Público alvo: Estudantes do Ensino Médio,
Conceitos de STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e
Matemática)
1. Empatia
Objetivo: Entender as necessidades, desejos e desafios dos estudantes em relação ao tema "Energia".
Atividades:
Entrevistas e Pesquisas: Conduzir entrevistas com estudantes, professores e especialistas em energia para compreender suas perspectivas.
Exemplo: Entrevistar estudantes e professores sobre seu uso de energia na escola e em casa.
Observar o uso de energia na escola e em casa, identificando problemas e oportunidades de melhoria.
Jornada do Usuário: Criar uma jornada do usuário para mapear as interações dos estudantes com o tema energia em seu cotidiano.
2. Definição
Objetivo: Sintetizar as descobertas da fase de empatia e definir um problema claro e específico.
Atividades:
Pontos de Vista (POV): Redigir declarações de ponto de vista que expressam o problema central a ser resolvido.
Exemplo: "Os estudantes precisam entender melhor a importância da eficiência energética porque isso pode reduzir o consumo de energia e os custos."
"Os estudantes precisam aprender práticas de eficiência energética porque isso pode reduzir o consumo de energia e promover a sustentabilidade."
"Tema do Projeto: "Eficiência Energética na Escola"
Mapa de Problemas: Criar um mapa visual dos problemas identificados.
3. Ideação
Objetivo: Gerar o maior número possível de ideias e soluções para o problema definido.
Atividades:
Brainstorming: Realizar sessões de brainstorming com os alunos, incentivando a criatividade e a liberdade de ideias.
Exemplo de Brainstorming: Ideias como instalar sensores de movimento para iluminação, campanhas de conscientização sobre desligar aparelhos quando não estão em uso, e competições de economia de energia entre turmas.
Mapas Mentais: Criar mapas mentais para explorar diferentes aspectos das ideias geradas.
4. Prototipagem
Objetivo: Desenvolver protótipos das ideias mais promissoras para testar e refinar.
Atividades:
Criação de Protótipos: Utilizar materiais simples (papel, cartolina, materiais recicláveis) para construir protótipos físicos das ideias.
Storyboards: Desenvolver storyboards para visualizar como as soluções funcionariam na prática.
Exemplo de Protótipo: Criar um sensor de movimento básico com materiais disponíveis no laboratório de física ou uma maquete explicativa de como funcionaria a competição de economia de energia.
5. Teste
Objetivo: Testar os protótipos com os usuários finais (estudantes e professores) e obter feedback para melhorias.
Atividades:
Sessões de Teste: Apresentar os protótipos aos estudantes e coletar feedback.
Exemplo: Apresentar a maquete e o sensor para os alunos e coletar feedback sobre a viabilidade e interesse.
Observação e Análise: Observar as reações e interações dos estudantes com os protótipos, anotando pontos positivos e áreas de melhoria.
Refinamento: Refinar os protótipos com base no feedback recebido, iterando o processo até chegar a uma solução viável.
Exemplo: Ajustar a solução com base no feedback, talvez simplificando a competição ou aprimorando o design do sensor.
ESQUENTA: GINCANA
1. Planejamento Geral
Objetivos:
Promover o conhecimento sobre energia e suas diversas
formas.
Incentivar o interesse dos alunos por ciências.
Desenvolver habilidades de trabalho em equipe e resolução de
problemas.
Público-alvo:
Alunos do Ensino Médio (1º ao 3º ano).
Duração:
Um dia inteiro ou dividido em várias etapas ao longo de uma
semana.
2. Estrutura do
Evento
- Abertura:
Palestra inicial sobre a importância da energia, suas fontes
e desafios.
Apresentação das regras e do cronograma da Olimpíada.
Provas e Atividades:
- Prova
Teórica:
Questões de múltipla escolha e dissertativas sobre conceitos
de energia (cinética, potencial, elétrica, renovável, etc.).
Ex.: Explique a diferença entre energia renovável e não
renovável e dê exemplos de cada.
- Desafio
Experimental:
Experimentos práticos em laboratório, como construção de
circuitos elétricos simples, ou demonstração do princípio de conservação de
energia.
