.2. B, o raio incidente que se propaga no vidro

incide perpendicularmente à superfície de

separação vidro-ar, por isso o ângulo de refração

é 0°.

1.3. A

2.1.

2.2. Imagem real e invertida

2.3. f = 50 cm

3. s₀ = 80 cm

4.1. Convergente

4.2. f = 40 cm

5. B

6. C


3.1 Atividades Práticas/Prático-laboratoriais3.1.1 Listagem das Atividades3.1.2 Exploração das Atividades3.2 Sítios na Internet3.2.1 Recursos Gerais3.2.2 Simulações Computacionais3.2.3 Vídeos sobre Física

Estratégias de Ensino

60

3 Estratégias de EnsinoÉ reconhecido que o ensino secundário tem um papel chave na formação

para o prosseguimento de estudos, sendo essencial que a orientação global

dos programas se reja por finalidades formativas próprias, apontando para

o desenvolvimento de competências numa perspetiva de educação para

o desenvolvimento sustentável. Para que tal aconteça, é necessário que

esse desenvolvimento de competências nos domínios do conhecimento,

do raciocínio, da comunicação e das atitudes seja potenciado, quer através

de estratégias de ensino, quer com metodologias diferenciadas.

Sendo as estratégias de ensino, assim como a metodologia utilizada na

abordagem dos conteúdos, responsabilidade do professor, sugere-se o

uso de estratégias de ensino que facilitem a compreensão dos conceitos

e fenómenos da Física.

Assim sendo, para os conhecimentos científicos serem compreendidos

pelos estudantes em estreita relação com a realidade que os rodeia,

considera-se fundamental a vivência de experiências de aprendizagens. As

atividades propostas permitem que os estudantes desenvolvam princípios

e valores como o respeito pelo saber e pelos outros, pelo património

natural e cultural, conducente à intervenção cívica de forma responsável,

solidária e crítica.

Deste modo, nas diversas unidades temáticas que compõem o programa

do 11.o ano, são propostas diversas atividades essenciais, tais como:

– Análise e interpretação de representações e esquemas;

– Resolução de exercícios e problemas de aplicação;

– Atividades prático-laboratoriais e práticas em sala de aula, que

podem ser de experimentação ou demonstração.

A análise e interpretação de representações e esquemas, nomeadamente

através de gráficos e tabelas, que traduzem situações reais e/ou simuladas

em contexto laboratorial, são da maior importância porque possibilitam

aos estudantes a exploração conceptual e processual de diversos aspetos

físicos. As questões associadas são propostas de debate, permitindo

relembrar e aprofundar conceitos e leis.

A resolução de exercícios e problemas de aplicação apresentam um

elevado valor formativo. Realizadas de forma criteriosa pressupõem a

compreensão e o entendimento dos conceitos e princípios abordados em

Estratégias de Ensino | 61

sala de aula e são transversais a todos os subtemas. As respostas procuram

proporcionar meios para que cada estudante possa trabalhar de forma

autónoma e independente, respeitando-se assim o ritmo de cada um.

As atividades prático-laboratoriais e práticas em sala de aula, de

experimentação ou demonstração, proporcionam o desenvolvimento

de habilidades processuais, tais como capacidade de observação,

medição, comunicação e previsão de resultados. A partir delas, ocorre

o desenvolvimento de habilidades integradas, como o controlo de

variáveis, formulação de hipóteses, interpretação de dados e conclusões.

As atividades práticas que vão sendo sugeridas ao longo do programa,

devem ser lidas e questionadas antes de levar a cabo as experiências. Uma

vez que cada escola tem os seus próprios recursos, que são seguramente

diferentes de outras escolas, o professor deve adaptar e explorar de forma

a atingir os objetivos propostos. As previsões que os estudantes fazem

antes da realização de um trabalho prático, assim como as observações

e conclusões que retirem dessas observações, têm de estar enquadradas

por um conhecimento teórico. Por isso, nas atividades práticas há que

confrontar os resultados obtidos com as previsões teóricas. A discussão

que se promove em torno dos resultados obtidos deve ser um facto

motivador para os estudantes e permitir que estes façam sugestões de

como melhorar o seu desempenho.


3.1 Atividades Práticas/Prático-laboratoriais

3.1.1 Listagem das Atividades

Na tabela seguinte enumeram-se as atividades Práticas/Pratico-laboratoriais constantes no Programa.

APL A-0.1 • Construção e calibração de um termómetro

Unidade AAPL A-1.1 • Absorção e emissão de radiação

APSA A-2.1 • Coletor Solar

APL A-2.1 • Balanço energético num sistema termodinâmico

APL B-1.1 • Lei de Arquimedes

Unidade BAPSA B-1.1 • Pressão atmosférica

APSA B-1.2 • Lei de Pascal

APL B-2.1 • Coeficiente de viscosidade de um líquido

APL C-1.1 • Características das imagens em espelhos

Unidade CAPL C-1.2 • Os sistemas óticos e a reflexão total

APL C-1.3 • Distância focal e vergência

3.1.2 Exploração das Atividades

No contexto das atividades referidas no Programa, atividades práticas de sala de aula (APSA) e atividades

prático-laboratoriais (APL), são clarificados os procedimentos para a sua elaboração.


