MANUAL DO PRODUTO EDUCACIONAL O USO DO FANTASMA DE …
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
MANUAL DO PRODUTO EDUCACIONAL
O USO DO FANTASMA DE PEPPER COMO RECURSO
PEDAGÓGICO NO ENSINO DE ÓPTICA GEOMÉTRICA
DENISE VIEIRA DA ROCHA ABREU
Barra do Garças-MT
2019
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
MANUAL DO PRODUTO EDUCACIONAL
O USO DO FANTASMA DE PEPPER COMO RECURSO
PEDAGÓGICO PARA O ENSINO DE ÓPTICA GEOMÉTRICA
DENISE VIEIRA DA ROCHA ABREU
Produto Educacional da dissertação do Mestrado
Nacional Profissional em Ensino de Física,
intitulada: O Fantasma de Pepper e sua
contribuição para o ensino de Óptica Geométrica,
sob orientação do Prof. Dr. Adellane Araujo
Sousa, junto ao Programa de Pós-Graduação em
Ensino de Física da Universidade Federal do Mato
Grosso.
Barra do Garças-MT
2019
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Materiais para montagem do aparato de Dircks 10
FIGURA 2 – Encaixe do vidro no aparato de Dircks 11
FIGURA 3 – Aparato de Dircks 11
FIGURA 4 – Materiais para construir o dispositivo de John Pepper 13
FIGURA 5 – Medição do comprimento 16
FIGURA 6 – Retirando o excesso do papelão 16
FIGURA 7 – Posicionamento das caixas 17
FIGURA 8 – Fixando as caixas no eucatex 17
FIGURA 9 – Medir o papelão para fechar as laterais 18
FIGURA 10 – Retirando o excesso do papelão 18
FIGURA 11 – Fechando as laterais 19
FIGURA 12 – Acabamento nas laterais e contornos 19
FIGURA 13 – Retirando o excesso do eucatex 20
FIGURA 14 – Encaixe da fiação elétrica 20
FIGURA 15 – Fiação elétrica 21
FIGURA 16 – Pintura da caixa 21
FIGURA 17 – Fixando a porta do dispositivo 22
FIGURA 18 – Encaixe do vidro no dispositivo 22
FIGURA 19 – Dispositivo de John Pepper 23
FIGURA 20 – Interior da caixa 23
FIGURA 21 – Vista interna da caixa 23
FIGURA 22 – Controle de iluminação na caixa 24
FIGURA 23 – Posição da boneca na caixa 24
FIGURA 24 – Posição do gorila na caixa 24
FIGURA 25 – Superposição das imagens do gorila e da boneca 25
FIGURA 26 – Materiais para construir a pirâmide holográfica 27
FIGURA 27 – Molde para as faces da pirâmide holográfica 28
FIGURA 28 – Reprodução do molde das faces da pirâmide 29
FIGURA 29 – Confecção das faces da pirâmide holográfica 29
FIGURA 30 – Pirâmide holográfica 30
FIGURA 31 – Vídeo baixado no celular 30
FIGURA 32 – Falso holograma 31
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1 – Visão Geral da implementação da sequência didática 8
SUMÁRIO
1 APRESENTAÇÃO 6
2 PRODUTO EDUCACIONAL 7
2.1 MONTAGEM DOS DISPOSITIVOS 10
2.1.1 APARATO DE DIRCKS 10
2.1.2 DISPOSITIVO DE JOHN PEPPER 13
2.1.2.1 Passo a passo como construir o dispositivo de John Pepper 16
2.1.3 FALSO HOLOGRAMA 27
APÊNDICE A – QUESTIONÁRIO DIAGNÓSTICO 32
APÊNDICE B – QUESTIONÁRIO SOBRE OS VÍDEOS 33
APÊNDICE C – QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 1 34
APÊNDICE D – TESTE CONCEITUAL 37
APÊNDICE E – QUESTIONÁRIO SOBRE MONGA, A MULHER GORILA 38
APÊNDICE F – QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 2 39
APÊNDICE G – QUESTIONÁRIO DE OPINIÃO 44
ANEXO 1 – APRESENTAÇÃO DA PROPOSTA (AULA 1) 46
ANEXO 2 – ÓPTICA GEOMÉTRICA E REFLEXÃO DA LUZ (AULA 3) 47
ANEXO 3 – REFRAÇÃO DASLUZ (AULA 4) 50
ANEXO 4 – REFLEXÃO INTERNA TOTAL (AULA 5) 52
6
1 APRESENTAÇÃO
Ao(a) Professor(a),
Este manual do produto educacional intitulado “O uso do Fantasma de
Pepper como recurso pedagógico no ensino de Óptica Geométrica”, foi proposto
para auxiliar o trabalho docente na abordagem dos conteúdos de Óptica Geométrica
no 2º ano do Ensino Médio, relacionados aos fenômenos de reflexão, refração e
suas leis em espelhos planos, e reflexão interna total, demonstrando a existência
dos referidos fenômenos nos experimentos com o princípio do dispositivo do
“Fantasma de Pepper”, relatando sua história, apresentando a mágica através das
ilusões de óptica como ferramenta no processo ensino-aprendizagem.
Considerando que o Fantasma de Pepper é uma das ilusões de óptica mais
fascinantes e reproduzidas no mundo, formando curiosas imagens virtuais que
parecem se fundir com objetos reais, nossa proposta buscou através da construção
de dispositivos que simulassem a mágica do Fantasma de Pepper despertar o
interesse dos alunos, levando-os a compreensão dos fenômenos abordados.