Ex.: Montar um circuito elétrico que acenda uma lâmpada
usando pilhas, fios e uma lâmpada.
- Quiz
Rápido:
Rodadas de perguntas rápidas sobre energia, onde as equipes
competem para ver quem responde primeiro.
Ex.: O que é energia geotérmica?
- Projeto
Criativo:
Propor a criação de um projeto inovador relacionado à
energia sustentável, como uma maquete de uma casa solar.
Ex.: Projetar e apresentar um sistema de captação de energia
solar para uma casa.
Intervalo:
Atividades de descontração, como jogos temáticos ou
demonstrações científicas divertidas.
3. Encerramento
Apresentação dos Projetos:
Cada equipe apresenta seu projeto criativo para um painel de
jurados.
Premiação:
Medalhas e certificados para os vencedores das diferentes
categorias.
Premiação especial para a equipe com o projeto mais
inovador.
4. Recursos
Necessários
Materiais de laboratório (pilhas, fios, lâmpadas, etc.).
Espaço para a realização das atividades (salas de aula,
laboratórios).
Jurados e monitores para ajudar na organização e na
avaliação.
5. Divulgação e
Inscrição
Cartazes e anúncios nas escolas.
Formulários de inscrição online ou impressos.
Permissão e apoio dos diretores e professores.
6. Sugestões de Temas
para as Provas Teóricas e Projetos Energia e Meio Ambiente:
Impacto ambiental das diferentes fontes de energia.
Energias renováveis e suas vantagens.
Eficiência Energética: Formas de economizar energia no dia a
dia.
Tecnologia e inovação para melhorar a eficiência energética.
Física da Energia: Conceitos de trabalho, potência e
conservação de energia.
Transferência e transformação de energia.
Prova Teórica: Energia
Parte 1: Questões de
Múltipla Escolha
1.1 Qual é a unidade de medida da energia no Sistema
Internacional de Unidades (SI)?
a) Watt (W)
b) Joule (J)
c) Volt (V)
d) Caloria (cal)
1.2 Qual das seguintes opções é uma fonte de energia
renovável?
a) Carvão
b) Petróleo
c) Energia solar
d) Gás natural
1.3 O que é energia cinética?
a) Energia armazenada em um objeto devido à sua posição
b) Energia que um
objeto possui devido ao seu movimento
c) Energia gerada por
reações químicas
d) Energia
transferida por ondas eletromagnéticas
1.4 A lei da conservação de energia afirma que:
a) A energia pode ser
criada e destruída
b) A energia pode ser
convertida de uma forma para outra, mas a quantidade total permanece constante
c) A energia só pode
ser convertida em calor
d) A energia é sempre
perdida no processo de transformação
1.5 Qual dos seguintes dispositivos converte energia
elétrica em energia mecânica?
a) Bateria
b) Gerador
c) Motor elétrico
d) Painel solar
Parte 2: Questões
Dissertativas
2.1 Explique a diferença entre energia potencial e energia
cinética, fornecendo um exemplo de cada.
2.2 Descreva o processo de geração de energia em uma usina
hidrelétrica e explique como a energia da água em movimento é transformada em
energia elétrica.
2.3 Quais são os principais impactos ambientais do uso de
combustíveis fósseis e como as fontes de energia renovável podem mitigar esses
impactos?
2.4 Discuta os benefícios e desafios da energia solar como
fonte de energia sustentável. Inclua aspectos econômicos, tecnológicos e
ambientais.
2.5 Explique o conceito de eficiência energética e descreva
três maneiras pelas quais a eficiência energética pode ser melhorada em
edifícios residenciais.
Parte 3: Problemas de
Cálculo
3.1 Um objeto de 2 kg está se movendo a uma velocidade de 3
m/s. Qual é a energia cinética do objeto?
Fórmula: Ek=12mv2E_k = \frac{1}{2}mv^2Ek=21mv2
3.2 Uma lâmpada de 60 W fica acesa por 5 horas. Qual é a
quantidade total de energia consumida pela lâmpada em joules?
