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Ensino Médio: 1ª, 2ª e 3º anoDisciplina: Física

Projeto Didático:

A Física e a Copa do Mundo 2014:

a relação com a tecnologia

1. Tema

Aspectos da Física presentes na Copa do Mundo — dos jogadores aos espectadores — e sua íntima re-lação com a tecnologia e o desenvolvimento tecnológico.

2. Objetivos

• Compreender como a tecnologia faz uso de pesquisas na área de Física para criar produtos que in-fluenciam nas atividades cotidianas, como a prática esportiva, em particular, o futebol.

• Compreender o conhecimento científico e o tecnológico como resultados de uma construção humana, inseridos em um processo histórico e social.

• Avaliar as contribuições da Física para o desenvolvimento tecnológico.

• Perceber os conceitos físicos que explicam o movimento das bolas de futebol durante um jogo.

• Entender conceitos físicos associados a ondas, para verificar como as telecomunicações e seu desen-volvimento ao longo da história podem mudar a percepção dos conceitos de tempo e espaço e alterar a maneira como uma atividade humana — como a prática do futebol — é percebida pelas sociedades no decorrer do tempo.

• Entender os conceitos de óptica que explicam a visão e o funcionamento de lasers — em particular de lasers portáteis de alta potência —, e como esses conceitos contribuem para o desenvolvimento da vi-são crítica do uso da tecnologia pelas sociedades e potencializam seus benefícios e malefícios, depen-dendo das escolhas éticas feitas pelas pessoas a cada momento.

• Fazer uso adequado da expressão e da linguagem científicas e ser capaz de colaborar com o entendi-mento de que a comunicação da ciência deve ser feita de forma cuidadosa e responsável, como qual-quer outra vertente cultural humana.

• Reconhecer e avaliar o desenvolvimento tecnológico contemporâneo, suas relações com as ciências, seu papel na vida humana, sua presença no mundo cotidiano e seus impactos na vida social.

• Reconhecer, utilizar, interpretar e propor modelos explicativos para fenômenos ou sistemas naturais ou tecnológicos.

• Identificar em dada situação-problema as informações ou variáveis relevantes e as possíveis estraté-gias para resolvê-la.

• Analisar, argumentar e posicionar-se criticamente em relação a temas de ciência e tecnologia.

• Desenvolver as capacidades de raciocínio e resolução de problemas, de comunicação, bem como o es-pírito crítico e criativo.

• Valorizar a troca de informações e a responsabilidade na realização das atividades em grupo.

• Contribuir com o desenvolvimento de competências e habilidades em diferentes situações sociais de ensino-aprendizagem, que envolvam decisões de grupo e espírito participativo.

3. Conteúdos

• Dinâmica do movimento: velocidade, aceleração, forças, energia, resistência dos materiais, resultados teóricos e resultados experimentais em Física.

• Ondulatória: ondas, comprimento de onda, amplitude, frequência. Noções de ondas eletromagnéticas, espectro eletromagnético (com destaque para as ondas de rádio e TV e micro-ondas); princípios da transmissão de informação por meio de ondas eletromagnéticas: rádio, TV, micro-ondas (aplicadas no funcionamento de celulares, por exemplo).

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• Óptica: espectro eletromagnético, luz visível, reflexão, refração, absorção, potência e intensidade. Os mecanismos básicos da captação de luz que possibilitam a visão humana (da recepção da luz na pupi-la à sua concentração na retina). Funcionamento básico de lasers, aplicações diversas e perigos asso-ciados ao uso indiscriminado.

• Definição, planejamento, elaboração, produção e divulgação do produto final.

• Análise e registro das informações.

• Aplicação dos conceitos aprendidos para resolução de situações-problema.

• Comparação de hipóteses iniciais com conclusões finais, para retomar o processo de construção do conhecimento.

• Prática de trabalho em grupo: organização e divisão de tarefas.

• Prática de pesquisa: busca, organização e seleção de informações.