APL A-0.1: Construção e calibração de um termómetro

Questão-problema: Como construir e calibrar um termómetro?

Objetivo: Construção e calibração de um termómetro de água.

Questões pré-laboratoriais:

1. Qual a propriedade do líquido que permite o funcionamento de um termómetro?

Recursos:

• Garrafa ou frasco de vidro com tampa

• Massa/goma de modelar ou rolha de cortiça

• Palhinha de plástico fina e transparente

• Água

• Caneta que escreva em plástico

• Corante

Procedimento:

1. Faça um furo na tampa.

2. Insira a palhinha no furo e vede.

3. Encha a garrafa completamente com água fria (arrefece-se com gelo) e acrescente o corante.

4. Coloque a tampa, de modo que a água suba um pouco na palhinha.

5. Com a caneta, faça uma marca na palhinha, na altura do nível da água.

6. Coloque a garrafa ao sol durante algum tempo e observe que o nível da água dentro da palhinha sobe.

7. Quando a água estiver perto da ponta superior da palhinha, leve a garrafa para a sombra e faça uma

marca no nível da água.

8. Divida o espaço entre as marcas em partes iguais, à sua escolha.

9. Utilize o termómetro assim construído para observar a variação de temperatura ao longo de um

dia de aulas.

Questões pós-laboratoriais:

1. Invente um nome para a escala criada.

2. Construa um gráfico da temperatura medida em função das horas do dia.

3. Indique limitações deste termómetro.


Exploração da APL A- 0.1: Construção e calibração de um termómetro


1. A propriedade do líquido é a dilatação térmica.


1. Cada grupo pode atribuir um nome diferente à sua escala, (grau X).

2. O gráfico vai ser construído com os valores obtidos e registados numa tabela do tipo:

Tempo (min) Temperatura (°X)

3. As limitações deste termómetro prendem-se com a dilatação térmica da água.


APL A-1.1: Absorção e emissão de radiação

Questão-problema: Porque é que a parte interna de uma garrafa termo é espelhada?

Objetivo: Comparar o poder de absorção de radiação de superfícies distintas: uma preta, uma branca e

uma espelhada.


1. Qual a relação entre a taxa de emissão e de absorção de radiação de um corpo que está em equilíbrio

térmico radiativo com a sua vizinhança?

2. Nas condições da questão anterior, o corpo não absorve nem radia energia?

Material:

• 3 Latas iguais: uma pintada de preto, outra de branco e outra polida

• Lâmpada de 100 W

• Termómetro

• Cronómetro

Procedimento:

1. Introduza o termómetro dentro de uma das latas.

2. Anote a temperatura inicial.

3. Dirija a luz emitida pela lâmpada sobre a lata.

4. Meça a temperatura de 5 em 5 minutos durante 30 minutos.

5. Proceda de igual modo para as outras latas.

6. Construa, no mesmo sistema de eixos, o gráfico da temperatura em função do tempo para cada lata.

7. Tire conclusões.


1. Interprete os gráficos obtidos.

2. Responda à questão-problema.


Exploração da APL A- 1.1: Absorção e emissão de radiação


1. Num corpo que está em equilíbrio térmico radiativo, as taxas de absorção e de emissão de radiação

são iguais.

2. O corpo emite e absorve radiação, à mesma taxa, e por isso a sua temperatura mantém-se constante.


1. Os resultados obtidos constam da tabela seguinte:

Tempo (min) 0 5 10 15 20 25 30

1- Temperatura (°C) 24,8 25,9 29,3 30,2 30,9 31,1 31,1

2 - Temperatura (°C) 24,8 30,5 35,1 37,4 38,0 38,4 38,4

3 - Temperatura (°C) 26,3 38,4 47,2 50,7 52,0 52,8 53,0

1 - Lata forrada a papel de alumínio

2 - Lata pintada de branco

3 - Lata pintada de preto

E permitiram obter o seguinte gráfico:

2. O interior da garrafa termos é espelhada para provocar a reflexão da radiação proveniente do líquido e

assim conservar a temperatura no seu interior.


Exploração da APSA A-2.1: Coletor solar

O coletor solar é o núcleo de um sistema solar térmico, que tem ainda um circuito de circulação e uma

unidade de depósito.

A parte do coletor tem três componentes:

– Cobertura de material transparente que deixa entrar a radiação e retém a radiação IV, provocando

efeito de estufa;

– Placa coletora que absorve a radiação e que aquece os tubos onde circula o fluido;

– Caixa com isolamento que impede a transferência de energia como calor para o exterior.

APSA A-2.1: Coletor Solar

Questão-problema: Como obter água aquecida a partir da radiação solar?

Objetivo: Exploração do funcionamento de um coletor solar, tendo em conta os conhecimentos de

termodinâmica apreendidos.

Recursos:

• Papel/cartão

Procedimento:

1. Construa uma maqueta de um

coletor solar, identificando os principais

constituintes e a sua função, tendo por

base as informações seguintes.

