fagner alves quints marins astronomia: um tema … · popular nos estados unidos, crescia no...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE FÍSICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM FÍSICA
LICENCIATURA
FAGNER ALVES QUINTS MARINS
ASTRONOMIA:
UM TEMA MAIS QUE NECESSÁRIO NO ENSINO MÉDIO
NITERÓI 2013
FAGNER ALVES QUINTS MARINS
ASTRONOMIA:
UM TEMA MAIS QUE NECESSÁRIO NO ENSINO MÉDIO
Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Física - Licenciatura da Universidade Federal Fluminense, como
requisito parcial para a obtenção do Grau de Licenciado.
Orientadora: Prof.ª Dra. RUTH BRUNO
Niterói 2013
M339 Marins, Fagner Alves Quints.
Astronomia: um tema mais que necessário no ensino médio /
Fagner Alves Quints Marins; orientador: Ruth Bruno. –-
Niterói, 2013.
134 f.
Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) –
Universidade Federal Fluminense. Instituto de Física, 2013.
Bibliografia: f. 44-46.
1.ASTRONOMIA. 2.GLOBALIZAÇÃO. 3.APRENDIZAGEM
SIGNIFICATIVA. 4.ENSINO DE FÍSICA. 5.ENSINO MÉDIO. I. Bruno,
Ruth, Orientador. II. Universidade Federal Fluminense.
Instituto de Física, Instituição responsável. III. Título.
CDD 520.07
É com muito apreço que dedico este trabalho monográfico à minha família, em especial à minha avó e à minha filha, que sempre me deramforça nos momentos de dificuldades.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter proporcionado essa oportunidade, a força necessária para que
eu pudesse continuar, mesmo quando tudo dizia para desistir, e por ter me cercado de pessoas
boas, companheiras e prestativas.
Agradeço à União das Operárias de Jesus, instituição que me educou impondo a ética
e a moral como características fundamentais na formação do meu caráter, em especial à
professora Luiza, a Djanira, a Ilda e a João Rosendo.
Agradeço à minha orientadora, a quem tive o privilégio de conhecer, de aprender
muito e a quem devo o sucesso desta monografia.
Agradeço aos amigos de trabalho que deram a força e o apoio necessário para a
conclusão deste Curso.
Aos amigos de faculdade Leandro Batista, Jonas Leonardo, Marcelo Muniz, Bruno
Max, Natasha Bettiol, Carolina Xavier, Júlio e Dalte que partilharam comigo os mesmos
desafios e, talvez, as mesmas dificuldades durante todo o Curso.
E, por último, mas não menos importante agradeço à minha linda namorada, Lorena
Ornellas, à minha querida avó, Maria do Carmo, e a Maria das Graças que me ajudaram e
muito nesta monografia.
RESUMO
Pesquisas sobre o ensino de Física apontam para a urgente necessidade de se inserir
temas relacionados com a Física Moderna e Contemporânea (FMC) no Nível Médio da
educação básica brasileira, a fim de integrar o aluno na sociedade - cada vez mais evoluída tecnologicamente - de forma que este possa interagir ativa e criticamente, além de tornar as aulas de Física mais atuais e repletas de significado. Assim, este trabalho apresenta uma
proposta pedagógica baseada no princípio de que é fundamental mobilizar e envolver o estudante para que seu aprendizado seja significativo. Discute também a influência da
globalização dentro da escola e expõe três ferramentas importantíssimas para o sucesso desse aprendizado, mostrando seus conceitos, origens e dependências. Em particular, defende a identificação e exploração das concepções alternativas e uma mudança de foco no ato de
ministrar a aula, com o objetivo de fazer com que o aluno se torne o “ator principal” da mesma – sendo o professor apenas um orientador. Para isso, usa-se, neste trabalho
monográfico, a Astronomia como elemento de contextualização para se abordar um dos tópicos da Física, a Mecânica, como sugere o Currículo Mínimo e, de forma mais flexível, as Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+).
Outro motivo pelo qual se escolheu usar a Astronomia foi a ausência do assunto nas salas de aula e a pífia abordagem da mesma nos livros didáticos.
Palavras-chave: Ensino de Física, Astronomia, Nível Médio, Globalização, Aprendizado
significativo, Concepções alternativas.
ABSTRACT
Research on the teaching of physics points to the urgent need to put issues related to
Modern and Contemporary Physics (FMC) in Middle Level of Brazilian basic education in order to integrate the student into society - increasingly technologically evolved - so that he
can interact actively and critically, in addition to turn the physics classes more actual and full of meaning. Thus, this paper presents a pedagogical proposal based on the principle that it is
essential to mobilize and engage the student so that his learning is meaningful. Also discusses the influence of globalization within the school and exposes three very important tools for the success of this learning, showing their concepts, origins and dependencies. In particular,
advocates the identification and exploration of alternative conceptions and a shift in focus in the act of teaching, with the goal of making students become the "main actor" of the class -
only the teacher being a mentor. For this, we use in this monograph, the Astronomy as an element of contextualization to approach one of the topics of physics, Mechanics, as suggested by the Minimum Curriculum and, more flexibly, the Supplemental Educational
Guidelines National Curriculum Parameters (PCN +). Another reason why we chose to use Astronomy was the absence of this subject in classrooms and its poor approach in textbooks.
Keywords: Teaching of Physics, Astronomy, Middle Level, Globalization, Meaningful
Learning, Alternative Conceptions.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO, p. 11.
2 A GLOBALIZAÇÃO E A ESCOLA: AS INFLUÊNCIAS DAS MUDANÇAS MUNDIAIS DENTRO
DA SALA DE AULA, p. 14.
2.1 A GLOBALIZAÇÃO E A ESCOLA, p. 14.
2.2 ENSINO CONTEXTUALIZADO, PROBLEMATIZAÇÃO E INTERDISCIPLINARIDADE, p. 16.
2.3 AS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS, O CONSTRUTIVISMO E O PAPEL DO PROFESSOR, p.
19.
2.4 AS AULAS DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO, p. 20.
2.5 O ENSINO DE ASTRONOMIA NAS ESCOLAS BRASILEIRAS, p. 22.
3 COMPROVANDO AS PESQUISAS: SONDAGEM NAS ESCOLAS, p. 24.
3.1ENSINO MÉDIO, p. 24.
3.2CARACTERÍSTICAS DAS TURMAS E ANÁLISE DA SONDAGEM, p. 36.
4 A PROPOSTA, p. 38.
4.1 ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO, p. 38
4.2 UM OLHAR PARA O ENSINO FUNDAMENTAL, p. 41.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS, p. 42.
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS, p. 44.
7 APÊNDICES, p. 47.
7.1 QUESTIONÁRIO INVESTIGATIVO: ENSINO MÉDIO, p. 47.
7.2 QUESTIONÁRIO INVESTIGATIVO: ENSINO FUNDAMENTAL, p. 50.
7.3 ATIVIDADE #1: GRAVITAÇÃO BÁSICA, p. 51.
7.4 ATIVIDADE #2: GRAVITAÇÃO, p. 63.
7.5 ATIVIDADE #3: MOVIMENTOS DA TERRA E ALGUMAS DE SUAS CONSEQUÊNCIAS, p. 77.
7.6 AULAS NO IEPIC: RELATO DE UMA EXPERIÊNCIA NO ENSINO FUNDAMENTAL, p. 87.
8 ANEXOS, p. 96.
8.1 QUESTIONÁRIOS INVESTIGATIVOS, APLICADOS NA TERCEIRA AULA DO NÍVEL
FUNDAMENTAL, p. 96.
8.2 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO COLÉGIO RAUL VIDAL, p. 102.
8.3 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO COLÉGIO PEREIRA ROCHA, p. 111.
8.4 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO LICEU NILO PEÇANHA, p. 117.
8.5 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO COLUNI, p. 126.
1 INTRODUÇÃO
A qualidade do ensino oferecido pelos sistemas escolares de nosso país às crianças e
jovens tem sido debatida por décadas, culminando em sucessivas reformas educacionais e
mudanças curriculares. O ensino tradicional, das primeiras séries do Ensino Fundamental até
à graduação, tem se mostrado ineficaz, revelando-se no desempenho dos estudantes nos
diferentes exames nacionais da educação. Porém, apesar da busca de superação de práticas
docentes tradicionais através da pedagogia relacional, o conservadorismo ainda permeia o
ensino. Observa-se que as ações pedagógicas dos educadores ainda se caracterizam pelo
tradicionalismo.
No fim da década de 1970 iniciou-se o que ficou conhecido com o marco das
pesquisas sobre concepções alternativas, sobretudo no ensino das ciências, e que, hoje em dia,
já se mostra amplamente discutido (CACHAPUZ et al, 2005). Em escala mundial, nesse
mesmo período, o neoliberalismo impulsionava o processo de globalização.
No Brasil, na primeira metade da década de 1990, esteve em curso uma grande
revolução na educação oficial de crianças e jovens. Propostas e trabalhos apresentados em
diversos encontros científicos, nacionais e internacionais, levantaram discussões acerca das
possíveis inovações necessárias ao currículo escolar. Dessa revolução nasceu a nova Lei de
Diretrizes e Bases para a Educação (LDB nº 9394/96), promulgada em 1996, que estabeleceu
o Ensino Médio como parte integrante da educação básica do jovem brasileiro. Nessa mesma
época, a globalização já era termo frequente nas reuniões dos líderes mundiais e a internet, já
popular nos Estados Unidos, crescia no Brasil.
Hoje, em pleno século XXI, vive-se a era da informação tecnológica, onde o indivíduo
e a sociedade globalizada vivem momentos de grandes expectativas. Diante disto, novas
demandas têm sido impostas aos profissionais da educação, gerando dúvidas e inquietações a
respeito de como tornar o ensino-aprendizagem possível e integrado com as novas
tecnologias.
12
Um dos maiores avanços da educação foi a inserção de tópicos de Física Moderna e
Contemporânea, como Astronomia/Cosmologia, no currículo escolar, pois esse fato permite,
através da contextualização e da problematização, integrar o ensino-aprendizagem com os
avanços tecnológicos oriundos dessa nova Física, até então fora das escolas. Mas, apesar
disso, a FMC, em destaque a Astronomia, ainda não se encontra presente nas salas de aula,
como exigem os documentos oficiais que regem a educação brasileira.
