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terça-feira, 27 de outubro de 2009

gabarito 3ª serie volume 2

GABARITO Caderno do Aluno Física – 3a série – Volume 2
1 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 1ª Parte Página 3
1. Não, pois a agulha se orienta segundo os polos do ímã.
2. Resposta pessoal, mas se espera que o estudante responda sim a partir de suas observações e que sua previsão esteja bem próxima daquilo que será verificado.
2ª Parte Página 5
1. A direção da agulha da bússola está sempre tangente às curvas formadas pelas linhas, visualizadas com a limalha de ferro.
2. Sim, pois a agulha sempre terá a direção tangente as linhas de campo.
3. Sim, por meio da orientação da bússola. Ela aponta sempre para o polo sul magnético (norte geográfico).
4. Resposta pessoal, mas espera-se que o aluno responda que sim, através das linhas de campo utilizando limalhas de ferro ou outro material ferromagnético.
VOCÊ APRENDEU? Página 6
1. Não, podemos representar por meio do vetor campo magnético, pontilhamento e sombreamento relacionando com a intensidade do campo magnético. Professor, represente em forma de figuras as outras alternativas de representação do
campo magnético.
2. Sim! A Terra tem o comportamento análogo ao ímã, o que faz a bússola apontar para o norte geográfico.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 CONHECENDO AS LINHAS DECAMPO DO ÍMÃ 2
Aqui é importante que possa ser mostrado novamente as linhas de campo magnético da Terra.
3. Indica o sentido do campo magnético no ponto em questão ou o sentido das linhas decampo magnético, indicando os polos sul e norte magnético.
LIÇÃO DE CASA Página 7
1. Não! Os polos magnéticos ainda não foram encontrados separadamente. Professor, enfatize que, mesmo em escala microscópica, não há somente um pólo magnético.
2. Sim, pois as extremidades onde ocorreu a quebra se tornaram polos opostos, que se atraem. Professor, para que o aluno possa visualizar da melhor forma possível, procure fazer as representações dessas situações (figuras).
3. Resposta pessoal, mas espera-se que o estudante diga que não, pois neste caso as linhas de campo são espaciais (tridimensionais) e no caso do experimento realizado na sala, as linhas foram visualizadas no plano da folha, ou seja, são bidimensionais.
4. Resposta pessoal, mas espera-se que o estudante possa relacionar a indicação da agulha da bússola com o campo magnético da Terra e os polos geográficos.
5. Sim, pois os polos magnéticos nunca (até o presente momento) foram detectados separadamente.
Novamente nesta questão enfatize a não existência de monopolos magnéticos até mesmo na escala microscópica.
6. Sim, pois a bússola é sensível a campos magnéticos. É interessante que esta questão possa ser discutida conjuntamente com a construção da bússola. S N S N N S
3 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 2ª Parte Página 13
Não, pois a passagem da corrente elétrica no fio cria um campo magnético que influencia a bússola.
Analisando os resultados do experimento Página 14
1. Resposta pessoal, mas nesta questão o estudante deve perceber que há uma relação entre a passagem da corrente elétrica e o campo magnético, ou seja, a passagem da corrente elétrica por um fio gera um campo magnético que é detectado pela agulha da bússola.
2. Um aumento na corrente elétrica leva a um aumento na intensidade do campo magnético, logo exercerá maior efeito sobre a bússola.
3. Quanto mais distante do fio, menor será a interação entre o campo magnético gerado pela corrente; a bússola tenderá a indicar a orientação do campo magnético da Terra.
4. Não, pois a intensidade do campo magnético depende também da distância do ponto ao fio em que há passagem da corrente elétrica.
5. Intensidade da corrente elétrica, distância do fio ao ponto e o meio no qual o campo magnético está imerso.
Verificação entre fenômenos elétricos e magnéticos Página 15
1. Ação a distância e interação que podem resultar em atração e repulsão.
Professor, procure relacionar com a tabela no início da situação de aprendizagem, discutindo cada item.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 CAMPO MAGNÉTICO DE UMA CORRENTE ELÉTRICA 4
2. Não, isso ficará mais claro com a discussão da tabela (conforme indicação na questão anterior).
VOCÊ APRENDEU?Página 16
2. A intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica e pode ser calculada, neste caso, por: B  0 i 2d Professor, explore os termos da equação destacando a dependência de B com o meio
(), a corrente (i) e a distância (d).
