Energia eolica - Material do Educador by Mentes Brilhantes Brinquedos Inteligentes

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mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Desenvolvido por: Mentes Brilhantes - Brinquedos Inteligentes LTDA Edição de texto: Thiago Farias e Vilmar Minella Junior Revisão: Djali Avelino Valois e Luciana Schmidt Projeto Gráfico: Emily Biasi Julho de 2011

Índice:

Para ter em mente

Primeiramente Problematização inicial

Introdução à fenomenologia que será explorada

3 Ativamente

Propostas de atividades de exploração

Inquietamente Textos de apoio pedagógico

23 Cientificamente

Terminologia principal

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Para ter em mente Pode-se considerar que o brinquedo tem dois modos de uso. Em um dos casos montam-se modelos e aciona-os com pilha e, no outro (mais importante), explora-se a transformação de energia mecânica em elétrica através da montagem de mini-usinas eólicas.

Principais termos a serem usados: • • • •

energia elétrica energia mecânica transformação de energia usina eólica

• • • •

alavanca aerodinâmica quantidade de movimento ação e reação

Primeiramente Para realizar as atividades, promova o contato inicial com as peças, pedindo que separem as iguais em conjuntos e que tentem identificar a utilidade de cada uma. Antes que montem um dos aerogeradores, crie um ambiente de curiosidade. Propõe-se abaixo um diálogo inicial sobre o tema: Hoje vamos conversar um pouco sobre o vento.

Não sei como que surge. Deve ser um gigante que fica assoprando.

Vocês sabem como que o vento surge na Terra?

mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Verdade, não é tão simples responder a essa pergunta. Mas, o que é o vento mesmo?

É o ar que se move. Isso, e é possível criar vento?

Claro! O ventilador faz isso.

É só assoprar, como o gigante.

Então, é preciso empurrar o ar em alguma direção. Os nossos pulmões pressionam o ar interno e empurram-no para fora da nossa boca.

Se fecharmos a boca e o nariz é possível notar o aumento de pressão nos ouvidos ao tentar assoprar. Tentem fazer isso!

Verdade... mas e o ventilador? Ah, descobrir como que o ventilador gera vento será por conta de vocês, durante a atividade com o brinquedo.

Mas para ligar o ventilador é preciso fazer o quê? Sei lá, pergunta estranha...ah, claro, põe na tomada.

mentes brilhantes brinquedos científicos inteligentes Sim, mas o que a tomada tem de importante?

Ela dá energia elétrica pro ventilador funcionar, oras.

Exatamente, quer dizer que a tomada armazena energia elétrica, mas tem que vir de algum lugar, não é?

Obs.: Se esse momento aparecer, vale a pena percorrer o caminho inverso da geração de energia elétrica: tomadagpostegsubestaçãogestaçãogusina (normalmente hidroelétrica, no nosso País)ggeradorgmovimento das turbinasgqueda d’água.

Precisamos de um gerador! No gerador de energia elétrica – que é um transformador de energia – o movimento do eixo resulta em energia elétrica.

Tem uma estrada na serra catarinense com um ventilador bem grande. Minha irmã falou que era para acender os postes.

Mas no ventilador, é possível girar as pás e gerar energia elétrica? Será possível fazer o contrário, transformar energia cinética das pás em energia elétrica?

Duvido!

É sério!

Verdade sim, pois eu vi lá perto da divisa do Paraná com Santa Catarina, também!

Poxa, nem eu sabia que havia tantos assim por perto!

Meu avô mora perto de um montão, lá no Rio Grande do Sul. Fica em Osório.

mentes brilhantes É gigante, professor! Mas é preciso ser grandão assim?

brinquedos científicos inteligentes E por que que a pá é comprida e fina?

Nossa, a sua pergunta é excelente! Vocês irão testar e tirar essas dúvidas com o brinquedo.

Ativamente Proposta de atividades de exploração dos fenômenos naturais, apropriação de linguagem, fixação e reforço, por meio de diálogo do mediador com os estudantes.

1. O vento que ilumina nossas mentes Objetivo: Identificar que à medida que se aumenta a velocidade angular das pás, o LED acende e aumenta a sua intensidade luminosa.

Vocabulário:

• velocidade angular • energia elétrica • intensidade luminosa

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

O que fazer? O principal fenômeno para ser explorado no início é a transformação de energia. Desse modo, a exploração da transmissão de movimento entre o eixo das pás e o do gerador está em uma atividade posterior. Sugere-se que todos os grupos de estudantes encaixem as mesmas engrenagens, indicamos as azuis; a discussão sobre a caixa de marcha deve ficar para um segundo momento. Para todas as atividades é preciso de um vento razoável, cerca de 3 m/s, para poder acender o LED. Se o vento é pouco intenso, teste o brinquedo diante de um ventilador. Outro possível problema é a polaridade do LED, esse dispositivo não acenderá caso esteja conectado de forma errada: se o eixo rotor do gerador, gira no sentido anti-horário / horário, a “perna” maior do LED deve estar conectada ao fio preto / vermelho. Dependendo da montagem feita pelos estudantes, pode ser que o gerador não funcione. As atividades posterio-

res são importantes para aperfeiçoar o brinquedo. Aponte que a velocidade de giro das pás aumenta aos poucos até que seja o suficiente para acender o LED. Indique que quanto maior a velocidade angular das pás, maior é a velocidade angular do eixo do gerador, e mais energia elétrica é “gerada”; vale lembrar que a geração não aparece do nada, e sim de uma transformação de energia. Outra relação importante que pode ser trabalhada é entre a intensidade da luz e a corrente elétrica.

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O que pode dar errado? Vento pouco intenso. Use um ventila-

dor potente. Conexão errada do LED ao circuito. Verifique se não há mal contato e inverta a posição das “pernas”. As pás não giram e ouve-se barulho nas engrenagens. Os dentes das engre-

nagens podem estar engatados indevidamente. Verifique também se há mais de um par de engrenagens conectados. OBS.: As atividades seguintes propõem melhoras significativas para o funcionamento do brinquedo.