O funcionamento de um coletor solar resume-se no seguinte: a radiação solar atinge as placas do coletor

aquecendo-as a elas e a um fluido, normalmente água e glicol, que circula no interior de tubos. A tampa

do coletor é opaca à radiação IV, para reduzir as emissões dos tubos absorvedores, sendo a restante

superfície do coletor coberta por material isolante. Este fluido percorre um circuito fechado, muitas vezes

com a ajuda de um sistema de bombagem. O tubo que o constitui, em geral de cobre e coberto de negro,

penetra num reservatório de água, aquecendo-a, por transferência de calor. O aquecimento do tubo de

cobre, do fluido e da água é feito por condução.


APL A-2.1: Balanço energético num sistema termodinâmico

Questão-problema: Como medir a quantidade de energia transferida quando se coloca gelo num copo

com água?

Objetivo: Identificação da expressão Q = m L para determinar a quantidade de energia necessária

à mudança de estado físico, onde m representa a massa e L o calor latente de fusão ou de ebulição

característico de cada substância.

Aplicação da Lei da Conservação da Energia, para estabelecer o balanço energético.


1. Identifique a mudança de estado envolvida.

Recursos:

• Termómetro ou sensor de temperatura

• Gobelé

• Vareta

• Balança

• Cubos de gelo

• Água

Procedimento:

1. Meça 100 g de água.

2. Parta o gelo em pedaços pequenos com a massa de cerca de 20 g.

3. Meça a temperatura da água e junte o gelo.

4. Agite e quando o gelo tiver derretido meça a temperatura de equilíbrio térmico.


1. Estabeleça a expressão para o equilíbrio térmico, considerando 3 parcelas: a energia envolvida na

mudança de estado, a energia que o gelo depois de fundido recebeu para atingir a temperatura de

equilíbrio e a energia cedida pela água.

2. Determine a temperatura de equilíbrio térmico esperada, considerando Lfusão do gelo 3,3 × 10⁵ J/kg e

cágua = 4,186 × 10³ J·kg⁻¹·°C⁻¹.

3. Compare o valor obtido experimentalmente com o previsto e calcule a percentagem de erro.


Exploração da APL A-2.1: Balanço energético num sistema termodinâmico


1. A mudança de estado envolvida é a fusão do gelo.


Registo dos dados obtidos

Tinicial da água = 22,3 °Cmassa de água = 120,6 g

massa de água + gelo = 139,7 gmassa de gelo = 19,1 g

Tfinal da mistura = 10,5 °C

1. Quando se junta o gelo à água vai haver transferência de energia, como calor, da água para o gelo até

se atingir o equilíbrio térmico.

Considerando que não há perdas de energia para o exterior, pode-se estabelecer que:

Q cedido pela água + Q fusão do gelo + Q recebido gelo fundido = 0

m água c água (Tf – Ti) + m gelo L fusão gelo + m gelo c água (Tf – Ti) = 0

2. Resolvendo a equação anterior, obtém-se assim, a temperatura de equilíbrio térmico esperada:

120,6 × 10⁻³ × 4186 × (Tf – 22,3) + 19,1 × 10⁻³ × 3,3 × 10⁵ + 19,1 × 10⁻³ × 4186 × (Tf – 0) = 0

Então: Tf = 8,5 °C

3. O valor da temperatura esperada, 8,5 °C, é inferior ao valor da temperatura obtida, 10,5 °C. Isto deve-se

à ocorrência de dissipação de energia para o recipiente e à transferência de energia da vizinhança, que

está a uma temperatura mais elevada, para o sistema.

Para determinar a percentagem de erro obtida,

% Erro = × 100

% Erro = × 100 = 23,5%


Exploração da APL B-1.1: Lei de Arquimedes


1. Qualquer corpo, total ou parcialmente imerso num fluido, sofre por parte deste uma força vertical,

dirigida de baixo para cima, de intensidade igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo.


1. A impulsão depende da massa volúmica do fluido, ρf, e do volume do fluido deslocado pelo corpo, Vf.

|I⃗ | = |P⃗ volume fluido deslocado| = m g = ρf Vf g

APL B-1.1: Lei de Arquimedes

Questão-problema: Porque diz a lenda que Arquimedes saiu nu à rua a gritar Eureka! Eureka!?

Objetivo: Relacionar o volume do fluido deslocado e a densidade do fluido com a impulsão.


1. Identifique o que poderá acontecer a um objeto quando colocado no interior de um fluido.

Recursos:

• Dois corpos de igual massa e diferente volume

• Gobelé

• Dinamómetro

• Água

• Azeite

Procedimento:

1. Pese, com um dinamómetro, o corpo.

2. Introduza o corpo dentro de um copo graduado com água e registe o seu peso e a variação de volume.

3. Proceda da mesma forma, alterando:

– o corpo;

– o fluido.