• Respeito ao debate e à opinião divergente.

• Respeito ao trabalho coletivo e colaborativo.

4. Tempo estimado

Até três meses (um mês para a pesquisa e a seleção criteriosa de informações relevantes a cada miniprojeto; até dois meses para a produção das peças de divulgação do conhecimento sistematizado e elaborado no período).

5. Materiais necessários

• Computadores com acesso à internet e impressoras.

• Materiais diversos para a produção de peças de exposição: cartolina, papelão, cola, tesoura, revistas, folhas impressas com informações e imagens, DVDs graváveis, filmadoras, celulares com câmera, data show e tela de projeção, acesso à produção de folhetos e fôlderes, acesso à produção de blog ou de site na internet ou ao próprio site da escola.

6. Planejamento das etapas

1ª etapa: Discussão inicial e levantamento de conhecimentos prévios

Inicie uma discussão coletiva e aberta a respeito do tema: “Física na Copa? Em quais aspectos da Copa do Mundo de Futebol a Física pode ser identificada?”.

Certamente os alunos darão diversas respostas — algumas coerentes, outras nem tanto, com base nos conhecimentos já desenvolvidos acerca da presença de tecnologia nos jogos de futebol, com referência a conceitos físicos. Anote as respostas dos alunos para obter um registro inicial da discussão, que deve ser arquivado para posterior comparação ao final do desenvolvimento do projeto. Isso vai permitir aos alunos perceber, mesmo de forma subliminar, seu desenvolvimento ao longo do trabalho.

2ª etapa: Definição da abordagem do projeto

O projeto deve ser dividido em três subprojetos: um com foco em Mecânica, outro em Óptica e outro em Eletromagnetismo. Duas abordagens podem ser sugeridas: atribuir cada subprojeto a uma das séries do ensino médio (1º ano — Física do futebol; 2º ano — Lasers; 3º ano — Eletromagnetismo e telecomunica-ções), ou, então, montar equipes mistas com alunos das três séries, de forma que os grupos se tornem mais heterogêneos para permitir explorações variadas das interações e potencialização das situações de aprendizagem dentro de cada equipe.

3ª etapa: Divisão dos grupos e dos subprojetos

I) No primeiro subprojeto (Mecânica), dependendo do número de alunos em cada equipe, é possível en-fatizar um aspecto mecânico do jogo ou até mais de um. Caso o grupo seja pequeno, o aspecto abor-dado pode ser a produção das bolas de futebol e a dinâmica de seu movimento, com destaque para o conceito de Efeito Magnus.

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Caso o grupo seja grande, amplie os focos de análise em miniprojetos:

• a bola de futebol e sua evolução;

• a estrutura e função da chuteira e sua evolução;

• a física do movimento do atleta durante uma partida: comportamento de sua velocidade, acelera-ções, movimentos executados pelo corpo do jogador, energia e suas transformações.

• o campo de futebol e o rolar da bola: diferentes pisos, estádios localizados em diferentes altitudes.

II) No segundo subprojeto (Óptica), caso o grupo seja pequeno, a ideia é concentrar esforços em lasers, principalmente os utilizados recentemente pelos torcedores para atrapalhar a visão dos jogadores do time adversário.

Se os grupos forem mais numerosos, amplie o campo de pesquisas em miniprojetos:

• lasers, funcionamento básico e aplicações;

• iluminação dos estádios;

• funcionamento básico das câmeras que captam as imagens dos jogos;

• visão dos torcedores dos diferentes pontos do estádio e truques ópticos utilizados nas transmis-sões televisivas.

