1º Colegial – Física – Volume 3

Caro Professor,

Em 2009 os Cadernos do Aluno foram editados e distribuídos a todos os estudantes da
rede estadual de ensino. Eles serviram de apoio ao trabalho dos professores ao longo de
todo o ano e foram usados, testados, analisados e revisados para a nova edição a partir
de 2010.

As alterações foram apontadas pelos autores, que analisaram novamente o material, por
leitores especializados nas disciplinas e, sobretudo, pelos próprios professores, que
postaram suas sugestões e contribuíram para o aperfeiçoamento dos Cadernos. Note
também que alguns dados foram atualizados em função do lançamento de publicações
mais recentes.

Quando você receber a nova edição do Caderno do Aluno, veja o que mudou e analise
as diferenças, para estar sempre bem preparado para suas aulas.

Na primeira parte deste documento, você encontra as orientações das atividades
propostas no Caderno do Aluno. Como os Cadernos do Professor não serão editados em
2010, utilize as informações e os ajustes que estão na segunda parte deste documento.

Bom trabalho!

Equipe São Paulo faz escola.

1

Caderno do Aluno de Física – 1ª série – Volume 3

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1

UM PASSEIO PELA GALÁXIA

Páginas 3 - 4

1. Sugerimos como possibilidades:

O guia do mochileiro das galáxias, de Douglas Adams;

Encontro com Rama, de Arthur C. Clarke;

O Robô de Júpiter, de Isaac Asimov.

Esses livros são obras de ficção. Ao longo do Caderno, você, professor conta com

sugestões de diversas outras obras. As questões de acompanhamento da leitura neste

Caderno do Aluno são gerais o suficiente para se encaixar em diversos títulos, de

ficção e de não ficção, deixando a possibilidade de escolha mais ampla e até a opção

de que os alunos leiam diferentes obras.

2. Espera-se que o aluno escreva livremente sobre suas impressões iniciais, como forma

de incentivar a disposição da leitura.

3. Professor, é importante que você comente algo sobre o autor do livro na primeira

aula e verifique se o aluno incorporou, ao menos, as informações principais.

4. O aluno deve falar sobre conceitos astronômicos, viagens espaciais, planetas,

galáxias, estrelas, relacionando com o título ou com o tema do livro.

5. Alguns livros possuem versão cinematográfica e a exibição de um trecho pode ajudar

no processo de leitura. Uma sugestão é a exibição de um vídeo motivador. Para O

robô de Júpiter, por exemplo, a exibição de um vídeo sobre os planetas pode auxiliar

na compreensão dos alunos.

Páginas 4 - 5

1. O aluno deve levar os materiais encontrados: figuras, reportagens, histórias em

quadrinhos. Professor é importante que você verifique se os materiais têm realmente

relação com o espaço e, caso essa relação lhe pareça muito vaga, questione o aluno

2

sobre qual relação ele imaginou. Trata-se de é uma forma de avaliação diagnóstica

das concepções prévias dos estudantes.

2.

a) Professor, você precisa reunir essas informações para checar a pesquisa do

estudante.

b) Professor, você precisa reunir essas informações para checar a pesquisa do

estudante.

c) Professor, você precisa reunir essas informações para checar a pesquisa do

estudante.

d) Esta é uma questão mais aberta. É possível que o estudante não encontre

opiniões sobre o livro, mas isso não compromete a atividade.

3

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2

O QUE TEM LÁ EM CIMA?

Páginas 6 - 8

1.

Apresentamos alguns exemplos.

Nave

Planeta

Extraterrestres (ET)

Cometa

Asteroide

Disco voador

Satélite

Lua

Raios

Meteoritos

Foguete

Estrelas

Galáxia

Alienígenas (Alien)

Estrela cadente

Sol

Bombas

Nuvens

Constelações

Nebulosas

Buracos negros

2. Aqui se espera que o aluno tente usar o próprio vocabulário para descrever os

materiais pesquisados. Professor, neste momento você ainda está em uma fase de

avaliação diagnóstica do nível de conhecimento dos estudantes. Como neste

exercício é trabalhada a habilidade de escrita, você pode avaliar a clareza e a

correção do texto.

3. O aluno deve apresentar os exemplos e justificar. Por exemplo: foguetes são reais

porque já foram lançados vários para o espaço, como noticiado em jornais e TV.