Com o intuito de refletir sobre esses fatos, o presente trabalho apoia-se, inicialmente,
em um panorama dos referenciais embasados numa pesquisa bibliográfica sobre as principais
concepções alternativas dos estudantes sobre a Astronomia, tópico da FMC. A partir deste
levantamento e com base nessas concepções, elaboramos uma sondagem para confirmar a
revisão bibliográfica. A averiguação bibliográfica e a análise dos dados da sondagem nos
conduziram a uma reflexão crítico-ativista sobre a situação vigente da educação em
Astronomia no Brasil, evidenciando a urgente necessidade de ações nacionais a este respeito.
Na intenção de darmos um passo a mais nesse processo e levando em conta a
necessidade de inserção de tópicos de Astronomia já nas primeiras séries do Ensino Médio,
atendendo aos documentos oficiais, entre os quais o Currículo Mínimo do Governo do Estado
do Rio de Janeiro, elaboramos uma proposta pedagógica com sugestões de atividades
didáticas usando a Astronomia como objeto de contextualização, para serem aplicadas nas
aulas de Física no Nível Médio, no ensino da Mecânica. Tal proposta, baseada no
construtivista, parte da identificação e exploração das concepções prévias dos estudantes, com
o propósito de promover uma aprendizagem significativa no campo conceitual da Física,
fazendo uso de recursos e materiais didáticos que despertem o interesse dos alunos, dando-
lhes um papel de destaque no processo de aprendizagem, valorizem o raciocínio e a
criatividade.
Para justificar os princípios considerados nesta proposta, apresentamos no capítulo 2
deste trabalho um panorama sobre a influência da globalização nas salas de aulas, a
importância do ensino contextualizado e interdisciplinar e a valorização das concepções
prévias dos estudantes como ponto de partida para a construção do conhecimento científico.
No capítulo 3 descrevemos a metodologia empregada para a realização da sondagem que
fundamentou a proposta pedagógica apresentada no capítulo 4. Nas considerações finais, que
aparecem no quinto capítulo, ressaltamos a importância de se fazer uso da problematização,
capaz de incitar o aluno a relacionar a realidade com a temática que está estudando.
Finalmente, nos capítulos seguintes, são apresentadas, detalhadamente, as atividades
didáticas planejadas para as aulas destinadas aos alunos do Ensino Médio, assim como o
13
relato da experiência vivenciada com os alunos do Ensino Fundamental. Nos anexos,
encontram-se alguns exemplares dos questionários das sondagens, com as respostas dos
alunos.
2 A GLOBALIZAÇÃO E A ESCOLA: AS INFLUÊNCIAS DAS MUDANÇAS MUNDIAIS
DENTRO DA SALA DE AULA
2.1 A GLOBALIZAÇÃO E A ESCOLA
Vivemos num mundo globalizado onde o indivíduo é constantemente bombardeado
por uma variedade de informações, através de diferentes instrumentos de comunicação. Além
disso, a forma de se comunicar dentro dessa gama de instrumentos também mudou bastante.
As redes sociais, que é uma das opções de se comunicar através da internet, têm aproximado
ainda mais as pessoas de diversas partes da Terra. O desenvolvimento tecnológico e o baixo
custo na aquisição e manutenção de computadores, celulares, tablets e outros equipamentos
que permitem a navegação na rede mundial contribuíram e muito para essa aproximação, pois
facilitaram o acesso das classes menos favorecidas a esse tipo de tecnologia, encurtando
distâncias e quebrando barreiras. Hoje, sem sair de casa, uma pessoa pode, em seu
computador pessoal, ter acesso às maiores bibliotecas, escolas e centros culturais do planeta.
Com o rompimento das fronteiras que esse mundo moderno propiciou, surge, no
indivíduo que o habita, a necessidade de mudanças. Este novo cenário que se desenha requer
uma sociedade mais atuante, pensante e crítica, a fim de que essa integração global venha
acrescentar não só aos que recebem a informação, mas também aos que a transmitem. A
internet é uma arma tão poderosa da globalização que foi capaz de unir povos, antes
submissos a ditaduras por décadas, em prol da liberdade de expressão, cultural, religiosa e
política. Tal movimento ficou conhecido como a primavera árabe.
É nesse momento que a globalização começa a ter influência na escola, pois, se um
sistema mais integrado necessita de homens e mulheres mais ativos e reflexivos, o local de se
“produzir” tais indivíduos é a sala de aula, onde os alunos têm a oportunidade de adquirir um
15
aprendizado que mostre a realidade em que vivem, fazendo-os pensar e refletir sobre assuntos
de interesse geral. Todavia, a realidade do nosso sistema educacional e a falta de
investimentos e vontade dos governantes na melhoria da estrutura escolar torna quase que
utópica a possibilidade de um ensino de excelência. Martins (2001, p. 15) acredita que as
instituições de ensino pararam no tempo:
Os novos tempos exigem novas formas de gestão; há uma demanda por profissionais
que saibam reinventar as empresas pela criatividade; é preciso conquistar novos
clientes despertando-lhes desejos. A essas necessidades, somente a educação pode
atender. (...) As instituições educativas parecem surdas e mudas às metamorfoses da
percepção humana que a realidade tecnológica está provocando.
Portanto, para tornar esse aprendizado, exigido pela globalização, mais realista, faz-se
necessário introduzir uma série de transformações na escola, dentro da sala de aula, na atitude
dos professores, dos coordenadores e também dos familiares, no conteúdo a ser ensinado, na
política escolar e, consequentemente, nos estudantes, para que estes, como indivíduos dessa
sociedade cada vez mais integrada, não entrem no mundo globalizado pela porta dos fundos,
como ilustra a charge abaixo.
Toda essa evolução, tanto cultural quanto tecnológica, pressiona a escola por
mudanças. Em vista disso, ela tem que se preparar e organizar seus currículos disciplinares
dentro dessa visão globalizante de saberes e da perspectiva futura da vida humana, deixando
de lado velhos mitos e paradigmas educacionais, como o ensino tradicional, que é dotado de
Figura 1: charge sobre globalização.
16
imobilismo. Assim, para tentar atender essa sucessão de obrigações impostas por este sistema
global e por essa modernização, entra em cena o ensino contextualizado e interdisciplinar.
2.2 ENSINO CONTEXTUALIZADO, PROBLEMATIZAÇÃO E
INTERDISCIPLINARIDADE
A contextualização, a problematização e a interdisciplinaridade são recursos
educacionais que visam tornar o processo ensino-aprendizagem mais atraente para o estudante
e eficaz na obtenção de resultados. A partir de algumas definições de estudiosos da educação
e de parâmetros adotados pelos documentos oficiais, podemos observar que os três recursos
estão interligados, e essa relação entre eles já causou e ainda causa muita polêmica sobre seus
conceitos, origens e ideias.
O ensino contextualizado tem por objetivo trabalhar os conteúdos em sala de aula
tendo como alicerce os elementos sociais, culturais, históricos e ambientais, característicos do
meio no qual os alunos estão inseridos, proporcionando maior entendimento sobre a região
em que vivem. É importante frisar que essa metodologia não visa isolá-los e nem impedi-los
de conhecerem outras culturas e ambientes. Aprofundar o conhecimento de seu ambiente
particular é apenas o ponto de partida para ampliar seus horizontes.
Esse precioso apetrecho didático é previsto na Lei de Diretrizes e Bases da Educação
Nacional (LDBEN – N° 9394/96) e em outros documentos oficiais como as Orientações
Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (OCNEM) e os Parâmetros Curriculares
Nacionais (PCN).
Segundo as OCNEM (Brasil, 2006, p. 51), “A contextualização como recurso didático
serve para problematizar a realidade vivida pelo aluno, extraí-la do seu contexto e projetá-la
para análise. Ou seja, consiste em elaborar uma representação do mundo para melhor
compreendê-lo”. Até o livro didático é alvo dessa ferramenta, tanto que o Programa Nacional
do Livro Didático (PNLD) vem trabalhando para incluir, o mais rápido possível, livros com
contextura, a fim de que todo o corpo discente e docente das instituições educacionais
públicas tenha acesso a um material instrutivo de qualidade.
Como já foi mencionado, existe uma conexão entre a contextualização e a
problematização, e ambas fazem parte de um ferramental para auxiliar o educador na busca do
melhor resultado dentro da sala. Alguns cientistas da educação atribuem o desinteresse e
odesânimo dos alunos com relação ao aprendizado à falta de problematização, pois, segundo
17
eles, é ela que desperta o saber pensar, estimulando os estudantes e tornando o ensino mais
interessante. Não é de hoje que se sabe da sua importância, pois, como dizia Paulo Freire
(1986, p. 54), “Na verdade, nenhum pensador, como nenhum cientista, elaborou seu
pensamento ou sistematizou seu saber cientifico sem ter sido problematizado ou desafiado”.
Porém, para usá-la é preciso antes inserir o determinado assunto num contexto, razão pela
qual a problematização e a contextualização estão intimamente relacionadas.
Quando se contextualiza, usam-se fenômenos corriqueiros do dia a dia dos estudantes
para problematizar determinado assunto. Entretanto, é praticamente impossível tais
fenômenos envolverem apenas uma disciplina específica, e sim uma variedade de delas.
Quando um determinado assunto é explorado por diferentes disciplinas dizemos que temos
interdisciplinaridade. Ela é um objeto importantíssimo e pode ser encarada como a
globalização das disciplinas escolares, integrando as matérias para tornar mais fácil e viável a
utilização dos dois recursos citados anteriormente. Segundo Hernández:
Globalizar, do ponto de vista escolar, significa somatório de matérias, con junção de
diferentes disciplinas ou ciências, centralizar múltiplos ângulos de um tema para
descobrir conexões de saberes que conduzam a um determinado conhecimento.
(HERNÁNDEZ, 1998).
Por esse motivo, essa ferramenta didática passa a ser uma componente indispensável
na formação do docente. Mas, o que é interdisciplinaridade?