Nosso produto educacional gerado é uma sequência didática com tema
principal o Fantasma de Pepper, contendo as atividades propostas e utilização dos
dispositivos nos experimentos, assim como os materiais necessários e a montagem
dos respectivos dispositivos.
Para a aplicação desta proposta construímos um conjunto de dispositivos
experimentais para realizar ilusões de óptica. Essa sequência foi elaborada de
maneira que o professor possa trabalhar os conteúdos sem nenhuma dificuldade
para implementação e uso deste produto educacional.
Esperamos que nosso trabalho possa contribuir para melhorar a
aprendizagem dos alunos nos referidos conteúdos, auxiliando o professor em sua
tarefa diária e servindo de motivação para vencer outros desafios não somente no
Ensino Médio, mas no Ensino Fundamental também.
7
2 PRODUTO EDUCACIONAL
O nosso produto educacional gerado é uma sequência didática que contém
questionários e dispositivos que realizam ilusões de óptica, na qual utilizamos como
tema gerador a história do Fantasma de Pepper, apresentando sua evolução ao
longo do tempo, sua finalidade de criação para o entretenimento e seu uso como
recurso pedagógico no ensino de conteúdos de Óptica Geométrica.
Para a aplicação desta proposta construímos um conjunto de dispositivos
experimentais, sendo: um aparato simulando o dispositivo de Dircks, uma caixa para
representar o dispositivo de John Pepper e um prisma formado por quatro faces
semi-reflexivas com uma pequena base de apoio que mantém as faces no lugar,
para realizar o experimento do falso holograma.
A inserção de nossa sequência didática em sala de aula foi através de
apresentações em Power Point, questionário inicial sobre a familiaridade dos alunos
com a óptica geométrica, aplicação dos experimentos em sala de aula, questionário
sobre o experimento aplicado e questionário entrevista sobre a opinião dos alunos
quanto à metodologia adotada. Também foi realizada uma análise da evolução
conceitual alcançada através de uma avaliação final.
A sequência didática consistiu das seguintes etapas:
I. Aplicação de um questionário diagnóstico individual com o intuito
de verificar os conhecimentos empíricos dos alunos sobre alguns conceitos
de Óptica Geométrica;
II. Apresentar vídeos gravados dos experimentos: Vela Fantasma
(1’47”), Fantasma de Pepper (2’50”) e Falso Holograma (5’26”), para
despertar a curiosidade e consequentemente a vontade de aprender;
III. Através de slides, explicar o conteúdo sobre princípios de
propagação da luz, reflexão e suas leis em espelhos planos;
IV. Aplicar atividades individuais e em duplas com questionário
sobre os conteúdos ministrados, realizando a correção com exposição oral;
V. Com o uso de slides, explicar o conteúdo de Refração e suas
leis, abordando reflexão interna total, ângulo crítico;
8
VI. Realizar os experimentos com o aparato de Dircks, o dispositivo
de John Pepper – Fantasma de Pepper (Monga: a Mulher Gorila), para
observação das leis da reflexão, refração e reflexão interna total/ângulo
crítico, apresentadas anteriormente;
VII. Apresentar a versão moderna do Fantasma de Pepper, o falso
holograma, explicando seu funcionamento e relação com a refração e
reflexão, respectivamente;
VIII. Aplicar uma avaliação de aprendizagem dos conceitos
relacionados aos experimentos, e conteúdos abordados: reflexão, refração e
suas leis em espelhos planos e reflexão interna total, para verificar se houve
aprendizagem;
IX. Realizar entrevista com os alunos sobre a metodologia
desenvolvida.
QUADRO 1- VISÃO GERAL DA IMPLEMENTAÇÃO DA SEQUÊNCIA DIDÁTICA
SEQUÊNCIA DIDÁTICA
Nº de horas-aula Tópico Recurso
Uma (1) Explanação do projeto e
Teste de Conhecimento
Prévio dos alunos.
(AULA 1 – Anexo 1)
Aula expositiva e dialogada, com
apresentação da proposta a ser
desenvolvida. Em seguida, aplicar um
questionário diagnóstico (Apêndice A)
individual em material impresso para
verificar os conhecimentos prévios dos
alunos sobre o tema que será abordado.
Duas (2)
Vídeos dos
experimentos com o
aparato de Dircks, o
dispositivo de Pepper e
o Falso holograma.
(AULA 2)
A aula foi desenvolvida por meio de
vídeos dos experimentos, aplicação de
questionário em dupla (Apêndice B)
sobre os experimentos abordados.
Princípios de
Propagação da Luz e
Reflexão da Luz.
Questionário Avaliativo
1
(AULA 3 – Anexo 2)
Aula expositiva e dialogada com uso de
slides para explicar Princípios de
Propagação da Luz e Reflexão da Luz.
Aplicar Questionário Avaliativo 1
(Apêndice C) dos conteúdos
trabalhados.
9
Uma (1) Refração Luminosa
(AULA 4 – Anexo 3)
Introdução ao conteúdo Refração
Luminosa, esta aula foi aplicada por meio
de apresentação de slides.
Duas (2)
Refração Luminosa
(Refração, Reflexão
Interna Total e Ângulo
Crítico).
(AULA 5 – Anexo 4)
Concluir explicação do conteúdo
Refração Luminosa com o uso de slides e
com aplicação de Teste Conceitual
(Apêndice D).
Realizar experimentos.