Dado: 1kWh=3.6×106J1 \text{kWh} = 3.6 \times 10^6
\text{J}1kWh=3.6×106J
Fórmula: E=P×tE = P
\times tE=P×t
3.3 Calcule a energia potencial gravitacional de um objeto
de 10 kg localizado a 5 metros de altura. Considere a aceleração da gravidade
g=9.8m/s2g = 9.8 \text{m/s}^2g=9.8m/s2.
Fórmula: Ep=mghE_p = mghEp=mgh
3.4 Uma casa consome 400 kWh de energia elétrica por mês. Se
a tarifa de energia é de R$ 0,60 por kWh, qual será o custo mensal da conta de
energia elétrica dessa casa?
RESPOSTAS
Parte 1: Questões de Múltipla
Escolha
1.1 Qual é a unidade de medida da energia no Sistema
Internacional de Unidades (SI)?
Resposta: b) Joule (J)
1.2 Qual das seguintes opções é uma fonte de energia
renovável?
Resposta: c) Energia solar
1.3 O que é energia cinética?
Resposta: b) Energia que um objeto possui devido ao seu
movimento
1.4 A lei da conservação de energia afirma que:
Resposta: b) A energia pode ser convertida de uma forma para
outra, mas a quantidade total permanece constante
1.5 Qual dos seguintes dispositivos converte energia
elétrica em energia mecânica?
Resposta: c) Motor elétrico
Parte 2: Questões Dissertativas
2.1 Explique a diferença entre energia potencial e energia
cinética, fornecendo um exemplo de cada.
Resposta:
Energia Potencial: Energia armazenada devido à posição ou
condição de um objeto. Exemplo: Um livro numa estante tem energia potencial
gravitacional.
Energia Cinética: Energia de um objeto em movimento.
Exemplo: Um carro em movimento tem energia cinética.
2.2 Descreva o processo de geração de energia em uma usina
hidrelétrica e explique como a energia da água em movimento é transformada em
energia elétrica.
Resposta:
A água represada é liberada, movendo turbinas ao fluir
através delas.
As turbinas giram e acionam geradores, convertendo a energia
mecânica da água em energia elétrica.
2.3 Quais são os principais impactos ambientais do uso de
combustíveis fósseis e como as fontes de energia renovável podem mitigar esses
impactos?
Resposta:
Impactos dos Combustíveis Fósseis: Emissão de gases de
efeito estufa, poluição do ar, esgotamento de recursos naturais.
Mitigação pelas Energias Renováveis: Menor emissão de
poluentes, uso sustentável de recursos (sol, vento), menor impacto ambiental.
2.4 Discuta os benefícios e desafios da energia solar como
fonte de energia sustentável. Inclua aspectos econômicos, tecnológicos e
ambientais.
Resposta:
Benefícios: Redução de emissões de carbono, fonte
inesgotável de energia, redução de custos a longo prazo.
Desafios: Alto custo inicial de instalação, eficiência
variável dependendo das condições climáticas, necessidade de grandes áreas para
painéis.
2.5 Explique o conceito de eficiência energética e descreva
três maneiras pelas quais a eficiência energética pode ser melhorada em
edifícios residenciais.
Resposta:
Conceito: Uso de menos energia para realizar a mesma tarefa,
reduzindo desperdícios.
Maneiras de Melhorar:
Uso de lâmpadas LED.
Isolamento térmico adequado.
Eletrodomésticos eficientes (com selo Procel ou Energy
Star).
Parte 3: Problemas de Cálculo
3.1 Um objeto de 2 kg está se movendo a uma velocidade de 3
m/s. Qual é a energia cinética do objeto?
Fórmula: Ek=12mv2E_k = \frac{1}{2}mv^2Ek=21mv2
Cálculo: Ek=12×2 kg×(3 m/s)2E_k = \frac{1}{2} \times 2 \,
\text{kg} \times (3 \, \text{m/s})^2Ek=21×2kg×(3m/s)2
Ek=12×2×9E_k = \frac{1}{2} \times 2 \times 9Ek=21×2×9
Ek=1×9E_k = 1 \times 9Ek=1×9
Resposta: 9 Joules
3.2 Uma lâmpada de 60 W fica acesa por 5 horas. Qual é a
quantidade total de energia consumida pela lâmpada em joules?