O que acontece? O principal efeito é que a energia mecânica das pás pode ser transformada em energia elétrica devido ao gerador. A maneira que o brinquedo mostra isso é através do LED, em que a intensidade do brilho aponta a quantidade de energia que está sendo transformada. Quanto maior a velocidade angular das pás, maior é a velocidade angular do eixo. Esse movimento é transmitido ao eixo do gerador através de engrenagens, cuja finalidade é aumentar a veloci dade angular do eixo do gerador para que as espiras girem o mais rápido possível no campo magnético dos ímãs. A tensão gerada será maior quanto maior for a velocidade angular do eixo

do motor. A corrente aparece quando a tensão – nos terminais do gerador – atinge o valor necessário para ativar o LED, ou seja, para jogar os elétrons do sistema para a banda de condução do semicondutor tipo-n (componente do LED). Como o outro semicondutor da junção, o tipo-p, possui uma banda de energia livre e menos energética, possibilita que os elétrons decaiam para esse nível emitindo fóton. Por isso, quanto maior a velocidade de giro das pás, mais fótons são emitidos, pois mais elétrons são excitados por unidade de tempo. Para mais detalhes, veja o texto 6, sobre LEDs.

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0° é morno, 20° é quente e 90° é um gelo! Objetivo: Experimentar qual ângulo de inclinação das pás se mostra mais eficiente.

Vocabulário:

• ângulo de ataque • eficiência

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

O que fazer? Discuta com os estudantes de que maneira o ângulo das pás pode mudar a eficiência do aerogerador, ou seja, que consiga transformar o máximo possível da energia mecânica do vento em energia elétrica. Essa discussão pode ser com a proposição de situações, tais como: pás paralela ou perpendicularmente ao vento. Depois, deixe-os tes-

tando as maneiras que acham mais eficiente. O ângulo de maior eficiência pode ser encontrado em torno de 20º – em relação à face do aerogerador – para as pás azuis, já para as pás brancas, o ângulo ideal está perto de 0º. Você pode conferir o gráfico dessa dependência na página 16 do manual em inglês: figuras 52 e 53.

O que pode dar errado? Vento inconstante em intensidade, atrapalhando a comparação entre ângulos. Pouca sensibilidade para notar a efi-

ciência através da velocidade angular das pás ou da intensidade luminosa do LED. Um multímetro pode ser de grande utilidade.

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O que acontece?

Na interação entre vento e pás ocorrem dois efeitos importantes que promovem a aceleração angular. O primeiro é a ação direta dos ventos sobre cada pá: na colisão das moléculas de ar com a pá, o vento transfere parte de sua quantidade de movimento para

o objeto, mas como o sistema de pás só possui um grau de liberdade – eixo paralelo à direção do vento – o impulso na pá tem que ter uma componente perpendicular ao eixo para que a pá gire. Assim, a inclinação é importante para promover o impulso “lateral”.

O outro efeito importante é o mesmo

que ocorre nas asas de um avião ou aerofólio de veículos: força aerodinâmica perpendicular ao movimento. Se olharmos as pás azuis, um dos lados tem uma superfície um pouco maior que a do outro lado (como asas e aerofólios), essa

diferença de comprimento promove uma força aerodinâmica perpendicular quando a pá atravessa / corta o ar (veja uma explicação mais profunda no texto 4). Segundo testes com aerofólios comuns, o “ângulo de ataque” de maior eficiência, que provoca mais força de sustentação é cerca de 18°.

3. Para aonde vai o ar? Objetivo: Notar o sentido da corrente de ar, segundo o sentido de giro das pás.

Vocabulário:

• Ação e reação • Direção • Velocidade

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

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O que fazer?

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A razão desta atividade é enfatizar a importância da direção do vento e sua relação com a inclinação das pás, neste caso, fazendo o processo inverso. Pede-se para que testem girando para um sentido e depois para o outro, mudem a velocidade angular e alterem o ângulo das pás. Durante a realização das atividades, deve-se pedir para que indiquem a direção de saída do ar em

cada caso. Depois, pergunta-se o que deve ocorrer quanto o vento vier pela mesma direção. Para perceber o sentido e a direção de deslocamento do ar, pode-se colocar os braços e as mãos na frente e atrás do aerogerador, tomando cuidado para não se machucar com o movimento das pás.

O que pode dar errado? Não conseguir diferenciar a direção de movimento da corrente de ar nos

dois casos. Tente ir para um ambiente onde não há vento. Alterne rapidamente o sentido de giro das pás.

O que acontece? Espera-se que a atividade seja capaz de mostrar aos estudantes que a inclinação das pás pode gerar vento para frente ou para trás do gerador eólico, devido à inclinação e ao sentido de giro. Sendo um reforço à atividade anterior, já que o experimento mostra o caminho inverso feito pelo ar. É também importante ressaltar que a direção do vento produzido muda quando se muda a inclinação das pás em 180°. Além da relação entre direção do vento e giro das pás, o surgimento do vento que é importante, a ação e reação: a pá faz força sobre o ar – produzindo o

vento – e este exerce força sobre a pá (nota-se pela resistência segundo o ângulo). O deslocamento de ar vai depender da área da pá, e a quantidade de ar deslocado por segundo depende da velocidade angular das pás. A quantidade de ar que bate nas pás é importante, pois aumenta a força resultante agindo em cada pá. O sentido do vento natural e a inclinação das pás determinam o sentido de giro destas. Essas variáveis são levadas em conta ao gerar energia elétrica através de aerogeradores.

4. 60 + 20 dentes não é igual a 20 + 60 dentes, mas 40 + 40 é indiferente! Objetivo: Verificar se o LED acende ou não diante de sistemas diferentes de engrenagens.

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Vocabulário:

• velocidade angular • torque • tensão elétrica

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

O que fazer? Peça para se desengatar quaisquer engrenagens, e perceber se o LED acende ou não diante de vento. Depois,

associa-se a engrenagem vermelha inferior com a amarela superior; faz-se o mesmo teste e presta-se atenção na

intensidade da luz, caso acenda, e na velocidade angular das pás. Repete-se o procedimento anterior para as rodas azuis (somente elas devem estar engatadas). Por último, as duas últimas engrenagens. Veja as figuras abaixo. Note que a intensidade de vento não pode variar muito entre cada teste. De-

pois de marcar quando o LED acende ou não, vale a pena despertar nos estudantes a formulação de hipóteses do porquê, em alguma associação de engrenagens, o aerogerador acender ou não o LED. Um passo além é indicado nas atividades 5 e 6.

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O que pode dar errado? Não conseguir diferenciar a direção de movimento da corrente de ar nos dois casos. Tente ir para um ambiente

onde não há vento. Alterne rapidamente o sentido de giro das pás.