(AULA 6)
Realização dos experimentos com o
aparato de Dircks, o dispositivo de
Pepper e Falso Holograma, com enfoque
maior no Fantasma de Pepper. Aplicar o
questionário sobre o experimento com a
ilusão de óptica do Fantasma de Pepper
(Apêndice E)
Duas (2)
Questionário Avaliativo
2.
(AULA 7)
Aplicar questionário abordando todo o
conteúdo ministrado na sequência
didática. (Apêndice F)
Questionário Pesquisa
de Opinião.
(AULA 8)
Aplicação de questionário sobre a opinião
dos alunos com relação a experiência
didática. (Apêndice G)
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
10
2.1 MONTAGEM DOS DISPOSITIVOS
2.1.1 APARATO DE DIRCKS
Para a construção do Aparato de Dircks e realização da ilusão de óptica
Vela Fantasma utilizamos os materiais apresentados na figura 12.
FIGURA 1 – MATERIAIS PARA MONTAGEM DO APARATO DE DIRCKS
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Na figura 1a, temos uma vela e fósforo. Na figura 1b, um copo de vidro
transparente. Figura 1c, um bécker de 250ml. Figura 1d, uma placa de vidro com
11
dimensões 40x40x0,2cm. Na figura 1e uma placa de madeira enegrecida com
dimensões 80x40x2cm utilizada para fixação do vidro e na figura 1f, temos a tinta
spray na cor preto fosco usada na pintura da placa de madeira.
A montagem desse aparato é bem simples, após a aquisição dos materiais
citados, é feita a pintura da placa de madeira e colocado o vidro no encaixe
destinado e já estará pronto. Restando apenas o controle da iluminação ambiente
para realizar a ilusão de óptica “Vela Fantasma”. Na figura 2, mostramos o encaixe
do vidro.
FIGURA 2 – ENCAIXE DO VIDRO NO APARATO DE DIRCKS
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Apresentamos a seguir na figura 3 o aparato de Dircks pronto para uso.
FIGURA 3 - APARATO DE DIRCKS
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
O vídeo demonstrando a “Vela Fantasma” pode ser visto em: https://drive.google.com/file/d/1Boj3YkPRnBTDz3i53Cwzu4s09lIrHeO9/view?usp=sharing
12
Para a montagem do aparato acima, utilizamos como referência o modelo
criado por Paulo Fernando Zaratini de Oliveira e Silva (2015).
Como usar o aparato de Dircks?
O aparato de Dircks é indicado para investigação dos fenômenos de reflexão
e refração da luz. É possível através da alteração da luminosidade ambiente, alta e
baixa intensidade, perceber o fenômeno de conjugação da imagem pelo vidro,
permitindo ao professor abordar as leis da reflexão e refração.
A seguir, sugerimos algumas questões que poderão ser trabalhadas com os
alunos com o aparato de Dircks:
1. Com a variação da intensidade luminosa, considerando a luminosidade
ambiente homogênea no primeiro momento e depois a luz da vela ser
predominante, o que ocorre com o vidro?
2. Qual fenômeno é predominante quando temos a intensidade luminosa
homogênea no ambiente?
3. Ao escurecer o ambiente, prevalecendo somente a luz da vela, qual
fenômeno é possível observar? Quais as características da imagem
formada no vidro?
4. É possível perceber os fenômenos relacionados no aparato de Dircks em
situações cotidianas? Dê exemplos e justifique.
5. Nas situações cotidianas citadas qual fenômeno físico é
predominante?(Essa questão abre precedente para discussão dos
conceitos aprendidos pelos alunos, através das explicações dos
fenômenos observados.)
13
2.1.2 DISPOSTIVO DE JOHN PEPPER
FIGURA 4 – MATERIAIS PARA CONSTRUIR O DISPOSITIVO DE JOHN PEPPER
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
14
(i)
(j)
(k)
(l)
(m)
(n)
(o)
(p)
15
(q)
(r)
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Na figura 4a, temos duas caixas de papelão. Na figura 4b, seis metros de fio
2,5x2mm. Na figura 4c, um pino macho para tomada. Na figura 4d, duas lâmpadas
de 100w. Na figura 4e, dois soquetes de porcelana. Figura 4f, fita isolante. Figura 4g,
duas tintas spray na cor preto fosco, para pintura da caixa. Figura 4h, duas
dobradiças. Figura 4i, uma lata de sardinha vazia para servir de suporte das chaves
do controle de iluminação. Figura 4j, uma boneca. Figura 4k, um gorila. Figura 4l,
uma placa de vidro transparente com dimensões 44x50x0,5cm. Figura 4m, temos as
ferramentas utilizadas. Figura 4n, temos 40 parafusos 1,5x4”. Figura 4o, uma
madeirite 2mm (40x40cm). Figura 4p, um Eucatex 2mm (85x65cm), para ser a base
do dispositivo. Figura 4q, 12 tarugos com dimensões 45x3x2cm, para as emendas
no papelão e contornos necessários na caixa e na figura 4r, temos duas chaves
dímer bivolt.
16
2.1.2.1 Passo a passo como construir o dispositivo de John Pepper
Após a aquisição e organização dos materiais necessários, vamos a
construção de nosso dispositivo.
Na figura 5, apresentamos a medição no comprimento das duas caixas de
papelão. Utilizamos a fita métrica e uma caneta para marcar a distância de 45 cm no
comprimento de cada uma das caixas.