1. Estabeleça a expressão que permite determinar a impulsão.

2. Determine a impulsão nas quatro situações.



2. Exemplificando para um corpo, e usando g = 9,80 m·s⁻²,

Fluido

Águaρágua = 1,00 g/cm³

Azeiteρazeite = 0,920 g/cm³

Determinação do peso real do corpo

0,35 N

Determinação do peso aparente do corpo

0,15 N

Determinação do peso aparente do corpo

0,18 N

I = Preal – Paparente

Para a água, I = 0,35 – 0,15 = 0,20 N

Para o azeite, I = 0,35 – 0,18 = 0,17 N

Determinação do volume do corpo

Vinicial = 40,0 cm³Vfinal = 60,0 cm³

Vcorpo = Vfinal − Vinicial = 60,0 − 40,0 = 20,0 cm³

Utilizando a Lei de Arquimedes, I = ρfluido Vcorpo g

Para a água, I = 1,00 × 10³ × 20,0 × 10⁻⁶ × 9,80 = 0,196 N

Para o azeite, I = 0,920 × 10³ × 20,0 × 10⁻⁶ × 9,80 = 0,180 N


% erro (água) = 2,0%

% erro (azeite) = 5,6%


APSA B-1.1: Pressão atmosférica

Questão-problema: Como medir a pressão atmosférica?

Objetivo: Exploração do funcionamento do barómetro de Torricelli, tendo em conta a Lei Fundamental

da Hidrostática.

Recursos:

• Manual

Procedimento:

O físico italiano Evangelista Torricelli, em 1643, não apenas demonstrou a existência da pressão do ar,

mas inventou um aparelho capaz de a medir: o barómetro.

1. Que observou Torricelli, aquando da determinação da pressão atmosférica?

2. Indique o que aconteceria caso fosse usado, no tubo, um fluido de densidade menor que a do mercúrio.

Exploração da APSA B-1.1: Pressão atmosférica

Pretende-se que os estudantes investiguem sobre a experiência realizada pelo italiano Evangelista Torricelli.

A experiência de Torricelli permitiu, pela primeira vez, reconhecer a pressão atmosférica. Torricelli

construiu um barómetro. Para isso, encheu um tubo, com cerca de 1 m de comprimento, com mercúrio,

como mostra a figura. Tapou a abertura e inverteu-o numa tina com o mesmo líquido. Ao destapar a

abertura do tubo, verificou que o mercúrio desceu um pouco. Torricelli apurou assim que a coluna de

mercúrio não se esvaziou completamente pois era sustentada por forças de pressão devidas à atmosfera.

No ponto B, a pressão é nula, pois a pressão exercida por algum do vapor de mercúrio é muito baixa.

Todos os pontos ao nível do ponto A estão à pressão atmosférica, como o ponto C. Torricelli foi quem

primeiro reconheceu que os pontos ao nível do ponto A estão todos à pressão atmosférica.

Assim, pC = pA

p0 = pB + ρHg g h

Como pB = 0, vem p0 = ρHg g h

Este dispositivo foi o primeiro barómetro,

medindo-se diretamente a pressão atmosférica

a partir da altura h de mercúrio.


APSA B-1.2: Lei de Pascal

Questão-problema: Como construir um ludião?

Objetivo: Construir um ludião.

Recursos:

• Computador com ligação à Internet

• 1 Garrafa de plástico de 1/2 litro

• 1 Ampola de vidro

Procedimento:

Um corpo flutua no interior de um fluido, se o módulo da força da gravidade for igual ao módulo da

impulsão. Se se variar a pressão num ponto do fluido em equilíbrio, esta transmite-se integralmente

a todos os pontos do fluido e às paredes que o contém. Se aumentar a pressão num ponto do fluido,

esse aumento transmite-se a todos os pontos do fluido. Assim, o ar dentro da ampola é comprimido,

diminuindo o seu volume, aumentando o peso. Se o módulo da força da gravidade for superior ao módulo

da impulsão, a ampola afunda-se.

1. Pesquise na Internet simulações do comportamento estático e dinâmico do ludião.

2. Encha a garrafa com água.

3. Encha a ampola com aproximadamente metade da sua capacidade com água.

4. Usando o dedo indicador tape a entrada da ampola e coloque-a no interior da garrafa de plástico com

a entrada voltada para baixo.

5. Certifique-se que a ampola com água se encontra totalmente submersa. Caso não se verifique, aumente

ou diminua a quantidade de água no seu interior.

6. Feche a garrafa de plástico.

7. Aperte ligeiramente a garrafa de plástico e verifique o que acontece.

8. Represente esquematicamente as forças no ludião, nas várias situações.

Exploração da APSA B-1.2: Lei de Pascal

Pretende-se que os estudantes investiguem e construam um ludião. O ludião é um aparelho que serve

para demonstrar o princípio de Pascal. Uma variação de pressão provocada num ponto de um fluido em

equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do fluido e às paredes que o contém.


A Lei de Arquimedes estabelece que qualquer corpo, total ou parcialmente imerso num fluido, sofre por

parte deste uma força vertical, dirigida de baixo para cima, de intensidade igual ao peso do volume de

fluido deslocado pelo corpo. Se o peso do corpo for inferior à impulsão exercida pelo fluido, ele flutuará

acima da superfície. Se o seu peso for igual à impulsão, o corpo ficará em equilíbrio abaixo da superfície.

Se o seu peso for superior à impulsão, ele afundar-se-á.

O ludião, ampola de vidro, apresenta um pequeno orifício na sua base o que permite a entrada e a saída

de água, encontrando-se parcialmente cheio de água, sendo o volume restante ocupado por ar.

