| Sequência didática |
Nesta sequência, será abordada a transmissão de informações via ondas eletromagnéticas. Espera-se que os alunos identifiquem as ondas no espectro eletromagnético, além de caracterizá-las quanto a sua frequência e comprimento de onda.
A BNCC na sala de aula
Objeto de conhecimento | Radiações e suas aplicações na saúde |
Competências específicas de Ciências da Natureza | 2. Compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas, tecnológicas, socioambientais e do mundo do trabalho, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 3. Analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural, social e tecnológico (incluindo o digital), como também as relações que se estabelecem entre eles, exercitando a curiosidade para fazer perguntas, buscar respostas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza. |
Habilidade | (EF09CI05) Investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de imagem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana. |
Objetivo de aprendizagem | Identificar o uso das ondas eletromagnéticas em equipamentos de transmissão de dados. |
Conteúdos | Ondas eletromagnéticas. Frequência. Comprimento de onda. Satélites. Ionosfera. |
Materiais e recursos
Projetor multimídia.
Imagens de diversos aparelhos de comunicação as últimas décadas, como o telégrafo elétrico (1835), o telefone (1870), os primeiros rádios (1904), o telefone celular (1973), o telefax (1970), o pager, os aparelhos celulares recentes.
Imagem do espectro eletromagnético.
Lanternas.
Cópias do texto: O que aconteceria se todos os satélites que levamos ao espaço fossem destruídos? Disponível em: <https://gizmodo.uol.com.br/satelites-destruidos/>. Acesso em: 17 nov. 2018.
Desenvolvimento
Quantidade de aulas: 3.
Aula 1
Para iniciar a aula, organizar os alunos em semicírculo, de modo que possam visualizar a lousa e a projeção da mídia. Projetar as imagens, uma a uma, dos aparelhos de comunicação, começando pelos mais antigos até os mais recentes. Dentre as possibilidades, estão o telégrafo elétrico (1835), o telefone (1870), os primeiros rádios (1904), o telefone celular (1973), o telefax (1970), o pager (1980), diversos aparelhos celulares, desde os mais antigos aos mais modernos. Reparar que as datas estão aproximadas e servem apenas para uma localização temporal. Comentar com os alunos que é muito difícil determinar precisamente o início do uso de certo aparelho, uma vez que, em muitos casos, a data da ideia inicial difere em até uma década da data do seu uso. Outro ponto importante é não associar um cientista à invenção de determinada tecnologia. É importante que os alunos compreendam que a ciência só é possível por que muitas pessoas estão envolvidas ao longo de muitos anos. No ramo da comunicação a distância, esse fato fica ainda mais evidente quando se verifica, por exemplo, que o rádio foi criado duas décadas após a descoberta das ondas eletromagnéticas.
Enquanto as imagens são exibidas é provável que os alunos participem ativamente com comentários do tipo "não tenho a menor ideia de para que serve isso" ou até mesmo "meus pais tiveram isso". Aproveitar esses comentários para incrementar a discussão, perguntando em qual época tal aparelho foi utilizado, para que servia, se era esteticamente bonito comparado aos padrões atuais etc.
Após a exibição de todos os aparelhos, direcionar a discussão para o funcionamento de alguns deles. Sugerimos que seja feita pesquisa utilizando dispositivos conectado à internet sobre o telégrafo, o rádio e o celular. Essa pesquisa deve ser rápida, em torno de 15 minutos, e pode ser realizada em duplas ou trios.
A ideia é que os alunos entrem em contato com algumas informações de características físicas presentes nesses equipamentos, como ondas eletromagnéticas, frequências, amplitude, unidades de medida como hertz etc. A partir desses conceitos que ainda são bem vagos aos alunos, será explorado o conceito de ondas e parte do espectro eletromagnético.
Por meio da pesquisa e das informações do debate inicial, orientar que os alunos respondam às perguntas a seguir. Essas perguntas devem ser retomadas na segunda aula para um melhor aprofundamento.
1. Como a informação é transmitida pelos aparelhos estudados?
Resposta: Por meio de ondas eletromagnéticas.
2. O que o rádio e o celular possuem em comum?
Resposta: Transmitem informação a longas distâncias por meio de ondas eletromagnéticas. Ambos possuem transmissores e receptores.
3. Ao falarmos em um celular, a onda emitida pelo usuário (fala) é a mesma onda transmitida pelo aparelho?
Resposta: A informação emitida pelo usuário que chega até o celular é uma onda mecânica, enquanto a onda transmitida entre os aparelhos é uma onda eletromagnética.