Extraterrestres parecem ser fantasiosos, porque só os vemos em filmes e em

depoimentos sem base científica, que não apresentam nenhuma prova.

4. As possibilidades de resposta são bastante variadas. Professor, você deve verificar a

coerência conceitual e realizar as correções necessárias.

5. Professor, você deve verificar as correções.

6. Professor, avalie se o grupo propôs:

• personagens;

• roteiro;

4

• fenômenos coerentes com o conteúdo da matéria.

Página 9

1. Os planetas orbitam o Sol (assim como outros corpos, tais como cometas, asteroides,

planetas anões). Os satélites, por sua vez, são corpos que orbitam planetas (ou

planetas anões). Espera-se aqui que o aluno perceba pelo menos que os planetas

orbitam o Sol diretamente e os satélites orbitam os planetas.

2. Não. Há também os cometas, os asteroides e os planetas anões.

3. As estrelas. O Sol é uma estrela, pois é um astro que produz luz e calor por meio de

reações de fusão nuclear que ocorrem em seu interior. Neste momento, não é

necessário que o aluno compreenda o que é fusão nuclear. Apenas se devem evitar

analogias com a queima de combustíveis para não reforçar concepções espontâneas.

4. Uma galáxia é um imenso agrupamento de estrelas que orbitam em torno de um

centro comum. Geralmente é composta de milhões de estrelas individuais.

Páginas 9 - 10

1. Checar linguagem, personagens e coerência da história.

2. a) Professor, é importante que você consulte o livro sugerido aos alunos. Se achar

interessante, peça-lhes que escrevam também sobre as imagens da capa do livro

também nessa questão.

b) Aqui a relação pode ser bastante superficial, mas o aluno deve conseguir

estabelecer alguma relação.

c) Nem todos os livros apresentam “prefácio”, “textos nas orelhas” ou a

“introdução”. Professor, você deve checar anteriormente quais tipos de texto

(prefácio, introdução, agradecimentos etc.) aparecem antes do início da história.

Além de verificar no início e no final do volume, é importante identificar qual é a

edição do livro que o aluno está lendo, porque muitas vezes entre uma edição e

outros textos iniciais e finais podem ser adicionados, modificados ou retirados pela

editora.

5

d) Procurando bem no livro (no início ou no fim), em geral é possível encontrar

essa informação, que frequentemente também pode ser obtida na internet. A segunda

pergunta é mais aberta, serve para diagnosticar a visão do aluno.

e) Vale a pena exigir um ritmo de leitura, então esse cálculo é importante. Mas,

tenha em mente que nem todos os alunos conseguirão cumprir o ritmo. Como

observado no Caderno do Professor, isso não prejudica o valor da atividade. As

atividades com o livro estão planejadas levando em conta essas diferenças de ritmo

de leitura.

Páginas 10 - 11

1. Monte Everest, cerca de 8 850 metros. O valor tem pequenas variações de acordo

com a fonte de pesquisa consultada.

2. Fossa das Ilhas Marianas (Oceano Pacífico), 10 911 metros, aproximadamente. O

valor tem pequenas variações de acordo com a fonte de pesquisa consultada.

3. Aproximadamente 12 756 quilômetros. O valor tem pequenas variações de acordo

com a fonte de pesquisa consultada.

4. Diâmetro polar: aproximadamente 12 713 quilômetros. Diâmetro equatorial:

aproximadamente 12 756 quilômetros. Os valores sofrem pequenas variações de

acordo com a fonte de pesquisa consultada.

5. Esse valor varia ao longo da órbita da Lua ao redor da Terra (e também ao longo do

tempo). O valor médio é de aproximadamente 384405 quilômetros, podendo haver

pequenas variações de acordo com a fonte de pesquisa.

6. O diâmetro da Lua é de aproximadamente 3.476 quilômetros, valor que sofre leves

variações de acordo com a fonte de pesquisa.

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SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3

A TERRA É UMA BOLINHA

Páginas 11 - 12

1. O aluno pode mencionar fotografias aéreas ou espaciais, assim como viagens de

avião e navio que permitem constatar esse formato, ou citar argumentos históricos.

Exemplo: o fato de os mastros dos navios desaparecerem por último no horizonte,

quando eles se afastam da costa; o formato da sombra da Terra na Lua, vista nos

eclipses lunares. Qualquer uma dessas respostas além de outras do gênero são

válidas.