Assim, quando se exerce uma pressão na garrafa, o líquido por ser praticamente incompressível não vai

variar de volume, mas o ar que está dentro da ampola de vidro, que é muito compressível, vai diminuir o

seu volume fazendo com que entre mais água na ampola. Cria-se um desequilíbrio de forças. A impulsão

não altera o seu valor, mas o peso aumenta, pelo que, a ampola vai descer. Quando se deixa de pressionar

a garrafa o ar comprimido que está no interior da ampola expande e expulsa parte da água fazendo com

que o peso diminua. A impulsão é maior que o peso o que faz com que o ludião suba.

Controlando a força de pressão na membrana é possível fazer com que o peso iguale a impulsão ficando

o ludião em equilíbrio estático no interior do líquido.

APL B-2.1: Coeficiente de viscosidade de um líquido

Questão-problema: Como determinar a viscosidade de um líquido?

Objectivo: Determinação do valor da viscosidade de um líquido a partir da velocidade terminal de várias

esferas no seu interior.


1. Quais as forças que atuam numa esfera de metal em queda no interior de um líquido viscoso?

2. Uma vez atingida a velocidade terminal, o movimento da esfera passa a ser uniforme. Mostre que o

valor da velocidade terminal da esfera pode ser determinado pela expressão:

3. Como determinar experimentalmente a massa volúmica do fluido e do metal?

Recursos:

• Proveta grande cheia com glicerina

• Craveira

• Esferas de metal de diâmetros diferentes

• Proveta pequena


• Cronómetro

• Termómetro

• Balança

• Régua

• Íman (para retirar as esferas do fundo da proveta)

Procedimento:

1. Deixe cair a esfera maior no interior do líquido, sem que toque nas paredes.

2. Coloque uma marca na posição em que o movimento começa a ser uniforme.

3. Coloque outra marca quase no final do movimento da esfera.

4. Meça a distância entre as marcas.

5. Meça o diâmetro das esferas.

6. Faça as medições necessárias para determinar as densidades da glicerina e do metal.

7. Meça o tempo que a esfera demora a percorrer a distância entre as marcas.

8. Efetue três medições para cada esfera.


1. Trace o gráfico da velocidade terminal em função do quadrado do raio das esferas e determine, por

regressão linear, a equação da reta de ajuste.

2. Determine o coeficiente de viscosidade da glicerina a partir do declive da reta que melhor se ajusta aos

dados experimentais no gráfico.

3. Analise os resultados obtidos e confronte-os com os previstos teoricamente, apresentando explicações

para eventuais diferenças.

Exploração da APL B-2.1: Coeficiente de viscosidade de um líquido


1. As forças que atuam na esfera são o peso, P⃗ , a força de resistência ao movimento, F⃗res, e a impulsão, I⃗.

2. A velocidade terminal, vt, atinge-se quando a força resultante que atua na esfera é zero.

P⃗ + F⃗res + I⃗ = 0⃗

P = I + Fres


Tendo em conta que o volume da esfera é V = �⁄� π r³, vem:

ρ esfera × �⁄� π r³ g = ρlíquido × �⁄� π r³ g + 6 π η r vt

ρ esfera r² g = ρlíquido r² g + �⁄� vt η

vt = r²

3. Para determinar a massa volúmica do metal das esferas, , tem de se medir o diâmetro das esferas

com uma craveira e a massa das esferas com uma balança.

Para determinar a massa volúmica do fluido, mede-se com uma proveta um certo volume desse fluido e

com uma balança a massa correspondente.


1. Gráfico da velocidade terminal em função do raio ao quadrado, para o movimento das esferas na

glicerina a 20 °C:

Ajuste linear

y = 12040 r²

2. A partir do declive

vt = r² ⇒ 12040 =

Obtém-se:

η = 1,23 Pa·s

3. O valor teórico é η = 1,34 Pa·s.

A diferença de valores pode ficar a dever-se a erros do operador ou a alterações da temperatura durante

a realização experimental.


APL C-1.1: Características das imagens em espelhos

Questão-problema: Os espelhos, planos e curvos, têm utilidade no nosso dia a dia?

Objetivo: Verificar experimentalmente as leis da reflexão e as caraterísticas das imagens.


1. Identifique algumas aplicações dos espelhos no dia a dia.

2. Como vemos os objetos refletidos pelos diferentes tipos de espelhos?

Recursos:

• Placa de vidro

• Régua

• Plasticina

• Ecrã (cartão branco)

• 2 Lamparinas iguais

• Banco de ótica

• Espelho côncavo f = +25 cm

• Vela

• Fósforos

• Alvo

• Espelho convexo f = −25 cm

• Fita métrica

Procedimento:

1. Fixe a placa de vidro perpendicularmente a uma folha de papel.

2. Coloque uma lamparina a uma certa distância da placa de vidro. Aproxime e afaste a lamparina,

procurando projetar a imagem da lamparina.

3. Acenda a lamparina.

4. Coloque a lamparina apagada do outro lado do vidro, de modo a parecer coincidir com a imagem vista

atrás do vidro.

5. Registe as características da imagem obtida.


6. Efetue a montagem mostrada na figura seguinte.

7. Realize 4 ensaios, colocando a vela a diferentes distâncias do espelho e, em cada ensaio desloque

a posição do alvo até encontrar uma imagem nítida da chama projetada no alvo. Caso não observe a

imagem no alvo, olhe diretamente para o espelho.

