ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO Ensino Fundamental 2 Magnetismo Experimento: Explorando as propriedades magnéticas e construindo bússolas Este roteiro integra o plano de aula Magnetismo Os ímãs possuem características bem interessantes, sendo uma delas o fato de “agirem à distância”, isto é, sem o contato direto com outros corpos. Eles também podem atrair ou repelir outros ímãs conforme a orientação entre eles, ou podem simplesmente ignorar a presença de alguns materiais, sem interagir com eles. Nesta atividade vamos explorar um pouco essas propriedades. Os alunos construirão um ímã e depois verificarão suas propriedades e seu comportamento na presença de outros campos. Proporemos também a construção de um eletroímã cujas propriedades podem ser exploradas como introdução ao eletromagnetismo. Materiais necessários: Para fazer essas atividades serão necessários: ímã permanente (vários - podem ser superímãs ou ímãs de ferrite comuns) clipes de papel metálicos limalha de ferro (pó de ferro - pode ser comprado pela internet ou obtido em qualquer serralheria) diversos materiais encontrados facilmente em casa e na escola como, borracha, lápis, moeda, metais em geral... alicate folha de isopor fina ou outro material leve que flutue na água fita adesiva bacia larga água Procedimento 1 : Explorando as propriedades dos ímãs Divida a classe em grupos de 3 ou quatro alunos. Cada grupo deverá executar o roteiro Oriente os alunos a fazer a observação e responder às questões: Usando um ímã permanente verifique quais dos corpos da lista são atraídos pelo ímã. a. b. c. d. borracha clipe ponta da caneta corpo plástico da caneta Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel | Roteiro de Experimentação: Prof. José Carlos Antônio 1 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO e. lápis f. pedaço de papel g. braço ou perna metálico da cadeira ou carteira 1. O que os materiais atraídos pelo ímã têm em comum? [os materiais atraídos pelo ímã são preferencialmente metais - mais especificamente os metais ferromagnéticos ou que contenham ferro na sua composição.] 2. Com dois ímãs permanentes, verifique se eles se atraem para qualquer orientação com que você os aproxima. Ocorre somente atração? [não, dependendo da orientação pode ocorrer também repulsão.] 3. Usando apenas a capa dura do caderno, coloque um clipe sobre ela e aproxime o ímã pela parte de baixo da capa, movendo-o para os lados. O que ocorre? [o clipe é atraído, isto é, a ação do ímã “atravessa” a capa do caderno - aproveite para reforçar para a classe o conceito de “campo magnético”.] 4. Segurando um clipe em uma das mãos e um ímã na outra mão, aproxime-os devagar e tente perceber o que ocorre com a força de atração entre eles. O que você percebe? [espera-se que os alunos percebam que a força de atração aumenta bastante com a diminuição da distância entre o ímã e o clipe.] 5. Coloque o ímã sobre a mesa, deixando-o livre, e aproxime o clipe de papel segurando-o pela mão. Quem é atraído agora? Como você explica isso? [o clipe atrai o ímã - na verdade a atração é recíproca e esse experimento mostra exatamente isso: o ímã e o clipe se atraem mutuamente. A explicação para isso é que um material ferromagnético se imanta (vira um ímã) quando colocado nas proximidades de um ímã e, por isso, ocorre a atração mútua.] 6. Coloque um clipe em um ímã de forma que a atração os mantenha colados e, então, aproxime esse clipe colado ao ímã de um outro clipe solto sobre a mesa. O que ocorre? Como você explica isso? [novamente a explicação se baseia na mesma propriedade apontada no ítem anterior: o clipe colado ao ímã torna-se ele também um ímã e, dessa forma, passa a atrair o outro clipe.] 