O que acontece? A mudança de engrenagem faz com que mude a razão entre as velocidades angulares dos dois eixos (do motor e das pás). De modo simples, considere uma engrenagem com 60 dentes (amarela) e outra com 20 dentes (vermelha). Se os dentes estão conectados de alguma maneira (entre si ou com corrente) enquanto a grande completar 1 volta, quer dizer que no ponto de encontro das engrenagens os 60 dentes passaram ali. Nesse mesmo caso, a roda menor tem que passar 60 dentes, mas como só tem 20, ela completa 3 voltas. A velocidade angular da pequena é 3 vezes maior que a da grande, porém a taxa de dentes que passam no ponto de encontro é a mesma para ambas, por exemplo, 3 dentes por segundo. Mas

isso não explica porque o vento não consegue mover um dos conjuntos de engrenagem, apesar de explicar porque em um dos casos (que é oposto) as pás giram rapidamente e não acendem o LED. Apesar de a engrenagem amarela ficar a uma frequência inferior, o torque em seu eixo é maior. O caso contrário ocorre para o eixo da engrenagem vermelha, em que a frequência é superior, embora o torque no eixo seja menor. Para se perceber isso, pode-se aplicar uma certa força nos eixos móveis dessas engrenagens. A força necessária é maior no eixo da roda maior; como o raio do eixo é igual para as engrenagens, a força para impedir o giro é um indicador do valor do torque.

5. Melhor que dois braços, só o braço da alavanca. Objetivo: Perceber a influência da alavanca na eficiência do brinquedo.

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Vocabulário:

• braço de alavanca • força • potência

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

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O que fazer? Peça que os estudantes movam as pás até acender o LED fazendo com um dedo em uma posição mais longe do eixo. Depois, que repitam o procedi-

mento posicionando o dedo o mais próximo do eixo. Peça para que descrevam onde a força tem que ser maior e onde tem que se fazer um arco maior com o dedo.

Depois, usa-se as engrenagens de um mesmo eixo como alavancas. Gira-se as engrenagens com os dedos e se percebe que quanto menor a engrenagem, maior a força para girar o eixo. As duas etapas anteriores mostram a relação entre braço de alavanca e força. Mas é importante deixar claro que para acender o LED com a mesma intensidade, é preciso exercer uma mesma potência, no caso da atividade: trocar força por velocidade do dedo; no caso de o dedo ficar perto do eixo, a velocidade do dedo é pequena e a força exercida é grande.

O que pode dar errado? Dificuldade para perceber que existe diferença na aplicação de força sobre as engrenagens de tamanhos diferentes. Para aumentar o efeito, deixe a

engrenagem amarela superior engatada com a vermelha inferior, gire as engrenagens superiores, uma por vez.

O que acontece? É um dos princípios mais básicos da mecânica: princípio de alavanca. O torque para promover a aceleração angular de alguma coisa ou manter um sistema em equilíbrio dependerá da força desprendida e do ponto (distância) de aplicação dessa força em relação ao eixo. Isso é facilmente percebido ao girar o aerogerador com os dedos, quanto mair perto do eixo estiver o dedo, maior é a força necessária para gerar o

torque exigido pelo gerador. Se é preciso de um certo torque em um eixo, quanto maior o braço de alavanca onde se aplica a força, menor precisa ser a intensidade dessa força. Em outras palavras, quanto maior a distância do ponto de aplicação de uma certa força, menor precisa ser o valor dessa força para promover um determinado torque em um eixo.

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6. Brincar pode dar trabalho! Objetivo: Perceber a relação entre trabalho e transformação de energia mecânica em elétrica.

Vocabulário: • • • • •

Trabalho Energia mecânica Energia elétrica Tensão Corrente elétrica

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

O que fazer? Novamente, pede-se para girar as pás com o dedo nas proximidades do eixo. Para esta atividade, o mais importante é perceber a força necessária para mover as pás, aplicando-a no mesmo ponto. Vale lembrar que a força aplicada ao longo de um deslocamento é chamado de trabalho, na Física. É interessante, nesta atividade, introduzir a noção de trabalho, pois ao tirar / adicionar componentes mudará a força necessária para se completar uma volta. Para começar, lembre que para acender o LED é preciso pouco menos de 1V. Questione sobre se quiséssemos trocar de gerador para gerar 220 V de tensão elétrica, o que mudaria? Enfatize que o gerador realiza a transformação de energia mecânica em energia elétrica. Para dar continuidade, pode-se fazer outras perguntas, como: Será preciso vento mais intenso, por quê? Peça para que testem / percebam o quanto é “consumido” de energia mecânica pelo gerador, ao girar as pás com o dedo. Proponha para provocarem a tensão elétrica mínima para acender o LED, não precisa acender o LED com o máximo de intensidade; isso será feito depois. Basta tirar o gerador do circuito e comparar; ou apenas desengatar as engrenagens, isso provoca o mesmo efeito.

Se tiver uma fonte de vento, peça para que coloquem e tirem o gerador e vejam em qual configuração as pás giram mais rápido (em menos tempo) ou são mais aceleradas. Assim se pode responder à pergunta anterior que, para gerar 220 V, seria necessário fornecer mais trabalho ao gerador e isso deve ser feito ao aumentar a força aplicada. Lembre que se aplica trabalho sobre o gerador ao transformar energia mecânica em elétrica. Mas o LED também participa de uma transformação da energia ao transformar energia elétrica em energia luminosa. Portanto, no LED deve haver trabalho envolvido. A questão que pode ser feita é: será que esse trabalho pode ser percebido? Assim que as pás estiverem girando e a intensidade da luz se manter aparentemente constante, pede-se para tirar o LED sem interromper o giro e descrever a experiência. É um bom momento para se discutir sobre eficiência e trabalho uma vez que, em boa parte dos eixos e engrenagens do brinquedo (incluí-se o gerador), há atrito ou outros tipos de resistências. Elas acabam provocando trabalhos dissipativos, que transformam, por exemplo, energia mecânica em sonora ou térmica (barulho e aumento de temperatura dos componentes).

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O que pode dar errado? Dificuldade para notar a diferença do trabalho com ou sem gerador / LED. Para aumentar o efeito, deixe a engre-

nagem amarela superior engatada com a vermelha inferior.

