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Adelaide Amaro
Colégio Pedro Arrupe
Paulo Alexandre Silva
Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa
Dos fenómenos ondulatórios que têm sido explorados no currículo de Física e Química A na unidade “Comunicação de Informação a Curtas Distâncias” de 11º ano, a difração não tem tido um grande destaque. No entanto, no novo programa da disciplina, a difração faz parte das metas curriculares da componente de Física para o 11º ano, incluindo uma atividade experimental sobre esta temática (AL3.2), e sugerindo-se a referência à utilização do fenómeno da difração em espetroscopia.
Assim, nesta oficina será abordado o fenómeno da difração, iniciando-se com uma breve contextualização teórica e apostando em seguida numa componente experimental a ser implementada com os participantes. As atividades a desenvolver visam uma revisão dos aspetos mais importantes da difração, a sua aplicação a fenómenos em contexto real e a exemplificação de atividades de fácil concretização em ambiente de sala de aula. Serão ainda disponibilizados guiões de apoio à realização de atividades experimentais com os alunos sobre esta temática.
Alexandre Cabral
Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa
Laboratório de Ótica Lasers e Sistemas
Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
Esta Oficina tem como objetivo desenvolver diversas experiências, com materiais do dia-a-dia, e com elas explorar os diversos fenómenos da luz, desde a simples reflexão à complexa difração.
Cada um dos fenómenos será trabalhado em conjunto por todos os participantes para que, por um lado, se mostre o lado mágico dos fenómenos luminosos e, por outro, seja possível demonstrar de forma fácil a física por detrás de cada um deles.
Conceição Abreu
Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas
Sociedade Portuguesa de Física
Florbela Rego
Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas
Experiência: medir a constante de Planck
Este trabalho tem como objetivo a medição da constante de Planck com díodos emissores de luz. Este método é muito económico e com ele conseguimos chegar, de modo muito honesto, não só à ordem de grandeza da constante, 10-34J s, mas também estabelecer o seu valor até às décimas, dentro da incerteza da metodologia seguida. Usa-se material simples e barato, apesar de se recorrer a um transdutor/ amplificador de luz. A análise dos dados envolve um ajuste linear e eventuais fontes de incerteza são discutidas.
Demonstração: “ver” as linhas de campo elétrico e a diferença de potencial
Esta desmonstração tem por objetivo visualizar as linhas de campo elétrico numa tina com uma solução iónica, na qual são colocados LEDs de diversas cores. O estabelecimento de uma diferença de potencial entre dois elétrodos mergulhados na solução permite acender os LEDs conforme a disposição destes na solução, levantando a discussão sobre a existência de campo elétrico e levando à estimativa dos valores do potencial elétrico.
Célia Henriques
Departamento de Física, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa
Nesta oficina são propostas várias atividades previstas nos programas atuais. Previamente à realização das atividades por parte dos participantes dar-se-á início à monitorização da variação da temperatura de um corpo quente (experiência enquadrada no programa do 10º ano). As restantes atividades serão realizadas pelos participantes em grupos de 2. A seguir indicam-se as experiências que estarão disponíveis bem como tempos indicativos para a sua realização.
- Ressalto de uma bola (10º ano): aquisição de dados em tempo real com recurso a um sonar (15 min).
- Descarga de um condensador (12º ano): utilização do multímetro e do osciloscópio para a análise da curva de descarga (35 min).
- Indução eletromagnética (11º ano): análise do fenómeno com recurso ao osciloscópio (40 min).
Adicionalmente estará disponível material que permitirá aos participantes proceder à caracterização de resistências, díodos e pilhas (30 min).
Os participantes poderão gerir o tempo de dedicação às experiências de acordo com as suas preferências. Todas as experiências disporão de um guião onde serão sugeridos procedimentos de montagem e recolha de dados.
No final da oficina os resultados das experiências serão discutidos com o conjunto dos participantes (45 min).