FIGURA 5 – MEDIÇÃO DO COMPRIMENTO
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Na figura 6, vamos retirar o excesso das duas caixas, utilizando um arco de
serra manual (segueta), para fazermos o corte sem danificar o papelão.
FIGURA 6 – RETIRANDO O EXCESSO DO PAPELÃO
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
17
A figura 7 mostra como devemos posicionar as caixas. Vamos posicionar as
caixas em um ângulo de 90◦, apoiando-as sobre o Eucatex.
FIGURA 7 – POSICIONAMENTO DAS CAIXAS
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
A figura 8, mostra as caixas sendo fixadas no Eucatex. Utilizamos um
grampeador de tapeceiro, grampeando o fundo das caixas no Eucatex.
FIGURA 8 – FIXANDO AS CAIXAS NO EUCATEX
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
18
Para fechar as laterais descobertas do dispositivo, vamos pegar outro
pedaço de papelão medir o tamanho necessário, marcar com uma caneta, conforme
figura 9.
FIGURA 9 – MEDIR O PAPELÃO PARA FECHAR AS LATERAIS
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Após marcarmos o tamanho necessário, vamos cortar o excesso. Para
retirar o excesso do papelão utilizamos um estilete, conforme figura 10.
FIGURA 10 – RETIRANDO O EXCESSO DO PAPELÃO
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
19
Em seguida, vamos encaixar o papelão nas laterais para fechar o espaço da
caixa. Depois, abriremos um pequeno buraco em uma das laterais do encaixe para
ser o local de onde o observador assistirá a ilusão de óptica, conforme figura 11.
FIGURA 11 – FECHANDO AS LATERAIS
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Logo após, colocamos em todas as emendas laterais e contornos da caixa
os tarugos, parafusando-os para firmar. Utilizamos uma furadeira para perfurar os
tarugos com o papelão. Conforme figura 12.
FIGURA 12 – ACABAMENTO NAS LATERAIS E CONTORNOS
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
20
Em seguida, utilizando a serra manual (segueta) vamos retirar o excesso do
Eucatex que ficou na parte de trás da caixa, conforme figura 13.
FIGURA 13 – RETIRANDO O EXCESSO DO EUCATEX
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Utilizando uma chave de fenda, vamos perfurar a caixa nas duas laterais do
fundo para encaixar a fiação elétrica, conforme figura 14.
FIGURA 14 – ENCAIXE DA FIAÇÃO ELÉTRICA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
A figura 15, mostra o fio no buraco que fizemos com a chave de fenda.
Organizando a fiação elétrica na caixa.
21
FIGURA 15 – FIAÇÃO ELÉTRICA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Vamos pintar toda parte interna e externa da caixa na cor preto fosco (tinta
spray de secagem rápida). Conforme figura 16.
FIGURA 16 – PINTURA DA CAIXA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Agora vamos colocar a madeirite já pintada de preto, fixando-a com as
dobradiças, para fazer a porta do dispositivo, conforme figura 17.
22
FIGURA 17 – FIXANANDO A PORTA DO DISPOSITIVO
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Agora, encaixaremos o vidro na diagonal da caixa, no espaço que
colocamos a porta de madeirite, de acordo com a figura 18.
FIGURA 18 – ENCAIXE DO VIDRO NO DISPOSITIVO
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Nosso aparato para simular o dispositivo de John Pepper está pronto,
apresentado na figura 19.
23
FIGURA 19 – DISPOSITIVO DE JOHN PEPPER
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
O vídeo sobre o “Fantasma de Pepper” pode ser visto em:
https://drive.google.com/file/d/18x_412nnPA0iMO2hsW4nF_OHrmmHcHNm/view?usp=sharing
O interior da caixa pode ser visto na figura 20.
FIGURA 20 – INTERIOR DA CAIXA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Outra vista interna da caixa na figura 21.
FIGURA 21 – VISTA INTERNA DA CAIXA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
24
O controle de iluminação da caixa na parte de trás é visto na figura 22.
FIGURA 22 – CONTROLE DE ILUMINAÇÃO NA CAIXA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
A posição da boneca dentro da caixa é visto na figura 23.
FIGURA 23 – POSIÇÃO DA BONECA NA CAIXA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
A posição do gorila dentro da caixa é vista na figura 24.
FIGURA 24 – POSIÇÃO DO GORILA NA CAIXA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
25
Na figura 25, podemos ver uma imagem formada pelas superposição das
imagens do Gorila e da boneca na ilusão de óptica da “Monga, a Mulher Gorila”.
FIGURA 25 – SUPERPOSIÇÃO DAS IMAGENS DO GORILA E DA BONECA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Como usar o dispositivo do Fantasma de Pepper?
A ilusão de óptica do Fantasma de Pepper é um recurso pedagógico rico em
investigação dos fenômenos de reflexão, refração e reflexão interna total. O
professor poderá utilizar essa técnica ilusória para enriquecer suas explicações,
despertar o interesse e a motivação do aluno em aprender.
A seguir, sugerimos algumas questões/situações que poderão ser
trabalhadas com os alunos com o dispositivo do Fantasma de Pepper:
1. O professor poderá utilizar outros objetos para realizar a ilusão de óptica.
Por exemplo: bola e cubo, copo e caneca, boneca e boneco, etc. Ao
variar os objetos mostrar ao aluno que pode-se observar a ilusão de
óptica da transformação com qualquer objeto.
2. Para obter um melhor aproveitamento, ao realizar esse experimento em
sala de aula, é necessário dividir a turma em grupos com no máximo
cinco alunos, para melhor visualização do truque de mágica com a ilusão
de óptica.
