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Guia do Professor
Vídeo
Os Curiosos – Temperatura
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Guia do Professor – Vídeo – Os Curiosos – Temperatura - Versão 1.0
IBTF - Projeto Acessa Física - Atualizado em 20 de outubro de 2010
Projeto Financiado pelo MEC - Ministério da Educação e Cultura e pelo MCT - Ministério da Ciência e Tecnologia
- Esta obra está licenciada sob uma Licença Creative Commons - © 2010 – MEC e MCT
Ficha de Catalogação
Tema: Temperatura.
Série escolar: 2ª série do Ensino Médio.
Tempo de duração do vídeo: aprox. 10 minutos.
Tempo sugerido/previsto para utilização do vídeo: 1 aula de 50 minutos.
Pré-requisitos:
Conceito de energia;
Conhecimento de unidades de medida.
Objetivos da atividade:
Entender o conceito de temperatura e suas relações com as
situações do cotidiano;
Diferenciar temperatura e calor.
Introdução
Caro professor, este vídeo foi desenvolvido visando discutir e problematizar com
os alunos do ensino médio o tema temperatura – com destaque para diferenciar
temperatura de energia térmica (calor), e, em algumas passagens, sensação
térmica.
Normalmente o conceito de temperatura é confundido pelos alunos com o
conceito de calor, e, como essas palavras são usadas em diferentes contextos
no nosso dia a dia, isso dificulta a diferenciação.
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Guia do Professor – Vídeo – Os Curiosos – Temperatura - Versão 1.0
IBTF - Projeto Acessa Física - Atualizado em 20 de outubro de 2010
Projeto Financiado pelo MEC - Ministério da Educação e Cultura e pelo MCT - Ministério da Ciência e Tecnologia
- Esta obra está licenciada sob uma Licença Creative Commons - © 2010 – MEC e MCT
Acreditamos que o vídeo é um excelente meio de comunicação integrador e
motivador para os alunos. Ele aproxima a sala de aula do cotidiano, das
linguagens de aprendizagem e comunicação da sociedade urbana, assim como
também introduz novas questões no processo educacional.
Para o desenvolvimento dessa temática são apresentadas situações referentes
ao cotidiano dos alunos, através de situações curiosas e inusitadas vividas por
nossos jovens curiosos, sempre se baseando em questionamentos e situações
problematizadoras.
Mas afinal, o que é temperatura? Qual a diferença entre temperatura e calor?
Quanto mais calor um corpo recebe, maior sua temperatura?
O vídeo irá propor situações inusitadas e curiosas do cotidiano, visando auxiliar
o aluno a consolidar o conceito físico de temperatura.
Dicas para utilização do vídeo
Os vídeos do projeto “Acessa Física” foram desenvolvidos pensando em
problematizar situações físicas presentes no cotidiano dos alunos. Em cada
episódio, alguns jovens curiosos resolvem problemas e vivenciam situações
inusitadas e curiosas, instigadas inicialmente por um professor de Física.
Todas as mídias têm por objetivos ser um meio de comunicação integrador e
motivador para os alunos. No entanto, a maneira como, você, professor irá
utilizá-lo pode variar.
O vídeo pode ser Motivador – Nesse caso o professor poderá utilizá-lo antes da
discussão e explicação do tema do vídeo. As tramas podem ser utilizadas para
introduzir um novo assunto, já que objetivam despertar a curiosidade e
motivação para o tema a ser discutido.
O vídeo pode ser também Demonstrativo ou Investigativo – Nesse caso deverá
ser utilizado após a discussão e explicação do tema do vídeo. O professor pode
optar em abordar e explicar a temática em questão antes de sua utilização, e,
assim, a mídia ajudará a mostrar e levantar novas questões referentes às
explicações e discussões já vividas em sala.
Há também a possibilidade do vídeo ser utilizado como suporte de ensino –
Nesse caso pode ser usado durante a explicação do professor, não antes ou
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Guia do Professor – Vídeo – Os Curiosos – Temperatura - Versão 1.0
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depois. As tramas podem ser utilizadas para responder questões, assim como
para levantar outras.