Dado: 1kWh=3.6×106J1 \text{kWh} = 3.6 \times 10^6
\text{J}1kWh=3.6×106J
Fórmula: E=P×tE = P \times tE=P×t
Cálculo: E=60 W×5 hE = 60 \, \text{W} \times 5 \,
\text{h}E=60W×5h
Convertendo horas para segundos: 5 h=5×3600 s=18000 s5 \,
\text{h} = 5 \times 3600 \, \text{s} = 18000 \, \text{s}5h=5×3600s=18000s
E=60 W×18000 sE = 60 \, \text{W} \times 18000 \,
\text{s}E=60W×18000s
E=1080000 JE = 1080000 \, \text{J}E=1080000J
Resposta: 1.08 \times 10^6 Joules (ou 1080000 Joules)
3.3 Calcule a energia potencial gravitacional de um objeto
de 10 kg localizado a 5 metros de altura. Considere a aceleração da gravidade
g=9.8m/s2g = 9.8 \text{m/s}^2g=9.8m/s2.
Fórmula: Ep=mghE_p = mghEp=mgh
Cálculo: Ep=10 kg×9.8 m/s2×5 mE_p = 10 \, \text{kg} \times
9.8 \, \text{m/s}^2 \times 5 \, \text{m}Ep=10kg×9.8m/s2×5m
Ep=10×9.8×5E_p = 10 \times 9.8 \times 5Ep=10×9.8×5
Ep=490 JE_p = 490 \, \text{J}Ep=490J
Resposta: 490 Joules
3.4 Uma casa consome 400 kWh de energia elétrica por mês. Se
a tarifa de energia é de R$ 0,60 por kWh, qual será o custo mensal da conta de
energia elétrica dessa casa?
Cálculo: Custo=400 kWh×R$0,60/kWhCusto = 400 \, \text{kWh}
\times R\$ 0,60/\text{kWh}Custo=400kWh×R$0,60/kWh
Custo=400×0,60Custo = 400 \times 0,60Custo=400×0,60
Custo=R$240Custo = R\$ 240Custo=R$240
Resposta: R$ 240
Quiz sobre Energia
Perguntas de Múltipla Escolha
1 Qual é a principal fonte de energia para a Terra? a)
Energia nuclear
b) Energia solar
c) Energia eólica
d) Energia hidráulica
2 O que é energia eólica? a) Energia obtida do sol
b) Energia gerada
pelo vento
c) Energia gerada
pelas marés
d) Energia gerada por
reações nucleares
3 Qual dos seguintes é um exemplo de energia não renovável?
a) Energia solar
b) Energia eólica
c) Petróleo
d) Energia geotérmica
4 Qual é o maior desafio do uso de energia solar? a)
Poluição do ar
b) Variabilidade e
dependência das condições climáticas
c) Alto custo de
produção de painéis solares
d) Necessidade de
grandes áreas para instalação
5 Qual é a função de um transformador elétrico? a) Armazenar
energia elétrica
b) Converter energia
mecânica em elétrica
c) Alterar a tensão
da energia elétrica
d) Medir o consumo de
energia elétrica
Perguntas Verdadeiro ou Falso
6 A energia térmica é a energia interna de um objeto devido
ao movimento de suas partículas.
Verdadeiro
Falso
7 A energia hidrelétrica utiliza a força da água em
movimento para gerar eletricidade.
Verdadeiro
Falso
8 A energia nuclear é considerada uma fonte de energia
renovável.
Verdadeiro
Falso
9 Os painéis solares funcionam melhor em dias nublados do
que em dias ensolarados.
Verdadeiro
Falso
10 A eficiência energética se refere ao uso de menos energia
para realizar a mesma tarefa.
Verdadeiro
Falso
Perguntas de Preenchimento de Lacunas
11 A ____________ é a energia que um corpo possui devido à
sua posição ou condição.