O conceito deste recurso tem origem acadêmica e surgiu através de pesquisas
universitárias com o intuito de juntar conhecimentos que investigavam um mesmo fenômeno
para criar uma nova disciplina como, por exemplo, a bioquímica e a psicolinguística. Essa
interdisciplinaridade científica, como é conhecida, não enfatizava a prática educativa, mas
buscava unificar o saber científico e exigia uma proximidade entre as cadeiras. A
interdisciplinaridade escolar, que é neste contexto o foco de nosso interesse, deriva da
científica, mas com pequenos e importantes detalhes que as distinguem.
A interdisciplinaridade científica está relacionada à pesquisa e tem o conhecimento
científico como referência, enquanto que a escolar, direcionada para o ensino, está preocupada
com a formação do aluno, tendo como referência a relação do aprendiz com o conhecimento.
Ambas, apesar de apresentarem definições distintas, possuem o mesmo objeto de estudo: a
disciplina. Como expressa o trecho abaixo:
18
A interdisciplinaridade científica e escolar possuem o mesmo objeto de estudo, a
disciplina, porém, há diferenças no significado deste conceito. Pois, a visão de
disciplina científica está intimamente relacionada a um conjunto de conhecimentos
bem específicos e que apresenta sua lógica de estruturação interna, com a utilização
de métodos próprios de investigação, destinando-se a fazer avançar, por meio das
pesquisas, o conhecimento em uma área específica. Por outro lado, uma disciplina
escolar, mesmo que utilize conhecimentos advindos das disciplinas científicas, não
se apresenta como cópia daquelas e, também, não é apenas o resultado de uma
transposição didática (LENOIR, 1998), mas se coloca como uma forma propícia a
que os estudantes venham realizar a aquisição de conhecimentos específicos e outras
formas de saber que ajudem a eles a se desenvolverem nos aspectos cognitivos,
afetivos e sociais, dentre outros. (LAVAQUI e BATISTA, 2007, p. 407).
Contudo, mesmo na prática escolar é necessário que haja certa conexão entre as
disciplinas para que possa existir interdisciplinaridade e, quando tal, deve-se procurar um fim
ou um objetivo. A intenção de unir para atingir um fim é muito positiva para a prática
pedagógica e torna-se de grande valia na escola visando, assim, proporcionar aos estudantes
um ensino mais amplo sobre um determinado fenômeno em estudo. Vale ressaltar que muitas
vezes não há necessidade de proximidade entre as cadeiras, pois podemos falar de Física
analisando uma partida de futebol ou de Química observando um prato de comida,
relacionando, assim, Física com a Educação Física e Química com Gastronomia que, de certo
ponto de vista, estão bem distantes.
Para Lenoir (1998, p. 52), a principal finalidade da interdisciplinaridade é a “difusão
do conhecimento [...] e a formação de atores sociais”. Gadotti (2000, p. 222) destaca alguns
aspectos metodológicos necessários para essa prática, que são: “interação de conteúdos,
migrar de uma concepção fragmentada para uma concepção unitária do conhecimento,
superar a dicotomia entre ensino e pesquisa, educação permanente”.
No entanto, a utilização dessas três ferramentas não é suficiente para tornar o aluno
um indivíduo atuante e crítico. Esse processo de transformação deve começar nas séries
iniciais, onde o docente deve ser capaz de investigar as concepções prévias dos alunos,
conhecer o que eles sabem e o que têm na “bagagem”, a fim de usar esse saber intuitivo para,
de maneira gradual, construir o conhecimento científico.
É na procura por alternativas de desvendar esses conceitos intuitivos que muitos
professores e pesquisadores da área de educação se esforçam, pois descobri-los significa uma
maior facilidade de encontrar meios de ensinar os conceitos científicos presentes no currículo
escolar e de traçar estratégias para abordar novos assuntos como Física Moderna e
Contemporânea, Astronomia e outros.
19
2.3 AS CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS, O CONSTRUTIVISMO E O PAPEL DO
PROFESSOR
Concepções alternativas, conhecimentos intuitivos ou conceitos espontâneos são
termos comumente usados para definir as ideias prévias dos estudantes em relação aos
diversos tópicos da ciência aprendidos na escola, ou seja, são as explicações criadas pelos
alunos desde sua infância, sobre os fenômenos físicos.
Estudos realizados a partir da década de 70 revelam que existem diferentes concepções
acerca do mundo natural, mas as pesquisas mostram que essas explicações possuem o mesmo
padrão em diferentes partes do mundo. Suas consequências também são as mesmas, elas
oferecem resistência à mudança conceitual e interferem e muito no processo de aprendizagem.
Os resultados dessas pesquisas contribuíram para fortalecer a visão construtivista do sistema
de ensino, que defende que a aprendizagem ocorre através de um envolvimento ativo do
aluno. Neste sistema, o papel principal do educador é conduzir o aluno à descoberta e levá-lo
à construção do conhecimento usando as concepções prévias sobre o mesmo, com a finalidade
de proporcionar uma mudança conceitual. Nas palavras de Piaget:
[...] os conhecimentos derivam da ação, não no sentido de meras respostas
associativas, mas no sentido muito mais profundo da associação do real com as
coordenações necessárias e gerais da ação. Conhecer um objeto é agir sobre ele e
transformá-lo, apreendendo os mecanismos dessa transformação vinculados com as
ações transformadoras. [...] (PIAGET, 1970, p. 30).
Porém, isso só é possível quando se conhece essas ideias prévias e, para identificá-las, o
professor deve ter tranquilidade, paciência, habilidade e fazer uso de recursos didáticos
diversificados, explorando todo seu ferramental: as linguagens escrita e oral, giz, quadro
negro, experimentos e observação de fenômenos do dia a dia, entre outros.
Tão importante quanto conhecer os conceitos intuitivos dos alunos e de possuir todo
esse ferramental didático, é o professor ter conhecimento da sua função. O docente deve ser
tomado pelo desejo de romper barreiras e pela vontade de por em prática a metodologia do
“fazer diferente”, implantar o “aprender a conhecer”, o “aprender como fazer”, o “aprender a
ser pelo conviver”. O educador deve ter o compromisso de ser agente de transformação social,
deve procurar o melhor caminho para vencer a batalha de mudar seu próprio modo de pensar
e de agir, deve ter em mente sua missão de facilitador do crescimento de seus alunos, tendo a
20
consciência de que seu trabalho contribui para que gerações futuras possam usufruir de uma
existência mais digna. Este é o verdadeiro papel do professor do século XXI, como afirma o
trecho do livro de Martins (2001, p. 23):
O papel essencial do professor será orientar os alunos a buscar os caminhos e a
produzir o conhecimento, dentro de seu contexto próprio, partindo do que já sabem,
dos saberes do senso comum.
É importante enfatizar que o professor não muda o aluno. Já afirmou o educador
Edson Franco (1989), “O professor não modifica ninguém, o aluno é que se modifica quando
aprende”.
É evidente a importância do papel do professor no ensino, mas essa importância
depende de sua qualificação na busca pela modernidade pedagógica, na renovação de sua
capacitação, de sua atualização constante em treinamentos de aperfeiçoamento profissional
para poder lidar com as diversas situações do dia a dia escolar.
2.4 AS AULAS DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO
A humanidade tem assistido a muitas mudanças em quase todos os sentidos da vida. O
desenvolvimento tecnológico está atingindo patamares nunca antes imaginados pelo ser
humano. Essas transformações decorrentes da evolução e do acontecer histórico são muito
significativas e representam a capacidade da criatividade da mente humana.
Com tudo isso, o ensino de ciências na educação básica, mais especificamente o de
Física no Ensino Médio, vem ganhando cada vez mais importância a partir dos padrões
apresentados nos PCN. Trata-se de elaborar um ensino de Física voltado para a formação de
indivíduos contemporâneos, pensantes, críticos e solidários, ou seja, uma Física que coloque
em cena cidadãos com capacidade de atuar nesse mundo globalizado, uma Física que aborde
temas modernos, que faça sentido para o aluno e que esteja presente no seu dia a dia,
conforme preconiza as Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros
Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, PCN+:
O ensino de Física vem deixando de concentrar-se na simples memorização de
fórmulas ou repetições automatizadas de procedimentos, em situações artificiais ou
extremamente abstratas, ganhando consciência de que é preciso dar-lhe um
significado, explicitando seu sentido já no momento do aprendizado, na própria
escola média. (BRASIL. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO, 2002, p.2).
21
Assim, a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDBEN - Lei 9394/1996),
ao estabelecer o Ensino Médio como última etapa da educação básica, julga que este nível de
ensino deva propiciar aos alunos uma formação comum indispensável à prática da cidadania,
à continuidade dos estudos e à inserção no mundo do trabalho. Para tal, as instituições
educacionais devem permitir aos estudantes múltiplas vivências, com o intuito de favorecer o
acesso a conhecimentos indispensáveis à vida moderna, como defende os PCN+:
Não se trata de apresentar ao jovem a Física para que ele simplesmente seja
informado de sua existência, mas para que esse conhecimento transforme-se em uma
ferramenta a mais em suas formas de pensar e agir. (BRASIL. MINISTÉRIO DA
EDUCAÇÃO, 2002, p.4).
Mas o que se entende por conhecimento? Existe diferença entre conhecimento e
ciência? A cada momento esses termos vêm à tona e, por isso, devem ser abordados com mais
detalhes.
O conhecimento surge no homem quando ele começa a interagir com o mundo, mais
precisamente quando nasce e entra em contato com as coisas que o cercam, assimilando-as e,
aos poucos, podendo falar sobre elas. Cada uma dessas coisas se transforma em estímulo
mental, propício a sofrer variações no decorrer de sua vida. A interação do homem com o
mundo, consigo mesmo, com os objetos que o cercam e com o transcendental chama-se
conhecimento. Assim, conhecimento é ciência e ciência é conhecimento, pois o mesmo faz o
homem “saber”, ter consciência e ciência das coisas. A própria origem das palavras nos
mostra que elas são sinônimas, pois, do Latim, temos que Scientia, que vem de Scire,
significa conhecer, saber. Para Mello (1983, p. 12), “A ciência é apenas um tipo de
conhecimento”, já para Paixão (1977, p. 37) possuem uma sutil diferença:
Ciência, em sentido comum, é sinônimo de conhecimento. Reserva-se, entretanto, o
nome ciência para o conhecimento verdadeiro e completo (...) o saber pelas causas, o
saber pela demonstração.