O que acontece? O papel do trabalho, na Física, é a transformação de energia, ou seja, se houve a transformação de um tipo de energia em outro, é porque alguma força agiu sobre o sistema analisado. No caso da geração de energia elétrica através do vento, o trabalho ocorre devido à força que o vento emprega nas pás e, consequentemente, sobre o rotor do gerador. A transmissão dessa força até o gerador se dá pelo torque dos eixos das engrenagens, o que causa o giro das “e spiras” no campo magnético dos ímãs e, consequentemente, o surgimento de tensão elétrica. Assim, transformou-se energia mecânica em elétrica. Não se deve esquecer que há resistências ao movimento, e essas forças também provocam trabalho. Considerando somente as resistências, a energia cinética do vento não é transformada em elétrica, mas em: aumento da temperatura do material (aumento da energia

cinética das moléculas constituintes), som (energia mecânica associada à agitação periódica das moléculas do ar e a uma certa amplitude de movimento) entre outras possibilidades. A atividade poderia também ser conduzida em termos de potência, até mesmo a relação entre intensidade luminosa e potência.

mentes brilhantes 7.

3 ou 6, um problema para vocês...

brinquedos científicos inteligentes Objetivo: Notar a influência do número de pás na transformação de energia.

Vocabulário: • • • • •

Trabalho Energia mecânica Energia elétrica Tensão Corrente elétrica

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: dois aerogeradores.

O que fazer? O pretendido é que os estudantes mudem a quantidade de pás usadas no aerogerador. O modelo indicado pelo manual tem 6 pás, basta retirar 2 ou mais e testar

o comportamento do aerogerador frente ao vento. As montagens são indicadas nas figuras seguintes:

Com os resultados, questione como a quantidade de pás provoca diferença na eficiência do aerogerador. Por exemplo, com qual das configurações se consegue emitir mais brilho com o LED? Então, há mais torque resultante. Mas como o vento aplica mais força com mais pás? A partir dessas perguntas (exemplos propostos) é possível chegar até a relação de quantidade de ar que se choca com as pás. Quanto maior a quantidade de moléculas que se cho-

cam, maior a força e o torque resultante. Apesar de essa atividade ser simples e dar liberdade ao estudante, deve-se levar em consideração que há um empecilho: a distribuição das pás pode deslocar o centro de massa para fora do eixo. Se não for simétrico, o vento terá que fazer o trabalho de erguer o centro de massa. Então, precisa-se alertar que a retirada de pás tem que sempre manter o sistema simétrico, ou seja, o centro de massa no eixo.

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O que pode dar errado?

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O vento estar pouco intenso ou ins-

tável prejudicando a comparação. Use um ventilador.

O que acontece? A quantidade de pás influencia diretamente na seção de choque (área), ou seja, na quantidade de moléculas de ar que irão colidir e transferir energia cinética às pás. Essa área também

influencia no ângulo cuja eficiência é maior. Quanto maior o número de pás, maior a área e a quantidade de moléculas que colidem com a superfície das pás.

A quantidade de pás influencia diretamente na seção de choque (área), ou seja, na quantidade de moléculas de ar que irão colidir e transferir energia cinética às pás. Essa área também influencia no ângulo cuja eficiência é maior. Quanto maior o número de pás, maior a área e a quantidade de moléculas que colidem com a superfície das pás. No caso de um conjunto de pás assimétricas é relevante verificar se o cen-

tro de massa está deslocado do eixo. Para tanto, basta girar as pás e largá-las sobre diversas posições e notar se o sistema fica equilibrado ou não. Caso sim, significa que o centro de massa está no eixo e não há como ele descer, ou seja, atingir um ponto de menor energia potencial gravitacional. Caso não esteja em equilíbrio, significa que o centro de massa vai cair em busca da menor distância ao centro da Terra – menor energia potencial gravitacional.

O que pás, aviões e carros de corrida têm em comum? Objetivo: Perceber que o formato das pás – semelhante a asas e aerofólios de veículos – influencia na eficiência do brinquedo.

Vocabulário:

• • • • • •

pressão diferença de pressão velocidade fluido força aerodinâmica ângulo de ataque

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: o aerogerador nº 2; com pás azuis.

O que fazer?

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Utilize primeiro a configuração do modelo com 6 pás. Mas é importante que nessa atividade haja precisão para não atrapalhar resultados; por isso será bom que se use um ventilador potente. Colocando o brinquedo contra um vento de intensidade constante e a uma certa posição do ventilador, deve-se comparar a intensidade da luz emitida pelo LED, bem como o tempo que foi necessário para acendê-lo, ou seja, para as pás alcançarem sua velocidade angular ideal. Depois, peça para que girem as pás tal que elas fiquem com os “encaixes“

para frente desse modo, a superfície “menor” ficará para frente. Nota-se que nessa configuração as pás irão girar em sentido contrário. É necessário trocar a posição dos contatos do LED para que ele acenda, já que a tensão elétrica (e o campo elétrico) estará invertida. Compara-se em qual dos casos que o brinquedo foi mais eficiente, atingiu uma boa velocidade angular e acendeu o LED. Ressaltar o que de diferença essencial havia entre as duas configurações.

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O que pode dar errado? Vento pouco intenso pode prejudicar a visualização do efeito. Ajuste o ângulo das pás para próximo de 20º. Dependendo do ventilador e de seu fluxo de ar, você pode adaptar a posição das pás ao longo das barras de furos alternados, deixando as pás mais na ponta ou mais próximas do eixo.

Diferença no ângulo entre as duas configurações pode prejudicar a comparação. Atente para que não haja essa diferença durante os testes. O LED não acende. Primeiro gire com os dedos para ver se o sentido de giro das pás está correto e se o LED acende. Caso esteja errado, mude a posição das pernas do LED.

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“Asa” na água

Objetivo: Notar a força de “sustentação” devido ao formato e à velocidade da pá.

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: o aerogerador nº 2; com pás azuis.

O que fazer? Utilize primeiro a configuração do modelo com 6 pás. Mas é importante que nessa atividade haja precisão para não atrapalhar resultados; por isso será bom que se use um ventilador potente. Colocando o brinquedo contra um vento de intensidade constante e a uma certa posição do ventilador, deve-se comparar a intensidade da luz emitida pelo LED, bem como o tempo que foi necessário para acendê-lo, ou seja, para as pás alcançarem sua velocidade angular ideal. Depois, peça para que girem as pás tal que elas fiquem com os “encaixes“

O que pode dar errado? Não se deve puxar o fio e a pá para cima, mas horizontalmente.

