Atividade Investigativa de Física — 2o Ano EM

1. O Enigma dos Gelos que Não Derretem

2. Objetivo investigativo

Como podemos explicar a capacidade de diferentes materiais em conservar gelo por mais tempo?

3. Habilidades 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.
• EM13CNT102: Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento.
• EM13CNT301: Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, testar e validar argumentos e/ou soluções para problemas diversos.

4. Conhecimentos prévios

Antes de iniciar esta atividade, os alunos devem ter um entendimento básico sobre:

• Transferência de calor (condução, convecção e radiação).
• Conceitos de temperatura e calor.
• Diferença entre calor e temperatura.
• Noções de isolantes térmicos.

5. Situação-problema

No último final de semana, Pedro decidiu fazer um piquenique com seus amigos. Ele levou uma caixa térmica cheia de gelo para manter as bebidas geladas. Ao final do piquenique, percebeu que o gelo em sua caixa havia derretido completamente, enquanto o gelo na caixa de sua amiga, feita de um material diferente, ainda estava parcialmente intacto. Intrigado, Pedro se perguntou por que materiais diferentes afetam a conservação do gelo de formas distintas. Assim, a pergunta que ele deseja investigar é: "Qual material é mais eficiente para conservar o gelo por mais tempo e por quê?"

6. Desenvolvimento em 5 etapas

6.1 Hipóteses (10 min)

Inicie a atividade pedindo aos alunos que formulem hipóteses sobre quais materiais poderiam ser mais eficientes para conservar o gelo. Questione-os sobre as propriedades que esses materiais podem ter e como essas propriedades poderiam influenciar a transferência de calor. Incentive-os a pensar em materiais do cotidiano, como isopor, papel alumínio, plástico e vidro.

6.2 Exploração (15 min)

Organize os alunos em grupos de 4 a 5 e distribua os materiais disponíveis: copos de isopor, papel alumínio, plástico (como garrafas PET), vidro (potes de vidro pequenos) e uma pequena quantidade de gelo para cada grupo. Oriente os grupos a envolver o gelo com os diferentes materiais e a medir o tempo que o gelo leva para derreter em cada situação. Perguntas norteadoras:

• Quais propriedades físicas dos materiais podem afetar a conservação do gelo?
• Como podemos medir a eficiência de cada material na conservação do gelo?

6.3 Análise (15 min)

Cada grupo deverá anotar o tempo levado para que o gelo derreta em cada material. Em seguida, os grupos comparam os resultados obtidos e discutem sobre os fatores que podem ter levado a essas diferenças. Devem construir gráficos simples (tempo x material) para visualizar as diferenças.

6.4 Formalização (10 min)

Com base nos dados coletados e nas observações dos alunos, discuta com a turma as razões pelas quais alguns materiais são mais eficientes do que outros para conservar o gelo. Introduza conceitos de isolantes térmicos e explique como a capacidade de um material de conduzir calor afeta sua eficiência para manter temperaturas constantes.

6.5 Socialização (10 min)

Cada grupo apresentará seus resultados para a turma, destacando suas descobertas e comparando com as hipóteses iniciais. Incentive a turma a discutir quais materiais, dentre os testados, seriam mais indicados para a confecção de caixas térmicas eficientes.

7. Recursos

• Copos de isopor
• Papel alumínio
• Plástico (garrafas PET ou sacos plásticos)
• Potes de vidro pequenos
• Gelo (em quantidade suficiente para todos os grupos)
• Cronômetros ou relógios
• Papel e caneta para anotações

8. Avaliação

A avaliação se dará por meio da observação das seguintes evidências:

• Participação ativa dos alunos nas discussões e atividades práticas.
• Capacidade de formular hipóteses embasadas e coerentes.
• Habilidade em coletar e analisar dados de forma crítica.
• Clareza e objetividade na apresentação dos resultados.

Critérios:

• Compreensão dos conceitos de transferência de calor e isolantes térmicos.
• Aplicação adequada dos conceitos na resolução do problema proposto.
• Trabalho colaborativo e respeito às opiniões dos colegas.

9. Diferenciações

Para alunos com TEA ou TDAH:

• Ofereça instruções visuais claras e passo a passo para cada atividade.
• Permita que esses alunos registrem suas observações por meio de desenhos ou diagramas, se preferirem.
• Considere reduzir o número de materiais para análise para evitar sobrecarga sensorial.

10. Para casa

Como extensão da investigação, peça aos alunos que pesquisem sobre outros materiais isolantes térmicos utilizados na indústria e no cotidiano. Eles devem escolher um material e escrever um breve relatório sobre suas propriedades e aplicações, explicando por que ele é eficiente em conservar calor ou frio.