F01A000 – Conteúdo Programado e Objetivos

F01A000 – Conteúdo Programado e Objetivos


1. Movimentos: variações e conservações

  1. Fenomenologia cotidiana
  • Identificar diferentes movimentos que se realizam no cotidiano e as grandezas relevantes para sua observação (distâncias, percursos, velocidade, massa, tempo, etc.), buscando características comuns e formas de sistematizá-los (segundo trajetórias, variações de velocidade etc.).
  • Caracterizar as variações de algumas dessas grandezas, fazendo estimativas, realizando medidas, escolhendo equipamentos e procedimentos adequados para tal, como, por exemplo, estimando o tempo de percurso entre duas cidades ou a velocidade média de um entregador de compras.
  • Reconhecer que as modificações nos movimentos são conseqüência de interações, por exemplo, identificando que, para um carro parado passar a deslizar em uma ladeira, é necessária uma interação com a Terra.
  1. Variação e conservação da quantidade de movimento
  • A partir da observação, análise e experimentação de situações concretas como quedas, colisões, jogos, movimento de carros, reconhecer a conservação da quantidade de movimento linear e angular e, por meio delas, as condições impostas aos movimentos.
  • Reconhecer as causas da variação de movimentos, associando as intensidades das forças ao tempo de duração das interações para identificar, por exemplo, que na colisão de um automóvel o airbag aumenta o tempo de duração da colisão para diminuir a força de impacto sobre o motorista.
  • Utilizar a conservação da quantidade de movimento e a identificação de forças ou torques para fazer análises, previsões e avaliações de situações cotidianas que envolvem movimentos.
  1. Energia e potência associadas aos movimentos
  • Identificar formas e transformações de energia associadas aos movimentos reais, avaliando, quando pertinente, o trabalho envolvido e o calor dissipado, como, por exemplo, em uma freada ou em uma derrapagem
  • A partir da conservação da energia de um sistema, quantificar suas transformações e a potência disponível ou necessária para sua utilização, estimando, por exemplo, o combustível gasto para subir uma rampa ou a potência do motor de uma escada rolante.
  • Acompanhar a evolução dos processos de utilização de potência mecânica e as implicações sociais e tecnológicas a eles associadas ao longo dos tempos (como, por exemplo, na evolução dos meios de transportes ou de máquinas mecânicas).
  1. Equilíbrios e desequilíbrios
  • Diante de situações naturais ou em artefatos tecnológicos, distinguir situações de equilíbrio daquelas de não-equilíbrio (estático ou dinâmico).
  • Estabelecer as condições necessárias para a manutenção do equilíbrio de objetos, incluindo situações no ar ou na água.
  • Reconhecer processos pelos quais pode ser obtida amplificação de forças em ferramentas, instrumentos ou máquinas.

6. Universo, Terra e vida

  1. Terra e sistema solar
  • Conhecer as relações entre os movimentos da Terra, da Lua e do Sol para a descrição de fenômenos astronômicos (duração do dia e da noite, estações do ano, fases da lua, eclipses etc.).
  • Compreender as interações gravitacionais, identificando forças e relações de conservação, para explicar aspectos do movimento do sistema planetário, cometas, naves e satélites.
  1. O Universo e sua origem
  • Conhecer as teorias e modelos propostos para a origem, evolução e constituição do Universo, além das formas atuais para sua investigação e os limites de seus resultados no sentido de ampliar sua visão de mundo.
  • Reconhecer ordens de grandeza de medidas astronômicas para situar a vida (e vida humana), temporal e espacialmente no Universo e discutir as hipóteses de vida fora da Terra.
  1. Compreensão humana do Universo
  • Conhecer aspectos dos modelos explicativos da origem e constituição do Universo, segundo diferentes culturas, buscando semelhanças e diferenças em suas formulações.
  • Compreender aspectos da evolução dos modelos da ciência para explicar a constituição do Universo (matéria, radiação e interações) através dos tempos, identificando especificidades do modelo atual.
  • Identificar diferentes formas pelas quais os modelos explicativos do Universo influenciaram a cultura e a vida humana ao longo da história da humanidade e vice-versa.

Objetivos Complementares da Disciplina

Movimentos: Momentum e inércia / Conservação da quantidade de movimento (momentum) / Variação da quantidade de movimento = Impulso / 2ª Lei de Newton / 3ª Lei de Newton e condições de equilíbrio