Todos os vídeos têm duração de 10 minutos, mas é importante que o professor
se prepare e planeje suas aulas e forma de aplicação da melhor maneira para
cumprir os seus objetivos específicos de ensino, levando em consideração o
tempo previsto para execução da atividade e discussão da temática.
É importante destacar também, que cada turma reage de forma diferente à
exibição dos vídeos, o guia do professor traz algumas sugestões de como
utilizar e também se preparar para a aplicação da peça, dá subsídios para
questões prévias e desafios interessantes para que essa atividade atenda ao
propósito para a qual você, professor, planejou.
Leia atentamente o guia a seguir, assista ao vídeo proposto e boa atividade a
todos!
Sinopse
Esta atividade é uma sugestão para trabalhar os conceitos de temperatura e
calor. Para isso as equipes de curiosos irão fazer experimentos, que podem ser
realizados também em sala de aula, e que mostram a diferença entre esses dois
conceitos que os alunos frequentemente confundem.
A equipe azul irá construir um termômetro e uma escala termométrica com
materiais simples e de fácil acesso, enquanto a equipe amarela tem o desafio
de diferenciar temperatura e calor.
Por último, irão mostrar algumas curiosidades em termos de medidas de
temperatura.
Preparação
Antes da exibição do vídeo, sugerimos a você, professor, que:
Assista ao vídeo antes para conhecê-lo – É importante assistir atentamente ao
material. Atente-se às questões e situações levantadas, cheque a qualidade da
cópia e deixe preparado no ponto exato para a exibição.
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Informe aos alunos somente aspectos gerais do vídeo (autor, duração, tema).
Não interprete, nem antecipe as questões que serão tratadas no vídeo para que
ele não se torne mera demonstração do já discutido. Deixe que cada um possa
fazer a sua leitura.
O professor, sem antecipar as situações do vídeo, pode instigar os alunos a
pensar sobre o tema da atividade com questionamentos.
Exemplos de questionamentos:
O que é temperatura?
Por que sentimos o metal da carteira mais gelado que a madeira?
Como podemos medir a temperatura?
O que fazer para modificar a temperatura de um corpo?
Como ocorre a transferência de energia térmica (calor)?
Associar o assunto com a previsão do tempo: Amanhã fará muito “calor”
em São Paulo, por exemplo – o que isso significa?
Possivelmente os alunos irão resgatar o uso da palavra temperatura e calor
associando-as aos termos do dia a dia, como: hoje está fazendo muito calor, o
frio está entrando pela janela, entre outros.
Essas menções são bastante importantes e motivadoras. Elas ajudam a criar
um clima descontraído e propício para a introdução do conceito de temperatura
e sua relação com as colocações feitas pelos alunos.
A busca por esses exemplos corresponde a uma rica atividade e motivação
para assistirem ao vídeo.
Não se preocupe, professor, nesse momento da atividade, em encontrar
respostas corretas e únicas, mas em despertar as dúvidas e questionamentos
sobre os conceitos que serão abordados e desenvolvidos no vídeo.
O professor pode optar também por somente informar os alunos do que se trata
e pedir que eles apresentem ideias e hipóteses sobre o que irão assistir. Estas
informações podem ser anotadas coletivamente ou individualmente pelos
alunos em um exercício de reflexão sobre “o que eu sei”. Nessa atividade os
alunos poderão escrever o que sabem sobre o tema a ser abordado.
Cuidado, professor, com as concepções alternativas dos alunos relacionadas ao
tema temperatura. Muitos alunos associam temperatura a ter calor. Frise aos
alunos que são conceitos diferentes, porém relacionados.
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Durante a atividade
Professor, atente-se as cenas mais importantes e anote-as para uma discussão
posterior. É importante também observar as reações do grupo: como eles
reagem à exibição do vídeo.
Se necessário, pause a exibição do vídeo para esclarecer e discutir a(s)
passagem(s) que julgar interessante.