(Resposta: energia potencial)
12 A ____________ é a energia que se transfere de um objeto
para outro devido a uma diferença de temperatura.
(Resposta: energia térmica)
13 A energia ____________ é gerada através da queima de
combustíveis fósseis como carvão e petróleo.
(Resposta: energia fóssil)
14 O efeito ____________ ocorre quando a luz solar atravessa
a atmosfera e aquece a superfície da Terra.
(Resposta: efeito estufa)
15 As ____________ são dispositivos que convertem energia
solar diretamente em eletricidade.
(Resposta: células fotovoltaicas ou painéis solares)
Respostas
1 b) Energia solar
2 b) Energia gerada pelo vento
3 c) Petróleo
4 b) Variabilidade e dependência das condições climáticas
5 c) Alterar a tensão da energia elétrica
6 Verdadeiro
7 Verdadeiro
8 Falso
9 Falso
10 Verdadeiro
11 energia potencial
12 energia térmica
13 energia fóssil
14 efeito estufa
15 células fotovoltaicas ou painéis solares
 |
Projeto: Explorando a
Energia através de STEM
O tema "Energia" é
multidisciplinar e pode ser abordado de diversas maneiras em Física,
Matemática, Química e Biologia no Ensino Médio.
Pergunta
Norteadora Desafiadora para o Tema Energia "Como podemos
desenvolver e implementar soluções inovadoras e sustentáveis para atender à
crescente demanda energética global, minimizando os impactos ambientais e
sociais?" |
Abaixo estão sugestões de como cada disciplina pode
trabalhar com esse tema:
Física
Tipos de Energia: Estudar diferentes formas de energia
(cinética, potencial, térmica, elétrica, nuclear) e suas transformações.
Leis da Conservação de Energia: Aplicar o princípio da
conservação da energia em diferentes contextos, como sistemas mecânicos e
elétricos.
Energia e Trabalho: Relacionar trabalho e energia,
explorando conceitos de força, deslocamento, e trabalho mecânico.
Energia Térmica: Estudar transferência de calor, leis da
termodinâmica, e eficiência de máquinas térmicas.
Energia em Sistemas Elétricos: Analisar circuitos elétricos,
potência elétrica, e eficiência energética.
Matemática
Cálculos de Energia: Resolver problemas que envolvem
cálculos de energia cinética, potencial, e térmica.
Estatísticas e Probabilidade: Analisar dados sobre consumo
de energia, eficiência de fontes de energia, e tendências de consumo
energético.
Modelagem Matemática: Criar modelos matemáticos para simular
sistemas energéticos, como o consumo de energia de uma casa ou a produção de
energia em uma usina.
Funções e Gráficos: Utilizar funções e gráficos para
representar variações de energia, consumo energético, e eficiência de sistemas
energéticos.
Química
Reações Exotérmicas e Endotérmicas: Estudar reações químicas
que liberam ou absorvem energia, e explorar o conceito de entalpia.
Combustíveis e Energia: Analisar diferentes tipos de
combustíveis (fósseis e renováveis), suas reações de combustão e impacto
ambiental.
Eletrólise e Células Eletroquímicas: Explorar como energia
elétrica pode ser usada para provocar reações químicas e vice-versa.
Termoquímica: Investigar a energia envolvida em reações
químicas e mudanças de estado, e como essas energias são medidas e calculadas.
Biologia
Energia nos Ecossistemas: Estudar fluxos de energia em
ecossistemas, incluindo a fotossíntese e a respiração celular.
Metabolismo e Energia: Explorar como organismos produzem e
utilizam energia, incluindo ATP, glicólise, ciclo de Krebs e cadeia de
transporte de elétrons.
Energia e Sustentabilidade: Discutir o impacto das
diferentes fontes de energia no meio ambiente e a importância da
sustentabilidade energética.
Energia em Organismos: Analisar como diferentes organismos
obtêm, armazenam e utilizam energia para crescer, reproduzir e manter suas
funções.