LIÇÃO DE CASA Página 17
2. Como a intensidade do campo B é diretamente proporcional à intensidade da corrente, o campo B terá o dobro da intensidade quando dobrar a corrente elétrica.
3. Gauss (G) e Tesla (T) 1 G = 10 -4 T.
4. Um fio percorrido por uma corrente elétrica “cria” em torno de si um campo magnético, cujo sentido depende do sentido da corrente. Professor, nesta questão relembre a regra da mão direita para mostrar a relação entre
o sentido da corrente e o sentido do campo magnético.
5. Resposta pessoal, espera-se que nesta questão o estudante possa concordar com a
afirmativa, recordando da Lei de Ampère.
6.ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO Página 20
Questões 1 e 2.Respostas com base nas observações dos alunos, mas espera-se que o aluno perceba que a direção da agulha da bússola oscila em torno do ponto de equilíbrio.
Imã e a bobina Página 20
3. O movimento relativo entre o ímã e a bobina gera uma corrente induzida que na outra bobina gera um campo B que desvia a agulha da bússola.
4. A deflexão da agulha será maior, pois a corrente induzida depende da velocidade do movimento.
5. Sim! A variação do fluxo do campo magnético que passa por uma bobina fechada cria uma corrente induzida na bobina.Dependendo das intensidade da corrente ela poderá acender uma pequena lâmpada. Professor, explore aqui a Lei de Faraday e a Lei de Lenz para que possa ficar clara a relação entre o campo magnético e a corrente elétrica.
LIÇÃO DE CASAPágina 21
1. O carrinho ao se aproximar faz com que o fluxo do campo magnético que passa pela bobina aumente, induzindo um campo que é contrário a essa variação, ou seja, o campo magnético induzido é da direita para a esquerda, induzindo uma corrente no
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 GERANDO ELETRICIDADE COM UM ÍMÃ 7
sentido anti-horário (regra da mão direita), para quem olha a bobina na perspectiva do carrinho. Ao se afastar (depois de ter passado pela bobina) o fluxo do campo magnético do ímã que passa pela bobina diminui, o que induz um campo magnético na bobina contrário a essa variação (campo magnético induzido da direita para esquerda), induzindo uma corrente no sentido anti-horário.
2. A oposição a uma aproximação se dá por meio de uma repulsão, o que leva a uma polaridade induzida no centro da espira com o norte para cima, indicado pelo polegar da mão direita. Com isso, o sentido da corrente induzida é o horário para quem olha de cima.
8 Construindo um motor elétrico Página 24
1. Porque há necessidade do campo magnético para que se tenha o movimento do motor, pois o campo magnético do mesmo interage com o campo gerado na espira.
2. A resposta depende da observação do estudante. Mas espera-se que o estudante observe que haverá uma inversão do movimento da bobina (motor).
3. A espira terá seu movimento invertido.
4. A bobina não gira, permanecendo oscilando em relação a seu ponto de equilíbrio, devido à inversão da força magnética que atua na bobina. 5. Bobina, fonte e ímã (campo magnético). Lei de Faraday e lei de Lenz.
VOCÊ APRENDEU?Página 25
1. O campo magnético é importante para que ocorra interação magnética (F = B.i.l.sen). (autor deve conferir). Professor, explore as duas equações da força magnética (F = qvBsen).
2. Campo magnético, corrente elétrica, tensão e resistência da bobina. Essa questão poderá ser explorada quando estiver sendo feita a investigação sobre o funcionamento do motor, para que os alunos possam perceber melhor a relação das
grandezas. 3. O número de espiras da bobina está relacionado diretamente à força magnética. Quanto maior o número de espiras maior será a velocidade. Contudo, o aumento do número de espiras aumenta a inércia da bobina.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 CONSTRUINDO UM MOTOR ELÉTRICO GABARITO 9 LIÇÃO DE CASA Página 26
1. O campo magnético tem o sentido de norte para o sul; a corrente convencional vai do polo positivo para o negativo; a força magnética aponta para cima (aplicar a regra da mão direita)
2. Resposta pessoal, mas é provável que o estudante encontre uma bobina, um ímã como no motor construído na classe.
3. Sim! Nesse caso aplica-se a Lei de Ampère. O campo magnético é importante para que ocorra interação magnética (F = B.i.l.sen). (autor deve conferir)
10 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 1ª Parte Página 28
1. Espera-se que o estudante observe uma deflexão da agulha.
2. A partir das observações, espera-se que o estudante continue observando a deflexão da agulha da bússola.
3. Espera-se que os estudantes percebam que há um ímã. Caso ele não perceba, aproxime a bússola de um ímã qualquer e depois repita o procedimento com o dínamo, mostrando que o comportamento é análogo.