III) No terceiro subprojeto (Eletromagnetismo), deixe a cargo de uma única equipe contar a história da evolução da tecnologia empregada nas transmissões dos jogos de futebol (do rádio à tecnologia 4G dos celulares) ou subdivida as tarefas em miniprojetos:

• a era do rádio: o que são ondas de rádio, tecnologias AM e FM, alcances, características das trans-missões de um jogo e futebol via rádio;

• a era da TV: ondas de TV, transmissões de imagens dos jogos, as transmissões em cores, o impacto da TV na audiência dos jogos da copa, o alcance da TV;

• os satélites e as Copas do mundo: o que são e como funcionam os satélites, onde se localizam, o que é o “delay” de transmissão via satélite, o alcance mundial, proporcionado por satélites, de eventos como a Copa do Mundo;

• as modernas tecnologias de transmissão: internet e redes de celulares, o alcance, as tecnologias 3G e 4G.

Observação: Neste momento, é adequado experimentar propostas interdisciplinaridades com a área de Linguagens e Códigos ou comparar as modalidades do discurso utilizadas na cobertura im-pressa das Copas, suas transmissões por rádio (apenas som, sem imagem) e as transmissões por TV e celulares (imagens). A evolução histórica da tecnologia de transmissão, sua inter-relação com as sociedades de cada época e a maneira como as Copas do Mundo se inserem em cada contexto sócio--histórico cultural também dialogam com a área de Ciências Humanas.

Uma estratégia importante e que pode ser estimulante para os grupos é fazer uma rodada de per-guntas para detectar o que os alunos desejam saber sobre os temas de seu subprojeto. Essas perguntas servirão até mesmo como norteadores da pesquisa que será realizada em seguida.

Ao final, ou a cada encontro periódico de discussão do projeto, as respostas podem ser registradas e posteriormente revistas, para que os alunos observem se suas dúvidas estão sendo respondidas à medida que a pesquisa avança e o projeto se desenvolve.

Observação: os miniprojetos devem ser reagrupados ao final, de maneira que sejam apresentados em conjunto para dar uma visão completa de cada subprojeto.

4ª etapa: Seleção de informações

É interessante que os alunos tenham liberdade para buscar informações (impressas, audiovisuais, etc.), nas mais variadas fontes, sobre os temas de suas pesquisas, dentro de cada sub ou miniprojeto. Nes-se momento, todos os alunos, sem hierarquização de tarefas, podem buscar democraticamente os dados de que precisam. Com todo o material reunido, oriente cada grupo a selecionar o que será relevante ou não na condução de seus trabalhos. É o momento de selecionar fontes e fazer a filtragem de informações relevantes para o andamento do trabalho.

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Trata-se de um momento rico, em que o aluno desenvolve a capacidade crítica durante a seleção das informações confiáveis e relevantes. Esse processo ajuda o aluno a produzir seu conhecimento sobre o tema pesquisado. A mediação e a orientação do(a) professor(a) nessa etapa são extremamente importan-tes e de grande responsabilidade. Inicie uma nova rodada de pesquisa, caso o material reunido não seja suficiente ou adequado.

5ª etapa: Definição da produção final

De acordo com as características das informações encontradas em cada universo de pesquisa, pode--se definir com os grupos como será a apresentação final do conhecimento produzido em cada sub ou miniprojeto:

• cartazes afixados na escola;

• fôlderes impressos e distribuídos na comunidade escolar e seu entorno;

• exposição de fotografias;

• audiovisuais com entrevistas, depoimentos ou apresentação dos alunos sobre o tema;

• objetos digitais de demonstração ou explicação de determinados conceitos.

Pode-se escolher uma única forma de apresentação para todos os grupos, ou uma para cada grupo ou até mesmo mais de uma, de acordo com a dinâmica e o interesse dos grupos ou o número de alunos.

Deve-se planejar antecipadamente como e quando serão as apresentações dos resultados, além de definir:

• o alcance da apresentação: a sala de aula, a comunidade escolar, o entorno da escola, que envolve a comunidade externa.

• os espaços e os meios de apresentação: quadros, paredes, salas, equipamentos necessários (audiovi-suais, internet).

• as datas e os horários das apresentações.