Pode-se também atribuir uma tarefa aos alunos relacionada ao conteúdo do
segmento do vídeo que estão prestes a assistir (uma questão, uma pesquisa ou
mesmo uma observação). Os alunos, por exemplo, deverão anotar as
informações que foram solicitadas. Dessa forma, dois objetivos serão atingidos
através desta atividade: primeiro, que os estudantes prestem atenção durante
o segmento, e segundo, que estejam alerta às respostas que forem solicitadas.
A seguir, a discussão das questões abordadas no vídeo:
1. Podemos construir
termométrica?
um
termômetro
e
definir
uma
escala
Resposta: É possível. No vídeo a equipe azul demonstra que é possível
construir um termômetro com materiais simples e acessíveis. E, além disso,
também discutem que precisamos de duas referências para definir uma escala
termométrica, por exemplo, a temperatura do corpo humano e o ponto de
ebulição da água. A questão da utilização da temperatura do corpo humano
como uma referência pode ser explorada em sala de aula. Será que essa é uma
boa referência? Será que é estável o suficiente? Isso pode ser abordado de
forma a trazer também para a discussão o tema de sistemas de unidades.
Como sabemos, várias referências de medidas já foram baseadas em
dimensões humanas e historicamente foram abandonadas.
Durante o experimento apresentado mostra-se que existe uma preocupação
com a substância termométrica utilizada, o álcool, pois essa substância deve
possuir pelo menos uma de suas propriedades físicas, volume, pressão,
comprimento, resistência elétrica etc., variando de forma mensurável e linear
com a temperatura.
Após a escolha da substância a ser utilizada, o álcool, outro cuidado é com a
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definição da escala termométrica. Como o álcool está contido em um tubo, a
sua variação de volume com a temperatura se manifesta essencialmente na
variação do comprimento da coluna do líquido e devemos atribuir um certo
incremento para definir o grau de temperatura nessa escala.
2. Como diferenciar calor de temperatura?
Resposta: Podemos demonstrar que para uma mesma variação de
temperatura em corpos diferentes temos que fornecer quantidades de energia
térmica também diferentes.
No vídeo a equipe amarela aquece duas quantidades diferentes de água,
usando fontes de calor iguais até a fervura, e verificam que um tempo maior é
necessário para aquecer a maior quantidade de água. Isso demonstra que calor
não é temperatura e vice versa, pois foram necessárias quantidades de calor
diferentes para que volumes de água diferentes chegassem a mesma
temperatura.
Ou seja, quando fornecemos calor para um sistema alguns parâmetros podem
influenciar a variação de temperatura sofrida. Esses parâmetros são a massa e
o calor específico de cada material. Se define calor específico (c) como a
quantidade de calor que temos que fornecer ou retirar de um grama de
substância para variar sua temperatura em um grau centígrado. No caso
particular da água, c vale 1 cal/(g ºC) ou 4186 J/(kg ºK).
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A seguir destacaremos comentários e explicações de fenômenos citados pelo
físico no vídeo:
Passagem
Calor
Temperatura
Comentário e explicação
Energia em transferência
entre dois corpos que
possuem diferentes
temperaturas.
Medida do grau de
agitação das moléculas.
Exemplo
O café transfere calor para o
meio enquanto “esfria” (diminui
sua temperatura) sobre a
mesa.
Conforme aumentamos a
energia térmica de um corpo,
as moléculas ficam cada vez
mais agitadas, o que implica
em uma maior temperatura.
Informações do programa de previsão do tempo “mundial”
apresentado no vídeo pelas equipes de curiosos no vídeo.
Iara: A maior temperatura já registrada no Brasil foi de 49°C na cidade do
Rio de Janeiro, capital, no dia 15 de janeiro de 2010.
Edu: Já a menor temperatura registrada foi de 17,8°C NEGATIVOS, no Morro
da Igreja, em Urubici, Santa Catarina, em 29 de junho de 1996.