2. Do ponto de vista da textura e da esfericidade da superfície, uma das melhores frutas

para representar a Terra é a jabuticaba: bem lisa e esférica. Alguns alunos podem

pensar em outros aspectos, tais como as camadas internas da Terra, que não são o

foco da pergunta. Cabe orientá-los, professor.

Páginas 12 - 13

1. O professor deve checar se a medida foi feita corretamente. Pequenos erros são

aceitáveis.

2. Verificar se o desenho corresponde à medida efetuada.

3. Deixar o aluno livre para decidir o grau de achatamento.

4. Deixar o aluno livre para decidir a rugosidade a ser representada.

Página 14

1. Exemplo com bola de 80 mm:

x ------------------------------------

80 mm ----------------------------- 12756 km

x = 8,85 x 80 / 12756 = 0,055 mm.

2. Exemplo com bola de 80 mm:

x ---------------------------------- 10,911 km

8,85 km

7

80 mm --------------------------- 12756 km

x = 10,911 x 80 / 12 756 = 0,068 mm.

3.

(Achatamento da Terra) = (Diâmetro equatorial) – (Diâmetro polar)

(Achatamento da Terra) = 12 756 - 12713 = 43 km.

Exemplo com bola de 80 mm:

x ------------------------------------

80 mm ----------------------------- 12 756 km

x = 43 x 80 / 12 756 = 0,270 mm

4. Em geral o aluno terá exagerado tanto o achatamento quanto as dimensões do relevo.

Isso é esperado, e é justamente esse ponto que você, professor, deve usar para a

discussão.

5. Em geral, o aluno, perceberá que imaginava a Terra muito mais áspera ou rugosa do

que de fato ela é. Nesse caso, deverá sugerir uma fruta mais esférica e de casca mais

lisa do que a anteriormente imaginada.

43 km

Páginas 14 - 15

1. É fundamental deixar a escolha livre. Geralmente os estudantes escolhem uma bola

bem menor do que a proporcionalmente correta.

2. Checar a medida.

3. Exemplo com bola de 80 milímetros representando a Terra:

x ---------------------------------- 3476 km

80 mm --------------------------- 12756 km

x = 3476 x 80 / 12756 = 21,8 mm.

4. Checar a coerência da comparação.

5. Checar a proporção do desenho. Erros pequenos são aceitáveis.

6. É fundamental deixar a escolha livre. Geralmente os estudantes escolhem uma

distância muito menor do que a proporcionalmente correta.

7. Exemplo com bola de 80 milímetros representando a Terra:

x ---------------------------------

80 mm --------------------------

384 405 km

12 756 km

8

x = 384405 x 80 / 12 756 = 2 411 mm, ou aproximadamente 2,41 metros

Páginas 15 - 16

1. O aluno deve concluir que a superfície da Terra é proporcionalmente muito mais lisa

do que a da casca de uma laranja, dadas as proporções entre as imperfeições na

superfície e o diâmetro do planeta.

2. Sim. A maior distância, sobre a superfície da Terra, entre dois pontos quaisquer é de

cerca de 20 mil quilômetros, e a Lua se situa a quase 400 mil quilômetros do planeta.

3. Não. A maior profundidade é de aproximadamente 11 quilômetros, e o raio da Terra

é de cerca de 6.400 quilômetros. No ponto mais fundo do oceano, teríamos

percorrido apenas 0,17% do trajeto até o centro da Terra.

Página 16

1. Professor, é importante checar as informações no livro. Além disso, também é

importante verificar o nível de compreensão do aluno em relação ao livro escolhido.

A coesão e coerência do texto redigido pelo estudante também devem ser verificadas.

2. Avalie esses resumos, levando em consideração a coesão e coerência do texto do

aluno, e se a relação da história com os conceitos de Física foi feita corretamente.

Páginas 16 - 17

1. Valores disponíveis no Caderno do Professor na Situação de Aprendizagem 4 página

23. Lembre-se que pode haver variações de acordo com a fonte de pesquisa.

2. Os planetas anões são corpos que orbitam diretamente o Sol. Eles são esféricos, mas

não agregaram massa suficiente para remover os fragmentos de matéria a seu redor.

Os planetas anões são oficialmente catalogados pela União Astronômica

Internacional [IAU, sigla em inglês para International Astronomical Union], e seus

diâmetros e distâncias médias até o Sol estão listados no Caderno do Professor. Esta

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é uma questão difícil e pode haver muita variação de informação, por se tratar de um

assunto que se situa na fronteira do conhecimento científico. Professor, você deve

levar em conta o empenho na pesquisa mais do que a precisão das informações

obtidas.