Observação: Sobre o projeto de Mecânica, seria interessante fazer uma exposição de fotografias sobre a evolução das bolas de futebol ao longo das Copas, em que exibissem a jabulani, a cafusa, entre outras. Sobre o projeto de Óptica, os alunos poderiam expor as fotos ou apresentar vídeo que mostre o uso indiscriminado do laser verde em estádios de futebol ou outras situações cotidianas. Sobre o projeto de Eletromagnetismo, uma opção é montar uma exposição de fotos ou imagens com as trans-missões, ou seus bastidores, desde a era do rádio até as transmissões interativas atuais. A exibição de audiovisuais comparativas das transmissões altamente descritivas do passado (rádio sem imagem) até as transmissões do presente (nas quais a presença do narrador se torna um complemento secun-dário da imagem) pode ser bastante interessante.

6ª etapa: A divisão de tarefas

Considerando o conjunto de informações e o escopo de cada miniprojeto, os grupos podem fazer a subdivisão de tarefas. Esse é o momento de identificar quem:

• lerá e escreverá resenhas ou textos de resumo sobre o conteúdo coletado;

• recortará, desenhará e pintará as imagens que vão constar da produção final impressa;

• produzirá gráficos, tabelas e outros esquemas;

• confeccionará cartazes, produzirá panfletos ou fôlderes;

• participará das gravações dos audiovisuais;

• produzirá os objetos digitais que vão apoiar as apresentações;

• apresentará publicamente os resultados obtidos pelo grupo;

• se responsabilizará por publicar a produção do grupo na internet (site, blog, etc.).

7ª etapa: Do planejamento de ações e da produção

Depois de serem definidas as tarefas de cada integrante do grupo, incentive as equipes a fazer um pla-nejamento do projeto para programar todas as próximas ações. Esse é um momento fundamental no qual

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os alunos terão contato com a ideia de projeto e com seu gerenciamento. As ações devem ser esmiuçadas e distribuídas em um calendário, de forma que todos tenham controle sobre o andamento do projeto.

Inclua nesse gerenciamento de projeto uma ou mais reuniões para que o andamento dos trabalhos possa ser verificado e haja tempo para os problemas serem solucionados. Além disso, lembre-os de enca-minhar as estratégias e os redirecionamentos que se fizerem necessários.

7. Produto final

Cada grupo deverá apresentar sua produção final, como definido em etapas anteriores:

• exposição de cartazes, fotos e outros;

• distribuição de material impresso;

• explanações orais;

• sessões de exibição de material audiovisual;

• divulgação de material digital postado na internet, incluindo objetos digitais.

8. Avaliação

Com a exposição dos trabalhos, a avaliação poderá ser iniciada com base em critérios discutidos pre-viamente com os alunos.

Elabore uma ficha de autoavaliação que contemple aspectos e competências gerais associadas ao pro-jeto. Em relação aos conteúdos conceituais, faça uma avaliação específica e distinta, pois em cada projeto há uma gama de conceitos. Relacione os pontos mais importantes.

Segue uma lista de conceitos associados a cada projeto:

1 — Movimento da bola de futebol

• geometria da bola

• translação e rotação

• arrasto do ar e aerodinâmica

• forças e efeito Magnus

• resistência dos materiais e evolução da bola de futebol

2 — Lasers

• espectro eletromagnético e luz visível

• reflexão, transmissão e absorção

• fontes de luz e lasers

• funcionamento básico do olho humano, formação das imagens e o processo de visão

• potência e intensidade luminosas

• efeitos da concentração de luz laser na retina

3 — Telecomunicações

• espectro eletromagnético e ondas de rádio, TV e micro-ondas

• período, frequência, velocidade, comprimento de onda, potência e intensidade

• reflexão e transmissão de ondas eletromagnéticas

• funcionamento básico de satélites geoestacionários

• transmissões e telecomunicações via satélite

• micro-ondas, tecnologia celular e ERB

• redes de alta velocidade e tecnologias 3G e 4G para celulares

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Segue um modelo de ficha de autoavaliação, que também pode ser modificado com a contribuição dos alunos.