Luize: A menor temperatura da Terra foi de 89,2°C NEGATIVOS, na Estação
Vostok, na Antártida, em 21 de Julho de 1983.
Jonathan: E a maior foi 57,7°C, em Al 'Aziziyah, na Líbia, em 13 de
Setembro de 1922.
Jana: Menos 1°C no deserto da Arábia! De dia, gente! É que é em um resort
de ski indoors (em recinto fechado), em Dubai, nos Emirados Árabes Unidos.
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Pietro: Segundo o Guinness, o "livro dos recordes", a maior temperatura já
registrada no oceano é de 404 ºC. Esse calor animal foi medido no oceano
Pacífico, a mais ou menos 480 quilômetros da costa oeste dos Estados
Unidos, a mais de 2 mil metros de profundidade, num lugar em que o
magma vulcânico fica muito próximo do leito do oceano, aquecendo a água.
Depois da atividade
Depois da exibição do vídeo, professor, você pode rever as cenas mais
importantes ou que considerar de difícil compreensão, ou, se necessário, exibilo uma segunda vez, chamando a atenção para determinadas cenas, diálogos,
situações.
É importante que o grupo (professor e alunos) desenvolva uma conversa sobre
o vídeo, destacando questões, dúvidas, e comentários sobre a mídia.
Pode-se também resgatar a dinâmica em que os alunos refletem e escrevem
em uma folha, agora sobre “o que aprenderam”, ou seja, eles escreverão sobre
algo novo que tenham aprendido com o vídeo. Podem ainda trocar a folha com
os colegas.
A seguir, sugestões de algumas questões que podem ser feitas após a exibição
do vídeo.
Questões
Questões do vídeo
Como
podemos
medir
a
temperatura
dos
corpos?
Sugestão de Resposta
Usamos
os
termômetros
e
suas
escalas
termométricas. Os termômetros são instrumentos que
quando colocados em contato com outro corpo,
entram em equilíbrio térmico e, devido a isso, a
substância de que é feito se dilata conforme a
temperatura aumenta. Para mensurar essa dilatação
ou contração, utilizamos o que chamamos de escala
termométrica.
São três as principais escalas termométricas:
1 – Escala Celsius
Em 1742, o astrônomo sueco Anders Celsius (1701–
1744) criou uma versão "invertida" da versão
moderna da escala de temperatura. Celsius marcou o
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zero no ponto de ebulição da água e o cem no ponto
de fusão; também determinou com grande precisão
como o ponto de ebulição da água variava em função
da pressão atmosférica. Celsius propôs que o zero, na
sua escala de temperatura (ponto de ebulição da
água), devia ser calibrado à pressão atmosférica ao
nível do mar. Esta pressão é conhecida como a
pressão de 1 atm. Atualmente, o ponto de fusão
equivale ao zero e o ponto de ebulição, à pressão de
1 atm, equivale a 100 e o intervalo de variação do
comprimento é dividido em 100 partes iguais.
2 – Escala Farenheith
O grau Fahrenheit (símbolo: °F) é uma escala de
temperatura proposta por Daniel Gabriel Fahrenheit,
em 1724. Nesta escala o ponto de fusão da água é de
32 °F e o ponto de ebulição de 212 °F. Uma diferença
de 1,8 °F equivale à de 1 °C.
Esta escala foi utilizada principalmente pelos países
que foram colonizados pelos britânicos, por ser seu
uso mais adequado em países de clima frio, onde as
temperaturas assumem, quase sempre, valores
positivos na escala Fahrenheit, o que não acontece
quando se usa a escala Celsius. O zero Fahrenheit
equivale a -17,78 °C, portanto, poucas serão as
situações em que serão apresentados valores
negativos na previsão do tempo, o que facilita a
compreensão de temperatura pelos habitantes de
países de clima frio.