Projetos
Interdisciplinares
Integrando os conhecimentos dessas disciplinas, os alunos
podem ter uma compreensão mais holística e aplicada do tema
"Energia", preparando-os para lidar com questões complexas no mundo
real.
Estudo de Caso:
Fontes de Energia: Pesquisar e comparar diferentes fontes de energia (solar,
eólica, hidrelétrica, nuclear), considerando aspectos físicos, químicos,
biológicos e matemáticos.
Eficiência
Energética: Projetar e avaliar a eficiência energética de uma casa ou
escola, integrando conceitos de todas as disciplinas.
Impacto Ambiental da
Energia: Analisar o impacto ambiental das diferentes fontes de energia,
incluindo poluição, mudanças climáticas e sustentabilidade.
Feira de Ciências
sobre Energia: Realizar uma feira de ciências onde os alunos apresentam
projetos relacionados à energia, explorando diferentes aspectos e soluções
inovadoras.
Objetivos do Projeto
1.
Compreender os diferentes tipos de energia e suas transformações.
2.
Aplicar conceitos de ciência e matemática em experimentos práticos.
3.
Desenvolver habilidades em engenharia e tecnologia através de projetos
"mão na massa".
4.
Estimular o pensamento crítico e a resolução de problemas.
Módulo 1: Introdução
à Energia
M1.1 Aula Teórica
- Conceitos básicos de energia: cinética, potencial,
térmica, elétrica, etc.
- Leis da conservação de energia.
- Fontes renováveis e não-renováveis de energia.
Experimento Prático: Construção de um Pêndulo Simples
- Materiais: corda, peso (pode ser uma bola de metal),
régua, cronômetro.
- Procedimento:
1. Prender a corda com o peso em um
ponto fixo.
2. Medir a altura inicial do peso.
3. Soltar o peso e cronometrar o
tempo de oscilação.
4. Discutir como a energia
potencial se transforma em energia cinética.
Módulo 2: Energia
Térmica e Transferência de Calor
Aula Teórica
- Princípios de termodinâmica.
- Métodos de transferência de calor: condução, convecção e
radiação.
Experimento Prático:
Construção de um Aquecedor Solar
- Materiais: garrafas PET, tinta preta, mangueira de
plástico, água, papel alumínio, caixa de papelão.
- Procedimento:
1. Pintar as
garrafas PET com tinta preta.
2. Montar as
garrafas em série usando a mangueira de plástico.
3. Colocar o
conjunto em uma caixa de papelão forrada com papel alumínio.
4. Encher as
garrafas com água e expor ao sol.
5. Medir a
temperatura inicial e final da água.
Módulo 3: Introdução
à Energia Solar
Aula Teórica
-Conceitos básicos de energia solar.
-Como funciona a conversão de energia solar em energia
elétrica (efeito fotovoltaico).
-Tipos de painéis solares e suas aplicações.
Experimento Prático: Construção de um Forno Solar
Materiais: caixa de papelão, papel alumínio, filme plástico
transparente, fita adesiva, termômetro, recipiente para cozinhar.
Procedimento: Forrar o interior da caixa de papelão com
papel alumínio.
Cobrir a abertura da caixa com filme plástico transparente,
vedando bem com fita adesiva.
Colocar um termômetro dentro da caixa para monitorar a
temperatura.
Posicionar a caixa ao sol e observar o aumento da
temperatura.
Utilizar o forno solar para cozinhar alimentos simples, como
s'mores ou vegetais.
Módulo 4: Painéis
Solares e Circuitos Fotovoltaicos
Aula Teórica
Estrutura e funcionamento de painéis solares fotovoltaicos.
Conceitos de corrente elétrica, tensão e
potência.Interligação de células solares para formar painéis.
Experimento Prático
Construção de um Mini Painel Solar
Materiais: pequenas células solares (disponíveis em kits de
ciências), fios elétricos, multímetro, LED, fita adesiva.
Procedimento: Conectar várias células solares em série ou
paralelo para formar um painel pequeno.
Utilizar o multímetro para medir a tensão e corrente geradas
pelo painel sob luz solar direta.
Conectar o painel a um LED e observar o funcionamento.