4. Por que não enxergamos as ondas emitidas e recebidas por esses aparelhos?
Resposta: Essas ondas encontram-se fora da faixa de frequências visível.
Após a resolução das questões, com os alunos dispostos, novamente, em semicírculo, projetar a imagem das radiações do espectro eletromagnético, com o intervalo de frequências e comprimento de ondas entre as radiações.
Sirio Cançado
Representação do espectro eletromagnético.
Perguntar aos alunos o que essas faixas significam e pedir que identifiquem a faixa em que os rádios e celulares se encontram. É importante que os alunos percebam que as ondas usadas para a comunicação estão localizadas na faixa de grandes comprimentos de ondas e baixas frequências. Enfatizar que essas grandezas são inversamente proporcionais. Desenhar uma onda no quadro e definir com os alunos o que é comprimento de onda e a frequência, como a repetição de ondas em determinado intervalo de tempo. Pedir aos alunos que comparem, por meio de um desenho, uma onda de rádio com uma onda de raio gama. Esse desenho serve como aferição dos objetivos da atividade; a representação deve conter as ondas de rádio com comprimento de onda maiores; portanto, menores frequências que a onda de raios gama.
Aula 2
Iniciar a aula questionando os alunos com a seguinte pergunta, que pode ser escrita na lousa: Quais as maiores dificuldades dos primeiros meios de comunicação a distância, como os telégrafos?
Para explorar esse tema, retomar a pesquisa sobre o telégrafo, discutido na aula anterior. Pedir aos alunos que aprofundem esse tema por meio de pesquisas mais amplas, que podem ser realizadas em dispositivos conectados à internet com a turma organizada em grupos de quatro alunos.
Espera-se que os alunos concluam que uma das principais dificuldades do telégrafo era transmitir grandes informações em pouco tempo. Devido ao seu sistema baseado em código Morse, era praticamente impossível mandar mensagens longas além de depender, é claro, de pessoas que sabiam manusear o equipamento e transcrever corretamente as informações.
Na segunda parte da aula, distribuir duas lanternas para cada grupo. Eles devem criar um próprio código para mandar uma pequena mensagem para outro grupo, do outro lado da sala. Para tal eles devem fornecer ao outro grupo o seu código escrito em um papel, mas sem se falarem. Eles podem se inspirar no próprio código Morse para se comunicar. Antes de iniciar, apagar as luzes da sala e fechar um pouco as cortinas. Dentre as inúmeras possibilidades, eles podem:
Atribuir letras do alfabeto à lanterna apagada ou acesa.
Usar uma das lanternas somente para separar palavras.
Atribuir tempo da lanterna acesa ou apagada como atributo de mudança de letra ou palavra.
Enquanto um ou dois alunos manuseiam a lanterna, uma dupla lê a informação e a outra confere se os gestos estão corretos. Por meio dessa atividade espera-se que os alunos percebam as dificuldades existentes na época em que os telégrafos eram uma das poucas formas de comunicação. Ressaltar que, diferentemente da lanterna, que usa uma onda visível para mandar a informação, os telégrafos se utilizavam de pulsos elétricos. Questionar os alunos: Como as nossas vidas seriam atualmente se o ritmo de trocas de informação fosse igual ao da atividade? Por fim, deixar claro que, apesar das limitações, a criação e o uso do telegrafo foram de extrema importância para o desenvolvimento de um sistema de comunicação mais eficaz.
Aula 3
Retomar brevemente a conclusão da atividade da aula anterior sobre as dificuldades enfrentadas na comunicação por meio dos telégrafos. Colocar a seguinte questão motivadora na lousa: Como os satélites permitiram um avanço nos meios de comunicação?
Retomar o espectro eletromagnético mostrado na primeira aula e, se possível, projetá-lo novamente, enfatizando que, na comunicação, são utilizadas ondas de grandes comprimentos de onda, como as ondas de rádio e as micro-ondas, mas que essa comunicação é limitada para grandes alcances.
Para isso ficar mais evidente, desenhar a Terra na lousa, cujo diâmetro esteja próximo dos limites da largura do quadro, representando duas antenas em dois pontos da Terra, próximos entre si, com as ondas se propagando de um ponto a outro. Lembrar que essas ondas devem se propagar em linha reta. Em seguida, fazer o mesmo com dois pontos mais distantes. Espera-se que os alunos notem que em determinado momento essas ondas não alcançam mais o outro ponto, pois propagam-se em linha reta e a superfície da Terra é curva.