2ª Parte Página 30
1. O led vai acender. Devido ao movimento relativo entre o ímã e a bobina, uma corrente induzida será criada, fazendo com que o led acenda. 2. Levará a uma deflexão da agulha. O eixo tem o mesmo comportamento de um ímã.
3. Bobinas, ímãs, eixo (considere as observações dos estudantes).
4. Ambos possuem bobinas e ímãs. Tendo um comportamento inverso. O dínamo transforma energia elétrica a partir do movimento (energia cinética). Já o motor transforma movimento a partir da energia elétrica.
5. O dínamo transforma outras formas de energia em energia elétrica e o motor transforma energia elétrica em outras formas de energia, principalmente em cinética. 6. A Lei de Faraday e a de Lenz descrevem este fenômeno.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 ENTENDENDO OS GERADORES ELÉTRICOS 11 LIÇÃO DE CASA Página 31
1. Resposta pessoal, mas o estudante poderá citar dínamo, pilhas, baterias e até mesmo usinas de produção de energia elétrica. 2. Não, alguns geradores possuem eletroímã, que são criados a partir da passagem da corrente elétrica em um condutor. Essa corrente é produzida a partir de uma fonte de energia externa.
3. Não, o gerador transforma energia cinética em elétrica. 4. Bobina, eixo e ímã.
12 PESQUISA INDIVIDUAL Página 33
1. Para armazenar energia potencial gravitacional que será transformada em energia cinética.
2. Na maioria das usinas utiliza-se eletroímãs. Normalmente, não se usa ímãs naturais por causa da grande intensidade do campo magnético requerido para este fim. 3. Resposta pessoal, mas o estudante pode apontar como uma usina que, depois de construída, não polui e não produz resíduos. 4. Resposta pessoal, contudo devem ser apresentadas as formas como usina nuclear, eólica, termoelétrica, solar, usinas que aproveitam as energias das marés e das ondas. 5. Energia potencial gravitacional que é armazenada na massa de água com a barragem. Na queda essa energia se transforma em energia cinética (movimento) que é convertida em energia elétrica no gerador.
LIÇÃO DE CASA Página 34
1. Resposta pessoal, mas o estudante poderá indicar : • produção de rejeitos radiativos ; • risco de vazamento de radiação;• risco do transporte do material radiativo; • alto custo de construção da planta industrial;
• possibilidade de ocorrência de acidente com sérios danos ambientais.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6 COMPREENDENDO O FUNCIONAMENTO DAS USINAS ELÉTRICAS 13
2. I = P/A; E = P.t
1000 (W/m2) = 625 (W)/A 150 (kWh) = P. 240(h)
A = 625/1000 P = 150/240
A = 0,625 m2 P = 0,625 kW
Professor, destaque as unidades de medida para que não ocorra erros nos cálculos.
3. P = 0,6 AV3
8100 = 0,6.4.V3
V3 = 8100/2,4 = 3375
V3 = 15 m/s
PESQUISA INDIVIDUAL Página 35
1. Resposta pessoal. Depende das pesquisas de cada estudante.
14 PESQUISA EM GRUPO Página 37
1. Resposta pessoal, mas o estudante pode destacar cabos de transmissão, postes, transformadores, usinas, subestações.
2. Resposta pessoal, mas ele poderá dizer que os cabos servem para a transmissão da energia, os transformadores para elevar ( ou abaixar) a tensão da rede, as usinas para produzir (transformar) energia.
3. Não, ela sofre mudanças para que possam ser minimizadas as perdas. Devido ao efeito Joule ( aquecimento dos cabos) ao longo do transporte. 4. Modificar a tensão e a corrente transmitida na rede.
Caminho da energia até a escola Página 38
1 a 4 resposta pessoal, pois depende das pesquisas dos estudantes.
VOCÊ APRENDEU? Página 39
1. Para que a perda de energia devido ao efeito Joule seja a menor possível. Se for necessário, rediscuta a necessidade da alta tensão para a transmissão com menor perda, como foi feito no início.