Francisco Serafim
Agrupamento de Escolas de Ferreira do Alentejo –
Escola Secundária com 3º Ciclo José Gomes Ferreira
Sociedade Portuguesa de Física
Augusto Moisão
Escola Secundária com 3º Ciclo D. Manuel I - Beja
Uma das atividades experimentais do currículo do 10º ano aborda a obtenção da energia elétrica a partir da luz solar. Utilizando um painel fotovoltaico, investigam-se propriedades como a potência máxima disponibilizada pelo painel, o eletrodoméstico (representado por uma resistência variável) que permite o melhor rendimento, a inclinação do painel em relação aos raios luminosos e o respetivo rendimento.
Nesta oficina propomos realizar a atividade investigando todas as propriedades que constam do programa disciplinar e ainda simular e analisar a influência da nebulosidade nos painéis e as consequências da avaria de uma das células num painel (uma associação de células) na eficácia do painel.
Isabel Catarino
Departamento de Física, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa
O efeito fotoelétrico consiste na libertação de eletrões da superfície de um material exposto à radiação eletromagnética (luz), estando a energia desses eletrões relacionada com a frequência da luz (cor) que ilumina a superfície mas não com a sua intensidade.
Uma das experiências possíveis de fazer para observar este efeito consiste em montar um circuito coletor da corrente dos fotoeletrões onde se pode aplicar um campo elétrico retardador para os eletrões. Iluminando a amostra com luz monocromática e variando a diferença de potencial que regula o campo elétrico, é possível observar-se um potencial de paragem para o qual a corrente elétrica se extingue.
O potencial de paragem é independente da intensidade luminosa, o que leva ao reforço do conceito da existência de fotões e respetiva quantização da energia transferida pela luz para a superfície emissora: E = hf, onde h representa a constante de Planck. Cada eletrão emitido terá então absorvido um mesmo quantum de energia (hf), que usa em parte para se libertar da superfície (a “função de trabalho”,φ ) e a restante na forma de energia cinética. A energia cinética destes fotoeletrões pode ser perdida por razões várias, sendo que na situação mais favorável apenas perdem energia cinética contra o campo eléctrico retardador aplicado. Nesse caso, para os electrões de máxima energia cinética:
Nesta oficina pretende determinar-se o potencial de paragem para várias frequências (f) usando filtros sobre a luz ambiente. Para tal mede-se a corrente de fotoeletrões para um filtro, em função do potencial retardador, que se vai aumentando até que a corrente se extinga. Esse potencial de paragem deverá ser independente da intensidade luminosa: para o observar repetir-se-á a experiencia reduzindo e/ ou aumentando a intensidade luminosa ambiente. Trocando de filtro altera-se o comprimento de onda e poderá medir-se um novo valor de potencial de paragem. Um conjunto de medidas de frequência da luz que ilumina a amostra e respetivos potenciais de paragem permite observar num gráfico a linearidade entre estes dois parâmetros e a partir dela inferir o valor da constante de Planck.
Paulo Ribeiro
Departamento de Física, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa
Objetivos gerais
Exemplificação prática da conceção e execução de atividades experimentais no âmbito da Ótica.
Descrição
A oficina de ótica experimental pretende dar uma visão geral sobre a construção de atividades experimentais e demonstrações no campo da ótica, numa abordagem hands on descontraída. Os conteúdos científicos subjacentes envolvem princípios gerais, ótica física e ondulatória, em particular a reflexão e refração da luz, formação de imagem, dispersão da luz, difração e interferência e geração de luz. Do ponto vista técnico serão enfatizadas competências na área da construção mecânica e instrumentação.
Programa Resumido de Atividades
Vítor Teodoro
Departamento de Ciências Sociais Aplicadas, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Universidade Nova de Lisboa
Os participantes nesta oficina utilizarão software livre para análise de vídeo de alta velocidade, efetuando medições e obtendo modelos matemáticos de quantidades físicas. Terão ainda oportunidade de aprender como se exportam dados para Excel e como se podem construir documentos PDF que facilitem a utilização de vídeos em sala de aula.
