Transformações e transferência de energia
INTRODUÇÃO
A Física é uma ciência que estuda os fenômenos da natureza. Ela tem um amplo conteúdo de informações sobre os estudos dos fenômenos naturais, dentro deles um essencial em nosso dia-a-dia, a energia. A energia está presente em nosso meio de diferentes formas e tipos: calor, elétrica, química, nuclear, luz, mecânica... Usamos a energia desde ao levantar da cama e até mesmo ao enviar satélites para o espaço. A palavra Energia dentro da física abrange muitos temas de diferentes assuntos. Ela pode ser transferida ou transformada de uma forma para outra, porém nunca é criada ou destruída. A partir disso surge a lei da Conservação da Energia.
A energia conserva-se em um sistema isolado, ou seja, se calcularmos o valor total da energia, e depois esta sofrer algum tipo de transformação ou alteração e voltarmos a calcular o valor total da energia, este valor será o mesmo do inicial. Há alguns casos em que existe a troca de energia, o qual o sistema não é mais isolado. As trocas de energia com o meio podem ser representadas pela subtração ou adição do valor correspondente ao ganho ou perda desta, como por exemplo, o calor entre dois corpos, que é um exemplo de energia térmica.
Existe a Potência Energética, que é a taxa de variação da energia com o tempo. Podemos utilizar como exemplo uma festa de aniversário, em que duas pessoas Júlia e Francisco, chegam para brincar com outras crianças. Júlia sempre muito animada começa a conversar com todas as crianças da festa, e Francisco mais tímido fica só a observar e de vez em quando conversa com algumas crianças. Sendo assim, Júlia fala mais que Francisco, ela tem uma maior “potência de fala” e consegue interagir mais que Francisco em um mesmo intervalo de tempo.
Então, sendo assim, um sistema quem tem maior potência, recebe ou transmite mais energia a cada segundo que passa.
A energia transforma-se ou transfere-se entre os corpos, como por exemplo, um caminhão, que por sua vez, obtém a energia necessária para se deslocar, a partir da energia química, proveniente do combustível, convertida sob a forma útil de trabalho em energia mecânica, outro exemplo é quando um candeeiro está aceso, a energia elétrica da tomada é transferida para o candeeiro transformando-se depois em energia luminosa e térmica.
Existem alguns mecanismos de transferência de energia sob a forma de calor, como a convecção, condução e radiação. A convecção ocorre em líquidos e gases, havendo transporte de matéria e energia. A condução ocorre em sólidos, e há somente a transferência de energia. A radiação não necessita de meio material para se propagar. Essa transferência dá-se através do vácuo, e é dessa forma que o calor do Sol chega até nós.
A energia que é adquirida com o movimento é chamada de energia cinética. Quando um corpo está em movimento ele adquire essa energia, que depende de dois fatores: massa e velocidade do corpo. Imaginemos um caminhão à velocidade de 100km/h, em que perde o freio e colide com um muro. Para quebrar o muro, for preciso haver gasto de energia.
A energia que pode ser armazenada é chamada de energia potencial. A gasolina em um tanque de combustível, um peso pendurado em um galho de árvore, a comida no estômago, são exemplos de energia potencial. O próprio corpo humano é um conversor de energia, pois ele transforma a comida em potência para assim ser usada para realizar trabalho.
A energia mecânica está relacionada com todas as formas de movimentos dos corpos ou então com a capacidade de coloca-los em movimento ou deformá-los. Podemos dizer que a energia mecânica é a soma das energias cinética e potencial. Quando um corpo cai, vai obtendo-se uma velocidade mais rápida, conforme a velocidade é maior a energia também vai ser, a massa do corpo ajuda a obter uma certa velocidade.
Aqui estão apenas alguns exemplos de energia:
A energia conserva-se em um sistema isolado, ou seja, se calcularmos o valor total da energia, e depois esta sofrer algum tipo de transformação ou alteração e voltarmos a calcular o valor total da energia, este valor será o mesmo do inicial. Há alguns casos em que existe a troca de energia, o qual o sistema não é mais isolado. As trocas de energia com o meio podem ser representadas pela subtração ou adição do valor correspondente ao ganho ou perda desta, como por exemplo, o calor entre dois corpos, que é um exemplo de energia térmica.
