Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gomes, Thiago do Nascimento Pereira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989
Resumo: Energy is the most fundamental physical property in the study of science and in the understanding of the world around us. This physical quantity is often approached during the teaching of physics in areas like Thermodynamics, which concerns with the transference of energy through heat and work and its applications. In order to contextualize these concepts in classroom, we chose to discuss solar energy issues. The Sun is our main source of energy. Every second, each square meter of the atmosphere of Earth receives around 1360 J of energy from the Sun. Such value is called the total solar irradiance, which can be calculated by Stefan-Boltzmann’s law. In this work we propose an experimental activity to estimate the total solar irradiance. The experiment is simple to reproduce and makes use of easily obtainable materials. With our purpose it is possible to discuss concepts such as energy, temperature, heat, blackbody radiation, error propagation and the causes for attenuating the value of solar energy that effectively reaches the Earth's surface. Our purpose was conducted in a public school of São Paulo (Brazil) for 55 high school students. With our experiment we show the feasibility of working the scientific method and how to perform the error propagation using the collected data, demonstrating the importance of mathematics in science. Based on the engagement and motivation of the students during the execution of the experiment and the results obtained, we consider that the application of our purpose was successful. From the results obtained by the students, we updated our initial proposal to a more elaborated educational product, both experimentally and theoretically, for the calculation of the total solar irradiance through Stefan-Boltzmann’s law.
id SCAR_03358f3a20ce687a3f115cafb385a939
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/11989
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Gomes, Thiago do Nascimento PereiraSouza, James Alveshttp://lattes.cnpq.br/2212240621620011http://lattes.cnpq.br/93838388331555596c53f194-9f89-458b-b552-1baa8ece52ae2019-10-29T12:48:50Z2019-10-29T12:48:50Z2019-05-03GOMES, Thiago do Nascimento Pereira. Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio. 2019. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989Energy is the most fundamental physical property in the study of science and in the understanding of the world around us. This physical quantity is often approached during the teaching of physics in areas like Thermodynamics, which concerns with the transference of energy through heat and work and its applications. In order to contextualize these concepts in classroom, we chose to discuss solar energy issues. The Sun is our main source of energy. Every second, each square meter of the atmosphere of Earth receives around 1360 J of energy from the Sun. Such value is called the total solar irradiance, which can be calculated by Stefan-Boltzmann’s law. In this work we propose an experimental activity to estimate the total solar irradiance. The experiment is simple to reproduce and makes use of easily obtainable materials. With our purpose it is possible to discuss concepts such as energy, temperature, heat, blackbody radiation, error propagation and the causes for attenuating the value of solar energy that effectively reaches the Earth's surface. Our purpose was conducted in a public school of São Paulo (Brazil) for 55 high school students. With our experiment we show the feasibility of working the scientific method and how to perform the error propagation using the collected data, demonstrating the importance of mathematics in science. Based on the engagement and motivation of the students during the execution of the experiment and the results obtained, we consider that the application of our purpose was successful. From the results obtained by the students, we updated our initial proposal to a more elaborated educational product, both experimentally and theoretically, for the calculation of the total solar irradiance through Stefan-Boltzmann’s law.A energia é a propriedade física mais fundamental no estudo da ciência e na compreensão do mundo que nos cerca. Essa grandeza é abordada com muita frequência no ensino de física em áreas como a Termodinâmica, pois esta trata de conceitos e aplicações referentes à transferência de energia através de calor e trabalho e suas aplicações. Para contextualizar tais conceitos em sala de aula optamos por tratar assuntos sobre a energia solar. O Sol é a nossa principal fonte de energia. Em média, a cada segundo, cerca de 1360 J de energia incide perpendicularmente sobre cada metro quadrado da atmosfera terrestre. Este valor é chamado de irradiância solar total, que pode ser calculado pela lei de Stefan-Boltzmann. Neste trabalho propomos uma atividade experimental que pode ser conduzida em qualquer nível de ensino para a obtenção de uma estimativa desse valor. O experimento é de simples reprodução e faz uso de materiais de fácil obtenção. Através dele é possível discutir conceitos como energia, temperatura, calor, radiação de corpo negro, propagação de erros e os fatores que atenuam o valor da energia solar que efetivamente atinge a superfície terrestre. A aplicação de nossa proposta foi feita em uma escola integral da rede pública de ensino do estado de São Paulo para 55 alunos da segunda série do ensino médio. Com o experimento desenvolvido mostramos a possibilidade de trabalhar com os alunos o método científico e a propagação de erros a partir do tratamento estatístico dos dados obtidos, demonstrando a importância da matemática na ciência. Baseado no engajamento e participação dos alunos no desenvolvimento do experimento e levantamento de hipóteses ao longo das aulas, consideramos que a aplicação foi muito bem-sucedida. A partir dos resultados obtidos pelos alunos foi possível aprimorar nossa proposta inicial e desenvolver um produto educacional mais elaborado, tanto experimentalmente quanto teoricamente, para a determinação da irradiância solar total através da lei de Stefan-Boltzmann.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - PROFIS-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessIrradiância solar total.Radiação de corpo negro.Lei de Stefan-Boltzmann.Ensino de Física.Total solar irradiance.Black-body radiation.Stefan-Boltzmann’s law.Physics Teaching.CIENCIAS HUMANAS::EDUCACAO::ENSINO-APRENDIZAGEM::METODOS E TECNICAS DE ENSINOExperimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médioExperiment to estimate total solar irradiance: an approach to high schoolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600a7e76439-54a1-4b89-84c3-264b6b57a010reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfDissertação_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfDissertação de Mestrado PROFIS-Soapplication/pdf8448461https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdff3ba7c90ec5cae880892e4454f8fca40MD51Produto Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfProduto Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfProduto Educacional PROFIS-Soapplication/pdf1658832https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/2/Produto%20Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfe0d91b7340dfbb5f2ed68b5cf3e2cd5eMD52Carta Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfCarta Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfCarta Comprovanteapplication/pdf351961https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/3/Carta%20Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdfd3a265dff697785d9a9dc4ece3483618MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTDissertação_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txtDissertação_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txtExtracted texttext/plain307190https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txt5849f39e1f13cfe5ff0f75068537f11fMD55Produto Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txtProduto Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txtExtracted texttext/plain75639https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/7/Produto%20Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txt0c171cbf4a3a4532bb2c3112bc3a1f23MD57Carta Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txtCarta Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txtExtracted texttext/plain1489https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/9/Carta%20Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txt638dbcc94649a1552289a9056da36e2fMD59THUMBNAILDissertação_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpgDissertação_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11032https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/6/Disserta%c3%a7%c3%a3o_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpg3328d9e196046ed2c0cc8064abba0e87MD56Produto Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpgProduto Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10634https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/8/Produto%20Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpge95999c12d2e73e249ea52b8cccdbf79MD58Carta Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpgCarta Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14863https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/10/Carta%20Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpg70fb6354eda45a609f469159370eae32MD510ufscar/119892023-09-18 18:31:45.465oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/11989Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:45Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
dc.title.alternative.por.fl_str_mv Experiment to estimate total solar irradiance: an approach to high school
title Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
spellingShingle Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
Gomes, Thiago do Nascimento Pereira
Irradiância solar total.