3. Aproximadamente 1 391 000 Km, podendo haver variações de acordo com a fonte

pesquisada.

10

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4

O SISTEMA SOLAR

Páginas 18 - 21

1. Maior: Júpiter. Menor: Mercúrio.

2. Tempo necessário para o planeta realizar uma revolução completa em torno do Sol.

A Terra tem o período orbital de cerca de 365,25 dias.

3. Quanto maior a distância média do planeta ao Sol, maior seu período orbital. Espera-

se que o aluno explique a diferença pela distância maior a ser percorrida, mas há

outro fator a ser considerado: a aceleração centrípeta, decorrente da força

gravitacional, que também decai com a distância. Cabe a você, professor, decidir se é

o caso de aprofundar esse aspecto ao discutir esta questão.

4. Não é diretamente proporcional, porque não obedece à regra de três. Compare Júpiter

e Saturno com os alunos. Saturno tem pouco menos que o dobro da distância média

até o Sol, mas quase o triplo de período orbital médio.

No Caderno do Aluno há uma tabela com alguns dados adicionais sobre os planetas

do Sistema Solar. Usando esses dados, procure responder às questões.

5. Os planetas jovianos possuem maior massa. Professor, checar aqui a interpretação

correta das potências de dez.

6. Maior massa: Júpiter. Menor massa: Mercúrio.

7. N = MJúpiter/MMercúrio = 1,9 x1027/3,3 x1023 = 5758.

A massa de Júpiter corresponde a aproximadamente 5758 vezes a de Mercúrio.

N = MJúpiter/MTerra = 1,9 x1027/6,0 x1024 = 317.

A massa de Júpiter corresponde a aproximadamente 317 vezes a da Terra.

8. Não, ao analisar as tabelas das páginas 17 e 20 do Caderno do Aluno, é possível

perceber que os planetas jovianos são maiores e proporcionalmente menos densos -

que os telúricos.

9. N = MTerra/MMercúrio = 6,0 x1024 /3,3 x1023 = 18

A massa da Terra corresponde a aproximadamente 18 vezes a de Mercúrio.

10. Mais denso: A Terra. Menos denso: Saturno.

11

11. Os telúricos são mais densos, pois possuem proporcionalmente mais material sólido

(rochas e metais) do que os jovianos, que são compostos predominantemente de

gases, sobretudo o hidrogênio e o hélio.

Páginas 21 - 22

1. Deixar livre, de acordo com a imaginação dos alunos.

2. Deixar livre, de acordo com a imaginação dos alunos.

3. Faça agora o cálculo exato com o diâmetro da bola que os alunos escolheram e os

dados que obtiveram na pesquisa.

Distância média da Terra ao Sol:

x ------------------------------------- 149 600 000 km

80 mm -----------------------------

x = 149 600 000 . 80 / 12 756 = 93 8225 mm, ou cerca de 938 metros

4. Exemplo da determinação dos dados de Mercúrio, com uma bola de 80 mm

representando a Terra:

Diâmetro de Mercúrio

x ------------------------------------

80 mm ----------------------------- 12 756 km

x = 4 878 . 80 / 12 756 = 30,6 mm

Distância média de Mercúrio ao Sol

x ------------------------------------ 57 090 000 km

80 mm -----------------------------

x = 57 090 000 . 80 / 12 756 = 358 043 mm, ou cerca de 358 metros.

12756 km

4 878 km

12 756 km

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A tabela abaixo mostra os resultados para a Terra representada como uma bola

de 80 mm.

ASTRO

Sol

Dimensões do modelo de Sistema Solar

Diâmetro da bola
(mm)

8 724

Distância até o centro (Sol)
(m ou km)

Mercúrio

Vênus

Terra

Marte

Júpiter

Saturno

Urano

Netuno

31

76

80

43

zero

363 m

679 m

938 m

1424 m

4,9 km

8,9 km

897

756

321

311

18,0 km

28,1 km

5. No exemplo acima é possível. Júpiter necessitaria de uma bola com cerca de 90

centímetros de diâmetro, que é difícil de encontrar, mas não impossível.