(Atividades laboratoriais envolvendo o ácido acetilsalicílico)
Ana M.ª Rosa da Costa
Departamento de Química e Farmácia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve & CIQA – Centro de Investigação em Química do Algarve
Partindo da extração do ácido acetilsalicílico de comprimidos de aspirina, far-se-á um conjunto de experiências que englobam a caraterização física e química do princípio ativo e do excipiente, a determinação gravimétrica e volumétrica do teor em ácido acetilsalicílico, bem como a sua hidrólise e verificação da capacidade de complexação de iões metálicos.
Estes trabalhos experimentais permitem a ilustração de conceitos relacionados com operações unitárias, constantes físicas, cromatografia, gravimetria, titulações ácido-base, cinética química e reações de complexação e de hidrólise.
Bibliografia
L.L. Borer, E. Barry, J. Chem. Ed. 2000, 77, 354
Ana Pardal
Departamento de Tecnologias e Ciências Aplicadas, Instituto Politécnico de Beja
Os biocombustíveis surgiram como alternativas aos derivados do petróleo, sempre com a preocupação de manter os níveis de qualidade que o diesel mineral oferece e com a preocupação de reduzir os níveis de contaminação ambiental.
De acordo com a Diretiva 2003/30/CE, Biodiesel define-se como éster metílico produzido a partir de óleos vegetais ou animais, para utilização como biocombustível em motores diesel.
Descrição da actividade: Os participantes irão produzir biodiesel, a partir de óleos vegetais, através de uma reação de transesterificação.
Transesterificação: processo químico que consiste na reacção de óleos vegetais com um álcool (metanol ou etanol), na presença de um catalisador (ácido ou básico). Os produtos dessa reação química são a glicerina e uma mistura de ésteres etílicos ou metílicos (biodiesel). A reação é processada segundo a equação:
O biodiesel tem características físico-químicas muito semelhantes às do óleo diesel e, portanto, pode ser usado como combustível para motores diesel.
Duração aproximada: 3 horas.
Marta C. Corvo
UCIBIO, REQUIMTE, Departamento de Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Universidade Nova de Lisboa
Os telefones inteligentes (smartphones) e os tablets fazem cada vez mais parte do nosso dia-a-dia. As inúmeras aplicações disponíveis permitem-nos fazer uso deles em diferentes contextos tais como em atividades desportivas, na saúde e na segurança. No ensino da química estes aparelhos também já conquistaram o seu lugar com o acesso facilitado à tabela periódica ou a publicações. No entanto, o seu verdadeiro potencial ainda está longe de ser completamente explorado. A variedade de sensores existente na maioria dos smartphones abre um vasto número de possibilidades, já que podemos utilizá-los como instrumentos de medição devido aos seus sensores e interfaces de comunicação.
Nesta oficina de trabalho propõe-se a execução de uma aula prática com recurso ao smartphone e aplicações para medição de cor. A colorimetria móvel permitirá ilustrar conceitos relacionados com a determinação da concentração de compostos desconhecidos, equílibrio químico e equílibrio ácido-base. Esta actividade pretende apresentar uma aula experimental alternativa que é fácil de implementar relativamente a materiais e equipamentos.
Traga o seu smartphone ou tablet e venha fazer uma aula de química!
Bibliografia
Manuela Pereira
LAQV, REQUIMTE, Departamento de Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Universidade Nova de Lisboa
Objetivos: Aprofundar os conhecimentos dos participantes em Segurança em Laboratório (manuseamento de substâncias perigosas). Discutir aspetos ligados à implementação e operacionalização nos locais de trabalho. Promover e fomentar a cultura de segurança.
Duração: 3 horas.
Programa:
Segurança no laboratório.
Risco na utilização de equipamentos.
Riscos no manuseamento de substâncias químicas perigosas.
Classificação e rotulagem.
Fichas de dados de segurança e fontes de informação. Legislação.
Incompatibilidades e armazenagem de substâncias químicas.
Proteção coletiva e individual. Escolha adequada dos equipamentos de proteção.
Acidentes e equipamentos de emergência.
Ricardo Franco
UCIBIO, REQUIMTE, Departamento de Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Universidade Nova de Lisboa
Pretendem investigar-se os estados de oxidação do ião vanádio caracterizados por vários números de oxidação. Estes estados de oxidação variáveis refletem-se em cores intensas e variadas para os respetivos complexos em solução aquosa.