3 – Escala Kelvin
A escala Kelvin de temperatura foi criada em resposta
à seguinte pergunta: Qual é a temperatura mais
baixa que pode ser atingida? Quem respondeu a essa
pergunta foi o grande cientista inglês William
Thomson, Lord Kelvin, que mostrou que existe um
limite inferior absoluto de temperatura, cujo valor é 273,15 o C. Em 2007 comemorou-se o centenário de
sua morte e, em sua homenagem, a Revista Brasileira
de Ensino de Física publicou uma tradução comentada
do seu artigo original (veja Revista Brasileira de
Ensino de Fisica, v. 29, n. 4, p. 487-490, (2007)
(http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/Kelvinescala.pdf).
É uma escala absoluta de temperatura porque não
possui dois pontos fixos arbitrários para sua definição,
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Qual a relação entre
o calor e a
temperatura?
pois o zero absoluto é uma constante da natureza. A
temperatura do zero absoluto não pode ser alcançada
por extrapolação, e a escala é definida na escala
Celsius.
Erradamente alguns textos atribuem ao zero absoluto
um conceito segundo o qual nessa temperatura todos
os átomos ou moléculas de um corpo estariam
absolutamente parados e assim não conteriam
energia. Todavia, as leis da Termodinâmica mostram
que mesmo no zero absoluto existe uma energia
denominada Energia do Ponto Zero.
Outra consequência da existência do zero absoluto de
temperatura, e da impossibilidade em alcançá-lo, é
sua relação com a Terceira Lei da Termodinâmica,
que garante que nenhum sistema pode ter uma
eficiência de 100%, negando assim a existência do
moto perpétuo.
Temperatura é a medida do grau de agitação das
partículas que constituem os corpos. Essa agitação
está relacionada com a energia térmica contida em
um corpo. Quando um corpo perde ou ganha calor
diminui ou aumenta a energia térmica que contém e
consequentemente diminui ou aumenta o grau de
agitação dessas partículas.
O aumento ou diminuição de temperatura é função da
Capacidade Térmica da amostra, definida como
C=mc, onde m é a sua massa e c o seu calor
específico. Ou ainda uma variação Δθ de temperatura
exige uma quantidade de calor Q dada por:
Q = mcΔθ
Questões para reflexão e discussão
O que temos que
Pontos fixos (Referências);
levar em
Substância que colocamos para se dilatar
consideração
dentro do termômetro;
quando fazemos
Variação linear da propriedade termométrica
uma escala
com a temperatura do tipo Δℓ = ℓ0 + αΔθ
termométrica?
Quais são os
Todas as substâncias quando modificam seu estado
fatores, além da
dependem das três variáveis termodinâmicas:
massa e da variação
Temperatura
de temperatura,
Pressão
que influenciam no
Volume (pela densidade está relacionado com a
ponto de ebulição
massa)
de uma substância? Quando pegamos uma mesma quantidade de
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substância e fornecemos a ela uma mesma
quantidade de calor, o que implica em uma mesma
variação de temperatura (se não houver mudança de
estado), temos a pressão, que também determina o
comportamento dessa substância.
Quando aumentamos a pressão, modificamos o ponto
de ebulição (PE) em que ocorre a mudança de fase
dessa substância. Se aumentamos a pressão a PE
aumenta, se diminuímos a pressão o PE diminui.
Então, quando dizemos que água ferve a 100ºC
estamos nos referindo a lugares onde a pressão é
1atm. Conforme subimos, diminuímos a pressão e
assim temos um PE menor.
Esse fenômeno é o que está por trás do princípio da
panela de pressão.
Questão Desafio
Qual a diferença
entre temperatura e
sensação térmica?
Temperatura, como já dito anteriormente, é
proporcional ao grau de agitação das moléculas do
material. Sensação térmica é como sentimos através
do nosso corpo a perda ou ganho de calor para o
meio e leva em conta outros parâmetros como o
vento e a umidade do ar.
Avaliação
Como avaliação para sua atividade, proponha que cada aluno crie sua própria
escala termométrica. E discuta os limites de medidas de cada uma delas.