Desenhar um círculo imaginário maior, envolvendo a Terra e questionar os alunos: Como esse círculo poderia ajudar na transmissão das informações? Que formas de transmissão de dados entre pontos distantes da Terra temos atualmente? Esse círculo representa a ionosfera, a camada da atmosfera capaz de refletir as ondas de rádio, é nela também que se localizam os satélites artificiais que usamos para comunicação e transmissão de dados, como os sinais de TV ou de celulares. Explicar que, muitas vezes, para que uma informação seja transmitida, mais de um satélite está envolvido; essa informação é refletida entre vários satélites até atingir o ponto que se quer atingir. Para ampliar a discussão sobre o tema, sugerimos a leitura do texto “O que aconteceria se todos os satélites que levamos ao espaço fossem destruídos?”, em pequenos grupos (trios ou quartetos), com posterior resolução das questões a seguir.
1. Segundo o texto, qual o principal problema causado pela falta de satélites?
Resposta: A nossa comunicação seria imediatamente afetada, como rede de telefonia, internet e rádio.
2. Qual a solução mais rápida, segundo o texto? Ela é altamente eficaz?
Resposta: Transferir a forma de comunicação para cabos terrestres e submarinos. Essa alternativa é pouco eficaz, uma vez que, rapidamente, causaria sobrecarrega de dados.
3. Por que os aviões teriam dificuldades em suas rotas sem o uso de satélites?
Resposta: Os aviões trocam dados constantemente com os satélites GPS para saber em tempo real sua posição geográfica, além da presença de outras aeronaves. Sem esse sistema, seria bem mais difícil a comunicação entre as aeronaves e a cabine de comando; sistemas antigos de comunicação, que são mais lentos e conseguem operar um número menor de aeronaves, voltariam a ser usados.
Para trabalhar dúvidas
Caso algum aluno sinta dificuldades em compreender ou diferenciar as ondas do espectro eletromagnético, enfatizar que as ondas são, basicamente, caracterizadas pela frequência e pelo seu comprimento. Mostre, por meio do espectro, que ondas de maiores comprimentos possuem menores frequências. Pedir ao aluno que identifique as ondas usadas na comunicação.
Grupos de trabalho também são importantes os alunos trocarem informações entre si, e os alunos com mais facilidade auxiliam aqueles com mais dificuldade.
Avaliação
O levantamento de hipóteses, bem como o trabalho em grupos e a discussão com toda a turma, deve ser avaliado. Para isso, sugerimos a ficha a seguir.
Nome do(a) aluno(a): __________________________________________________________________ |
1. Participou das discussões de maneira efetiva? | ( ) Sim. | ( ) Não. |
2. Participou de maneira efetiva da criação do código na atividade em grupo? | ( ) Sim. | ( ) Não. |
3. Compreendeu a importância dos satélites na vida cotidiana? | ( ) Sim. | ( ) Não. |
4. Compreendeu a importância da ionosfera e dos satélites para a transmissão de ondas eletromagnéticas? | ( ) Sim. | ( ) Não. |
5. Diferenciou as ondas eletromagnéticas por meio de sua frequência e/ou comprimento de onda? | ( ) Sim. | ( ) Não. |
6. Identificou as ondas do espectro eletromagnético usadas nos meios de comunicação? | ( ) Sim. | ( ) Não. |
Propor também aos alunos algumas questões relacionadas às ondas eletromagnéticas, conforme a seguir:
1. Identifique no espectro as ondas eletromagnéticas aquelas que são utilizadas para a transmissão de dados, bem como suas frequências.
Resposta: Micro-ondas: 109 Hz a 1011 Hz. Ondas de rádio e TV: 103 Hz a 108 Hz.
2. Pesquise e relacione a dificuldade de comunicação entre aviões durante uma tempestade solar intensa.
Resposta: As tempestades solares emitem ondas, como raios x, que interagem com a ionosfera, ocasionando um enorme pulso eletromagnético, que carregam a ionosfera. Neste cenário, as ondas de rádio, usadas na comunicação entre aviões é totalmente prejudicada.
Ampliação
Os alunos poderão pesquisar outros usos das diferentes radiações estudadas, como a de micro-ondas para o aquecimento de alimentos ou mesmo recentes testes do seu uso na medicina, no tratamento de artrites e reumatismo.
Fonte: PNLD