Ruiz (1977, p. 128) destaca a mesma sutileza que Paixão:
A palavra ciência pode assumir duas acepções: em sentido amplo, ciência significa
simplesmente conhecimento e, em sentido restrito, ciência significa um
conhecimento que não só apreende ou registra os fatos, mas também os demonstra
pelas suas causas determinantes ou constitutivas.
22
Quando este indivíduo chega à escola com esse “conhecimento bruto”, adquirido
desde seu nascimento, cabe à mesma ter capacidade, estrutura e recursos para lapidá-lo a fim
de fazê-lo sofrer as “variações” necessárias para adquirir a ciência (conhecimento verdadeiro
e completo), ou seja, o principal agente provocador dessas “variações” deve ser a escola, mais
diretamente o professor.
Em vista disso, o ensino de ciências, no Nível Fundamental, e o de Física, no Nível
Médio, deve ser um ensino de qualidade, atual, elucidativo, prático, vinculado à realidade,
abrangente, transformador e concreto. Ele deve ser feito de forma a mostrar aos alunos que
essa ciência está presente no seu dia a dia, que ela é parte integrante de sua vida desde que
nasceu, e que ela está incrustada em sua cultura. O professor deve relacioná-la a outras
matérias (interdisciplinaridade), deve levar experimentos para a sala de aula, pois mostrar
como as coisas funcionam na prática faz com que os alunos se motivem e desenvolvam gosto
pela disciplina, além de facilitar a compreensão da teoria.
2.5 O ENSINO DE ASTRONOMIA NAS ESCOLAS BRASILEIRAS
Assuntos relacionados à Astronomia há muito tempo permeiam, de alguma maneira,
os livros didáticos e, de forma até bem contundente, os documentos oficiais. O Currículo
Mínimo (2012), documento elaborado pela Secretaria de Estado de Educação do Rio de
Janeiro, serve como referência a todas as escolas pertencentes ao mesmo. Sua finalidade é
orientar os itens que não podem faltar no processo ensino-aprendizagem em cada disciplina.
Este documento propõe a inserção da Astronomia já na primeira série do Ensino Médio, onde
os conteúdos de Mecânica devem ser introduzidos a partir da Cosmologia. Em contrapartida,
o ensino de Astronomia nas escolas brasileiras é incipiente, pouquíssimo ou quase nada sobre
o tema é abordado pelos professores em nossas escolas (TREVISAN, 2004).
No nível fundamental, a grande maioria dos professores, durante seus cursos de
graduação, não foi capacitada para ministrar esse conteúdo, uma vez que essa tarefa, neste
nível de escolaridade, cabe ao professor de Geografia ou de Ciências (estes, em geral,
formados em Biologia). No Ensino Médio não é diferente, apesar de o tema ser lecionado por
professores formados em Física, muitos não o abordam com a quantidade e qualidade que
deveriam. Com este padrão de ensino, como vamos propiciar aos alunos uma visão
cosmológica das ciências, como vamos dar condições a um indivíduo de argumentar sobre as
23
conquistas espaciais, sobre as novas descobertas do telescópio espacial Hubble e sobre a
origem do Universo, como exigem os documentos oficiais e como sugere o PCN +?
Fundamentado nesses argumentos, diante do péssimo histórico do ensino de Física no
Brasil e das exigências dos documentos oficiais, são apresentadas neste trabalho propostas de
atividades pedagógicas, envolvendo conteúdos de Astronomia, com o intuito de colaborar
com o processo de ensino e aprendizagem de Física e de disseminar esse tema, tão pouco
falado nas salas de aula e tão frequente nos veículos de comunicação. Para facilitar a
compreensão dos conceitos e fazer com que o aluno enxergue a utilização da Física no seu dia
a dia, propomos a utilização de vários recursos didáticos que aliem o lúdico ao processo de
aprendizagem como poesias, músicas, tiras de humor, reportagens de jornais e revistas, entre
outros.
3 COMPROVANDO AS PESQUISAS: SONDAGEM NAS ESCOLAS
3.1 ENSINO MÉDIO
Existem, na literatura, dezenas de levantamentos sobre concepções alternativas em
Astronomia. Como esse é um assunto pouco abordado nas escolas do país, resolvemos, antes
de elaborarmos uma proposta pedagógica, fazer uma sondagem para verificar se a forte
presença das concepções intuitivas de outrora ainda estão presentes nas salas de aula das
escolas do século XXI.
A sondagem consistiu de um questionário investigativo (apêndice 7.1) direcionado aos
alunos do Ensino Médio, contendo dez perguntas, sendo cinco fechadas, com opções de
respostas previamente apresentadas, e cinco abertas, nas quais os alunos deveriam dar
respostas mais detalhadas, inclusive com desenhos, envolvendo diversos assuntos
relacionados à Astronomia tais como estações do ano, formação das marés, movimentos da
Terra, Sistema Solar e gravitação.
O questionário foi aplicado em quatro escolas do município de Niterói e São Gonçalo:
Colégio Estadual Raul Vidal (CERV), Colégio Universitário Geraldo Reis (COLUNI), Centro
Educacional Pereira Rocha e Colégio Estadual Liceu Nilo Peçanha (LICEU), em turmas de
1º, 2º e 3º anos do Ensino Médio, abrangendo um total de 67 participantes. A aplicação do
questionário teve duração de vinte minutos, foi realizado sem consulta e sem auxílio na
interpretação dos enunciados. Foi solicitado aos estudantes que não se identificassem e
informassem apenas a turma e a idade.
Nesta etapa do trabalho, foi possível conversar informalmente com alguns alunos, que
desabafaram. Um deles disse: “Poxa professor, não vejo isso desde a quarta série!”. Outro
disse: “Nunca estudei isso!”. O resultado da investigação nessa escola foi muito ruim, o que
25
é possível perceber pelo desabafo dos estudantes.
Apresentamos a seguir o resultado geral da sondagem, juntamente com a análise
individual de cada questão.
Podemos ver no gráfico acima que os alunos não souberam responder 70% das
questões, o que mostra a falta de intimidade dos mesmos com temas simples de Astronomia.
Vamos analisar agora cada item do questionário, onde ficará perceptível a forte presença das
ideias intuitivas, muitas delas encontradas na pesquisa bibliográfica. Com o intuito de dar
maior visibilidade às ideias intuitivas dos alunos, disponibilizamos nos anexos os
questionários respondidos por eles.
A primeira questão usou a copa do mundo de 2002 como objeto de contextualização e
procurava identificar se o aluno saberia dizer qual o movimento da Terra que tem relação com
os fusos horários e com a sucessão dos dias e das noites. O percentual de acerto foi grande,
mas esperávamos 100% de aproveitamento, pois essa questão é básica e normalmente é
abordada nas aulas de ciências do Ensino Fundamental. Os gráficos a seguir ilustram o
resultado para esta pergunta nas quatro escolas participantes.
Gráfico 1: Análise das respostas dos alunos das quatro escolas às perguntas do questionário
26
É possível perceber, claramente, a grande a diferença entre as escolas. Enquanto no
COLUNI houve apenas 5% de erro, no CERV62% dos alunos não acertaram a questão.
Na segunda pergunta os estudantes deveriam mostrar, considerando o sistema Terra-
Sol, como ocorrem as estações do ano. Eles tinham a opção de responder por extenso ou
através de desenho. Nessa questão foi possível identificar a presença da famosa concepção da
distância Terra-Sol como fator determinante para a ocorrência das estações do ano. Poucos
acertaram, pois dos 67 participantes, apenas sete tiveram sucesso. Alguns alunos, talvez por
não terem entendido o enunciado, escreveram os nomes das estações. Nos quatro colégios o
resultado foi muito ruim, como podemos observar no conjunto de gráficos da figura 3.
Figura 2: Gráficos com resultado das respostas à pergunta um do questionário investigativo do Ensino Médio por escolas.
27
Questão # 2 - Coluni9%
91%
ACERTOS
ERROS
Questão # 2 - Raul Vidal
100%
ACERTOS
ERROS
Questão # 2 - Liceu
13%
87%
ACERTOS
ERROS
Questão # 2 - Pereira
Rocha18%
82%
ACERTOS
ERROS
A terceira pergunta, primeira de cunho fechado, indagava o nome do movimento que a
Terra faz em torno do Sol. As quatro opções de resposta eram: Rotação, Translação, Nutação
e Precessão. O resultado não foi bom e nos levou a duvidar da validade do resultado da
primeira questão, pois muitos deles assinalaram a resposta Rotação, idêntica à resposta dada
na primeira questão. A figura 4 ilustra o resultado obtido para a terceira questão nas quatro
escolas investigadas.
Figura 3: Gráficos com resultado das respostas à pergunta dois do questionário
investigativo do Ensino Médio por escolas.
Figura 3: Gráficos com resultado das respostas à pergunta dois do questionário investigativo
do Ensino Médio por escolas.
28
Questão # 3 - Coluni
95%
5%
ACERTOS
ERROS
Questão # 3 - Liceu
40%
60%
ACERTOS
ERROS
Questão # 3 - Raul Vidal
8%
92%
ACERTOS
ERROS
Questão # 3 - Pereira
Rocha
29%
71%
ACERTOS
ERROS
Notamos aqui que o COLUNI obteve nesta questão o mesmo percentual de acerto da
primeira, o que diminui a possibilidade dos alunos terem “chutado” a resposta, pois estas
questões estão, de certa forma, interligadas.
A quarta questão, também de caráter fechado, surpreendeu positivamente. Ela
perguntava o motivo pelo qual ocorre o fenômeno de formação das fases da Lua. Dentre as
quatro alternativas, tínhamos: a Lua ter luz própria, posição relativa entre Sol-Terra-Lua, a
Terra fazer sombra na Lua e as nuvens cobrirem parte da Lua. Os gráficos a seguir mostram
como o resultado para essa pergunta foi satisfatório.
Figura 4: Gráficos com resultado das respostas à pergunta três do questionário investigativo
do Ensino Médio por escolas.