7. Coloque um ou mais ímãs sobre a carteira e uma folha de papel em branco sobre os ímãs (mantenha-os separados). Espalhe um pouco de limalha de ferro sobre a folha de papel e observe o que ocorre. O que ocorreu? [espera-se que os alunos identifiquem uma orientação na limalha de ferro, formando linhas: as linhas de campo do campo magnético gerado pelos ímãs embaixo da folha de papel] 8. Desenhe no seu caderno a figura formada pela limalha de ferro sobre a folha de papel usando “linhas de campo”. [professor, certifique-se de ajudar os alunos nessa tarefa.] Procedimento 2 : Construindo uma bússola com clipe de papel O clipe de papel metálico é feito de uma liga ferromagnética que pode ser imantada, isto é, pode ser transformada em um ímã permanente quando colocada na presença de um forte campo magnético. Uma vez que o clipe seja transformado em um ímã ele poderá ser usado como bússola. No roteiro abaixo temos os passos a serem seguidos e algumas reflexões sobre o experimento que devem ser feitas conforme a sequência proposta no roteiro. Divida a classe em grupos de 3 ou quatro alunos. Cada grupo deverá executar a proposta 1. Usando o ímã permanente, verifique que o clipe de papel é um material ferromagnético que se imanta na presença de um campo magnético externo. Para isso basta aproximar o ímã do clipe e verificar que existe atração entre eles. Então responda: é o ímã que atrai o clipe ou o clipe que atrai o ímã? [na natureza não existe “ação unilateral, portanto o ímã e o clipe “se atraem”. Isso ocorre porque a presença do ímã permanente induz uma reorientação dos campos magnéticos internos do clipe, tornando-o também um ímã e, então, os dois ímãs se atraem.] 2. Verifique que ao afastar o ímã permanente do clipe este perde suas propriedades magnéticas e deixa de ser um ímã. Por que isso ocorre? [porque a aproximação do ímã não cria campos suficientes para garantir Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel | Roteiro de Experimentação: Prof. José Carlos Antônio 2 ROTEIRO DE EXPERIMENTAÇÃO 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. a reorientação permanente dos campos magnéticos internos do clipe. Para conseguir essa reorientação permanente usaremos um “truque” como mostrado no passo seguinte do roteiro.] Desentorte o clipe de forma a obter um arame retilíneo. A seguir, esfregue o ímã permanente no clipe, na sua região central, em apenas um sentido, diversas vezes. [é importante que o movimento se dê apenas em um sentido, e não como vai-e-vem, e que a posição relativa do ímã seja mantida durante o procedimento.] Com o alicate, corte as extremidades do arame obtido com o clipe de maneira a aproveitar apenas a parte mais central que foi bastante esfregada com o ímã, mas tome o cuidado de deixar um comprimento de uns 3 cm, mais ou menos, do arame. Aproxime outro clipe desse arame e verifique que agora ocorre atração entre eles, ou seja, o arame esfregado com o ímã tornou-se também um ímã permanente. Por que isso aconteceu agora? [porque no processo de esfregar o ímã no arame do clipe foi possível reorientar as moléculas da superfície do arame conforme a direção do campo magnético do ímã externo. Dessa forma o arame do clipe passou a produzir um campo magnético total não nulo.] Recorte um pequeno pedaço de isopor com o formato de uma seta onde caiba o arame que foi imantado e cole o arame nesse isopor com a fita adesiva. Coloque essa seta com o arame para flutuar em uma bacia com água e verifique o que ocorre. O que ocorreu? [espera-se que a seta aponte na direção norte-sul, pois o arame do clipe se tornou um ímã e este se orientará conforme a direção do campo magnético terrestre.] Peça aos colegas de outros grupos que coloquem suas “bússolas” na mesma bacia e verifique o que ocorre quando duas delas estão muito próximas. Como elas se orientam nesse caso? [espera-se que se orientem de forma a alinharem seus campos] Aproxime o ímã permanente das bússolas na bacia com água e verifique o que ocorre. Como as bússolas se alinham? [espera-se que se alinhem preferencialmente com o campo mais intenso próximo a elas, ou seja, com o campo do ímã permanente.] Roteiro de Experimentação: Prof. José Carlos Antônio Projeto e Edição Instituto NET Claro Embratel / Zilda Kessel | Roteiro de Experimentação: Prof. José Carlos Antônio 3