3. Ao realizar a ilusão de óptica, poderá mudar a posição do vidro variando
o ângulo, mostrando aos alunos que com ângulos diferentes do proposto
não acontecerá mais o fenômeno da reflexão interna total, ocorrendo
26
somente reflexão e refração. Solicitar que expliquem esse fato com
argumentos físicos.
4. O professor poderá também abordar fenômenos do cotidiano
relacionados a reflexão interna total, tais como, as miragens no asfalto, a
fibra óptica e suas aplicações, assim como citar o uso desse truque em
apresentações de cantores famosos que já faleceram, Michael Jackson
(faleceu em 2009, apresentou um show em 2014), Tupac Shakur (show
em 2012 e faleceu em 1996), etc.
5. Evidenciar a importância do controle de iluminação na realização da
ilusão de óptica. Solicitar aos alunos que analisem sua importância.
6. Questionar os alunos sobre o que observaram quando a luz começou a
variar. Solicitar que expliquem utilizando argumentos físicos.
7. Questionar aos alunos se já viram algo semelhante a ilusão apresentada.
8. Solicitar aos alunos que expliquem onde está a física na ilusão de óptica
do Fantasma de Pepper.
27
2.1.3 FALSO HOLOGRAMA
Na figura 26, apresentamos os materiais necessários para a construção da
pirâmide holográfica.
FIGURA 26 – MATERIAIS PARA CONSTRUIR DA PIRÂMIDE HOLOGRÁFICA
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
28
(g)
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Na figura 26a, temos duas folhas de transparência. Na figura 26b,
temos régua, lapiseira e borracha. Na figura 26c, uma tesoura. Na figura 26d,
um transferidor. Na figura 26e, fita adesiva transparente. Na figura 26f, uma
folha de papel opaline para o riscar o molde da face da pirâmide e na figura
26g, temos uma caneta marcador permanente.
Na figura 27 apresentamos o molde das faces da pirâmide.
FIGURA 27 – MOLDE PARA AS FACES DA PIRÂMIDE HOLOGRÁFICA
Fonte:
https://www.google.com.br/search?q=pepper%27s+ghost+pyramid&tbm=isch&source=hp&sa=X&ved=
2ahUKEwjcytee8_XgAhWuIbkGHSKGDlwQsAR6BAgGEAE&biw=1366&bih=613
29
Vamos descrever como pode ser feito a reprodução do molde da face
da pirâmide visto na figura 28.
FIGURA 28 – REPRODUÇÃO DO MOLDE DAS FACES DA PIRÂMIDE
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Para a confecção das faces da pirâmide holográfica, riscamos na
transparência as quatro faces, recortamos e fixamos as laterais das faces com
fita adesiva transparente, formando a pirâmide conforme nas figura 29.
FIGURA 29 – CONFECÇÃO DAS FACES DA PIRÂMIDE HOLOGRÁFICA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
30
Após fixarmos as quatro faces, montamos a pirâmide holográfica,
conforme figura 30.
FIGURA 30 – PIRÂMIDE HOLOGRÁFICA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
Numa próxima etapa é necessário baixar vídeos de imagens para o
falso holograma em seu celular ou tablet e utilizar a pirâmide holográfica
reproduzindo o falso holograma. Os vídeos podem ser baixados no site:
https://www.youtube.com/watch?v=PF5zDHDd-fM .
A execução do vídeo no celular é mostrada na figura 31.
A pirâmide sobre o celular e o falso holograma podem ser vistos na
figura 32.
FIGURA 31 – VÍDEO BAIXADO NO CELULAR
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
31
FIGURA 32 – FALSO HOLOGRAMA
Fonte: Denise V. da Rocha Abreu. UFMT. Campus Barra do Garças.MT. Out. 2018.
O vídeo demonstrando o “Falso Holograma” pode ser encontrado em:
https://drive.google.com/file/d/1tBvNfBfFdrwzRkiLVVuCWfijnbHR50Ux/view?usp=sharing
Como usar a Pirâmide Holográfica ou Falso Holograma?
A pirâmide holográfica ou Falso Holograma é uma ilusão de óptica que
utiliza a técnica de Pepper, também é um rico instrumento didático. O professor
poderá explorar os fenômenos da reflexão, refração e reflexão interna total.
A seguir, sugerimos algumas questões que poderão ser trabalhadas
com os alunos com a pirâmide holográfica ou falso holograma:
1. Dividir a turma em grupos com no máximo quatro alunos e solicitar
que construam pirâmides holográficas em tamanhos diferentes,
para melhor explorar seu potencial. Tamanhos para serem
utilizados em aparelhos de celular, smartphones, tablets, monitores
de TV, etc. A construção da pirâmide pode se tornar mais
interessante e desafiadora aos alunos, motivando-os em aprender
os conceitos ali envolvidos.
2. Solicitar que investiguem a natureza da imagem observada na face
da pirâmide. (bidimensional ou tridimensional? Por que?)
3. Levar os alunos a investigarem situações semelhantes no cotidiano
que utilizam o princípio do Fantasma de Pepper relacionados a
pirâmide holográfica.
4. Quais os fenômenos físicos presente na pirâmide holográfica?
32
APÊNDICE A: QUESTIONÁRIO DIAGNÓSTICO
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João Augusto
Perillo
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Professor: Denise Disciplina: Física
Aluno(a): Nº
Goiás:
QUESTIONÁRIO DIAGNÓSTICO
1. Como você descreve o que é “Luz”?
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2. A luz possui velocidade? Se a resposta for sim, qual seria o valor dessa
velocidade?