29
Questão # 4 - Coluni
86%
14%
ACERTOS
ERROS
Questão # 4 - Liceu
80%
20%
ACERTOS
ERROS
Questão # 4 - Raul Vidal
69%
31%
ACERTOS
ERROS
Questão # 4 - Pereira
Rocha
76%
24%
ACERTOS
ERROS
A próxima questão, por outro lado, surpreendeu negativamente. Ela era de natureza
fechada e tratava das trajetórias dos planetas. Nesse caso, os alunos deveriam identificar o
nome da figura geométrica que representa a trajetória dos planetas em torno do Sol. Os alunos
dispunham das seguintes alternativas: Círculos, Quadrantes, Elipses e Hipérboles. Somente o
COLUNI teve um resultado satisfatório, como pode ser observado nos gráficos da figura 6.
Nas demais escolas a maioria dos educandos marcaram a opção Círculos.
Figura 5: Gráficos com resultado das respostas à pergunta quatro do questionário investigativo
do Ensino Médio por escolas.
30
Questão # 5 - Coluni
95%
5%
ACERTOS
ERROS
Questão # 5 - Liceu
13%
87%
ACERTOS
ERROS
Questão # 5 - Raul Vidal
23%
77%
ACERTOS
ERROS
Questão # 5 - Pereira
Rocha
41%
59%
ACERTOS
ERROS
Das cinco questões até aqui apresentadas o COLUNI obteve 95% de aproveitamento
em três delas.
A sexta questão, também de caráter fechado, perguntava sobre a atuação do campo
gravitacional do nosso planeta. Das quatro alternativas apresentadas, duas delas representam
ideias intuitivas muito frequentes em diversas pesquisas de estudiosos da educação. As
opções disponíveis eram: somente na Terra, em todo o Universo, somente na Terra e na Lua e
somente dentro da atmosfera terrestre. Os gráficos a seguir dão uma noção de como o tópico
gravitação é muito pouco e mal explorado em nossas escolas.
Figura 6: Gráficos com resultado das respostas à pergunta cinco do questionário investigativo do
Ensino Médio por escolas.
31
Questão # 6 - Coluni
50%
50%
ACERTOS
ERROS
Questão # 6 - Liceu
20%
80%
ACERTOS
ERROS
Questão # 6 - Pereira
Rocha12%
88%
ACERTOS
ERROS
Questão # 6 - Raul Vidal
38%
62%
ACERTOS
ERROS
A questão de número sete, de cunho aberto e uma das mais importantes do
questionário, continha quatro itens com representações da Terra, da Lua e de um objeto
qualquer (massa, meteorito, pedra...) e pedia para que o estudante indicasse com uma seta
para onde o objeto cairia. A intenção dessa questão era ver se os alunos têm alguma noção da
direção e do sentido do campo gravitacional de um corpo celeste qualquer, neste caso, da
Terra (itens a, b e d) e da Lua (item c).
No item a temos um círculo grande representando o nosso planeta e um pequeno
representando um objeto vagando no espaço próximo à Terra, mais especificamente próximo
ao Pólo Norte. No item b temos os mesmos elementos, porém o objeto encontra-se vagando
no espaço à leste, na direção da linha do equador e no item d o objeto está vagando nas
imediações do Pólo Sul.
No item c um círculo grande representa a Terra, um menor a Lua e um bem pequeno o
objeto, este vagando no espaço nas cercanias da superfície da Lua.
Figura 7: Gráficos com resultado das respostas à pergunta seis do questionário investigativo
do Ensino Médio por escolas.
32
23%
77%
Questão # 7 - Coluni
ACERTOS
ERROS
7%
93%
Questão # 7 - Liceu
ACERTOS
ERROS
23%
77%
Questão # 7 - Raul Vidal
ACERTOS
ERROS
6%
94%
Questão # 7 - Pereira Rocha
ACERTOS
ERROS
O resultado geral desta questão mostrou a forte presença do conhecimento prévio de
que a direção da atração gravitacional é vertical e seu sentido é para baixo. Essa conclusão foi
obtida analisando os itens a, b e d.
Identificamos também a ideia de que a Lua não tem campo gravitacional, pois no item
c tivemos um número muito grande de educandos dizendo que o objeto cairia na Terra e não
na Lua. Os gráficos dessa questão, apresentados na figura 8,representam o resultado geral, ou
seja, a questão foi considerada correta apenas para aqueles que acertaram os quatro itens.
A questão de número oito também tratava do tema gravitação e tinha o intuito de
descobrir a existência de uma concepção muito comum nas pessoas. Seu objetivo era
investigar se os alunos sabiam representar um individuo em pé no planeta Terra, esta
representada por um círculo. Os estudantes deveriam desenhar uma pessoa em cada um dos
Figura 8: Gráficos com resultado das respostas à pergunta sete do questionário investigativo do
Ensino Médio por escolas.
33
14%
86%
Questão # 8 - Coluni
ACERTOS
ERROS
13%
87%
Questão # 8 - Liceu
ACERTOS
ERROS
100%
Questão # 8 - Raul Vidal
ACERTOS
ERROS
6%
94%
Questão # 8 - Pereira Rocha
ACERTOS
ERROS
Pólos da Terra e nas proximidades da linha do equador, uma à leste e outra à oeste. No Pólo
Norte, todos acertaram, mas nas outras três posições apenas sete tiveram sucesso, como
podemos ver nos gráficos abaixo. Esse resultado pode estar relacionado com o conceito de
verticalidade e o conceito de o que é embaixo e o que é em cima.
A nona questão perguntava, dentre quatro opções possíveis, qual o astro que tem
principal influência no fenômeno das marés aqui na Terra. As opções disponíveis eram: Sol,
Saturno, Júpiter ou Lua. O percentual de acerto nessa questão foi bom. Ela foi a única que
teve uma turma com 100% de aproveitamento, como mostram os gráficos da figura 10.
Figura 9: Gráficos com resultado das respostas à pergunta oito do questionário investigativo do
Ensino Médio por escolas.
34
100%
Questão # 9 - Coluni
ACERTOS
ERROS
33%
67%
Questão # 9 - Liceu
ACERTOS
ERROS
31%
69%
Questão # 9 - Raul Vidal
ACERTOS
ERROS
94%
6%
Questão # 9 - Pereira Rocha
ACERTOS
ERROS
A décima e última questão, de natureza aberta, pedia para os alunos desenharem o
Sistema Solar, nomeando os planetas. A ideia dessa questão era verificar se os alunos
conhecem a configuração do nosso Sistema Solar e se estão atualizados com as recentes
mudanças feitas no mesmo. O resultado mostrou que muitos deles não conhecem a feição do
Sistema Solar e pior, um número bem grande de estudantes não sabem nem que a Terra é o
terceiro planeta a partir do Sol. Este resultado foi, de certa forma, surpreendente, pois
esperávamos que esse assunto fosse do conhecimento de todos nesse nível de escolaridade, e
não é o que os gráficos da figura a seguir mostram.
Figura 10: Gráficos com resultado das respostas à pergunta nove do questionário investigativo
do Ensino Médio por escolas.
35
71%
29%
Questão # 10 - Pereira Rocha
ACERTOS
ERROS
64%
36%
Questão # 10 - Coluni
ACERTOS
ERROS
40%
60%
Questão # 10 - Liceu
ACERTOS
ERROS
100%
Questão # 10 - Raul Vidal
ACERTOS
ERROS
O Colégio Raul Vidal teve mais uma questão com 100% de erro. A maioria dos
estudantes desta escola não sabe quantos planetas formam nosso Sistema Solar. No Colégio
Universitário muitos trocaram a ordem de Urano e Netuno, mas todos tinham uma boa noção
sobre a configuração do Sistema Solar.
Esse questionário investigativo mostra, mesmo sendo aplicado em apenas quatro
colégios, que o ensino de Astronomia nas escolas é muito ruim. Com ele também
confirmamos a presença de concepções alternativas, muitas delas comentadas na pesquisa
bibliografia. Vale enfatizar que essas concepções não constituem um problema, pois elas
naturalmente existem e sempre vão existir. O que é preocupante é que nessa etapa escolar elas
já deveriam ter sofrido alguma mudança conceitual, o que não se percebe em três das quatro
instituições participantes.
Figura 11: Gráficos com resultado das respostas à pergunta dez do questionário investigativo
do Ensino Médio por escolas.
36
3.2 CARACTERÍSTICAS DAS TURMAS E ANÁLISE DA SONDAGEM
As quatro instituições que participaram da sondagem possuem algumas características
em comum. Como já foi mencionado, todas estão localizadas no Estado do Rio de Janeiro,
mais especificamente nos municípios de Niterói e São Gonçalo. O CERV e o LICEU são
escolas estaduais e o COLUNI está vinculado à rede federal de ensino e se caracteriza como
colégio de aplicação da UFF. O PEREIRA ROCHA é uma instituição de ensino particular. Os
quatro possuem turmas grandes, porém com alto índice de falta e com concepções bem
parecidas acerca do mundo natural, como mostrou o questionário investigativo, que se
encontra nos anexos (Capítulo 8). As questões seis, sete e oito ilustram bem a dificuldade de
todos os participantes no que diz respeito à gravitação.
A turma do Colégio Estadual Raul Vidal, com o menor número de alunos, possui uma
diversidade muito grande no que diz respeito à idade. Interagem nessa turma senhores e
adolescentes, o que dificulta ainda mais a vida do professor, pois os estudantes de idade mais
avançada têm mais dificuldade de entender os assuntos abordados em sala, fazendo com que o
docente dê aula num ritmo mais lento. Acompanhamos esses estudantes durante todo o ano
letivo de 2012 e percebemos como é grande a dificuldade de aprendizagem dos mesmos, tanto
dos mais velhos quanto dos jovens. Essa turma, de 2º ano do Ensino Médio, é do turno da
noite e dos 13 alunos que participaram da sondagem, 10 trabalham durante o dia. Este fato,
certamente, tem influência no seu desempenho escolar.