Radiação de corpo negro.
Lei de Stefan-Boltzmann.
Ensino de Física.
Total solar irradiance.
Black-body radiation.
Stefan-Boltzmann’s law.
Physics Teaching.
CIENCIAS HUMANAS::EDUCACAO::ENSINO-APRENDIZAGEM::METODOS E TECNICAS DE ENSINO
title_short Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
title_full Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
title_fullStr Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
title_full_unstemmed Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
title_sort Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio
author Gomes, Thiago do Nascimento Pereira
author_facet Gomes, Thiago do Nascimento Pereira
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9383838833155559
dc.contributor.author.fl_str_mv Gomes, Thiago do Nascimento Pereira
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Souza, James Alves
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2212240621620011
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 6c53f194-9f89-458b-b552-1baa8ece52ae
contributor_str_mv Souza, James Alves
dc.subject.por.fl_str_mv Irradiância solar total.
Radiação de corpo negro.
Lei de Stefan-Boltzmann.
Ensino de Física.
Total solar irradiance.
Black-body radiation.
Stefan-Boltzmann’s law.
Physics Teaching.
topic Irradiância solar total.
Radiação de corpo negro.
Lei de Stefan-Boltzmann.
Ensino de Física.
Total solar irradiance.
Black-body radiation.
Stefan-Boltzmann’s law.
Physics Teaching.
CIENCIAS HUMANAS::EDUCACAO::ENSINO-APRENDIZAGEM::METODOS E TECNICAS DE ENSINO
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS HUMANAS::EDUCACAO::ENSINO-APRENDIZAGEM::METODOS E TECNICAS DE ENSINO
description Energy is the most fundamental physical property in the study of science and in the understanding of the world around us. This physical quantity is often approached during the teaching of physics in areas like Thermodynamics, which concerns with the transference of energy through heat and work and its applications. In order to contextualize these concepts in classroom, we chose to discuss solar energy issues. The Sun is our main source of energy. Every second, each square meter of the atmosphere of Earth receives around 1360 J of energy from the Sun. Such value is called the total solar irradiance, which can be calculated by Stefan-Boltzmann’s law. In this work we propose an experimental activity to estimate the total solar irradiance. The experiment is simple to reproduce and makes use of easily obtainable materials. With our purpose it is possible to discuss concepts such as energy, temperature, heat, blackbody radiation, error propagation and the causes for attenuating the value of solar energy that effectively reaches the Earth's surface. Our purpose was conducted in a public school of São Paulo (Brazil) for 55 high school students. With our experiment we show the feasibility of working the scientific method and how to perform the error propagation using the collected data, demonstrating the importance of mathematics in science. Based on the engagement and motivation of the students during the execution of the experiment and the results obtained, we consider that the application of our purpose was successful. From the results obtained by the students, we updated our initial proposal to a more elaborated educational product, both experimentally and theoretically, for the calculation of the total solar irradiance through Stefan-Boltzmann’s law.
publishDate 2019
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-10-29T12:48:50Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-10-29T12:48:50Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-05-03
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv GOMES, Thiago do Nascimento Pereira. Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio. 2019. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989
identifier_str_mv GOMES, Thiago do Nascimento Pereira. Experimento para a estimativa da irradiância solar total: uma abordagem para o ensino médio. 2019. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/11989
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv a7e76439-54a1-4b89-84c3-264b6b57a010
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - PROFIS-So
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/2/Produto%20Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/3/Carta%20Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/4/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/7/Produto%20Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/9/Carta%20Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/6/Disserta%c3%a7%c3%a3o_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpg
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/8/Produto%20Educacional_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpg
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/11989/10/Carta%20Comprovante_ThiagoNascimento_PROFIS_So.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv f3ba7c90ec5cae880892e4454f8fca40
e0d91b7340dfbb5f2ed68b5cf3e2cd5e
d3a265dff697785d9a9dc4ece3483618
e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34
5849f39e1f13cfe5ff0f75068537f11f
0c171cbf4a3a4532bb2c3112bc3a1f23
638dbcc94649a1552289a9056da36e2f
3328d9e196046ed2c0cc8064abba0e87
e95999c12d2e73e249ea52b8cccdbf79
70fb6354eda45a609f469159370eae32
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813715610572423168