6. Não é impossível, mas é difícil, uma vez que ou a bola representando o Sol deverá

ser muito grande (no exemplo, mais de 8 metros de diâmetro), ou as dos planetas

deverão ser muito pequenas, dificultando a montagem de uma maquete prática. Se

forem consideradas as proporções das órbitas, a maquete do exemplo teria que ter

mais de 28 quilômetros de raio. Mesmo reduzindo a proporção a um fator de 10, a

maquete ocuparia um círculo de 2,8 quilômetros, desconsiderando -se, além disso, os

planetas anões. Nesse caso, Mercúrio teria apenas 3 milímetros de diâmetro.

Desafios!

Página 23

• Sabe-se que v = d /Δt. A distância percorrida é o perímetro da órbita, dado por

13

d = 2 . π . R, onde R é a distância média da Terra ao Sol, expressa em metros. O

intervalo de tempo é o período orbital da Terra (1 ano = 365 dias e um quarto,

aproximadamente), expresso em segundos.

Dessa forma:

d = 2 . π . R = 2 . 3,14 . 1,496 x 1011 = 9,4 x 1011 m.

Δt = 365,25 . 24 . 60 . 60 = 3,16 x 107s.

v = d /Δt = 9,4 x 1011 / 3,16 x 107, ou seja, v é aproximadamente 29 785 m/s.

• Considerando que o período orbital de Netuno é de aproximadamente 164,08

terrestres, basta lembrar que um ano terrestre tem 365 dias e um quarto. Assim, o ano

netuniano terá

N= 164.08 .365,24 = 59930,22 dias terrestres

Página 24

1. Telúricos: planetas similares ao planeta Terra, constituídos principalmente de rochas

e metais, com dimensões pequenas comparadas aos jovianos, sem anéis e com

poucos satélites ou nenhum. Em nosso Sistema Solar, os planetas telúricos estão

situados em órbitas mais próximas ao Sol.

Jovianos: planetas similares a Júpiter, constituídos principalmente de hidrogênio e

hélio. Com dimensões maiores que os planetas telúricos, possuem anéis e grande

quantidade de satélites de variadas dimensões. Situam-se, no nosso Sistema Solar, na

região após o cinturão de asteroides.

2. Não. Mercúrio e Vênus não possuem satélites conhecidos.

3. Planetas anões: corpos esféricos de massas inferiores aos planetas, possuem

fragmentos de matéria de menores dimensões em suas proximidades.

Cometas: constituídos principalmente de gelo e rocha, eventualmente aproximam-se

do Sol em suas órbitas, produzindo uma cauda gerada pela sublimação das

substâncias voláteis neles presentes. Possuem, em geral, dimensões menores do que

os planetas anões.

Asteroides: constituídos principalmente de rochas e metais, giram em torno do Sol

em diversas configurações orbitais. São menores do que os planetas anões.

Fragmentos, ou mesmo asteroides e cometas inteiros, podem atingir os planetas.

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4.

Planeta
anão

Ceres

Plutão

Haumea

Makemake

Eris

Diâmetro
equatorial
(km)

975

2390

1960

1500

2600

Distância
média até o
Sol (Gm)

415

5905

6480

6847

10121

Diâmetro
da bola
(mm)

6,1

15,0

12,3

9,4

16,3

Distância
até o centro
(Sol) (km)

2,6

37

40,6

42,9

63,5

Os cálculos foram realizados de forma similar aos referentes ao modelo do

sistema solar com os planetas.

Página 24

1. Foram determinados alguns possíveis locais aproximados para a capital do Estado de

São Paulo, considerando a Terra representada por uma bola de 80 milímetros. Caso

seja difícil, os alunos obterem informações sobre a própria cidade ou o bairro, pode-

se usar um mapa do município de São Paulo. Os locais foram escolhidos para

mostrar que os planetas não precisam estar em linha reta. O Sol foi escolhido na

posição do marco zero, na Praça da Sé. É interessante notar que o desenho no piso

sob o marco zero tem um formato de estrela de oito pontas (rosa dos ventos), inscrita

em um círculo com cerca de 15 metros de diâmetro.

ASTRO

Possível local em São Paulo,
capital.