A turma de 1º ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Liceu Nilo Peçanha, com 15
alunos presentes no dia da aplicação do questionário investigativo, tem suas aulas no turno da
tarde e seus integrantes estão na faixa escolar considerada correta. Apesar do pequeno número
no dia da sondagem, essa turma possui cerca de 35 alunos, porém apresenta um índice de
faltas muito grande, principalmente no primeiro tempo de aula, que é o primeiro do dia. Eles
apresentam uma dificuldade muito grande nas disciplinas de Física e Matemática, uns por
medo e outros por falta de conhecimentos prévios. Além disso, não são participativos e muitas
vezes não se interessam e acabam atrapalhando a aula.
O Centro Educacional Pereira Rocha teve 17 participantes na sondagem. Seus alunos,
de 3º ano, estão dentro da faixa etária escolar e têm suas aulas no turno da tarde.
A turma que obteve o melhor resultado na sondagem foi a de 1º ano do Ensino Médio
do Colégio Universitário Geraldo Reis, que teve 22 participantes que estudam no turno da
tarde e estão dentro da faixa etária escolar. Essa escola realiza diversas atividades
37
extraclasses, como visitas a Museus e Centros de Ciência (Casa da Descoberta – UFF, por
exemplo) e eventos, como feira de ciências.
Em virtude do bom resultado desses alunos no questionário investigativo, resolvemos
saber um pouco mais sobre essa turma e, para nossa surpresa, descobrimos que a professora
de Física desses estudantes foi licenciada na Universidade Federal Fluminense e, além disso,
já tinha trabalhado com os seus alunos tópicos de Astronomia, como estações do ano, marés,
fases da Lua, Sistema Solar, Gravitação e outros.
Esse fato inesperado nos mostra como é importante abordarmos, com quantidade e
qualidade, temas de Física Moderna e Contemporânea, como Astronomia, nas escolas. A
análise desta sondagem nos mostra também como é difícil modificarmos as ideias intuitivas
dos alunos acerca do mundo natural, pois mesmo nessa turma foi possível identificarmos
algumas concepções alternativas, apesar desses alunos, de 1º ano, mostrarem maior
conhecimento em tópicos de Astronomia do que a turma de 3º ano do Centro Educacional
Pereira Rocha. A partir dos resultados dessa sondagem apresentaremos, no capítulo 4, a
proposta pedagógica para inserção de conteúdos de Astronomia no Ensino Médio.
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nú
me
ro d
e a
lun
os
Questões
Colégio Universitário Geraldo Reis
ACERTOS
ERROS
4 A PROPOSTA
4.1 ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO
Com base na pesquisa bibliográfica e de posse do resultado da sondagem nas escolas,
procuramos elaborar uma proposta pedagógica com o propósito de inserir os conteúdos de
Astronomia nas aulas de Física do Ensino Médio, o que, além de atender as recomendações
do Currículo Mínimo, torna possível ao aluno deste nível de escolaridade o acesso aos
conhecimentos da Física Moderna e Contemporânea.
Os gráficos a seguir mostram o resultado de cada escola, onde é possível identificar as
dificuldades em comum que as quatro turmas possuem. Esse será nosso foco inicial:
considerar as dificuldades em comum.
Gráfico 2: Análise das respostas dos alunos do COLUNI ao questionário
investigativo.
39
0
5
10
15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10NÚ
MER
O D
E A
LUN
OS
QUESTÕES
Colégio Estadual Liceu Nilo Peçanha
ACERTOS
ERROS
0
5
10
15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
NÚ
MER
O D
E A
LUN
OS
QUESTÕES
Colégio Estadual Raul Vidal
ACERTOS
ERROS
0
5
10
15
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nú
me
roo
de
alu
no
s
Questões
Centro Educacional Pereira Rocha
ACERTOS
ERROS
Gráficos 3, 4 e 5 (acima): Análise das respostas dos alunos dos colégios
LICEU, CERV e PEREIRA ROCHA ao questionário investigativo.
40
Apesar do percentual de erro também ter sido grande nas questões dois e três, optamos
por considerar primeiramente as questões seis, sete e oito, pois elas tratam do mesmo tópico
da Astronomia, a gravitação. Numa segunda etapa será apresentada uma proposta de aula que
abordará os conceitos envolvidos nas questões um, dois, três e cinco.
Na etapa inicial, elaboramos duas atividades: Gravitação básica e Gravitação. Na
primeira (apêndice 7.3), de caráter introdutório, é feita uma revisão sobre grandezas físicas,
escalares e vetoriais, para então abordar o conceito de força. A partir deste ponto o enfoque é
na força gravitacional, cujos conceitos e atuação são explorados sem aprofundamento
matemático e com poucos detalhes. Para iniciarmos a atividade utilizamos uma tira de humor
como objeto de problematização. Ela mostra uma bola de futebol, uma maçã e a Lua
conversando sobre o fato de que as três, segundo Newton, caem. Concluímos essa primeira
aula com um experimento, simples e de baixíssimo custo, que demonstra que tanto a Lua,
quanto a maçã e a bola de futebol, realmente caem. Após o experimento verificaremos se os
alunos conseguem perceber o porquê da Lua não colidir com o nosso planeta.
A segunda atividade (apêndice 7.4) visa ampliar o conhecimento dos alunos acerca do
tópico gravitação. Ela tem como elemento de problematização uma reportagem do dia 20 de
julho de 2009, de fonte não divulgada, falando sobre os 40 anos da ida do Homem à Lua.
Usamos essa reportagem com o intuito de incentivar os alunos a levarem o assunto para
dentro de suas casas, para que os mesmos conversem com seus os pais e avós sobre o
acontecimento.
Damos prosseguimento a esta segunda atividade fazendo um apanhado histórico,
mostrando a evolução dos conceitos e os principais personagens envolvidos na teoria da
gravitação desde o século II d.C., entre eles Claudio Ptolomeu, Nicolau Copérnico, Galileu e
muitos outros. Essa atividade tem enfoque em história da ciência e, ao contrário da atividade
introdutória, essa é mais quantitativa, com fórmulas, constantes e requer alguma habilidade
matemática. Na sua realização são utilizados alguns instrumentos de contextualização: uma
música de Lulu Santos e outra de Herbet Viana, e um vídeo. Também procuramos incentivar
o trabalho em grupo. A utilização desses instrumentos é importante para mostrar aos
estudantes a presença dos conceitos físicos nas diversas situações do seu dia a dia. Na
abordagem histórica faremos uso de apresentações em power point para tornar essa etapa da
aula mais atraente para o aluno.
Uma terceira aula (apêndice 7.5), com o título: movimentos da Terra e algumas de
suas consequências, foi elaborada com o objetivo de explorar as ideias intuitivas relacionadas
41
com os conceitos envolvidos nas questões um, dois, três e cinco do questionário investigativo.
Nela tratamos dos movimentos de rotação e translação e o que eles acarretam (os dias e as
noites, os anos e as estações). Essa aula visa proporcionar mudanças em algumas concepções,
identificadas pelo questionário, sobre o motivo da existência das estações do ano, dos fusos
horários, dos dias e das noites.
4.2 UM OLHAR PARA O ENSINO FUNDAMENTAL
Em meados de outubro de 2012, surgiu a oportunidade de trabalharmos temas de
Astronomia no Ensino Fundamental. Mesmo não sendo este o objetivo principal de nossa
pesquisa, consideramos oportuno aceitar este desafio, uma vez que a chance de aplicar nossa
proposta no Ensino Médio, não pode ser concretizada. Esse apoio pedagógico foi solicitado
pela professora de uma turma de quarto ano do Ensino Fundamental e foi motivado pela
curiosidade dos alunos e da própria professora acerca de alguns fatos da natureza como o
porquê da Lua não cair na Terra ou os planetas não caírem no Sol e sobre a formação do
Universo. A partir deste pedido, elaboramos aulas e oficinas para mostrá-los, de maneira bem
simples, como a Física é capaz de explicar essas e outras maravilhas do mundo que nos cerca.
Este evento foi realizado no Instituto de Educação Professor Ismael Coutinho (IEPIC),
localizado em São Domingos, Niterói. A faixa etária dos alunos dessa instituição educacional
pública era entre nove e dez anos e participaram das atividades 23 estudantes.
O trabalho consistiu de três aulas expositivas, com apresentação de diversos tópicos de
Astronomia como gravitação, formação dos planetas e estações do ano, fazendo uso de
recursos de multimídia, oficinas e jogos. No apêndice 7.6 apresentamos mais detalhes sobre a
aplicação das aulas e uma análise do impacto destas atividades junto aos alunos desta escola.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A ideia original deste trabalho era fazer uma pesquisa bibliográfica acerca das
concepções prévias dos estudantes sobre tópicos de Astronomia, a fim de firmar as bases para
a realização de uma sondagem com enfoque nas concepções mais encontradas na pesquisa. O
tema Astronomia foi escolhido, levando em conta que pouco ou quase nada sobre o assunto é
tratado nas salas de aula das escolas de Ensino Médio. O resultado da sondagem, elaborada
através de um questionário investigativo, serviria como ponto de partida para o
desenvolvimento de uma proposta pedagógica, apoiada em aulas planejadas sob uma
perspectiva construtivista, fazendo uso dos conhecimentos prévios dos alunos.
Até este ponto o trabalho foi realizado com relativo sucesso, mas, por diversos
contratempos, não foi possível aplicar as aulas para os alunos do Ensino Médio, para,
posteriormente, verificarmos, usando outro questionário, se atingimos ou não nosso objetivo
que era a mudança conceitual.
Graças ao acaso, esses impedimentos não frustraram nossa convicção de que a
abordagem de temas modernos de Física, quando feitos de forma contextualizada e com
participação ativa dos alunos geram resultados bem satisfatórios e provocam mudança
conceitual. O Colégio Universitário Geraldo Reis, que obteve um resultado bem melhor na
sondagem do que as outras escolas, é prova viva disso, pois os alunos desta instituição já
haviam tido contato com tais assuntos através de aulas expositivas, em que os recursos de
problematização, contextualização e interdisciplinaridade são comumente utilizados pela
professora da turma, formada na UFF.
Por outro lado, a oportunidade de aplicar aulas para alunos do Ensino Fundamental,
que não era o foco principal deste trabalho, resultou na análise que permitiu verificar que as
ideias intuitivas da infância dos estudantes, além de permanecerem, se perpetuam, fato que
pode ser comprovado ao comparar a sondagem realizada no Ensino Fundamental com a
43
questão oito da sondagem do Ensino Médio, em que alunos do 1º, 2º e 3º anos do Nível
Médio mostraram as mesmas concepções das crianças da 4ª série do Fundamental.