Experimentar diferentes configurações e ângulos de
inclinação para otimizar a eficiência do painel.
Módulo 5:
Armazenamento de Energia Solar
Aula Teórica
Métodos de armazenamento de energia: baterias e sistemas de
armazenamento térmico.
Características e tipos de baterias usadas em sistemas
solares.
Desafios e soluções para o armazenamento de energia solar.
Experimento Prático
Construção de um Sistema Solar com Armazenamento de Energia
Materiais: painel solar pequeno, bateria recarregável,
controlador de carga (opcional), lâmpada LED, fios elétricos, interruptor.
Procedimento:Conectar o painel solar a uma bateria
recarregável através de um controlador de carga (se disponível).
Ligar uma lâmpada LED à bateria, incluindo um interruptor
para controle.
Expor o painel solar ao sol e carregar a bateria.Utilizar a
energia armazenada na bateria para acender a lâmpada LED.
Monitorar a eficiência do sistema e discutir possíveis
melhorias.
Módulo 6: Aplicações
Práticas da Energia Solar
Aula Teórica
Aplicações da energia solar em residências, indústrias e
comunidades.
Vantagens ambientais e econômicas da energia solar.Inovações
tecnológicas e futuras tendências em energia solar.
Experimento Prático
Projeto de um Sistema Solar Residencial Simulado
Materiais: software de simulação ou planilhas para cálculo,
modelos de painéis solares, diagramas elétricos.
Procedimento:Utilizar um software de simulação ou uma
planilha para projetar um sistema solar para uma residência fictícia.
Calcular a demanda de energia da residência e dimensionar o
sistema solar (número de painéis, capacidade da bateria, etc.).
Criar um diagrama elétrico mostrando a interligação dos
componentes do sistema.
Apresentar o projeto, justificando as escolhas feitas e
discutindo a viabilidade econômica e ambiental.
Módulo 7: Energia
Elétrica e Circuitos
Aula Teórica
- Conceitos básicos de eletricidade: corrente, tensão,
resistência.
- Leis de Ohm e Kirchhoff.
- Fontes de energia elétrica: baterias, painéis solares.
M3.2 Experimento Prático: Construção de um Circuito Elétrico
Simples
- Materiais: bateria, fios, interruptor, lâmpada LED,
multímetro.
- Procedimento:
1. Montar um
circuito simples ligando a bateria, interruptor e lâmpada.
2. Medir a corrente
e a tensão usando o multímetro.
3. Explorar a
variação da resistência e seu efeito na corrente.
Módulo 8: Energias
Renováveis
M4.1 Aula Teórica
- Tipos de energias renováveis: solar, eólica,
hidroelétrica, biomassa.
- Vantagens e desvantagens das energias renováveis.
- Impacto ambiental das diferentes fontes de energia.
M4.2 Experimento Prático: Construção de um Mini Gerador
Eólico
- Materiais: motor DC (pode ser retirado de um brinquedo
antigo), hélices (feitas de plástico ou papelão), LED, base de madeira, fios.
- Procedimento:
1. Fixar as hélices
no eixo do motor DC.
2. Montar o motor em
uma base que permita girar livremente.
3. Conectar o motor
a um LED usando fios.
4. Colocar o gerador
em um local com vento e observar o LED acender.
Avaliação e Discussão
-Guias detalhados para cada experimento, incluindo diagramas
e instruções passo a passo.
- Relatórios de experimentos, descrevendo procedimentos,
observações e conclusões.
- Discussões em grupo sobre os resultados e possíveis
melhorias nos experimentos.
- Apresentações sobre os resultados e possíveis melhorias
nos experimentos.
-Apresentação sobre aplicação prática, no dia a dia, dos conceitos aprendidos.
- Discussões sobre a aplicação prática dos conhecimentos
adquiridos e impacto da energia solar no futuro energético.
Recursos e Materiais
Kits de células solares e componentes elétricos.
Acesso a software de simulação para o projeto final.