Com um puxão exagerado o efeito pode não ser percebido.

O que acontece? Fica evidente, diante da atividade, que o formato das superfície das pás azuis busca uma maior eficiência aerodinâmica. No fundo, a “força aerodinâmica” que atua no brinquedo, aumentando a sua eficiência, é equivalente à força de “sustentação” dos aviões. A força principal que atua no brinquedo é a colisão direta do vento com as pás. Para aumentar a eficiência, essa “força aerodinâmica” deve ser aliada, ou seja, ter a mesmo sentido de atuação da força provocada pelo vento quando este é desviado de trajetória pela superfície do aerofólio (pá do brinquedo ou asa do avião). Quando a pá atravessa o ar, a massa de ar se divide e parte flui por um lado e parte por outro. Pelo formato, a massa de ar de um lado faz uma curva grande devido a sua viscosidade e interação com a superfície da pá. Se a

pá faz força sobre o ar, por intermédio da viscosidade, a reação é o ar aplicar uma força sobre a pá e em sentido contrário. O fenômeno em questão depende também da velocidade relativa entre o objeto e o fluido além da densidade e da viscosidade do fluido. Isso é facilmente percebido quando se compara como essa força sobre as pás é mais evidente na água (a uma velocidade relativamente pequena) que no ar, já que a água é muito mais densa e viscosa que o ar. Porém, somente o formato não justifica a eficiência, é preciso levar em conta o “ângulo de ataque” das pás. O ângulo influencia na diferença de velocidade do fluido que atravessa as pás e na diferença de pressão. Para mais detalhes, leia “A aerodinâmica do brinquedo”.

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10.

A queda das pás Objetivo: Notar que a “queda” de pás é capaz de acionar o LED.

Vocabulário: • • • • • •

centro de massa altura peso energia potencial energia cinética energia elétrica

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: os 2 aerogeradores.

O que fazer? Embora não esteja ligada diretamente com os princípios básicos de funcionamento do brinquedo, essa atividade pode ser útil para explorar novamente a conservação de energia e a transformação de energia mecânica em elétrica. Tendo isso em mente, é possível esclarecer – através dos brinquedos – que a queda dos corpos é uma transformação de energia e quem faz a transformação é a força peso do objeto. Para tanto, retira-se algumas pás do aerogerador e, com isso, o centro de massa fica deslocado do eixo. Desse modo, o centro de massa pode ser deslocado para cima, ao se mover as pás. Largando-as para um lado acenderá ou não o LED, tudo dependerá da polaridade da tensão nos terminais do dispositivo. Isso mostra como uma queda (do centro de massa, no caso) pode ser

convertida em energia elétrica. Pode-se variar a altura de onde se larga o sistema (pás) e comparar a intensidade da luz do LED em cada momento. Com esse efeito, pode-se conduzir os estudantes a entenderem que quanto maior a altura da queda mais energia elétrica é gerada, uma vez que a energia cinética (das pás e eixos) será maior por causa da energia potencial gravitacional maior; sendo que energia potencial gravitacional é energia mecânica armazenada devido à interação de uma massa com a massa da Terra. Outro ponto que pode ser ressaltado é que ao ser largado, o sistema não volta para cima sozinho – completando uma volta –, já que parte da energia mecânica inicial se transformou em energia elétrica e sonora, por exemplo.

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O que pode dar errado? Dependendo da base, pode ser que o sistema caia com o movimento. Segure-o.

O que acontece? Essa atividade explorou a transformação de energia mecânica em energia elétrica. Como o gerador – para gerar energia elétrica – precisa de energia cinética, usou-se a energia potencial gravitacional como fonte. Vale lembrar que para erguer o centro de massa, temos que exercer certo trabalho sobre o sistema (aumentamos a energia mecânica). Sendo mais específico, um objeto (algo com massa) tem peso quando está sobre efeito da gravidade. No nosso

11.

caso, por estarmos presos à gravidade Terrestre, qualquer objeto solto a uma certa altura irá cair em direção à Terra; durante a queda adquire velocidade. Quanto mais alto o corpo – mais longe do planeta –, maior será a velocidade final de queda. Estar preso à Terra significa que um corpo possui uma energia potencial gravitacional, e que é transformada em energia cinética caso a força peso provoque uma força resultante em direção ao planeta.

É um motor ou um gerador? Objetivo: Perceber que o gerador do brinquedo pode ser motor.

Vocabulário:

• Energia Mecânica • Energia Elétrica

Quais modelos posso usar? Modelos do conjunto WIND POWER: os 2 aerogeradores.

O que fazer?

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Se as atividades anteriores já foram feitas, então não é preciso mostrar novamente que o movimento das pás – transferido ao gerador – transforma movimento em eletricidade. É importante perguntar se é possível fazer o contrário, que eletricidade possa movimentar o brinquedo, e como fazer. Espera-se que o estudante comente o uso de pilha e que lembre dos suportes (azul e verde) que acompanham o brinquedo. Aponte que somente o suporte azul serve para essa brincadeira, pois o verde é o suporte para carregar pilha.

Peça para que fixem o suporte azul de pilha, e que conectem o gerador ao suporte da pilha; deixe que os estudantes descubram como. Coloque uma pilha no suporte; para que, desse modo, o motor receba energia elétrica da pilha e transforme-a em energia mecânica. Caso não se note efeito nenhum e o motor aparentar não funcionar, deve-se tirar as pás e diminuir a resistência ao movimento, exigindo menos potência do motor. É interessante que seja feita a troca do par de engrenagens engatadas e, também, a análise dos efeitos.

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O que pode dar errado? Uma pilha “fraca” pode não conseguir girar o eixo das pás. Retirar as pás ou outras peças reduzirá a resistência

ao giro, exigindo menos torque do motor.

O que acontece? O motor / gerador do brinquedo possui ímãs na sua carcaça e enrolamentos de fios – acoplados ao eixo do rotor –, que possuem cargas elétricas livres. Quando essa cargas giram com o eixo, no campo magnético dos ímãs, a interação empurra elas para se moverem pelo circuito. Porém, quando cargas elétricas vêm do circuito e encontram esse mesmo campo magnético, a interação empurra os fios e o eixo gira. Ou seja, esse tipo de gerador pode também agir como um motor.