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3. É possível vermos nossa imagem refletida em que tipo de material? Cite
exemplos.
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4. Por que um lápis parece quebrado quando está dentro de um copo com água?
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5. Por que a profundidade de uma piscina parece diminuir quando ela está cheia
de água?
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APÊNDICE B: QUESTIONÁRIO SOBRE OS EXPERIMENTOS
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João Augusto
Perillo
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Professor: Denise Disciplina: Física
Alunos(as): Nº
Goiás: _____/_____/_______
QUESTIONÁRIO SOBRE OS EXPERIMENTOS
1. Como podemos ver uma vela acesa dentro de um copo cheio de água?
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2. Será que a Boneca realmente se transformou em Gorila? Qual a explicação para o fato?
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3. Como é possível a formação de uma imagem 3D sem a presença do objeto?
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APÊNDICE C: QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 1
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João
Augusto Perillo
Valor: 1,0
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Valor Obtido:
Professor: Denise Disciplina: Física
Aluno(a): Nº
Goiás: ____/_____/_____
QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 1
OBSERVAÇÕES: Questionário sem nome não será corrigido e o aluno receberá nota zero; Leia as questões com muita atenção, antes de respondê-las, cada questão
vale 0,1 décimos; As questões são objetivas, apenas uma alternativa deve ser marcada e não é
permitida rasura; Dê respostas somente à caneta azul ou preta; Passe as respostas para o gabarito e entregue a professora; Guarde seu questionário para posterior correção em sala; O seu sucesso depende de seu esforço e dedicação. Bom Trabalho! 1. Um quadro coberto com uma placa de vidro plano, não pode ser visto tão nitidamente
quanto outro não coberto, porque o vidro:
a. É opaco;
b. É transparente;
c. Não reflete a luz;
d. Reflete parte da luz.
2. Você pode ver a folha de um livro, porque ela:
a. É feita de celulose;
b. Possui luz e a emite;
c. É branca e absorve a luz;
d. Difunde a luz para seus olhos.
3. A luz se propaga:
a. Em linha curva;
b. Somente no ar;
c. Num só sentido;
d. Em linha reta.
4. Os corpos que permitem a passagem parcial da luz se chamam:
a. Opacos;
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b. Transparentes;
c. Translúcidos;
d. Luminosos.
5. Qual dos objetos seria visível numa sala perfeitamente escurecida?
a. Um espelho;
b. Qualquer superfície clara;
c. Um fio aquecido ao rubro;
d. Uma lâmpada apagada.
6. Um observador A, olhando num espelho, vê um outro observador B. Se B olhar no
mesmo espelho, ele verá o observador A. Esse fato é explicado pelo:
a. Princípio da propagação retilínea da luz;
b. Princípio da independência dos raios luminosos;
c. Princípio da reversibilidade dos raios luminosos;
d. Princípio da propagação curvilínea da luz.
7. Dentre as alternativas escolha a que contém apenas fontes que emitem luz própria
(Fontes Primárias):
a. Pilha de lanterna, Sol e fósforo;
b. Sol, Lua e lâmpada elétrica acesa;
c. Lâmpada elétrica acesa, fósforo e Sol;
d. Sol, lâmpada elétrica acesa e espelho.
8. Uma criança é colocada em frente a um grande espelho plano, a 40 cm dele. A imagem
da criança que o espelho forma:
a. É maior do que a criança;
b. Encontra-se 40 cm atrás do espelho;
c. Situa-se na superfície do espelho;
d. Está de cabeça para baixo.
9. Sobre as afirmativas abaixo, marque a correta:
a. A água pura é um meio translúcido;
b. O vidro fosco é um meio opaco;
c. O ar é um meio transparente;
d. A luz atravessa uma parede.
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10. KLAUSS, um lindo menininho de 7 anos, ficou desconsertado quando ao chegar
em frente ao espelho de seu armário, vestindo uma blusa onde havia seu nome escrito,
viu a seguinte imagem do seu nome:
a) K L A U S S
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APÊNDICE D: TESTE CONCEITUAL
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João Augusto
Perillo
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Professor: Denise Disciplina: Física
Aluno(a): Nº Goiás: _____/_____/_______
TESTE CONCEITUAL
Este teste visa obter informações sobre o seu conhecimento referente a alguns conceitos
de óptica. Siga as instruções abaixo para o bom encaminhamento do teste.
1. Não rasure, pois dificulta o trabalho de análise;
2. Procure não “chutar”, caso não identifique a resposta que mais se aproxime de
suas concepções, existe a opção “Não sei”, mas sempre que possível utilize as
outras opções;
3. As opções são as seguintes: V=Verdadeiro; NS=Não sei; F=Falso;
4. Bom estudo!
QUESTÕES V NS F
1. Apenas conseguimos enxergar objetos que emitem luz
própria.
2. Em uma reflexão, o raio incidente, o refletido e a normal
à superfície não estão no mesmo plano.
3. O ângulo de incidência e o ângulo refletido não tem a
mesma medida.
4. Refração é o fenômeno que ocorre quando a luz muda
seu meio de propagação.
5. O objeto e a imagem em um espelho plano são figuras
enatiomorfas, isto é, idênticas na forma, mas invertidas
lateralmente.
6. Podemos afirmar que, se uma onda passa de um meio
menos refringente para um meio mais refringente, o raio
se aproxima da normal.