A química do vanádio é digna de referência pela sua acessibilidade aos quatro estados de oxidação adjacentes. Os estados de oxidação comuns do vanádio são o +2 (de cor lilás), o +3 (de cor azul), o +4 (de cor verde) e o +5 (amarelo). Os compostos de vanádio(II) são agentes redutores e os de vanádio(V) agentes oxidantes. Já os compostos de vanádio(IV) existem frequentemente como derivados do ião vanádio (VO2+).
O meta-vanadato(V) de amónio, ou NH4VO3, pode ser reduzido através do zinco elementar de maneira a obter as diferentes cores do vanádio nos seus diversos estados de oxidação. A oxidação, verificada por variação da cor da solução no sentido inverso, pode ser obtida por titulação com permanganato de potássio. Esta titulação não necessita de agentes indicadores adicionais e permite explorar a estequiometria das reações redox envolvidas.
Em termos de aplicações biológicas, a variabilidade de estados redox do vanádio é explorada em várias metalo-enzimas que catalizam importantes reações biológicas, por exemplo, bromoperoxidases (em algas) e nitrogenase (bactérias fixadoras de azoto). No contexto médico, existem compostos de vanádio com funções insulino-miméticas.
João C. Lima
LAQV, REQUIMTE, Departamento de Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Universidade Nova de Lisboa
A luz é uma onda eletromagnética que consegue propagar-se na ausência de um meio material. Contudo a luz interage com o meio que atravessa.
Quando luz atravessa um meio contendo partículas de dimensões muito pequenas é possível visualizar o 
trajeto que a luz percorre porque as partículas presentes interagem com a luz e dispersam-na em todas as direções, inclusive na direção dos nossos olhos. Em resultado disso, quanto maior for o efeito dispersante das partículas, mais nitidamente se observa o feixe de luz atravessando o meio a partir de uma posição lateral de observação, simultaneamente menos luz atravessa em frente. A este efeito da dispersão dá-se o nome de efeito de Tyndall.
Os efeitos da dispersão podem ser diferentes consoante o tamanho das partículas e do comprimento de onda da luz. A dispersão da luz por partículas muito menores que o comprimento de onda (a dispersão de Rayleigh) é a principal razão pela qual o céu é azul e o pôr-do-sol vermelho, porque neste caso a luz é decomposta nas suas cores (a luz azul sofre maior dispersão que a luz vermelha).
Se o tamanho das partículas é maior que o comprimento de onda, a luz não se decompõe nas suas cores e todos os comprimentos de onda são igualmente dispersos. Por isso as nuvens nos aparecem brancas, tal como o sal e o açúcar (apesar de uma gota de água e um cristal de açúcar ou de sal serem transparentes).
Este trabalho tem por objetivo exemplificar o efeito da presença de partículas de dimensões nanométricas nas propriedades observáveis da luz que atravessa um meio.
Maria A. Pereira
UCIBIO, REQUIMTE, Departamento de Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia, FCT, Universidade Nova de Lisboa, 2829-516 Caparica, Portugal
O O2 é uma molécula extremamente reativa que pode causar danos graves na célula se o seu metabolismo não for controlado. A sua toxicidade está relacionada com o facto de, em meio redutor, poder ser facilmente convertido em espécies reativas de oxigénio, tais como radicais peróxido ou peróxido de hidrogénio, que por sua vez podem danificar as macromoléculas biológicas (proteínas, ácidos nucleicos e lípidos). Para obviar os efeitos nocivos do O2 as células produzem diferentes enzimas que têm um papel importante na destoxificação celular. Por exemplo, a enzima superóxido dismutase converte os radicais superóxido em peróxido de hidrogénio (H2O2), que por sua vez são rapidamente degradados em água e oxigénio molecular pela ação da catalase. A catalase (E.C. 1.11.1.6) é uma enzima presente em todos os organismos aeróbios e tem como função a decomposição do H2O2 em água e O2.