Ficha de autoavaliação Sim Parcialmente Não

1. Contribuí com meu grupo de trabalho de forma responsável?

2. Agi com respeito às diferentes contribuições de cada integrante?

3. Busquei qualidade no planejamento e cumpri os prazos?

4. Há qualidade no produto final apresentado: clareza e síntese das informações, qualidade gráfica e didática dos materiais impressos, qualidade dos materiais audiovisuais, qualidade dos materiais digitais colocados à disposição na internet?

5. Realizei as apresentações orais de acordo com os critérios estabelecidos?

6. Interagi adequadamente com a comunidade escolar?

Para melhorar meu desempenho, preciso:

Observação: Existe a possibilidade de dividir os critérios de avaliação da planilha em individuais e coletivos, de forma que contribuições individuais, como a exposição oral, tenham peso relevante para as equipes como um todo. Dessa forma, é possível incentivar tanto o envolvimento individual como o com-prometimento coletivo com a avaliação final de cada projeto.

Importante: Como encerramento, deve-se retomar o registro inicial da etapa de levantamento de con-cepções prévias (etapa 1) para que os alunos comentem suas ideias iniciais e finais acerca do tema.

Sugestões adicionais:

• <http://www5.usp.br/7019/livro-de-professora-do-if-explica-fisica-a-partir-do-futebol/> — Livro de pro-fessora do IF — USP sobre a física do futebol.

• Sobre Efeito Magnus e a Física das bolas de futebol: A aerodinâmica da bola de futebol, Revista Brasi-leira de Ensino de Física, v. 26, n. 4, 2004, p. 297-306.

• <http://pt.footballs.fifa.com/Testes-em-bolas/Gerao> — Página da Fifa que mostra os testes a que são submetidas as bolas de futebol.

• <http://www.portal2014.org.br/noticias/3207/1938+BRASIL+OUVE+A+COPA+NO+RADIO+PELA+PRIMEIRA+VEZ.html> — História da primeira transmissão radiofônica da Copa do Mundo de 1938.

• <http://pt.footballs.fifa.com/Fatos-do-futebol> — Página do site da Fifa que mostra a evolução das bo-las de futebol.

• <http://www.campeoesdofutebol.com.br/evolucao_bola_futebol.html> — Texto mais resumido sobre a evolução das bolas de futebol ao longo das copas.

• <http://www.copa2014.df.gov.br/noticias/5855-lei-proibe-uso-de-laser-em-estadios-ginasios-e-shows> — Site do governo de Brasília sobre a proibição do uso de laser em estádios durante a realização da Copa.

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• <http://www.estadao.com.br/noticias/geral,indonesia-reclama-do-uso-de-laser-por-torcida-em-jogo--de-futebol,658591,0.htm> — Matéria que revela os efeitos secundários da utilização de laser em está-dios: seleções reclamam de desclassificação.

• <http://greensavers.sapo.pt/2013/07/10/app-inedita-cria-campos-de-futebol-a-laser-nas-ruas-de-espa-nha-com-fotos/> — Página de uma organização que mostra a utilização inteligente que uma empresa faz de lasers para projetar campos de futebol nas ruas.

• Como sugestão de tarefa ou projeto adicional, faça o levantamento de alguns erros conceituais come-tidos pelos narradores e comentaristas para mostrar aos alunos, falando sobre os erros e como corrigi--los, de acordo com o conhecimento já construído em Física. Como leitura inicial para o(a) professor(a), sugerimos o seguinte texto: A Física nas transmissões esportivas, Revista Física na Escola, v. 5, n. 1, 2004. Disponível em: <http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol5/Num1/v5n1a03.pdf>. Acesso em: 14 jan. 2014.

Jogador Cristiano Ronaldo com “mancha” de laser projetada em seu rosto por um torcedor.