7. Uma das aplicações da reflexão interna total é a fibra
óptica.
8. A reflexão interna total não pode ocorrer quando a luz
passa para um meio com um índice de refração maior que
o meio no qual se encontra inicialmente.
9. A reflexão total ocorre quando a luz passa de um meio
menos refringente para um mais refringente.
10. A afirmação, de tom humorístico, “na seca coloca-se
óculos verdes nas vacas para elas comerem capim seco”,
está correta do ponto de vista da Física, porque o capim
seco reflete todas as cores, e os óculos funcionariam
como filtro de cor, e, assim, as vacas “veriam” o capim
verde.
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APÊNDICE E: QUESTIONÁRIO DO FANTASMA DE PEPPER
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João Augusto
Perillo
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Professor: Denise Disciplina: Física
Aluno(a): Nº Goiás:
QUESTIONÁRIO DO EXPERIMENTO FANTASMA DE PEPPER
1. O que você observou quando a iluminação começou a variar?
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2. Você conseguiu identificar o truque antes da explicação de como ele ocorreu?
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3. Qual é a relação entre a variação da intensidade luminosa e a formação da imagem?
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4. As situações apresentadas neste experimento se assemelham em situações que
ocorrem no cotidiano? Explique sua resposta.
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5. Qual é o mistério dessa transformação? Quais fenômenos da Óptica Geométrica você
observou durante o experimento?
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APÊNDICE F: QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 2
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João
Augusto Perillo
Valor: 1,0
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Valor Obtido:
Professor: Denise Disciplina: Física
Aluno(a): Nº
Goiás: ____/_____/_____
QUESTIONÁRIO AVALIATIVO 2
OBSERVAÇÕES: Questionário sem nome não será corrigido e o aluno receberá nota zero; Leia as questões com muita atenção, antes de respondê-las, cada questão
vale 0,1 décimo; Nas questões objetivas, apenas uma alternativa deve ser marcada e não é
permitida rasura; Dê respostas somente à caneta azul ou preta; Passe as respostas para o gabarito e entregue a professora; Guarde seu questionário para posterior correção em sala; O seu sucesso depende de seu esforço e dedicação. Bom Trabalho!
01-(UEL-PR) Leia o texto e analise as figuras a seguir.
TEXTO
“Apesar dos efeitos que embaralharam o Universo durante a grande oscilação, os físicos podem fazer algumas suposições razoáveis sobre o que havia antes. […] Para visualizar este efeito imagine uma bexiga que ao esvaziar, em vez de chegar a um estado de repouso na forma de um objeto amorfo de borracha, preserve sua energia e impulso. […] Portanto, assim que o balão atinge o seu tamanho mínimo, ele vira pelo avesso e começa a crescer novamente. O que era antes o exterior da bexiga torna-se seu interior e vice-versa. […]”.
(BOJOWALD, M. Relato de um Universo Oscilante. “Scientific American”. Brasil. Nov. 2008. p. 35.)
Considerando o contexto apresentado no artigo, assinale a alternativa que indica como deverá aparecer escrita a palavra UNIVERSO no interior da bexiga IV.
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02-Sobre a LUZ julgue os itens abaixo em V (verdadeiro) ou F (falso) e marque a alternativa correta:
( ) A luz as vezes se propaga em linha reta.
( ) Raios de luz são independentes ao se interceptarem.
( ) Os raios de luz podem ser convergentes, divergentes e paralelos.
( ) A velocidade da luz é de 380.000 km/s.
( ) A miragem é um fenômeno causado pela reflexão total da luz.
a) F,V,V,F,V b) F,V,V,V,V c) V,F,F,V,F
d) F,V,F,V,F e) V,V,V,F,F
03-Relacione a primeira coluna com a segunda coluna e marque a opção correta:
( 1 ) Reflexão regular
( 2 ) Corpos transparente
( 3 ) Óptica Geométrica
( 4 ) Índice de refração
( 5 ) Espelho plano
( ) É a parte da Física responsável pelo estudo da luz e dos fenômenos associados a ela.
( ) Ocorre em superfícies lisas e refletoras.
( ) Forma imagens virtuais.
( ) Podem ser atravessadas pela luz visível sem alterá-la.
( ) É a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio, seu valor será sempre maior que 1.
a) 1,2,3,4,5
b) 3,2,5,4,1
c) 3,1,5,2,4
d) 2,5,1,3,4
e) 3,1,2,5,4
04-(UFMG) Qual a alternativa que melhor explica por que a profundidade aparente de
uma piscina é menor do que a real?
a) A luz refletida na superfície da água é perturbada pela luz refletida pelo fundo da
piscina;
b) A luz refletida pela superfície da água sofre refração no ar;
c) A luz refletida pelo fundo da piscina sofre reflexão total na superfície da água;
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d) A luz refletida pelo fundo da piscina sofre refração ao passar da água para o ar;
e) A luz é refratada ao passar do ar para a água.
05--(UFMG/2003)Um professor pediu a seus alunos que explicassem por que um lápis, dentro de um copo com água, parece estar quebrado, como mostrado nesta figura:
Bruno respondeu: “Isso ocorre, porque a velocidade da luz na água é menor que a velocidade da luz no ar”. Tomás explicou: “Esse fenômeno está relacionado com a alteração da freqüência da luz quando esta muda de meio”.
Considerando-se essas duas respostas, é correto afirmar que: a) apenas a de Bruno está certa. b) apenas a de Tomás está certa. c) as duas estão certas. d) nenhuma das duas está certa.