Existe a Potência Energética, que é a taxa de variação da energia com o tempo. Podemos utilizar como exemplo uma festa de aniversário, em que duas pessoas Júlia e Francisco, chegam para brincar com outras crianças. Júlia sempre muito animada começa a conversar com todas as crianças da festa, e Francisco mais tímido fica só a observar e de vez em quando conversa com algumas crianças. Sendo assim, Júlia fala mais que Francisco, ela tem uma maior “potência de fala” e consegue interagir mais que Francisco em um mesmo intervalo de tempo.
Então, sendo assim, um sistema quem tem maior potência, recebe ou transmite mais energia a cada segundo que passa.
A energia transforma-se ou transfere-se entre os corpos, como por exemplo, um caminhão, que por sua vez, obtém a energia necessária para se deslocar, a partir da energia química, proveniente do combustível, convertida sob a forma útil de trabalho em energia mecânica, outro exemplo é quando um candeeiro está aceso, a energia elétrica da tomada é transferida para o candeeiro transformando-se depois em energia luminosa e térmica.
Existem alguns mecanismos de transferência de energia sob a forma de calor, como a convecção, condução e radiação. A convecção ocorre em líquidos e gases, havendo transporte de matéria e energia. A condução ocorre em sólidos, e há somente a transferência de energia. A radiação não necessita de meio material para se propagar. Essa transferência dá-se através do vácuo, e é dessa forma que o calor do Sol chega até nós.
A energia que é adquirida com o movimento é chamada de energia cinética. Quando um corpo está em movimento ele adquire essa energia, que depende de dois fatores: massa e velocidade do corpo. Imaginemos um caminhão à velocidade de 100km/h, em que perde o freio e colide com um muro. Para quebrar o muro, for preciso haver gasto de energia.
A energia que pode ser armazenada é chamada de energia potencial. A gasolina em um tanque de combustível, um peso pendurado em um galho de árvore, a comida no estômago, são exemplos de energia potencial. O próprio corpo humano é um conversor de energia, pois ele transforma a comida em potência para assim ser usada para realizar trabalho.
A energia mecânica está relacionada com todas as formas de movimentos dos corpos ou então com a capacidade de coloca-los em movimento ou deformá-los. Podemos dizer que a energia mecânica é a soma das energias cinética e potencial. Quando um corpo cai, vai obtendo-se uma velocidade mais rápida, conforme a velocidade é maior a energia também vai ser, a massa do corpo ajuda a obter uma certa velocidade.
Aqui estão apenas alguns exemplos de energia:
ENERGIA ELÉTRICA: É uma das formas de energia mais usadas no mundo. É gerada principalmente nas usinas hidrelétricas, usando o potencial energético da água. Também pode ser produzida nas usinas eólicas, solares, termoelétricas, nucleares, entre outras. Está associada à posição das cargas elétricas e também aos seus movimentos, onde a corrente elétrica é capaz de realizar trabalho. As turbinas e geradores transformam a energia cinética em energia elétrica.
A energia elétrica produzida nas centrais hidroelétricas é levada, através de cabos condutores, aos lugares mais adequados para o seu aproveitamento (cidades, fábricas...), para isso é preciso também o uso de transformadores, que melhoram a eficiência desse processo e diminui a perda de energia.
ENERGIA TÉRMICA: Ao passarmos as roupas, a energia elétrica é transformada em energia térmica através do ferro de passar. As moléculas que constituem a matéria estão em contínuo movimento, que é chamado de agitação térmica. A energia cinética associada ao movimento dessas moléculas é denominada energia térmica.
ENERGIA SONORA E LUMINOSA: A iluminação das casas é recebia através da transformação de energia elétrica, que ao passar por uma lâmpada, torna-se incandescente. A televisão nos permite receber a energia sonora.
ENERGIA SOLAR: O sol é uma fonte de energia limpa e renovável. Essa energia é transmitida por radiação com vários comprimentos de onda diferentes. Podemos utilizar esta energia para aquecer a água em residências, piscinas, para o banho, e até mesmo em processos industriais, fazendo uso de aquecedores solares.
ENERGIA FÓSSIL: Essa energia é formada a milhões de anos a partir do acúmulo de materiais orgânicos no subsolo. A geração de energia a partir dessas fontes costuma provocar poluição, e assim, contribuicom o aumento do efeito estufa e aquecimento global. Isso ocorre principalmente nos casos dos derivados de petróleo (gasolina e diesel) e do carvão mineral.