Além disso, proponha que eles pesquisem em vários meios de comunicação,
como revista, jornal, internet, TV e outros, formas em que a palavra calor
aparece, e de que forma aparece. A partir desse levantamento, faça uma roda
de discussão em que cada aluno apresenta onde encontrou a palavra, de que
forma encontrou e por último se está de acordo com a definição física da
mesma, ou não.
Dessa forma você irá trabalhar a capacidade de argumentação dos alunos e
também terá como verificar se eles conseguem aplicar em outros contextos o
que aprenderam em sala de aula.
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Atividades Complementares
Áudio do Projeto Acessa Física “Termodinâmica” – Aquecimento Solar.
Software do Projeto Acessa Física “Termodinâmica” – Experimento Joule.
Experimento do Projeto Acessa Física “Termodinâmica” - Sifão.
Vídeo do Projeto Acessa Física “Termodinâmica”.
Para Saber Mais
Hewitt, P.G, Física Conceitual, 9ª Edição. Porto Alegre: Bookman, 2002.
Máximo, A., Alvarenga, B. Física. Volume Único. São Paulo: Editora Scipone,
1997.
Palavras-chave para busca na internet: escalas termométricas, temperatura,
calor.
http://www.adorofisica.com.br/
http://www.cdcc.usp.br/exper/medio/fisica/kit3_calorimetria/exp1_termo.pdf
http://www.cdcc.usp.br/maomassa/estadfis9.pdf
http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/Kelvin-escala.pdf
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Créditos
Projeto Acessa Física
Instituição Executora IBTF - Instituto Brasileiro de Educação e
Tecnologia de Formação a Distância
Parceiros CDCC - Centro de Divulgação Científica e
Cultural – USP
IEA - Instituto de Estudos Avançados - São
Carlos – USP
Concepção de Linguagem Cao Hamburger
Concepção e Revisão de Prof. Carlos Alfredo Argüello
Roteiros Prof. Dietrich Schiel
Prof. Yvonne Primerano Mascarenhas
Prof. Carolina Rodrigues de Souza
Prof. Paulo Roberto Mascarenhas
Prof. Márcio Leandro Rotondo
Prof. Naylor Ferreira de Oliveira
Prof. Ana Aleixo Diniz
Prof. Felipe Castilho de Souza
Prof. Herbert Alexandre João
Carolina Codá
Coordenador Pedagógico Hamilton Silva
Apresentação Professores – Márcio Miranda e Luis Nunes
Patrícia – Bruna P. dos Santos
Marina – Yasmim Karina Reis
Marcelo – Thomas Canton Miranda
Jana – Natália Belasalma
Edu – David Narciso
Jonathan – Renato Capella
Livia – Zoe Yasmine Miranda Sá Dall’igna
Luize – Ana Carolina Garbuio
Pietro - Bruno Garbuio
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Iara – Letícia Ferreira
Maurício – Lauro De Paiva Pirolla
Fernanda – Nicole Santaella
Carol – Andressa Barbosa C. Gomes
Bruno – Lucas Matsukura
Caio – Wesley Soalheiro de Souza
Pedro – Victor Casé de Souza Oliveira
Beto – Renato Augusto G. Rodrigues
Renata – Luiza Campos Martins
Felipe – Adans Paulo
Paulo – Rafael Augusto Montassier
Direção Glauco M. de Toledo
José Pinotti
Julio Peronti
Carlos Henrique Branco
Wagner Netto
Produção Danny Santos
José Pinotti
Paulo Mascarenhas
Taciana Previero
Wagner Netto
Roteiros Claudio Ferraraz Jr.
Francisco R. Belda
Glauco M. de Toledo
Luiz Salles
Renato Capella
Roger Mestriner
Direção de Fotografia Adriano S. Barbuto
Fabio Tashiro
Edição e Finalização Danny Santos
Elói Beltrami Doltrário
Fernando Rodrigues
Ivan M. Franco
Rodrigo Pio
Animação 3D André Fonseca Silva
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Som Direto Wagner Netto
Adans Paulo
Sound Designer Alexey Rodrigo
Adans Paulo
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