Energia em Ação: Resgatando o Balão de Ar Quente

Desenvolvida por: Reinal… (com assistência da tecnologia Profy)

Área do Conhecimento/Disciplinas: Física

Temática: Energia Térmica e Sustentabilidade

Nesta atividade, os alunos do 1º ano do Ensino Médio criarão modelos de balões de ar quente utilizando materiais recicláveis. O principal objetivo é explorar os conceitos de energia potencial gravitacional e térmica, observando como a variação de temperatura do ar afeta a flutuabilidade desses balões. A classe será dividida em grupos, permitindo que projetem, construam e testem seus modelos. Após a fase prática, os estudantes participarão de uma discussão para conectar os conceitos discutidos com aplicações práticas no aquecimento de ambientes e na sustentabilidade em áreas rurais. A atividade além de desenvolver habilidades práticas e teóricas em física, promove a conscientização sobre o uso de recursos sustentáveis e os impactos ambientais das tecnologias de aquecimento.

Objetivos de Aprendizagem

Os objetivos de aprendizagem desta atividade visam a capacitação dos alunos em entenderem conceitos fundamentais de física aplicados a um contexto prático. A atividade incentiva a análise crítica sobre a transformação de energia térmica e potencial, e como essas podem ser otimizadas para aumentar a eficiência energética em aplicações reais. Além disso, espera-se que os alunos reconheçam a importância do uso consciente de recursos naturais e adotem uma postura responsável frente aos desafios de sustentabilidade no mundo contemporâneo.

Aprender a construir um modelo funcional de balão de ar quente.
Compreender os conceitos de energia potencial e térmica.
Analisar o impacto da temperatura na flutuabilidade.
Discutir aplicações práticas de aquecimento e sustentabilidade.

Habilidades Específicas BNCC

EM13CNT101: Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
EM13CNT105: Analisar os ciclos biogeoquímicos e interpretar os efeitos de fenômenos naturais e da interferência humana sobre esses ciclos, para promover ações individuais e/ ou coletivas que minimizem consequências nocivas à vida.
EM13CNT201: Analisar e discutir modelos, teorias e leis propostos em diferentes épocas e culturas para comparar distintas explicações sobre o surgimento e a evolução da Vida, da Terra e do Universo com as teorias científicas aceitas atualmente.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta atividade é estruturado para oferecer uma compreensão integrada dos princípios da física aplicados à flutuabilidade e à eficiência energética. Através da construção de um modelo prático de balão de ar quente, os alunos terão a oportunidade de experimentar de forma direta como esses princípios são modificados por variáveis como a temperatura. Os tópicos abordados integrarão teoria e prática, facilitando a assimilação dos conceitos e motivando a curiosidade científica.

Conceito de energia potencial gravitacional.
Conceito de energia térmica.
Flutuabilidade em gases.
Impacto da temperatura na densidade do ar.
Práticas sustentáveis na física.

Metodologia

A metodologia adotada nesta atividade inclui o uso de aprendizagens ativas, com ênfase em trabalhos colaborativos em grupo onde os alunos são levados a aplicar teorias de física a experimentos práticos. O uso de materiais recicláveis é uma abordagem didática para ressaltar a importância da sustentabilidade. A atividade também incorpora discussões em grupo após a fase prática para promover o pensamento crítico e a habilidade de argumentação entre os alunos.

Trabalho em grupo para o desenvolvimento do projeto.
Uso de materiais recicláveis para construção.
Experimentação prática para verificação de teorias.
Discussão em grupo sobre o impacto ambiental e eficiência energética.

Aulas e Sequências Didáticas

O cronograma desta atividade foi planejado para durar duas horas, divididas entre sessões de construção e discussão em sala de aula. Cada etapa do cronograma foi organizada para abordar de forma progressiva o entendimento teórico e prático, sendo que, na primeira metade, os alunos desenvolvem seus modelos e, na segunda, discutem suas observações e reflexões sobre os resultados.

Aula 1: Introdução aos conceitos teóricos e construção dos modelos de balão.
Aula 2: Teste dos modelos e discussão em grupo sobre os resultados e implicações práticas.

Avaliação

Os alunos serão avaliados com base em dois critérios principais: participação e processo de construção do modelo, e a capacidade de argumentação durante a discussão final. Para a construção, será avaliada a criatividade no uso dos materiais recicláveis e a eficácia do modelo em demonstrar os conceitos de energia e flutuabilidade. Durante a discussão, espera-se que os alunos demonstrem compreensão dos conceitos teóricos e sejam capazes de aplicar tal conhecimento a contextos do mundo real. Exemplos de avaliação incluem a capacidade do modelo em flutuar adequadamente e a coerência nas discussões sobre sustentabilidade.

Materiais e ferramentas:

Os recursos para esta atividade foram selecionados para facilitar a construção de um modelo prático que evidencia as teorias discutidas em sala de aula. Materiais recicláveis foram escolhidos para sublinhar a importância de práticas sustentáveis. Outras ferramentas de medida, como termômetros e balanças de precisão, podem ser integradas para proporcionar uma experiência mais rica e detalhada para o aluno, fortalecendo a atenção aos detalhes na montagem e execução da experiência prática.

Materiais recicláveis (sacos plásticos, papel alumínio, etc.).
Termômetro para medir temperatura do ar.
Fonte de calor segura (secador de cabelo, por exemplo).
Barômetro ou balão meteorológico para medir a pressão atmosférica.
Documentação e fichas para anotar observações e resultados.

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