ENERGIA DE BIOMASSA: É a energia gerada a partir da decomposição de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas). O gás metano produzido é usado para gerar energia.
ENERGIA EÓLICA: Ela é gerada a partir do vento. Grandes hélices são instaladas em áreas abertas, sendo que, os movimentos delas geram energia elétrica.
ENERGIA NUCLEAR: É uma energia gerada a partir do urânio, pelo processo de fissão nuclear, no qual há grande liberação de energia. As usinas nucleares aproveitam dessa energia para gerar a eletricidade.
A energia é de fato um dos principais estudos da física. Ela permite desfrutarmos de nosso lazer ao usarmos um computador, jogar videogame, cozinhar alimentos, tomar banho, passear de carro ou avião,ir ao cinema, entre outros.
ENERGIA TÉRMICA: Ao passarmos as roupas, a energia elétrica é transformada em energia térmica através do ferro de passar. As moléculas que constituem a matéria estão em contínuo movimento, que é chamado de agitação térmica. A energia cinética associada ao movimento dessas moléculas é denominada energia térmica.
ENERGIA SONORA E LUMINOSA: A iluminação das casas é recebia através da transformação de energia elétrica, que ao passar por uma lâmpada, torna-se incandescente. A televisão nos permite receber a energia sonora.
ENERGIA SOLAR: O sol é uma fonte de energia limpa e renovável. Essa energia é transmitida por radiação com vários comprimentos de onda diferentes. Podemos utilizar esta energia para aquecer a água em residências, piscinas, para o banho, e até mesmo em processos industriais, fazendo uso de aquecedores solares.
ENERGIA FÓSSIL: Essa energia é formada a milhões de anos a partir do acúmulo de materiais orgânicos no subsolo. A geração de energia a partir dessas fontes costuma provocar poluição, e assim, contribuicom o aumento do efeito estufa e aquecimento global. Isso ocorre principalmente nos casos dos derivados de petróleo (gasolina e diesel) e do carvão mineral.
ENERGIA DE BIOMASSA: É a energia gerada a partir da decomposição de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas). O gás metano produzido é usado para gerar energia.
ENERGIA EÓLICA: Ela é gerada a partir do vento. Grandes hélices são instaladas em áreas abertas, sendo que, os movimentos delas geram energia elétrica.
ENERGIA NUCLEAR: É uma energia gerada a partir do urânio, pelo processo de fissão nuclear, no qual há grande liberação de energia. As usinas nucleares aproveitam dessa energia para gerar a eletricidade.
A energia é de fato um dos principais estudos da física. Ela permite desfrutarmos de nosso lazer ao usarmos um computador, jogar videogame, cozinhar alimentos, tomar banho, passear de carro ou avião,ir ao cinema, entre outros.
Mostrando que também há interdisciplinaridade em Física e Biologia, podemos demonstrar que, a transmissão do impulso nervoso também pode ser explicada através de estudos físicos de conservação e transmissão de energia. Por exemplo, João estava em repouso com a mão sobre uma chapa de ferro, assim tendo um armazenamento de energia (Energia Potencial), sabendo que essa chapa de ferro está a uma altura do chão e João está em pé, ele está sobre a ação da energia potencial gravitacional (Emg), a chapa começa a esquentar havendo assim uma condução de calor para seu aquecimento, que também é uma transferência de energia, e havendo assim uma irritação nas células de sua mão chamadas de células sensitivas ou neurônios sensitivos, essa irritação é conduzida até a medula espinhal de João pelos neurônios, dizendo fisicamente havendo uma transferência de energia para a mão de João através do calor que passa para as células sensitivas dele, onde essa energia é conduzida entre os neurônios até chegar à medula, onde o impulso é interpretado e levado para os músculos, os neurônios transferem essa informação para as células musculares havendo uma contração desse músculo, fazendo que João retire sua mão da chapa quente, tendo movimento e velocidade, João adquiriu Energia Cinética (Ec) quando retira sua mão da chapa havendo um trabalho. Esse mecanismo que João sofreu e conhecido na biologia como reflexo medular, pois não há a participação do cérebro, e sim da medula, o cérebro só participara na identificação da dor que conseqüentemente João sofrera pela queimadura em sua mão.