No gerador, transforma-se energia mecânica em elétrica. No motor, energia elétrica em mecânica. Considera-se que a energia elétrica para o motor provêm da descarga da pilha, que armazena a energia elétrica. Ao colocar a pilha no suporte azul o gerador se comportará como motor. Como o suporte verde possui um diodo, que é um dispositivo que permite corrente elétrica num só sentido, só serve para carregar uma pilha.

12. Quanto tempo dura a brincadeira? Objetivo: Comparar a tempo de recarga com o tempo de descarga da pilha, ou seja, duração da brincadeira.

Vocabulário:

• recarga / descarga • potência

Quais modelos posso usar? Todos do conjunto Wind Power

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O que fazer?

É preciso de pilhas do tipo AA recarregáveis. Para recarregar uma pilha precisa-se apenas adicionar o suporte verde de pilha, substituindo o LED. Nesse instante é indicado que seja pensado a melhor maneira para carregar, mudando a configuração do aerogerador de acordo com o ambiente, por exemplo: as engrenagens engatadas e ângulo das pás.

Essencialmente, essa atividade precisa dos modelos apenas para um segundo momento, em que se contará o tempo que a pilha demora para descarregar completamente e comparar com o tempo usado para carregá-la. Pode-se discutir sobre potência, pois a etapa que demorar menos tempo será aquela que envolve mais potência.

O que pode dar errado? A pilha não estar descarregada total-

mente antes de recarregá-la ou estar estar “viciada”.

Inquietamente Textos de apoio pedagógico (aprofundamento teórico geral, discutindo conceitos, fenômenos naturais e questões tecnológicas)

O que é uma usina eólica?

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Considera-se usina eólica o conjunto de turbinas eólicas ou aerogeradores em um mesmo território. Basicamente, tem como objetivo a transformação de energia eólica em energia elétrica. Fundamentalmente, energia eólica é a energia cinética dos ventos, e a eficiência dessas usinas está em transformar o máximo possível dessa energia cinética em elétrica. A transformação de energia cinética em elétrica passa antes pela interação entre pás e vento, em que o ar empurra as pás e fornece o movimento de rotação.

Apesar de a eficiência não ser baixa, cerca de 40% (o máximo teórico é de 59%), há um problema com a energia eólica disponível para uso, por aerogerador, que acaba fazendo com que uma única turbina produza pouca energia elétrica. Para se comprar, uma única turbina na Hidrelétrica de Itaipu (Binacional) produz cerca de 1100 vezes mais energia elétrica (por ano, 4.500 GWh) que a turbina eólica suíça Matilda (por ano, 4,0 Gwh. Demolida em 2008, em Gotland), que foi uma das maiores em produção já construída.

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A anatomia de um aerogerador.

Um dos problemas no início do uso de aerogeradores estava na variação da direção do vento, pois isso afeta o efeito de sustentação. A sustentação tem papel principal no movimento das pás usadas em usinas. Por isso, usa-se geralmente um anemômetro e um indicador de direção do vento na parte traseira do aerogerador, eles enviam sinais para um controlador que pode mudar os ângulos das pás; outros equipamentos estão sendo desenvolvidos / utilizados para prever o vento antes que ele encontre as pás. Sobre a estrutura das pás, o comprimento está relacionado ao vento ser mais intenso quanto mais alto – longe do solo –, pode-se também adicionar uma influência do princípio da alavanca. Poder-se-ia aumentar o número de pás para aumentar a eficiência, porém, esse aumento de massa e distribuição também aumentaria a resistência ao giro, prejudicando a eficiência. De testes técnicos, duas pás seria o número ideal para eficiência energética, mas perde em instabilidade; as pás ficam balançando para frente e para trás. Diante disso, usa-se três pás para evitar essa oscilação indesejada.

Apesar de a eficiência estar diretamente ligada à velocidade angular das pás, os aerogeradores possuem freios nos eixos para evitar problemas nos sistemas mecânicos internos e nas próprias pás. O gerador em si é um freio, já que ao girar o eixo das bobinas no campo magnético surge uma tensão elétrica, e para aparecer energia elétrica, boa parte da energia mecânica é consumida com esse fim. Se enquanto as pás giram e por algum motivo o gerador se desconecta do sistema, as pás irão se descontrolar e girarão cada vez mais rápido. Além de, obviamente, ser preciso frear os eixos para manutenção do aerogerador. Como o gerador necessita de bastante velocidade angular para gerar a tensão, o sistema de engrenagens muda o torque por velocidade angular. O eixo das pás é o de maior torque e menor velocidade angular (ou frequência), e o do gerador é o de menor torque e maior velocidade angular; geralmente, a razão é de 300 vezes. No brinquedo, a razão pode ser de 11, 32 e até 99 vezes; basta mudar o par de engrenagens que está conectado.

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12345678-

Pás Cubo do rotor Ângulo de ataque Freio Eixo de baixa rotação Caixa de marcha Gerador Controlador

9- Anemômetro 10- Catavento 11- Carcaça do motor 12- Eixo de alta rotação 13- Eixo vertical 14- Motor do eixo vertical 15- Torre

Como surgem os ventos na Terra?

A energia eólica, como em qualquer ou-

tra fonte usada para a geração de energia elétrica, tem sua origem no Sol. O calor, que é radiação emitida pela estrela, atinge a Terra aumentando a temperatura da atmosfera e da superfície, que depois também aquece a atmosfera. Contudo, cada ponto do planeta será irradiado de maneira diferente pelo Sol, e acarretará em regiões da atmosfera com diferentes temperaturas. Vale lembrar que o aumento de temperatura provoca o aumento da pressão dos gases. Essa diferença de pressão na atmosfera pr omove o deslocamento das massas de ar. O vento, que é o deslocamento de

gases, pode ser influenciado pela rotação da Terra quando se considera grande quantidade de massas de ar; devido ao efeito Coriolis. A intensidade desse efeito é maior à medida que se aproxima dos polos e nulo exatamente na linha do equador. Outra situação interessante é o efeito da brisa marítima. Enquanto é dia, a areia da praia fica a uma temperatura muito maior que a da água, mas durante a noite é o inverso, a água fica a uma temperatura maior que a da areia. Essas duas situações provocam a brisa marítima, só que em sentido contrário, pelo fato de o ar sobre essas superfícies se aquecer pelo contato.

4mentes brilhantes A aerodinâmica no brinquedo.