06---(PUC-PR)
A figura mostra um arranjo experimental. No fundo do vaso, uma fonte pontual emite um raio que se desloca na água e atinge a superfície dióptrica.
Considerando o ângulo θ como ângulo limite, o raio emergente é o raio:
a) IV
b) V
c) I
d) II
e) III
07-.(Unesp) Um estudante veste uma camiseta em cujo peito se lê a inscrição seguinte:
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UNESP
a) Reescreva essa inscrição, na forma que sua imagem aparece para o estudante, quando ele se encontra frente a um espelho plano.
b) Suponha que a inscrição esteja a 70cm do espelho e que cada letra da camiseta tenha 10cm de altura. Qual a distância entre a inscrição e sua imagem? Qual a altura de cada letra da imagem?
08. Analise a tabela e responda:
Substância Índice de refração em
relação ao ar
Água 1,33
Álcool etílico 1,36
Glicerina 1,47
Quartzo cristalino 1,54
Vidro comum 1,50
a) É possível observar reflexão total com luz incidindo do quartzo para o vidro
comum? E da glicerina para o álcool? Explique.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_________________________________________________________
b) Calcule o ângulo limite entre a água e o ar.
09- Marque a opção que representa o fenômeno da Reflexão Interna Total:
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a) b)
c) d)
10-(UEFS BA) Um raio luminoso incide sobre a superfície de separação entre o ar e o
vidro com um ângulo α = 60° e refrata com um ângulo β = 30°, como mostra a figura.
Considerando sen30º = 0,5; sen60º = 0,87; o índice de refração do ar igual a 1 e o índice de refração do vidro igual a n, então o valor de n é igual a
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APÊNDICE G: QUESTIONÁRIO PESQUISA DE OPINIÃO
Polícia Militar do Estado de Goiás Colégio Estadual da Policia Militar de Goiás Unidade João Augusto Perillo
Série: 2º Turma: B Turno: Matutino
Professor: Denise Disciplina: Física
Aluno(a): Nº
Goiás:
QUESTIONÁRIO ENTREVISTA
1. Marque a alternativa que melhor representa sua opinião sobre o experimento
FANTASMA DE PEPPER;
a. Consegui entender melhor os conteúdos: reflexão, refração, reflexão interna
total e ângulo limite. É um experimento muito interessante e deveria
continuar sendo utilizado na abordagem dos referidos conteúdos.
b. O experimento FANTASMA DE PEPPER é interessante, deixou a aula mais
atrativa, mas não permitiu que eu entendesse melhor os conteúdos: reflexão,
refração, reflexão interna total e ângulo limite. Deveria ser utilizado somente
para deixar a aula mais interessante.
c. O experimento FANTASMA DE PEPPER é uma experiência fraca. Não achei
interessante e nem consegui aprender nada com ele.
d. O experimento FANTASMA DE PEPPER é uma experiência que não deveria
ser utilizada com alunos do Ensino Médio.
2. Quais contribuições os experimentos associados ao estudo dos fenômenos ópticos
trouxeram para sua aprendizagem?
a. Compreensão dos conteúdos relacionados aos experimentos de forma lúdica,
despertando meu interesse e curiosidade em aprender.
b. Compreensão parcial dos conteúdos relacionados aos experimentos, sem
despertar a motivação para aprender através da prática.
c. Pouca compreensão dos conteúdos relacionados aos experimentos.
d. Não contribuíram com minha aprendizagem.
3. Qual é sua opinião sobre a aprendizagem através de experimentações ou práticas
que relacionem a teoria com o seu dia a dia?
a. Excelente, atinge o objetivo esperado.
b. Muito boa, atinge o objetivo esperado moderadamente.
c. Boa, atinge o objetivo esperado parcialmente.
d. Ruim, não atinge o objetivo esperado.
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4. Introduzir mais experimentos de Física em sala de aula no Ensino Médio, em outras
áreas da Física melhora a aprendizagem da disciplina em sua opinião?
( ) SIM ( ) NÃO
5. A Vela Fantasma, O Fantasma de Pepper e os Falsos Hologramas, te deixaram
mais curioso(a) em aprender os conceitos e conteúdos de Física envolvidos nesses
experimentos?
( ) SIM ( ) NÃO
6. Cite uma situação do seu cotidiano que tenha ligação com o que você aprendeu
através do experimento.
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____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Obrigada pela sua participação!
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ANEXO 1 – APRESENTAÇÃO DA PROPOSTA (AULA 1)
https://drive.google.com/open?id=0Bzm2jkV22Fy3WkpFNGNNeTVhZTZVQTgyTml2
QXc1aloySWxz
47
ANEXO 2 – ÓPTICA GEOMÉTRICA E REFLEXÃO DA LUZ (AULA 3)
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49
https://drive.google.com/open?id=0Bzm2jkV22Fy3OGRaazhDSWFsbWI2VkE2eGxu
bDRKOW1JcU9N
50
ANEXO 3 – REFRAÇÃO DA LUZ (AULA 4)
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https://drive.google.com/open?id=0Bzm2jkV22Fy3VlpPOG5PWEFmV25ZZlFqY2FLU
Hk2UWF6QUc4
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ANEXO 4 – REFLEXÃO INTERNA TOTAL (AULA 5)
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https://drive.google.com/open?id=0Bzm2jkV22Fy3cFlUWnBPb0ZrdGh0VjR5T3gyRT
dDdmtQcDdN