física

FORMACAO EM ACAO 2014
PROPOSTA DISCIPLINAR - FISICA
1. Titulo: Oculos Adeus
2. Conteudos
Conteudo Estruturante: Eletromagnetismo;
Conteudo Basico: A natureza da luz e suas propriedades;
Conteudos especificos: Principio da Optica, A natureza da luz e suas
propriedades.
3.Quantidade de aulas: quatro aulas.
4. Etapa: Ensino Medio.
5. Recursos a serem utilizados
* Textos cientificos e reportagem da revista Veja;
* Pesquisas para resolucoes dos exercicios propostos;
* Praticas de laboratório de Quimica e Fisica.
6. Encaminhamento Metodologico
Serao estudados os problemas da visao e suas possiveis correcoes atraves das lentes
convergentes, usando a Optica Geometrica.
Aula 1: Primeira etapa
Introducao
Imagine quantas pessoas teriam suas atividades reduzidas, se não precocemente abreviadas, sem
o uso de óculos. Dados do Conselho Brasileiro de Oftalmologia confirmam que, em média, 20%
dos estudantes apresentam alguma deficiência de visão e 10% precisam de óculos. As lentes
corretivas, muitas das quais podem virar relíquias graças às cirurgias, funcionam por princípios da
Óptica Geométrica, os mesmos que vigoram no olho humano. O plano de aula permite aplicar e
entender esses princípios.
Apos a abordagem dos problemas da visao e como poderao ser corrigidas, serao distribuidos
para a leitura dos alunos o seguinte texto.
O olho funciona de modo semelhante a uma câmara fotográfica. Para entrar no olho, a luz
atravessa inicialmente a córnea, que, por sua curvatura, funciona como uma lente convergente: a
luz sofre refração, isto é, os raios mudam de direção, e ocorre uma primeira focalização, ainda
grosseira, da imagem. Depois de passar pela pupila, que regula a luminosidade (quantidade de
luz), os raios atravessam o cristalino, outra lente convergente natural, responsável pela focalização
da imagem sobre a retina, película que se situa no fundo do olho. A imagem ali formada é
invertida, cabendo ao cérebro interpretá-la corretamente.O músculo ciliar, ao relaxar ou
tensionar, altera a curvatura do cristalino, modificando sua distância focal (a distância do foco ao
centro do cristalino) para permitir que as imagens de objetos próximos ou distantes sejam
igualmente projetadas sobre a retina.
Correção tradicional
Uma pessoa com miopia enxerga bem objetos próximos, mas vê com dificuldade objetos distantes
porque a imagem é formada antes da retina. As lentes corretivas da miopia devem ser divergentes
para que, justapostas à córnea e ao cristalino, formem uma lente conjugada de maior distância
focal, capaz de projetar a imagem sobre a retina.
A hipermetropia dificulta a visão dos objetos mais próximos porque a imagem se forma após a
retina. A correção é feita com lentes convergentes. A justaposição destas ao cristalino resulta num
sistema óptico de menor distância focal, trazendo a imagem para a retina.
Na presbiopia, ou vista cansada, o músculo ciliar não consegue tensionar suficientemente o
cristalino para que ele "engrosse" e permita que as imagens de objetos próximos sejam formadas
corretamente sobre a retina. A utilização de lentes convergentes, como se faz para os
hipermétropes, é a alternativa de correção para essa deficiência.
Olho remodelado
Alguns dos problemas oftalmológicos mais comuns, como a miopia de elevado grau, podem ser
corrigidos com as cirurgias refrativas, que permitem remodelar a córnea, diminuindo sua
curvatura (a córnea fica mais plana), ou substituir o cristalino por lente acrílica intraocular.
O novo método para correção da presbiopia citado na reportagem não mexe no sistema refrativo
do olho do paciente.
Os alunos devem conhecer previamente os tipos de lentes e os trajetos dos raios de luz que
compõem as imagens.
A aula tera o fechamento com um pequeno debate dos alunos, sobre o que ja sabiam sobre o
assunto e suas possiveis indagacoes sobre o tema.
Aula 2: Segunda etapa
A aula tera inicio com uma experiencia no laboratorio, sobre como as imagems sao invertidas apos
sua reflexao.
Este experimento tem por objetivo a construção de uma câmara escura onde é possível observar a
imagem da chama de uma vela sendo projetada em seu interior.
Contexto
Segundo os princípios da óptica geométrica, os raios de luz se propagam em linha reta. Na câmara
escura, todos os raios de luz que são emitidos pelo objeto a ser projetado, passam atravéz de um
pequeno oríficio e atinge o aparato no interior dela. Assim sendo, a luz que sai do ponto mais alto
do objeto atingirá o aparato no ponto mais baixo da imagem projetada, formando uma imagem
invertida como na figura abaixo.
Usando a luz de uma vela em um quarto escurecido, peça que eles interponham as lentes dos
óculos entre a vela e um anteparo e variem a posição relativa desses objetos até que a imagem da
vela apareça nitidamente e invertida no anteparo.
Apos essa etapa, vai ficar bem claro para os alunos, de como ocorre a projecao da imagem do
olho. Serao trabalhados exercicios na quarta etapa, sobre reflexoes de imagems e diversos planos
e materiais.