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Até hoje, há muita confusão quando se tenta responder como aviões voam. Isso não quer dizer que não é confiável voar, mas a origem da sustentação que tem sido discutida. Apesar da complexidade da mecânica dos fluidos, tentaremos entender o fenômeno. Mas o que isso tem a ver com o brinquedo e os aerogeradores? Considerando que engenheiros(as) buscam sempre

a melhor eficiência de suas máquinas, um aerogerador deve estar de acordo com o que se conhece de aerodinâmica, tanto para ser mais eficiente quanto para que sua integridade física se mantenha. E o próprio funcionamento de aerogeradores depende do formato das pás. No brinquedo, a sustentação aparece mas não é o fator principal.

Primeiramente, é importante lembrarmos que se pode tratar um objeto em movimento como se ele estivesse parado e o resto se movendo. Tendo isso em mente, ao invés de dizermos que asas e pás atravessam um fluido como o ar, consideraremos – para facilitar o entendimento – que o ar está em movimento e as pás paradas.

O fluido contornará o objeto pelas suas faces e as masas separadas na frente do objeto se encontrarão na extremidade oposta. Desse modo, para deslocar o ar, o choque entre objeto e fluido provoca uma força, chamada de arrasto, que desacelera o movimento do objeto . Estamos cosiderando à priori que as pás estejam alinhadas com a direção de movimento, assim o arrasto só empurra o aerofólio para trás. Se o ele é inevitável, qual é a melhor forma para que a resistência seja a mínima? A natureza nos mostra que o formato da gota de chuva e o formato dos peixes são aqueles com o menor arrasto. Note que as pás azuis são próximas desse formato, exceto pela ligeira assimetria das faces. Essa assimetria proporciona o surgimento de outra força: força de sustentação no caso de aviões ou downforce (força para baixo – tradução livre) no caso de automóveis. São a “mesma” força, pois surgem do mesmo fenômeno, porém, em sentidos opostos, mas como? O sentido dessa força pode ser invertido dependendo de qual face do aerofólio (asa ou pá) está para cima e

qual para baixo. Porém, se um avião inclinar-se para baxo, ele desce; ou seja, o ângulo em relação ao fluido é tão importante quanto a curvatura. O ângulo da asa com a direção de movimento pode fazer com que o arrasto levante ou desca o avião. Contudo, ainda não se respondeu como que a sustentação surge. Primeiro, observe a figura da asa acima. Note que o ar que está passando por cima faz uma trajetória curva, especialmente no início da asa, onde essa curva é mais fechada ainda. Ao invés de seguir reto, para cima, a sua direção de movimento é mudada. Esse efeito chamado de “Efeito Coanda”, que diz respeito à deflexão do movimento de um fluido quando este encontra uma superfície, só ocorre por causa da viscosidade do fluido. É com ele, segundo a literatura mais atual, que a força de sustentação surge; costuma-se atribuir indevidamente a explicação ao “princípio de Bernoulli”. Mas como que o desvio do ar aplica uma força sobre a asa? Para que o ar sofra um desvio de trajetória é preciso que uma força haja sobre ele. Essa força, conforme visto antes, é consequência da viscosidade do fluido que tenta mantê-lo junto à superfície da asa. Mas como para toda ação há uma reação, a força sobre o fluido devido à interação com a asa deve ter como reação uma força sobre a asa. E mais: pares de ação e reação são forças de mesma direção e sentidos opostos, atuando em corpos diferentes.

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Como o ar que passa pro cima faz uma curva para baixo, no exemplo ilustrado ao lado, ele deve exercer uma força para cima sobre a asa. Dessa forma, a sustentação é uma reação à for-

ça centrípeta a que o ar é submetido. Quanto maior a quantidade de matéria desviada, maior a sustentação. Portanto, é bastante importante considerar a densidade do ar, já que o avião transita em altitudes diversas. Nessa situação, é preciso ajustar o ângulo das asas, por exemplo, ou aumentar a potência do motor, a fim de deslocar mais ar por unidade de tempo.

À medida que se aumenta o ângulo de ataque, maior a força de sustentação. Porém, a inclinações acima de 20° irá ocorrer turbulência e perda significativa de sustentação. Com uma inclinação grande praticamente só o arrasto existe. Nessa situação, o arrasto, que surge devido ao desvio direto de ar, pode provocar uma compoenente de força para

cima junto com a força contrária ao movimento. Sendo assim, há perda de velocidade, a não ser que se aumente a potência do motor. E como fica esse fenômeno no brinquedo? Com as pás azuis precisamos levar em conta a velocidade relativa do vento. Considerando a velocidade do vento e a velocidade de rotação, tem-se uma velocidade relativa entre pá e o fluxo de ar. Nessa situação o ângulo de ataque é negativo; como o caso de um avião descendo. Portanto, esse ângulo “negativo” faz com que a força de sustentação provoque o aumento na velocidade de giro das pás do brinquedo. As asas de aviões ficam com a superfície maior virada para cima, ou seja, gerando sustentação para cima. Para subir mais, o avião inclina a asa para cima e o fluxo de ar desvia mais ainda e a sustentação aumenta. Porém, caso se queira descer, aviões à jato se inclinam para baixo; aviões comerciais normalmente usam flaps para causar esse efeito, sem inclinar a asa, e também para frear.

O Sol e o ciclo energético na Terra

A estrela emite uma quantidade imensa de energia para todo o espaço, mas uma parcela pequena chega ao nosso planeta. Mesmo assim, é um número absurdamente maior que a capacidade da usina hidrelétrica de Itaipu; uma das maiores do mundo em termos de geração. Toda vez que uma planta faz fotossíntese, a energia absorvida pelo Sol é transformada em energia química – síntese de moléculas. Os animais transformam a energia liberada na “queima do alimento” em outros tipos de energia, devolvendo a energia até então armazenada. A turbina eólica absorve a energia

mecânica dos ventos, transformando-a em energia elétrica, que, por sua vez, aciona equipamentos eletrônicos, transforma-se em energia mecânica e / ou radiação. Todo e qualquer processo humano de geração de energia elétrica depende do Sol, direta ou indiretamente. A hidroelétrica depende do ciclo da água para ter seus reservatórios cheios; a eólica depende da movimentação de masas de atmosfera; a termoelétrica depende da sintetização de moléculas provocadas pela temperatura das camadas terrestres e / ou condições de pressão; e a termonuclear depende de átomos que se formaram em processos estelares.