ATIVIDADES “MÃO NA MASSA”
Vamos desenvolver um projeto STEM focado exclusivamente em
energia solar. Este projeto inclui aulas teóricas e práticas, com ênfase em
experimentos "mão na massa" que os estudantes do ensino médio podem
realizar.
Este projeto visa proporcionar aos estudantes uma
compreensão profunda e prática da energia solar, incentivando a aplicação dos
conhecimentos de STEM em situações reais e promovendo a conscientização sobre
as vantagens das fontes de energia renovável.
Pergunta Norteadora
Desafiadora para o Tema Energia "Como podemos
desenvolver e implementar soluções inovadoras e sustentáveis para atender à
crescente demanda energética global, minimizando os impactos ambientais e
sociais?" |
Quiz de Física:
Energia, Transferência de Calor, Leis da Termodinâmica e Eficiência de Máquinas
Térmicas
1. Energia e Tipos de Energia
- O que é energia
cinética?
A) Energia armazenada em um objeto devido à sua posição
B) Energia que um objeto possui devido ao seu movimento
C) Energia associada a reações químicas
D) Energia emitida por um corpo devido à sua
temperatura
- Qual das seguintes
é uma forma de energia potencial?
A) Energia térmica
B) Energia sonora
C) Energia gravitacional
D) Energia luminosa
2. Transferência de Calor
- Qual das seguintes
é um exemplo de condução térmica?
A) Aquecimento de água em uma panela no fogão
B) Aquecimento de uma sala com um aquecedor elétrico
C) Aquecimento do solo pelo sol
D) Aquecimento das mãos esfregando-as juntas
- O que é convecção?
A) Transferência de calor através de ondas
eletromagnéticas
B) Transferência de calor através de um material sólido
C) Transferência de calor por meio de movimentos de
fluidos
D) Nenhuma das alternativas acima
3. Leis da Termodinâmica
- Qual é a Primeira
Lei da Termodinâmica?
A) Energia não pode ser criada ou destruída, apenas
transformada de uma forma para outra
B) A entropia de um sistema isolado nunca diminui
C) A energia total de um sistema fechado sempre aumenta
D) Nenhuma das alternativas acima
- Qual das afirmações
sobre a Segunda Lei da Termodinâmica é verdadeira?
A) A entropia de um sistema isolado sempre aumenta
B) Energia pode ser completamente convertida em
trabalho sem perdas
C) Calor flui espontaneamente de um corpo frio para um
corpo quente
D) A energia total de um sistema isolado é sempre
constante
4. Eficiência de Máquinas Térmicas
- O que é a
eficiência de uma máquina térmica?
A) A relação entre o trabalho realizado pela máquina e
o calor absorvido
B) A quantidade de calor absorvida pela máquina
C) A quantidade de calor rejeitada pela máquina
D) A quantidade de trabalho realizado pela máquina
- Uma máquina térmica
opera entre duas fontes de temperatura: uma fonte quente a 500 K e uma
fonte fria a 300 K. Qual é a eficiência máxima teórica (eficiência de
Carnot) dessa máquina?
A) 60%
B) 40%
C) 33%
D) 50%
5. Aplicações Práticas
- Qual das seguintes
situações descreve a aplicação da Primeira Lei da Termodinâmica?
A) Uma panela de água aquecida até ferver
B) O resfriamento de uma bebida na geladeira
C) A transformação de energia elétrica em energia
luminosa em uma lâmpada
D) Todas as alternativas acima
- Uma máquina térmica
que realiza 200 J de trabalho rejeita 300 J de calor para a fonte fria.
Qual é a eficiência dessa máquina?
A) 25%
B) 40%
C) 60%
D) 66%
Respostas
- B)
Energia que um objeto possui devido ao seu movimento
- C)
Energia gravitacional
- A)
Aquecimento de água em uma panela no fogão
- C)
Transferência de calor por meio de movimentos de fluidos
- A)
Energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada de uma forma
para outra
- A) A
entropia de um sistema isolado sempre aumenta
- A) A
relação entre o trabalho realizado pela máquina e o calor absorvido
- B) 40%
- D) Todas
as alternativas acima
- B)
40%
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[]s.
Katty Rasga