Aula 3: Terceira etapa
A aula tera inicio com uma pequena experiencia sobre como calcular o grau de um oculos de
lentes convergentes, experiencia nao e precisa, mas tem como objetivo, os alunos entederem
como se da o processo de calculo no laboratorio.
Cálculo do grau dos óculos
Quem sofre de hipermetropia ou de presbiopia usa óculos com lentes convergentes (ou lente de
contatos). Um experimento simples permite compreender o significado da medida dos "graus" das
lentes. Embora seja pouco preciso, serve de estímulo para o estudo dos problemas da visão.
Experiencia;
De início, usando a luz do sol, eles devem colocar os óculos de lentes convergentes entre a luz
solar e um anteparo no solo, e ajustar a distância até observarem a convergência dos raios sobre
um único ponto no anteparo.
Nessa condição, a distância entre a lente e o anteparo é o valor da distância focal da lente. Essa
conclusão é baseada na equação das lentes:
em que,
do = distância do objeto à lente
di = distância da imagem à lente
ƒ = distância focal da lente
No exemplo, como a distância do Sol (objeto) até a lente é muito grande, 1/do tende a zero, e a
equação fica:
Calculado ƒ, eles obtêm o grau (D) da lente fazendo D = 1/ƒ com ƒ medido em metros.
Apos a experiencia, sera feito o estudo do texto informativo sobre a diferenca de Miopia e
Hipermetropia.
Imagem no foco
Esfera oca preenchida por um líquido gelatinoso (humor vítreo), o olho tem sua parede formada
por três camadas. A parte frontal transparente da camada externa é a córnea. A camada
intermediária contém a íris que apresenta um orifício central (pupila). Atrás da íris, encontra-se o
cristalino. A camada interna é a retina. Os nervos da retina formam o, que transmite os impulsos
nervosos ao cérebro, onde a imagem é interpretada.
Na focalização de objetos distantes, os músculos ciliares ficam relaxados e o cristalino apresenta
pequena curvatura (distância focal grande). Para focalizar objetos próximos, os músculos ciliares
se contraem, aumentando a curvatura do cristalino. Os olhos têm dimensões que variam de
pessoa para pessoa. Os míopes têm o chamado olho comprido. Os hipermétropes, ao contrário,
têm o globo ocular curto.
Explicacao do professor sobre como ocorre a incidencia e reflexao da luz no olho humano.
Aula 4: Quarta etapa
Nessa aula serao trabalhados atividades sobre Optica geometrica e reflexao da luz,( Atividades
retiradas do site Cola na Web)
Exercícios sobre a óptica da visão
1) Um objeto de altura 40 cm é colocado a 20 cm de uma câmara escura de orifício, de
profundidade 15 cm.
Determine, em cm, a altura da imagem projetada.
a) 10 cm
b) 15 cm
c) 20 cm
d) 25 cm
e) 30 cm
2) Na formação das imagens na retina da vista humana normal, o cristalino funciona como uma
lente:
a) convergente, formando imagens reais, diretas e diminuídas;
b) divergente, formando imagens reais, diretas e diminuídas;
c) convergente, formando imagens reais, invertidas e diminuídas;
d) divergente, formando imagens virtuais, diretas e ampliadas;
e) convergente, formando imagens virtuais, invertidas e diminuídas.
3) A correção da miopia e a correção da hipermetropia são feitas com lentes respectivamente:
MIOPIA
a) afocal
b) convergente
c) afocal
HIPERMETROPIA
divergente
divergente
convergente
d) divergente
afocal
e) divergente
convergente
4) A correção para o astigmatismo pode ser feita por:
a) lente esférica convergente;
b) lente esférica divergente;
c) lente esférica côncavo-convexa;
d) lente esférica plano-convexa;
e) lente cilíndrica.
5) O olho humano pode ser considerado um conjunto de meios transparentes, separados um do
outro por superfícies sensivelmente esféricas, que podem apresentar alguns defeitos tais como
miopia, daltonismo, hipermetropia etc. O presbiopismo é causado por:
a) achatamento do globo ocular;
b) alongamento do globo ocular;
c) ausência de simetrias em relação ao eixo ocular;
d) endurecimento do cristalino;
e) insensibilidade ao espectro eletromagnético da luz.
6) A característica do globo ocular que possibilita a visão cinematográfica é:
a) estrabismo
b) persistência retiniana
c) adaptação retiniana
d) hipermetropia
e) acomodação rápida
Os exercicios poderao ser resolvidos com pesquisas na internet, usando o laboratorio de
informatica.
7. Perspectiva de abordagem interdiciplinar:
Atraves desse conteudo, e evidente a possibilidade de se trabalhar biologia, para aprofundar sobre
a composicao do globo ocular e suas caracteristicas, alem de problemas de visao herdados
geneticamente, em matematica os calculos do graudas lentes a serem usadas em cada caso.
8. Referencias consultadas:
- Experimentos de Fisica em http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/opt10.htm
- Atividades sobre a Optica da visao em http://www.coladaweb.com/exercicios
- Oculos Adeus, com reportagem de Juliana De Mari, do Recife a Revista VEJA, editora
Abril.com http://veja.abril.com.br/141098/p_088.html
- Texto complementar www.sofisica.com.br
- Texto complementar www.grpchagas.seed.pr.gov.br