8. Registe, em cada caso, a posição e o tamanho da imagem em relação ao objeto.

9. Substitua o espelho côncavo pelo espelho convexo e proceda da mesma forma.


1. Qual a relação entre as distâncias da lamparina e da sua imagem à placa de vidro?

2. Qual é a relação entre o tamanho da lamparina e da sua imagem?

3. Classifique cada uma das imagens obtidas nas quatro situações em real ou virtual, para cada

espelho curvo.


Exploração da APL C-1.1: Características das imagens em espelhos


1. No dia a dia, os espelhos côncavos podem ser aplicados nos faróis de automóveis ou motociclos, nos

espelhos dos telescópios, por exemplo. Os espelhos convexos podem ser aplicados nos retrovisores dos

automóveis, nos espelhos de cruzamentos de algumas ruas e espelhos de segurança de supermercados.

2. As características das imagens obtidas por um espelho dependem da posição do objeto em relação

ao espelho. As imagens podem ser classificadas tendo em conta a sua natureza, tamanho e orientação.

Quanto à sua natureza podem classificar-se em imagens reais, que são aquelas em que a luz realmente

converge ou em imagens virtuais, quando são locais de onde a luz parece ter convergido.

Quanto ao tamanho, as imagens podem ser menores, maiores ou do mesmo tamanho que o objeto.

Quanto à sua orientação, as imagens podem ser classificadas em imagens direitas ou invertidas, que têm

em conta a sua posição em relação ao eixo ótico.


1. A relação entre as distâncias da lamparina e da sua imagem à placa de vidro é dada pela expressão:

onde, s0 é a distância da lamparina à placa de vidro, si é a distância da sua imagem à placa de vidro, e f a

distância focal.

Num espelho plano, = 0

Assim, a distância da lamparina à placa de vidro é igual à distância da imagem à placa de vidro, existindo

simetria em relação ao plano definido pela placa de vidro.

2. A razão entre as dimensões transversais da imagem e do objeto é designada por ampliação linear, M,

é definida como a razão

ou

Onde:

so e si representam as distâncias do objeto e da imagem ao espelho, respetivamente;

h e h´ representam as alturas do objeto e da imagem, respetivamente.


3. Espelhos curvos

Características da imagem num espelho côncavo e num espelho convexo.

Tipo de espelho Posição do objeto em relação à lente Características da imagem

Convexo

Qualquer

– Virtual– Direita

– Menor do que o objeto

Côncavo

Além do centro de curvatura

– Real– Invertida

– Menor do que o objeto

Côncavo

No centro de curvatura


– Do mesmo tamanho do objeto

Côncavo

Entre o centro de curvatura e o foco


– Maior do que o objeto

Côncavo

No foco

– Carateristicas indeterminadas, a imagem forma-se no infinito

Côncavo

Entre o foco e o vértice

– Virtual– Direita

– Maior do que o objeto


APL C-1.2: Os sistemas óticos e a reflexão total

Questão-problema: Como construir um periscópio?

Objetivo: Construção de um periscópio com material rudimentar e verificação da sua utilidade.


1. Identifique algumas aplicações dos periscópios no dia a dia.

2. Projete o sistema ótico de um periscópio e represente o diagrama de raios luminosos.

Recursos:

• Cartão ou cartolina preta

• Dois espelhos planos (9 cm por 14 cm)

• Tesoura

Procedimento:

1. Planifique e recorte o cartão de forma a obter um paralelepípedo, cuja largura é inferior ao comprimento

do espelho plano (43 cm por 66 cm).

2. Faça duas ranhuras diagonais, 45° em relação ao plano definido pela base, em lados opostos do

paralelepípedo, com o comprimento do espelho plano, como mostra a figura.

3. Efetue a montagem do paralelepípedo planificado.

4. Enfie os espelhos nas ranhuras com os lados espelhados virados um para o outro.

5. Desenhe um quadrado no topo do paralelepípedo em frente ao espelho. Recorte-o e retire-o.


Exploração da APL C-1.2: Os sistemas óticos e a reflexão total


1. O periscópio é um instrumento ótico constituído por dois espelhos planos, colocados com um ângulo

de 45° em relação ao plano definido pela base de um tubo, cilíndrico ou retangular, e separados por uma

distância d.

Este instrumento permite que um observador tenha um campo de visão situado à distância d da sua

linha de visão. Os periscópios são muito usados nos submarinos imersos nas águas dos oceanos para

permitirem ver o que se passa à superfície.

2. Diagrama de raios

A ilustração mostra dois espelhos planos associados de modo a que as suas faces refletoras sejam

paralelas.

O raio de luz proveniente do objeto reflete-se no primeiro espelho, reflete-se no segundo e sai paralelo

ao raio incidente original.


1. As características da imagem obtida através do periscópio são:

– Virtual;

– Do mesmo tamanho do objeto.

6. Efetue um buraco, no lado oposto, ao nível do outro espelho para que

seja possível observar.

7. Olhe pelo buraco para espreitar por cima de obstáculos.


1. Quais as características da imagem obtida através do periscópio?


APL C-1.3: Distância focal e vergência

Questão-problema: Como determinar a vergência de uma lente?