Este trabalho tem como objetivo a caracterização cinética da catalase. Serão determinadas as velocidades da reação em diferentes condições experimentais (variação da concentração de substrato, efeito da temperatura e efeito da presença de ativadores/ inibidores).
Horácio Fernandes
Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa e
Sociedade Portuguesa de Física
João Fortunato e Samuel Balula
Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa
Nesta oficina, pretende-se usar microcontroladores na automatização de experiências de Física e Química e utilizar recursos complementares para a sua exploração em sala de aula. Pretende-se dotar os docentes das ferramentas necessárias para automatizar experiências comuns de modo a torná-las controláveis remotamente e capazes de servir dados experimentais.
A presente oficina, criada numa lógica integrada com a oficina ‘Laboratórios Remotos’, sucedendo-se a esta, pode, no entanto, ser frequentada autonomamente, ocupando dois módulos de formação e encontrando-se organizada da seguinte forma:
Sugere-se que cada formando traga uma experiência que pretenda automatizar para serem estudadas abordagens possíveis na sua robotização.
Os conteúdos produzidos, garantida a sua qualidade pedagógica, serão considerados de domínio público com licenciamento BY-SA[1] com a reserva da propriedade intelectual dos intervenientes e do IST. Para o efeito todos os conteúdos produzidos devem conter o nome completo dos autores e a afiliação.
Recomenda-se que cada formando traga o seu computador portátil (suporte Windows e Linux) com uma versão do Java anterior ou igual à 1.6. (novas versões exigem certificados de segurança).
[1] http://creativecommons.org/choose/results-one?license_code=by-sa
Horácio Fernandes
Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa e
Sociedade Portuguesa de Física
João Fortunato e Samuel Balula
Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa
O objetivo desta oficina é apresentar uma plataforma de experimentação remota e dotar os formandos dos conhecimentos necessários à exploração deste recurso.
O e-lab é um espaço onde podem ser realizadas experiências reais através da Internet. As experiências estão montadas e instaladas fisicamente num laboratório do Instituto Superior Técnico ou em escolas e centros de ciência parceiras, podendo ser controladas por qualquer pessoa, sendo um dos objectivos desta acção preparar os docentes para esta nova realidade.
Os dados das experiências e a imagem dos acontecimentos (vídeos) são captados por meio de sensores conectados, directa ou indirectamente, a um computador central, de onde são difundidos através da Internet. Mais informação pode ser obtida em: www.e-lab.ist.eu
A presente oficina, criada numa lógica integrada com a oficina ‘Automação de Experiências’, precedendo esta, pode no entanto, ser frequentada autonomamente, e ocupa dois módulos de formação:
Recomenda-se que cada formando traga o seu computador portátil (suporte Windows e Linux) com uma versão do Java anterior ou igual à 1.6. (novas versões exigem certificados de segurança).
Fernanda Neri
Escola Secundária de Amares
O ensino da Física e da Química, de modo geral, imprime inúmeros desafios aos professores. Trata-se de uma área do conhecimento que é repleta de teorias e modelos de base matemática resultantes de experimentações práticas e de difícil compreensão. A utilização de recursos diversificados em sala de aula tem conduzido a melhores resultados, no que diz respeito ao processo ensino-aprendizagem, não apenas no que concerne às aprendizagens, mas também numa maior motivação para essa mesma aprendizagem.
A tecnologia TI-Nspire CX permite ao professor criar cenários de aprendizagem dinâmicos e partilhados, tornando-se facilitadora da compreensão dos conteúdos.
As aplicações: Calculadora, Listas e Folha de Cálculo, Dados e Estatística, Gráficos e Geometria, Notas, Vernier DataQuest e Questões permitem a elaboração de documentos completos de atividades pedagógicas estruturadas que conduzem a aprendizagens significativas.
A sessão ocorrerá num ambiente partilhado, recorrendo ao TI-Navigator.
Nesta oficina de trabalho pretende-se explorar algumas das atividades prático-laboratoriais de FQA com o recurso a sistemas de aquisição de dados. Pretende-se igualmente a sua exploração de forma a utilizar as potencialidades da unidade portátil TI – Nspire de modo a atingir as metas propostas nos trabalhos apresentados.