Por fim, apesar de não ter sido possível executar a proposta deste trabalho para as
turmas do Ensino Médio, o resultado das sondagens realizadas nestas turmas, o desempenho
da turma do COLUNI e a experiência vivenciada com os alunos do Ensino Fundamental, nos
permitiram considerar que:
1) É de grande valia conhecermos as concepções alternativas dos estudantes;
2) A identificação dessas concepções deve se feita ainda no Ensino Fundamental para
que possam ser exploradas no Ensino Médio;
3) É de extrema importância contextualizar e problematizar os assuntos e para isso
deve-se abusar do uso de recursos didáticos variados como música, poesia, tiras de
humor e recursos multimídia;
4) O tratamento interdisciplinar no ensino de Física favorece a compreensão dos
conteúdos desta disciplina.
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
BRASIL. Leis, Decretos etc. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional. Lei Nº 9.394/96.
Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/arquivos/pdf/ldb.pdf.> Acesso em: 29maio 2012.
BRASIL.MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Parâmetros Curriculares Nacionais Ensino Médio. Parte I
– Bases Legais, 2000a. Disponível em:<http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/blegais.pdf.>Acesso
em: 29maio 2012.
BRASIL. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio.
Orientações Curriculares para o Ensino Médio. Ciências da Natureza, matemática e suas tecnologias.
Brasília: MEC/SEB, 2006. Disponível em:
<portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/book_volume_02_internet.pdf>. Acesso em: 29 maio 2012.
BRASIL. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Secretaria de Educação Básica. PCN+ Orientações
Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza,
Matemática e suas Tecnologias, 2002. Disponível em:
<http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/CienciasNatureza.pdf>. Acesso em: 29 maio 2012.
BRASIL. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros
Curriculares Nacionais para o Ensino Médio: parte III- Ciências da Natureza, Matemática e suas
Tecnologias. Brasília, 2000b. Disponível em: <portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/14_24.pdf>. Acesso
em: 14 outubro 2012.
CACHAPUZ, A. et al. A necessária renovação do ensino das ciências. São Paulo: Cortez,
2005.
ESTADO DO RIO DE JANEIRO. SECRETARIA DE ESTADO DE EDUCAÇÃO. 2012. Currículo
Mínimo - Física.
FRANCO, Edson. “Aprender a aprender”. Letras n. 52. Porto Alegre: PUC, 1989.
45
FREIRE, Paulo, Shor, Ira. Medo e Ousadia – O cotidiano do professor, Ed. 5. Rio de Janeiro: Paz e
terra, 1986.
GADOTTI, Moacir. Perspectivas atuais da educação. Porto Alegre: Artes médicas, 2000.
HERNÁNDEZ, Fernando. Transgressão e mudança na educação: os projetos de trabalho. Porto
Alegre: Artes Médicas, 1998.
LANGHI, Rodolfo. Um estudo exploratório para a inserção da Astronomia na formação de professores
dos anos iniciais do Ensino Fundamental. Dissertação (Mestrado em Educação para a Ciência).
Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru, 2004.
LANGHI, Rodolfo e NARDI, Roberto. Dificuldades encontradas nos discursos de professores dos anos
iniciais do Ensino Fundamental em relação ao ensino da Astronomia. Revista Latino-Americana de
Educação em Astronomia (RELEA), N. 2, P. 75 – 92, 2005.
LANGHI, Rodolfo. Educação em Astronomia: Da revisão bibliográfica sobre concepções alternativas à
necessidade de uma ação nacional. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 28, n. 2, p. 373 – 399,
Ago 2011.
LAVAQUI, Vanderley e BATISTA, Irinéa de Lourdes. Interdisciplinaridade em ensino de ciências e de
matemática no Ensino Médio. Ciência & Educação, v. 13, n. 3, p. 399 – 420, 2007.
LENOIR, Y. Didática e interdisciplinaridade: uma complementariedade necessária e incontornável.
Campinas: Papirus, 1998.
MARTINS, Jorge Santos. O trabalho com projetos de pesquisa. Do Ensino Fundamental ao Ensino
Médio. Campinas: Papirus, 2001.
MELLO, Luiz G. de. Antropologia Cultural. Petrópolis: Vozes, 1983.
OLIVEIRA, Renato da Silva. Astronomia no Ensino Fundamental. Disponível em:
<http://www.asterdomus.com.br/Artigo_astronomia_no_ensino_fundamental.htm>. Acesso em: 14
outubro 2012.
PAIXÃO, Paulo. Parapsicologia, ciência ou magia?. Rio de Janeiro: Instituto brasileiro de
parapsicologia (Ibrap), 1977.
PIAGET, Jean. Psicologia e pedagogia. Lindoso, Dirceu Accioly, Silva, Rosa Maria Ribeiro da (trad.).
São Paulo e Rio de Janeiro: Editora Forense, 1970.
RUIZ, João Alvaro. Metodologia científica – Guia para eficiência nos estudos. São Paulo: Atlas, 1977.
46
SANTOMÉ, J. T.. Globalização e interdisciplinaridade: O currículo integrado. Porto Alegre: Artes
Médicas, 1998.
TREVISAN, E. J.. A importância da Astronomia amadora e o trabalho da REA no Brasil. Revista
CienciaOnline, ano 3, n. 9, Fev. 2004.
47
7 APÊNDICES
7.1 QUESTIONÁRIO INVESTIGATIVO: ENSINO MÉDIO
Questionário aplicado na sondagem realizada com os alunos do Ensino Médio.
Universidade Federal Fluminense
Instituto de Física
Escola:_________________________________________________________.
Série: __________. Idade: _______.
Questionário de Astronomia.
1- Na Copa do Mundo de 2002, disputada no Japão e na Coréia do Sul, os jogos eram
realizados sempre de madrugada (no horário brasileiro), mas lá era de tarde. Isso se deve à diferença de fuso horário entre o Brasil e o Japão, que é de 12 horas. Qual movimento da
Terra tem por consequência a sucessão dos dias e das noites?
2- Considerando o sistema Terra-Sol, mostre, escrevendo ou fazendo um desenho, como ocorrem as estações do ano.
3- Como se chama o movimento que a Terra faz em torno do Sol?
( ) Rotação. ( ) Nutação.
( ) Translação. ( ) Precessão.
4- O fenômeno de formação das fases da Lua ocorre devido:
( ) à Lua ter luz própria.
48
( ) à posição relativa entre Sol-Terra-Lua.
( ) à Terra fazer sombra sobre a Lua.
( ) às nuvens cobrirem parte da Lua.
5- As trajetórias dos planetas em torno do Sol podem ser representadas por figuras geométricas chamadas:
( ) Círculos. ( ) Elipses.
( ) Quadrantes. ( ) Hipérboles.
6- O campo gravitacional da Terra atua:
( ) Somente na Terra.
( ) Em todo o Universo.
( ) Somente na Terra e na Lua.
( ) Somente dentro da atmosfera terrestre.
7-Faça uma seta indicando para onde o objeto cairá.
a) b)
c) d)
Objeto
Objeto
Objeto
Objeto
TERRA
TERRA
TERRA
TERRA
LUA
49
8- Desenhe uma pessoa no pólo norte e outra no sul. Desenhe também uma pessoa no leste e outra no oeste, nas proximidades da linha do equador.
9- Qual desses astros é o principal responsável pelo fenômeno das marés na Terra?
( ) Sol. ( ) Júpiter
( ) Saturno. ( ) Lua.
10- Desenhe o Sistema Solar dando nome aos planetas.
TERRA
50
7.2 QUESTIONÁRIO INVESTIGATIVO: NÍVEL FUNDAMENTAL
Questionário aplicado na sondagem realizada com os alunos do Ensino Fundamental
Instituto Educacional Professor Ismael Coutinho
Nome: __________________________________. Idade: ________.
Data: 25 de outubro de 2012.
Imagine que a figura abaixo represente o planeta Terra.
1 – Trace na figura a Linha do Equador;
2 – Marque a posição do Pólo Norte;
3 – Marque a posição do Pólo Sul;
4 – Marque a localidade do Rio de Janeiro;
5 – Desenhe um habitante no Pólo Norte, outro no Pólo Sul e um no Rio de Janeiro.
51
7.3 ATIVIDADE #1: GRAVITAÇÃO BÁSICA
Objetivo:
Expor conceitos básicos da Teoria da Gravitação Universal visando modificar alguns
conceitos intuitivos relacionados ao dia-a-dia dos alunos e aos fenômenos físicos não tão
presentes assim em seu cotidiano, como o porquê que a Lua não cai na Terra.
Tópicos a serem abordados:
Grandezas físicas: o Grandezas Escalares:
Unidades de Medidas; Sistema Internacional de Unidades.
o Grandezas Vetoriais:
Representação geométrica; Soma de vetores.
Forças: o Tipos de Forças:
Forças de contato; Forças de Ação à distância.
Força Gravitacional:
o Conceito; o Atuação;
o Exemplos no dia-a-dia.
1 PROBLEMATIZAÇÃO
Observe a tira de humor abaixo. Ela mostra uma conversa entre uma bola de futebol,
uma maçã e a Lua.
52
2 PERGUNTAS-CHAVE
2.1 Você acha que a Lua tem razão de não estar entendendo a conversa?
2.2 Você saberia explicar por que a Lua não colide com a Terra?
3 CONCEITOS-CHAVE
3.1 GRANDEZAS FÍSICAS
Grandeza física é o conceito que descreve qualitativa e quantitativamente as relações
entre as propriedades observadas no estudo da natureza no seu sentido mais amplo, ou seja,
grandeza física é tudo aquilo que pode ser medido e associado a um valor numérico e a uma
unidade de medida. São exemplos de grandeza física: o tempo, a massa, a velocidade, a força.
As grandezas físicas podem ser escalares ou vetoriais.
3.1.1 GRANDEZAS ESCALARES
São definidas quando precisamos apenas de um valor numérico associado a uma
unidade de medida para caracterizar uma grandeza. São exemplos de grandezas físicas
escalares: massa, temperatura, densidade.