Objetivo: Determinação da vergência de uma lente, a partir da distância focal.


1. É costume afirmar que, muitos incêndios florestais são provocados por objetos de vidro abandonados.

Procure uma justificação para essa afirmação.

2. Indique como se localizam as imagens obtidas através de uma lente.

Recursos:

• Caixa de raios

• 2 Lentes convergentes

• 1 Lente divergente

• Folhas de papel A4

• Régua

• Lápis

Procedimento:

1. Numa folha de papel desenhe o perfil de uma lente convergente.

2. Trace uma linha a unir os bordos da lente e outra linha perpendicular àquela, eixo principal, como se

ilustra na figura.

3. Localize os focos da lente e meça a distância focal.


4. Proceda da mesma forma para as outras lentes.

5. Regule a caixa de raios apenas para um raio.

6. Trace o percurso do raio luminoso que incida na lente nas seguintes situações:

a. Paralelo ao eixo principal;

b. A passar pelo foco da lente;

c. No ponto em que o eixo principal interseta a lente.

7. Proceda da mesma forma para as outras lentes.


1. Qual a potência de cada lente?

2. Onde se localizam as imagens em cada lente?

Exploração da APL C-1.3: Distância focal e vergência


1. Os incêndios podem iniciar-se de forma espontânea ou ser consequência de ações e/ou omissões

humanas. Um pedaço de vidro, pode funcionar como espelho côncavo ou lente convergente, servindo

de elemento inicial para a tragédia, através da convergência dos raios solares. A concentração de energia

solar num ponto é uma das principais causas dos incêndios florestais.

2. A imagem de um ponto pode ser determinada pelo cruzamento de raios que, partindo desse ponto,

atravessam a lente.

– Um raio que incide paralelo ao eixo principal, refrata-se passando pelo foco F', raio a.

– Um raio que incide passando pelo centro ótico da lente O, não sofre desvio, raio b.

– Um raio que incide passando pelo foco F, refrata-se paralelo ao eixo principal, raio c.

Estes raios cruzam-se num ponto, P', que é a imagem do ponto P.



1. A potência da lente ou vergência, C, é C = .

Para lentes convergentes C > 0, e para lentes divergentes C < 0.

Utiliza-se para unidade de vergência a dioptria (di).

Uma dioptria é a unidade associada à distância focal de um metro. Portanto, 1 di = .

A distância focal de uma lente pode ser obtida pelo cruzamento de raios luminosos paralelos ao eixo

principal da lente sobre a qual incide, podendo ser desviados, convergindo para o eixo principal ou

divergindo dele. Isso depende da forma das lentes e do índice de refração do meio onde elas se encontram.

A distância focal de uma lente fina, f, é a distância entre o foco e a lente.

2. A localização da imagem obtida através de uma lente é dada pela equação de conjugação objeto-imagem,

A equação de conjugação objeto-imagem relaciona a distância si a que se forma a imagem (em relação à

lente) com a distância focal f e a distância do objeto à lente so.


3.2 Sítios na Internet

3.2.1 Recursos Gerais

http://www.lip.pt/~luis/pinto/Laboratorio_Virtual.swf

(aborda, de forma simples e recorrendo a animações, as radiações ionizantes e as suas interações com a matéria)

http://csep10.phys.utk.edu/guidry/java/wien/wien.html

(aborda a Lei de Wien)

http://jersey.uoregon.edu/vlab/PlankRadiationFormula/index.html

(contém uma aplicação que permite variar a temperatura do corpo que emite radiação numa faixa bem extensa

e mostra de forma muito didática o deslocamento do pico da curva)

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/ecuacion/ecuacion.htm

(aborda a Equação Fundamental da Hidrostática)

http://perg.phys.ksu.edu/vqm/laserweb/Java/MirrImge/Imageme1.htm

(aborda os vários tipos de ondas)

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=48

(analisa as características das imagens obtidas através de lentes e espelhos)

http://phet.colorado.edu/en/simulation/geometric-optics

(contém uma simulação que permite analisar as imagens obtidas através de lentes e espelhos curvos)

3.2.2 Simulações Computacionais

http://megaswf.com/serve/18420/

(contém um simulador do espetro eletromagnético)

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/colortemperature/index.html

(contém uma simulação que permite variar a temperatura e observar as cores emitidas em diferentes pontos

do objeto)


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/densidad/densidad.htm

(contém uma simulação que permite medir a densidade de líquidos através da Equação Fundamental

da Hidrostática)

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/aerometro/aerometro.htm

(contém uma simulação que permite medir a densidade de líquidos através do Princípio de Arquimedes)

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/prensa/prensa.htm

(contém uma simulação de uma prensa hidráulica)

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/bernoulli/bernouilli.htm

(contém uma simulação que permite estudar a Equação da Continuidade e a Equação de Bernoulli)

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=48

(contém uma simulação que permite analisar as imagens obtidas através de lentes e espelhos curvos)


(contém uma simulação que permite criar imagens de objetos em espelhos planos)


(contém uma simulação que permite estudar a formação de imagens por uma lente)

3.2.3 Vídeos sobre Física

http://www.fisica.net/videos/#

(contém vídeos de Física e Astronomia)

http://www.youtube.com/watch?v=1MmZCDCZB0Y&feature=related

(vídeo ilustrativo da Lei de Pascal, ludião)

http://www.fisica-interessante.com/videos-experimentos-de-fisica.html

(contém vídeos de divulgação de Ciência)

Referências Bibliográficas de Aprofundamento e Formação Complementar

90

4 Referências Bibliográficas de Aprofundamento e Formação ComplementarNesta secção do Guia do Professor são apresentadas referências bibliográficas que podem ajudar os professores

a aprofundar os seus conhecimentos a nível científico, laboratorial e didático.