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O equilíbrio dinâmico de energia é ilustrado na figura. O lado esquerdo remete ao total da energia luminosa que atinge a Terra (100%), deste total: 29% é refletida diretamente, sendo 22% ao encontrar as primeiras camadas da atmosfera e 7% pela superfície; cerca de 48% do total aquece o solo e objetos na superfície, deste valor, menos de 1% serve para a fotossíntese de algas e plantas e mais de 46% evapora oceanos e rios; e 23% deste total são absorvidos pela atmosfera.

tido pela superfície, 30% gera convecção e evaporação e 12% é transmitido diretamente para o espaço. Por fim, a própria atmosfera emite para o espaço 59% do valor da energia que incide na Terra. Se você somar a quantidade que é refletida (dados na esquerda) com a quantidade que sai da Terra (dados na direita), você verificará o equilíbrio, pois 22% + 7% + 59% + 12% = 100%. No entanto, o curioso de tudo isso é que esta energia que chega à Terra é ab-

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A própria temperatura faz com que a Terra emita radiação em direção ao espaço, que é mostrado no lado direito da figura. O total de radiação emitida pela superfície é 42% maior que o total de energia que entra na Terra, mas note que uma quantidade de energia igual a que chega (100%) é mantida pelo efeito estufa. Do resto que é emi-

sorvida e volta para o espaço. Ocorre neste sistema o que se chama de equilíbrio dinâmico de energia. Se o Sol sumisse, não entraria mais a quantidade de energia que é mantida pelo efeito estufa e a Terra devolveria para o Universo toda a energia armazenada e esfriaria abruptamente.

O que é e como funciona um LED?

Sabemos que o LED é um dispositivo que emite luz, inclusive o termo LED (Light-emitting diode) significa “diodo emissor de luz”. Diodo é um componente eletrônico que permite a corrente elétrica fluir somente em uma direção, mas essa informação não esclarece como ocorre a emissão de luz. Os materiais essenciais do LED são os “semicondutores”. Esse tipo de material possui poucos elétrons (ou quase nenhum) no seu nível de condução, isto é, um material que possui pouquíssimos elétrons livres para conduzir energia elétrica, apesar de conseguir. Os elétrons no nível de condução estão menos presos ao núcleo atômico do que os do nível de valência, estes níveis referem-se a energia potencial elétrica. Comparativamente, o nível de valência é menos energético que o nível de condução. O nível de valência é equivalente à “última” camada de elétrons do modelo atômico de camadas. Os LEDs são compostos por semicondutores “dopados”, em que átomos diferentes são colocados na estrutura cristalina do semicondutor, a junção desses materiais cria uma barreira que só permite que os elétrons se movam

somente em um sentido. A diferença de energia entre os níveis de condução e valência é cerca de 2 eV, que é próximo do valor da energia dos fótons da luz vermelha e da amarela. 1 eV significa a energia de uma carga igual a do elétron em uma tensão de 1 Volt. Sendo assim, um elétron no nível de condução irá cair para o nível de valência ao emitir um fóton de luz visível. Durante a criação desses semicondutores, pode-se controlar o valor dessa diferença de energia entre tais níveis. Em um LED, usa-se uma tensão elétrica (medida em volts) para que os elétrons do nível de valência sejam jogados para o nível de condução. Assim, esse mesmo elétron se desloca para o átomo vizinho e cai para o nível de valência, emitindo o fóton de valor de energia correspondente. Resumindo, a emissão de luz por meio de um LED ocorre quando um elétron decai do nível de condução (maior energia) para o nível de valência (menor energia). Mas, para que o elétron do semicondutor atinja o nível de condução, é preciso que haja tensão elétrica nos terminais do LED, isso é feito pelo gerador no brinquedo.

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Cientificamente Terminologia principal

Corrente elétrica: Esse termo

sozinho não tem uma definição muito clara e deve ser evitado. Porém, sabe-se que é uma quantidade (um valor) que sempre se conserva e que vive mudando de “sobrenome”, por exemplo, a energia cinética se transformou em energia elétrica; quando se atribui um sobrenome, possui uma definição.

Energia eólica: É essencialmente a energia cinética das moléculas de ar.

Nível de energia: Termo usado

na mecânica quântica que representa o estado de um elemento quântico (como os elétrons), cuja energia é bem definida.

Nível de condução: Em um átomo, elétrons no nível de condução, são aqueles que podem se mover pela estrutura do material e conduzir corrente elétrica. Nível de valência: Nível prin-

nada ao movimento de corpos. Depende da massa e da velocidade do corpo.

cipal “mais energético” do átomo (mas ainda abaixo do de condução), também conhecido como a última “camada’ do átomo no modelo Rutheford-Bohr.

Ângulo de ataque:

Radiação:

Energia cinética: Está relacioÂngulo existente entre a direção do vento aparente e a linha de referência do aerofólio.

Átomos: Se reúnem em vários para

formar moléculas. São constituídos por prótons, nêutrons e elétrons. A quantidade de prótons e elétrons define a maneira com que cada átomo interage com o resto do universo. Por exemplo, o átomo de Oxigênio é composto por 8 prótons e 8 elétrons.

Propagação de energia por meio de partículas ou ondas. Existe radiação ionizante (raios X e gama, por exemplo) e não-ionizante (luz e infravermelho, por exemplo).

Fóton:

Partícula sem massa, mas com quantidade de movimento, conhecida também por ser um “pacote de energia” da radiação.

Intensidade

luminosa:

Quantidade de fótons de luz que atingem uma superfície por unidade de tempo.

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Condutividade

elétrica:

propriedade que depende da quantidade de elétrons que estão livres para se movimentar no material.

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Elétron:

partícula elementar, constituinte do átomo, que possui carga negativa e responsável pela corrente elétrica em materiais.

Semicondutor:

Material cuja grande parte dos elétrons mais energéticos compõem o nível de valência dos átomos e poucos estão no nível de condução.

Energia potencial elétrica: Está relacionada à interação de

cargas elétricas. Depende do valor das cargas e da distância entre elas.

Radiação solar:

Toda a gama de radiação emitida pelo Sol. De cada 1 kW (mil Watts) desta radiação que atinge a superfície terrestre (por metro quadrado), 527 W correspondem ao infravermelho, 445 W é luz visível e 32 W é ultravioleta.

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