Sol

Mercúrio

Diâmetro da bola
(mm)

8724

31

76

80

43

897

Marco zero (Praça da Sé)

Final da Rua Direita

Câmara Municipal

Vênus

Terra

Marte

Júpiter

Início da Rua da Consolação

Rua do Gasômetro (Brás)

Parque do Ibirapuera

15

Saturno

Urano

Netuno

756

321

311

Cidade Universitária

Parque do Carmo (Itaquera)

Centro de Rio Grande da Serra

2.

a) Checar se o resumo está adequado, bem como a coerência e a coesão do texto do

aluno. Verifique se o estudante compreendeu a história.

b) Resposta pessoal. É importante, de toda forma, verificar se o aluno está

compreendendo o enredo, se está tendo interesse pelo livro e se os conceitos dados

em aula estão conseguindo ser relacionados com a história.

c) Verificar se as frases foram transcritas.

d) Checar os significados pesquisados.

Página 25

1.

Constelações são agrupamentos de estrelas, que podem ser vistas no céu noturno

em posições próximas umas das outras, formando padrões convencionalmente

aceitos. Hoje em dia o céu é dividido oficialmente, para efeitos de localização, em

áreas correspondentes a 88 constelações.

A principal utilidade é, historicamente, a localização dos viajantes no período

noturno. Elas servem também para guiar a observação amadora do céu noturno.

As doze constelações do zodíaco usadas na astrologia (Peixes, Aquário, etc.) e

algumas outras, como o Cruzeiro do Sul, Órion, Centauro, Ursa Maior. A resposta

esperada é bastante variável.

É a região do céu percorrida anualmente pelo Sol, do ponto de vista de um

observador terrestre. Há treze constelações no zodíaco, que são as usadas na

astrologia, mais a constelação do Serpentário: Capricórnio, Aquário, Peixes, Áries,

Touro, Gêmeos, Câncer, Leão, Virgem, Libra, Escorpião, Serpentário e Sagitário.

2. Resposta bastante variável, de acordo com as fontes de pesquisa.

16

3. As dez mais brilhantes são razoavelmente bem estabelecidas. A partir dessa

quantidade há variações grandes em relação a medidas de magnitude aparente das

estrelas. As primeiras cinco são pela ordem: Sirius (Constelação do Cão Maior),

Canopus (Carina), Arcturus (Boieiro), Alfa do Centauro e Vega (Lira).

4. Pode-se orientar o aluno a procurar informações variadas sobre as constelações

citadas. As informações podem ser sobre a localização das mesmas no céu, em

diferentes épocas do ano; sobre sua história; sobre o brilho aparente de suas estrelas

ou ainda, sobre quaisquer informações que possam alimentar a discussão e melhorar

a compreensão sobre o significado de uma constelação.

5 e 6. Os resultados dependem do envolvimento dos alunos com a pesquisa solicitada.

17

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5

UM PULINHO A ALFA DO CENTAURO

Páginas 25 - 26

a) Vamos usar v = d /Δt. A distância percorrida é o valor médio de 384 405 km entre a

Terra e a Lua. O ideal é descontar os raios da Terra e da Lua, já que essa distância é

contada de centro a centro, e no caso deste exercício está se partindo de uma

superfície até a outra. Se o aluno não levar isso em consideração, não há problema,

pois não é esse o objetivo do exercício.

Dessa forma:

d = 384 405 – 6 378 – 1 737 = 376 290 km.

v = 1 000 km/h.

v = d /Δt → v = d /Δt = d / v = 376 290 / 1 000 = 376,29 horas.

Esse valor corresponde a 15 dias e 16 horas, aproximadamente.

b) O cálculo é similar, usando v = d /Δt. A distância percorrida é o valor médio de 149

597 870 quilômetros entre a Terra e a Sol. Podemos descontar os raios da Terra e do

Sol, como no exercício anterior, lembrando que se o aluno não levar isso em conta

não há problema.

Dessa forma, temos:

d = 149 597 870 – 695 500 – 6378 = 148 895 992 km

v = 1000 km/h

v = d /Δt → v = d /Δt = d / v = 148 895 992 / 1 000 = 148 896 horas = 6 204 dias

Esse valor corresponde a quase 17 anos.

c) Dessa vez teríamos:

d = 149 597870 – 695 500 – 6 378 = 148 895 992 km

v = 300 000 km/s.

v = d /Δt → v = d /Δt = d / v = 148 895 992 / 3 00 000 = 496,32 s

Esse valor corresponde a cerca de 8 minutos e 16 segundos.

d) Neste exercício podemos usar a distância média do Sol a Plutão:

d = 5.900.000.000 km.

v = 300.000 km/s.