Bio volume único Sônia LopesColeção Física 2 Anglo Ensino Médio
http://sitiodarosadosventos.com.br/livro/images/stories/anexos/oque_metodo_paulo_freire.pdf
http://www.fiec.org.br/artigos/energia/energia_eolica.htm
http://www.fisicaequimica.net/energia/transferencias.htm
http://www.bgfconsultoria.com.br/pag/energia_tipo.php
Física volume 1 ao 3 Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga, Editora Scipione, São Paulo, 2009, Primeira edição.
METODOLOGIA DE AULA E DE ENSINO
A metodologia de ensino que usaremos é baseada no método de educação tradicional. Escolhemos esse método, pois, é uma metodologia com o qual temos mais contato, infelizmente, no dia-a-dia, proporcionando, talvez, maior segurança.
A educação como prática da liberdade, da participação ativa e consciente, faz-se tornar, portanto, uma ideia de que é preciso conhecer e sistematizar o aluno, se basear em seu saber. Não se trata de conceber a educação apenas como transmissão de conteúdos por parte do educador, pelo contrário, trata-se de estabelecer um diálogo. Isso significa que aquele que educa está aprendendo também. Cada um, a seu modo, junto com os outros, pode aprender e descobrir novas dimensões e possibilidades da realidade na vida. Não há ninguém que possa ser considerado definitivamente educado ou formado, por isso é preciso adotar esse tipo de educação, a freireana.
TEMA E FOCO PRINCIPAL
O tema do nosso trabalho é transformações e transferências de energia. Como o assunto é amplo e abrange grande parte dos conteúdos da física, resolvemos focar em assuntos que se relacionam com o cotidiano das pessoas. Utilizaremos de aulas práticas relacionadas com o dia-a-dia, experiências em sala de aula que permitirá a cada aluno ter uma visão real do fenômeno que iremos explicar, e também slides e exercícios.
Escolhemos apresentar o tema transferência e transformações de energia relacionando-os com as usinas hidroelétricas e eólicas. Apresentaremos como ocorrem esses fenômenos no interior de cada uma. No caso das usinas hidrelétricas, teremos transferência da energia cinética da água em movimento para o eixo de um rotor (parte do motor) que, por sua vez, é conectado a um gerador elétrico, e nesse gerador ocorrerá a transformação da energia cinética em elétrica. Já na eólica, as pás da turbina são projetadas para capturar a energia cinética contida no vento. O resto é praticamente idêntico ao que ocorre em uma hidrelétrica: quando as pás da turbina capturam a energia do vento e começam a se mover, elas giram um eixo que une o cubo do rotor a um gerador. O gerador transforma essa energia rotacional em energia elétrica. Isso que a energia elétrica, é gerada pela movimentação de elétrons.
Também explicaremos sobre o conceito de energia cinética. A energia cinéticaé a energia devido ao movimento. É o caso de um corpo que recebe energia em forma de trabalho, e todo este trabalho se converte em energia de movimento. O teorema da energia cinética explica que ela depende de dois fatores: da massa e da velocidade do corpo em que está em movimento. Ela sempre se encontra associada a algum tipo de movimento, sendo diretamente proporcional à massa do corpo e ao quadrado da sua velocidade. Falando em uma linguagem mais física, a fórmula que definiria isso seria: Ec = m. V² / 2.
Lembrando que a energia pode ser transferida ou transformada de uma forma para outra, porém nunca é criada ou destruída.
BIBLIOGRAFIA:
Metodologia de Paulo Freire
Física básica volume único de Nicolau & Toledo
Física 1 mecânica Anglo Vestibulares
Física básica volume único de Nicolau & Toledo
Física 1 mecânica Anglo Vestibulares
http://sitiodarosadosventos.com.br/livro/images/stories/anexos/oque_metodo_paulo_freire.pdf
http://www.fiec.org.br/artigos/energia/energia_eolica.htm
http://www.fisicaequimica.net/energia/transferencias.htm
http://www.bgfconsultoria.com.br/pag/energia_tipo.php
Física volume 1 ao 3 Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga, Editora Scipione, São Paulo, 2009, Primeira edição.
Não ficou claro qual será a relação entre a metodologia de aula de vocês e o método de educação de Paulo Freire. Falta também justificar o uso das estratégias que serão utilizadas em aula, por exemplo, as práticas. Por que usar práticas? Como será realizada a prática? Encontre autores que já escreveram sobre o assunto para basear as estratégias de vocês. Vocês irão utilizar outras estratégias além de práticas? Se sim, complementem.
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