2. P = V.i P = R.i2
100. 106 = 2. 106. I P = 103. 502
i = 50 A P = 2,5. 106 W
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7 COMPREENDENDO UMA REDE DE TRANSMISSÃO 15
P = 2,5 MW
3. P = V.i P = R.i2
100. 106 = 106. I P = 103. 1002
i = 100 A P = 107 W
P = 10MW ( ou seja, a perda fica dez vezes maior)
LIÇÃO DE CASA Página 40
1. N1/V1 = N2/V2 100/120 = 300/ V2 -------V2 = 360 V
É importante que aqui possa ser feita a discussão do princípio de funcionamento do transformador, caso ainda não tenha sido feita. 2. N1/V1 = N2/V2 , ou seja, a tensão é diretamente proporcional ao numero de espiras.
3. A tensão e a corrente podem ser facilmente modificadas.
4. Resposta pessoal, mas pode-se definir como sendo um equipamento que modifica a corrente e a tensão elétrica sem perda apreciável de energia.
5. Não, o transformador eleva ou abaixa a tensão. A energia elétrica não muda (no casodo transformador ideal).
Destaque esse aspecto do transformador, discutindo a conservação de energia.
6. Resposta pessoal, mas espera-se que o estudante possa ter percebido a importância dos transformadores para aumentar a tensão de transmissão, diminuindo a perda de energia.
16 PESQUISA INDIVIDUAL Página 42
1. Rio de Janeiro, em 1879 2. Diamanta, em 1883.
3. Ilha Solteira, 1978; Itaipu, maio de 1984 (sua construção se deu durante a década de
1970); Tucuruí, novembro de 1984.
4. Usina Hidrelétrica de Itaipu – Rio Paraná (divisa do Brasil – PR – com o Paraguai)
14.000 MW;
Usina Hidrelétrica de Tucuruí – Rio Tocantins (PA) – 8.370 MW;
Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira – Rio Paraná (PR) – 3.444 MW;
Usina Hidrelétrica de Jirau – Rio Madeira (RO) – 3.300 MW;
Usina Hidrelétrica de Xingó – Rio São Francisco (AL/SE) – 3.162 MW;
Usina Hidrelétrica de Santo Antônio – Rio Madeira (RO) – 3.150 MW;
Usina Hidrelétrica de Paulo Afonso IV – Rio São Francisco (BA) – 2.462 MW;
Usina Hidrelétrica de Itumbiara – Rio Paranaíba (GO/MG) – 2.082 MW;
Usina Hidrelétrica de São Simão – Rio Paranaíba (GO/MG) – 1.710 MW;
Usina Hidrelétrica de Foz do Areia – Rio Iguaçu (PR) – 1676 MW;
5. Há diversas usinas no Estado de São Paulo. Alguns exemplos são:
No rio Paraná; Ilha Solteira; Posto Primavera; Japirá; No Rio Tiete: Três Irmãos; No
Rio Paraíba do Sul: Paraibuna e Jaguari. Professor, é importante destacar a localização, mostrando que as principais usinas
estão localizadas nas maiores bacias hidrográficas e rios nacionais
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 ENERGIA ELÉTRICA E USO SOCIAL 17Energia elétrica e uso social Página 43
1. 24%. A fonte energética de maior participação na matriz de oferta de energia é de origem hídrica. Calculando-se, a partir dos dados da tabela da página 43, conclui-se que sua participação na matriz energética é de 24%. O Brasil é um país com muitos rios e com um relevo com características que propiciam a exploração deste recurso, por essa razão temos em nosso país diversas usinas hidrelétricas.
2. Resposta pessoal, mas o estudante pode responder indicando um aumento da tecnologia na produção de energia, como o caso das usinas eólicas, termoelétricas. Por outro lado a diminuição pode ser devido aos impactos ambientais.
3. Sim! Esse aumento foi de 17.651 GWh
4. Sim, pois nos gráficos todo consumo de bens provenientes da indústria, como alimentação, está incluído nesse setor.
5. Não, pois não mostra as origens da energia residencial.
6. Na indústria – 2,3%
7. Os gráficos mostram que com o maior consumo de energia (TEP) há uma diminuição da mortalidade infantil, do analfabetismo e um aumento da expectativa de vida. 8. A resposta depende da pesquisa dos estudantes.
LIÇÃO DE CASA Página 46
1. As hidrelétricas exercem grande impacto no meio ambiente, principalmente relacionado a área alagada pela barragem.
Professor, é importante discutir também a questão da emissão de Metano (CH4) pela decomposição das plantas que estão imersas nas barragens.
2. Não necessariamente. Os maiores valores de IDH se encontram entre 4 e 5 TEP.
3. Resposta pessoal. É importante mostrar que há fortes evidências que indicam que um maior consumo de energia pode aumentar o IDH de um país ou de uma determinada região.

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