  1. Compreenda a grandeza “quantidade de movimento” como uma propriedade física de um corpo e a massa inercial, um de seus parâmetros de medida, como uma grandeza que expressa a propriedade física de resistência à mudança de estado de movimento, ou de outra forma, à aceleração.
  2. Conheça as grandezas físicas que determinam a quantidade de movimento de um corpo (massa e velocidade), bem como suas unidades de medidas, e realize cálculos da quantidade de movimento de um corpo.
  3. Compreenda os modelos como ferramentas elaboradas para explicar fenômenos físicos utilizando-os para explicar movimentos cotidianos, como por exemplo o ato de caminhar, fundamentando-os por meio do conjunto das leis de Newton.
  4. Compreenda a concepção de referencial inercial, no qual são válidas as leis físicas, entre as quais, as leis de Newton, de acordo com a relatividade galileana.
  5. Compreenda a força, do ponto de vista clássico, como uma interação entre corpos capazes de alterar a quantidade de movimento destes, ou seja, uma ação que produz aceleração em relação a um referencial inercial identificando as grandezas físicas que envolvem o conceito de força, suas unidades e a capacidade de efetuar cálculos.
  6. Compreenda a massa inercial, do ponto de vista clássico, como uma resistência à variação da quantidade de movimento de um corpo.
  7. Associe a variação da quantidade de movimento (Impulso) de um corpo à força externa que age sobre ele e ao intervalo de tempo gasto nessa variação, identificando as grandezas físicas envolvidas, bem como suas unidades de medidas, e efetue cálculos envolvendo essas grandezas (Força, Impulso, Intervalo de tempo, etc.).
  8. Interprete movimentos em situações cotidianas por meio do conhecimento das leis de Newton, em que a relação entre força e aceleração é de causa e efeito.
  9. Identifique as diferentes forças (atrito, normal, peso, centrípetas etc.) atuando sobre um ou mais objetos em condições dinâmicas ou estáticas.
  10. Compreenda as forças de contato como devidas às interações de natureza eletromagnética.
  11. Identifique os pares de forças de ação e reação como resultado da interação entre objetos, na interpretação de movimentos reais em situações cotidianas.
  12. Utilize as leis do movimento para explicar situações cotidianas, como por exemplo, veículo em trajetória curva.
  13. Compreenda o momento de inércia em torno de um eixo como uma medida de resistência inercial de um objeto ao sofrer rotação em torno desse eixo, associando seu papel na rotação ao papel da massa nas translações.
  14. Associe a mudança no estado de movimento de um corpo a forças e torques agindo sobre ele, utilizando as leis de Newton para explicar tanto a translação como a rotação de um objeto qualquer.
  15. Compreenda o papel da distribuição de massa em torno de um eixo no momento de inércia rotacional.
  16. Estabeleça as relações entre velocidade e aceleração angular e o torque de uma força em relação a um eixo, demonstrando conhecer a segunda lei de newton para as rotações.
  17. Identifique a conservação da quantidade de movimento angular em situações cotidianas, por exemplo, o movimento de um objeto ou pessoa em uma cadeira giratória.
  18. Demonstre conhecimento da condição de equilíbrio de um objeto em termos do cancelamento das forças e dos torques agindo sobre ele.
  19. Perceba a influência da dimensão de um corpo no seu comportamento perante a aplicação de uma força em pontos diferentes desse corpo, assim como a utilização do conceito de centro de massa para prever situações de equilíbrio ou desequilíbrio de objetos

Movimentos: Gravitação

  1. Compreenda o movimento dos planetas em torno do sol, interpretando-os através de leis empíricas, as leis de Kepler.
  2. Entenda o peso de um corpo como uma força de atração gravitacional que depende da localização desse corpo, mas que essa força não é uma propriedade do corpo.
  3. Diferencie as grandezas físicas peso e massa, bem como suas unidades de medida .
  4. Compreenda a Lei da Gravitação Universal como uma síntese clássica que unifica os fenômenos celestes e terrestres, associando-a com as leis de Kepler.
  5. Compreenda a relação da força peso com a aceleração gravitacional da Terra e interprete os movimentos de objetos celestes, naturais ou artificiais, com a atração entre massas, através da Lei da Gravitação Universal.
  6. Identifique, do ponto de vista da física clássica, a massa gravitacional, diferenciando-a da massa inercial.

Movimentos:Energia, Princípio da conservação da Energia, Trabalho e Potência

  1. Compreenda a energia como uma entidade física que pode se manifestar de diversas formas, e que está relacionada à capacidade de produzir trabalho.
  2. Compreenda a energia mecânica como uma soma de dois tipos de energia: a energia cinética, que depende da velocidade do objeto e a energia potencial, que depende da posição que este objeto ocupa.
  3. Compreenda a energia potencial como resultado do trabalho realizado por um campo de forças, e que este indica a sua potencialidade em possibilitar movimento.
  4. Compreenda o trabalho, do ponto de vista da física, como uma grandeza física relacionada à transformação/ variação de energia.
  5. Identifique situações em que o trabalho de uma força externa não altera a energia cinética do sistema, mas faz variar a energia potencial (energia associada à posição de um objeto).
  6. Entenda a potência fornecida a um sistema como a taxa temporal do trabalho realizado por uma força sobre esse sistema.
  7. Compreenda e analise fenômenos físicos relativos aos movimentos, à termodinâmica e ao eletromagnetismo, utilizando-se do Princípio da Conservação da Energia.
  8. Compreenda que a conservação da energia mecânica de um sistema físico envolve, em seu balanço energético final, outras formas de energia, por exemplo: as perdas energéticas por aquecimento ou atrito e que é preciso fornecer energia ao sistema para repor essas perdas.
  9. Compreenda a potência como uma medida de eficiência de um sistema físico, ou seja, uma medida que identifica a rapidez com que um sistema físico realiza trabalho.
  10. Analise o rendimento de máquinas reais, por exemplo, do motor de um carro, considerando a degradação de energia, isto é, a dissipação de energia por atrito e aquecimento.
  11. Compreenda a energia potencial elétrica como uma das muitas formas de manifestação de energia, como a nuclear e a eólica, percebendo o trabalho elétrico como uma grandeza física relacionada à transformação, transferência ou variação de energia potencial elétrica.
  12. Estabeleça as relações entre energia e potência, distinguindo suas unidades de medidas, e utilize esses conhecimentos para efetuar cálculos do consumo de energia elétrica em residências ou energia em motores.
  13. Utilize a definição de rendimento para cálculo de consumo energético a partir do conceito de potência mecânica.
  14. Compreenda e utilize a formulação matemática para o cálculo de energia cinética ou potencial, utilizando esses modelos em aplicações práticas e reconhecendo seus limites de validade para cada situação em análise.

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