18

v = d /Δt → v = d /Δt = d / v = 5 900 000 000 / 300 000 = 19 667 s.

Esse valor corresponde a cerca de 5 horas e 28 minutos.

e) Novamente usamos v = d /Δt, isolando d = v. Δt.

Δt = 365,25 . 24 . 60 . 60 = 31 557 600 s.

v = 300.000 km/s.

d = 300 000 . 31 557 600 = 9 467 280 000 000 km.

Portanto, um ano-luz vale aproximadamente 9,46 x 1015 metros

f) Basta multiplicar o valor de 9,46 x 1012 km por 4,4 e teremos aproximadamente

4,2 x 10 13km

Páginas 29 - 30

1 e 2. Não. Observe, por exemplo, que a estrela alfa do Cruzeiro do Sul (321 anos luz)

está bem mais distante do sol (e da Terra) do que a estrela gama (88 anos luz) da

mesma constelação.

3. Observe exemplos no próprio Caderno do Aluno.

Montando uma constelação

Páginas 31

Professor, você deve checar se as informações estão corretas e se o desenho obtido

corresponde à constelação em questão.

1. A posição em que veríamos a configuração como se estivéssemos na da Terra seria a

partir de cima do móbile, como se houvesse uma câmera no centro da base do móbile

apontando para o chão.

2. Verificar os desenhos da constelação feitos nos cadernos.

3. Perguntar aos alunos se eles conseguiram observar no céu a constelação escolhida e

quais foram as impressões.

19

Página 32

1. Não é correto. Apenas as posições em que elas são vistas no céu são próximas. Vide,

por exemplo, a tabela da constelação de Gêmeos. Pollux e Castor estão mais

próximas do Sol do que Alhena, que por sua vez está muito mais perto de nós do que

de Mebsuta. Se a proximidade fosse o critério, deveríamos fazer parte da constelação

de Gêmeos? Também não, pois há várias estrelas muito mais próximas em outras

constelações.

2. Elas podem ser usadas porque os padrões que as formam são praticamente fixos e

seus movimentos no céu ao longo de uma noite e ao longo do ano são bem

conhecidos. Sem esse conhecimento, a localização se tornaria impraticável.

3. É possível porque os agrupamentos de estrelas escolhidos para formar as

constelações são arbitrários, assim como a escolha dos padrões de desenho que as

estrelas formam.

Páginas 32 - 33

1.

a) Os valores calculados estão arredondados.

Mercúrio

Vênus

Terra

Marte

Júpiter

Saturno

Urano

Netuno

Distância
média até o
Sol (km)

57 900 000

108 200 000

149 600 000

227 900 000

778 400 000

1 423 600 000

2 867 000 000

4 488 000 000

Distância
no
desenho
( cm )

0,6

1,1

1,5

2,3

7,8

14,2

28,7

44,9

20

Observação: O desenho não caberia na página, pois Netuno deveria estar a quase 45

centímetros do centro do desenho.

b) Caberiam todos os planetas no círculo central, provavelmente superior a dois

metros de diâmetro. É provável que todos os planetas telúricos coubessem na linha

demarcatória, que costuma ter 8 centímetros de espessura. Se a linha tiver um

pequeno círculo demarcatório central, como as quadras de futebol de salão,

possivelmente Júpiter também estaria inserido nele, já que muitas vezes o raio desse

círculo excede 8 centímetros.

c) Usando a simplificação de que 1 ano-luz vale 10 trilhões de quilômetros (1013

km) o cálculo é simples.

Estrela

Alfa*

Beta

Gama

Delta

Épsilon Intrometida

Nome
Distância Distância Distância
popular da em anos- até o Sol
no
estrela
lu z
(km)
desenho
(km)

Acrux

Mimosa

Gacrux

321

352

88

364

228

3,21x1015 321

3,52x1015 352

8,8 x1014

3,64x1015 364

2,28x1015 228

88

As distâncias resultantes no suposto desenho são imensas, as estrelas não poderiam

ser desenhadas, mas caberiam no país, por exemplo, variando de 88 a 364 km

2.

a) O professor deve checar as frases.

b) O professor deve checar as relações.

21

SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6

AS AVENTURAS DE SELENE

Páginas 34 - 36

1. Deixar o desenho a cargo da imaginação do aluno e dos questionamentos que os

colegas eventualmente façam.