As referências bibliográficas apresentadas são consideradas obras essenciais para os professores, na área

científica de Física, e abrangem os temas e conteúdos de todo o programa apresentado.

ALMEIDA, G. (2002). Sistema Internacional de Unidades (3ª Ed.). Lisboa: Plátano.

Livro para consulta sobre unidades de grandezas físicas.

ALMEIDA, M. J. B. (2004). Preparação de Professores de Física. Coimbra: Almedina.

Obra que reúne contributos científicos, pedagógicos e didáticos. Desenvolve, na parte I, a necessidade de uma

preparação específica dos professores que lecionam Física e, na parte II, capítulos 6, 9 e 10 os contributos para

essa preparação específica.

ALONSO M., FINN, E. J. (2002). Física. Vol. II São Paulo: Editora Edgar Blucher Ltda.

Livro de física geral. Obra de referência, que apresenta os tópicos com um rigor apreciável, contendo inúmeros

exemplos e aplicações. Recomendam-se para a Ótica os capítulos 20 e 21.

GÜÉMEZ, J., FIOLHAIS, C., FIOLHAIS, M. (1998). Fundamentos de Termodinâmica do Equilíbrio. Lisboa: Fundação

Calouste Gulbenkian.

Um livro onde o professor pode atualizar os seus conhecimentos de Termodinâmica.

SERWAY, R., Jewett J, (2004). Princípios de Física. Vol. 2. São Paulo. Thomson.

Um bom livro para ajudar o professor a planificar as suas aulas de Termodinâmica, capítulos 17 e 18.

SERWAY, R., JEWETT J, (2004). Princípios de Física. Vol. 4. São Paulo. Thomson.

Um bom livro para ajudar o professor a planificar as suas aulas de Ótica, capítulos 24, 25 e 26.

TIPLER, P. (2006). Física para cientistas e engenheiros, Vol. 1 (5ª Ed.). Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos.

Livro de física geral. Obra de referência, que explica os assuntos de forma muito acessível e com muitos exemplos

e aplicações. São especialmente úteis para a Termodinâmica os capítulos 17, 18 e 19.

Referências Bibliográficas de Aprofundamento e Formação Complementar | 91

TIPLER, P. (2006). Física para cientistas e engenheiros, Vol. 2. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos.

Livro de física geral. Obra de referência, que explica os assuntos de forma muito acessível e com muitos exemplos

e aplicações. São especialmente úteis para a Ótica os capítulos 31 e 32.

CALDEIRA, H., SAN-BENTO, C., CORREIA, M. C., MARTINS, C., REIS, M. (2000). POCER – um modelo de aprendizagem

em atividades experimentais. Encontro Ibérico para o Ensino da Física, 80 – 81.

Estudo que reflete sobre a eficácia do trabalho experimental na aprendizagem das Ciências e na compreensão

dos conceitos científicos.

COSTA, M.M. R. R., ALMEIDA, M. J. B. M. (2004). Fundamentos de Física, (2ª Ed.). Coimbra: Almedina.

Livro de física geral. Obra de referência, que apresenta os tópicos de modo simples, mas com um rigor apreciável,

contendo inúmeros exemplos e aplicações. Recomendam-se os capítulos 7, 12 e 13.

FIOLHAIS, C. (2007). Nova Física Divertida. Gradiva Publicações.

Livro recomendado para apoio a projetos relacionados com Ciências. Proporciona aos estudantes e ao leitor

comum uma lição de admirável rigor científico sobre as principais descobertas da Física dos séculos XX e XXI.

LEITE, L. (2001). Contributos para uma utilização mais fundamentada do trabalho laboratorial no ensino das

Ciências. Em CAETANO, H. E SANTOS, M. (org). Cadernos Didáticos de Ciências, 79 – 97. Lisboa: Des.

Estudo que reflete sobre a eficácia do trabalho experimental na aprendizagem das Ciências e na compreensão

dos conceitos científicos.

LOPES, J. (1994). Resolução de problemas de Física e Química. Modelo para estratégias de ensino aprendizagem.

Lisboa: Texto Editora.

Livro sobre resolução de problemas como estratégia de ensino-aprendizagem.

WATSON, R. (2000). The Role of Practical Work. Em MONK, M. e OSBORNE, J. (ed). Good Practice in Science

Teaching. What research has to say. Philadelphia: Open University Press.

Artigo que reflete sobre boas práticas no ensino das Ciências.

Cooperação entre o Ministério da Educação de Timor-Leste, o Instituto Português de Apoio ao Desenvolvimento, a Fundação Calouste Gulbenkian e a Universidade de Aveiro

11 | FÍSICA

Física 11º - Guia do Professor

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