2. As respostas podem ser relacionadas à poluição, à dificuldade de obter combustível,

ao espaço reduzido. O importante é que o aluno reflita sobre as condições diferentes

na Lua. A locomoção por meios naturais exigiria menos esforço que na Terra e

ajudaria a exercitar as pessoas, o que é necessário em um ambiente de baixa

gravidade. As fontes de energia seriam limitadas e o transporte por meio de

automóveis representaria um consumo excessivo desnecessário.

3. Dentro das cidades fechadas deveria haver uma atmosfera ambiente. Esse ar seria útil

também na sustentação das asas-deltas.

4. A distância entre a superfície da Terra e da Lua é de mais de 300 mil quilômetros, o

que exigiria mais de 600 mil quilômetros de percurso dos sinais eletromagnéticos

que se propagam na velocidade da luz. Percorrer essa distância consumiria para ida e

volta, mais de dois segundos.

Página 36 - 37

1. A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos. É importante observar a coerência

da história.

2. A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos.

3.

a) A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos. Exemplos: arrastar e erguer

móveis pesados, levar muitos objetos em mochilas enormes, pular muros muito altos.

22

b) A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos. Vôlei exigiria quadras com

tetos muito altos. O lançamento no basquete poderia ser feito de bem longe, assim

como os chutes no futebol. As quadras e os campos teriam que ser maiores.

Manobras radicais de esqueite e bicicleta seriam feitas de alturas muito maiores. As

quedas de bicicleta e esqueite seriam menos perigosas.

c) A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos. Poderia haver estantes muito

altas; prateleiras simples poderiam suportar bastante peso; pontes poderiam ser

improvisadas com materiais impensáveis na Terra; os edifícios poderiam ser mais

ousados e precisariam de menos material de construção.

d) A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos. Lembre-se: frear veículos

poderia ser complicado. E o impacto de objetos pesados se manteria.

e) A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos.

4. A resposta fica a cargo da imaginação dos alunos.

Páginas 37 - 38

1.

a) Depende. Quanto maior a altura, maior o tempo. Espera-se que o aluno responda

isso.

b) Não depende. Mas pode-se imaginar que muitos alunos pensem que há

dependência. Cabe ao professor o esclarecimento.

c) Depende. Na Lua, com a gravidade menor, o tempo será menor.

2.

a) Aplicando diretamente a fórmula, tqueda= 0,5 s.

b) Aplicando diretamente a fórmula, tqueda=1,0 s.

3. Espera-se que o aluno fale da velocidade inicial e da gravidade. Alguns podem

mencionar outros fatores. Cabe, a você, professor, o esclarecer, a partir da fórmula a

seguir.

4.

a) Aplicando diretamente a fórmula, hmáx = 0,8 m ou 80 cm.

23

b) Aplicando diretamente a fórmula, hmáx = 5 m.

5.

Aplicando diretamente a fórmula:

Na Terra: vfinal = 10 m/s.

Na Lua: vfinal = 4 m/s.

6. Aplicando diretamente a fórmula:

Na Terra: vfinal = 4 m/s.

Na Lua: vfinal = 4 m/s.

A velocidade final é a mesma.

Página 40

1.

Aplicando-se diretamente

Na Terra: t queda = 4 s.

Na Lua: t queda = 10 s.

2.

Aplicando-se diretamente

Na Terra: hmáx = 12,8 m.

Na Lua: hmáx = 80 m.

3.

Aplicando-se diretamente

Na Terra: vfinal = 30 m/s.

Na Lua: vfinal = 12 m/s.

, teremos:

, teremos:

, teremos:

24

Página 40

1. Checar as associações, se o aluno conseguiu fazer uma ponte entre a história de

Selene e o livro escolhido por ele, por meio de um texto coerente e coeso.

AJUSTES

Caderno do Professor de Física – 1ª série – Volume 3

Professor, a seguir você poderá conferir alguns ajustes. Eles estão sinalizados a cada

página.

25

Ficha do caderno

Universo, Terra e vida

nome da disciplina:

Área:

etapa da educação básica:

Série:

Volume:

Temas e conteúdos:

Física

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Ensino Médio

1a

3

Os elementos que compõem o Universo, sua
organização e caracterização em termos de
massa, distância, tamanho, velocidade, traje-
tória, formação, agrupamento etc.

A explicação das interações astronômicas:
campo gravitacional

Movimentos próximos da superfície terrestre:
lançamentos oblíquos e movimentos orbitais

7