Grandeza Física Valor numérico Unidade de medida
Massa 100 Kg
Temperatura 20 °C
Densidade 0,5 g/cm³
Mas o que é uma unidade de medida? É uma quantidade específica de determinada
grandeza física usada para servir de padrão para outras medidas. Existem vários sistemas de
unidades, mas o mais usado no mundo é o Sistema Internacional de Unidades (S.I).
E para que ele serve? O S.I serve para padronizar as unidades de forma que o mundo
inteiro entenda uma medida feita num determinado país. Ele é formado por sete unidades
básicas:
53
Grandeza física Unidade de medida Símbolo
Comprimento Metro m
Massa Quilograma Kg
Tempo Segundo s
Corrente elétrica Ampère A
Temperatura Kelvin K
Quantidade de matéria Mol mol
Intensidade luminosa Candela cd
3.1.2 GRANDEZAS VETORIAIS
São grandezas que, além de um número associado a uma unidade de medida,
necessitam de uma direção e um sentido para caracterizarem uma grandeza física. A esse
número associado a uma unidade chamamos de módulo. Assim, uma grandeza será
classificada como vetorial quando requerer um módulo, uma direção e um sentido para dar
significado a uma medida. A posição, a velocidade e a aceleração são exemplos de grandezas
vetoriais.
A figura acima mostra a representação de uma grandeza escalar qualquer, em (a), e,
em (b), a representação de uma grandeza vetorial qualquer.
54
3.1.3 AVALIAÇÃO
Leia a frase e responda: Estou a 200 metros do vão central da ponte Rio-Niterói.
a) Qual informação está faltando para localizarmos essa pessoa?
( ) Posição. ( ) Direção. ( ) Sentido. ( ) Módulo.
b) A informação “ponte Rio-Niterói” indica a (o):
( ) Direção. ( ) Sentido. ( ) Unidade. ( ) Posição.
c) A informação “vão central” refere-se à:
( ) Origem ou Referência. ( ) Posição. ( ) Distância. ( ) Direção.
3.2 OPERAÇÕES COM GRANDEZAS ESCALARES E VETORIAIS
Trabalhar com grandezas escalares é muito fácil e fazemos isso em nossa rotina diária
o tempo todo.
Exemplo: 15 kg de carne + 20 kg de carne = 35 kg de carne.
Mas, trabalhar com grandezas vetoriais requer um pouco mais de atenção. Para
facilitar esse trabalho utilizamos uma ferramenta chamada vetor.
Vetor é um segmento de reta orientado que possui módulo, direção e sentido. A
direção é dada pela reta que contém o tal segmento e o sentido é para onde o mesmo aponta.
Essas duas características podem ser imediatamente identificadas se olharmos para sua
representação geométrica, mas o módulo, como o conhecemos?
O módulo nada mais é do que o tamanho do segmento orientado e é representado por
um número real não negativo. Para o obtermos devemos conhecer suas coordenadas, ou os
dois pares ordenados que o forma. Um desses pares representa o ponto inicial e o outro o
ponto final do vetor, e a diferença entre essas coordenadas nos dará as coordenadas do vetor.
Devemos fazer sempre o ponto final subtraído do ponto inicial.
Exemplo: Se um vetor tem origem em (1,2) e termina em (7,12) ele terá como
coordenadas V= (7-1,12-2), ou seja, V=(6,10). O tamanho deste vetor será dado por:
55
| | √
, ou seja, | |
A representação geométrica de um vetor, em um eixo cartesiano, é mostrada abaixo,
onde as coordenadas do vetor A são: ( ).
A figura acima mostra a representação de um vetor A num espaço bidimensional, onde
Ax é a componente horizontal do mesmo e Ay é a sua componente vertical.
3.2.1 SOMA DE VETORES
Considere os vetores a e b com módulo, direção e sentido diferentes, como mostra a
figura abaixo.
A operação de soma destes vetores, chamada de soma vetorial, se dá da seguinte forma:
No caso da soma a + b, devemos mover a origem do vetor b até o ponto final do vetor
a. É necessário respeitar a direção e o sentido de cada vetor envolvido. Em seguida, devemos
56
ligar o ponto inicial de a com o ponto final de b. O segmento de reta resultante é o vetor soma
e seu ponto final coincidirá com o ponto final do vetor b.
3.2.2 MULTIPLICAÇÃO DE UM ESCALAR POR UM VETOR
A multiplicação de um escalar por um vetor é bem simples, pois não afeta a direção,
exceto quando o escalar é o número zero, que resulta num vetor nulo. Quando o escalar é um
número positivo, a multiplicação não altera nem a direção nem o sentido. O módulo só não
sofrerá alteração quando o escalar for o número um.
Exemplo: Se v = (a,b) é um vetor e k é um número real, definimos a multiplicação de
k por v, por kv= (ka,kb).
3.3.3 AVALIAÇÃO
Observe os pares de pontos abaixo, onde o primeiro ponto é o início de um vetor e o
segundo é o fim do mesmo vetor. Represente-os geometricamente num sistema de
coordenadas cartesianas, identificando suas componentes, como na figura anterior, e calcule
seus respectivos módulos:
a) F = [(0,0); (5,6)]
b) V = [(5,10); (9,20)]
3.3 FORÇA
É uma interação entre dois ou mais corpos. Ela é responsável por modificar o “estado
mecânico” dos corpos envolvidos. Se a soma de todas as forças que atuam sobre um
determinado corpo for zero ele manterá seu “estado mecânico”. Ou seja, se esse corpo estiver
em repouso ele permanecerá em repouso, se estiver em movimento ele se manterá em
movimento. E essa característica é comum a tudo que tem massa e é conhecido como
Princípio da Inércia.
A Força é uma grandeza vetorial, sendo assim, ela possui módulo, direção e sentido.
Sua unidade de medida no sistema internacional é o Newton (N). Para se ter ideia de seu
valor, saiba que 100 N é a força necessária para levantar dois pacotes de açúcar de 5 kg cada.
57
3.3.1 TIPOS DE FORÇA
Todas as forças que existem são divididas em dois grandes grupos:
Forças de contato: São aquelas em que há necessidade de contato físico entre os
corpos. Um boxeador que soca seu oponente e a força de atrito do asfalto no pneu de
um carro são exemplos desse tipo de força;
Forças de ação à distância: São aquelas que atuam sem a necessidade de contato entre
os corpos. A força que um imã faz sobre um prego e a força da gravidade são
exemplos desse tipo de força.
Tudo que foi mostrado e falado para vocês até agora são conceitos e ferramentas para
estudarmos uma força muito especial, de forma mais detalhada. Essa força atua sobre nós dia
e noite e é a principal responsável pela construção do nosso Universo, pela vida em nosso
planeta, por estarmos fixos na superfície da Terra, pelas marés e etc.
3.3.2 FORÇA DA GRAVIDADE
A força da gravidade é uma força de ação à distância que rege tanto a queda de um
simples giz quanto o movimento dos planetas em torno do Sol. Ela é sempre atrativa e é
diretamente proporcional ao produto das massas dos corpos envolvidos na interação e
inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
Toda a força, seja ela de contato ou de ação à distância, obedece a Lei de Ação e
Reação. Quando um corpo A exerce uma força sobre um corpo B, o corpo B também exerce
uma a mesma força sobre o corpo A.
58
TERRA
LUA
FTL
FLT
Um exemplo de força gravitacional é a força de atração da Terra sobre a Lua,
representada na figura acima;
Na representação, a reta que liga o centro da Terra ao centro da Lua nos fornece a
direção da força gravitacional;
A força que a Terra faz na Lua (FTL) tem o mesmo módulo e a mesma direção da força
que a Lua faz sobre a Terra (FLT), porém, sentidos diferentes. Assim, FTL = - FLT
A força da gravidade é uma força central. Uma força é central quando sua magnitude
depende da distância do objeto à origem da força e é dirigida através da reta que os
une;
Existe uma Lei, chamada Lei da Gravitação Universal, que nos permite encontrar a
força atrativa e de origem gravitacional entre dois corpos quaisquer, de massas M e m,
cujos centros de massa estejam separados por uma distância r, como o Sol (M) e um
planeta qualquer (m) ou como a Terra (M) e a Lua (m). Essa Lei foi criada por Isaac
Newton, muito conhecido pelo lendário incidente da maçã. Ela, que era uma fruta
abundante nos quintais da Inglaterra newtoniana, ganhou notoriedade e deu origem à
lenda porque Newton discutiu em seu trabalho o fato de que a Lua, assim como a
maçã, caem em direção à Terra. Na concepção newtoniana a Lua cai na Terra sim, só
que:
o A maçã cai a partir do repouso (em relação à Terra) pois está pendurada
(parada) ao galho de uma árvore. Quando o talo que prende a maçã se rompe,
ela é acelerada pela gravidade terrestre, por uma força atrativa e adquire um
movimento retilíneo até colidir com o planeta com a velocidade adquirida
59
durante a queda acelerada. Note que a maçã caiu uma altura Δh, como mostra a
figura abaixo.
o Já a Lua, em qualquer ponto da sua órbita, possui uma velocidade
tangencial não nula. Logo, nunca está em repouso em relação à Terra. Mas ela
também "cai". Não em movimento retilíneo, mas "cai". Veja que, se
compararmos duas posições A e B sucessivas da Lua em seu movimento ao
redor da Terra (órbita tracejada em azul), veremos que ela "caiu" uma
distância Δh, diferente do da maçã, é claro. Mas, ao mesmo tempo em que
"cai", move-se na direção tangente à própria órbita. Assim, cai, mas nunca
atinge a Terra! Aliás, Newton disse brilhantemente que toda órbita é uma
queda infinita. E com a Lua não é diferente, veja a figura a seguir.
o Percebemos então que a Lua "cai", mas não chega à superfície do nosso
planeta. Percebemos ainda que ambas as quedas são promovidas pela mesma
60
força atrativa dada pela elegante Lei da Gravitação Universal, ou seja, a
mesma força que faz com que Júpiter se movimente ao redor do Sol faz uma
maçã cair aqui na Terra.
3.3.3 AVALIAÇÃO
Considerando o que você aprendeu anteriormente, represente na figura abaixo a
direção (com uma linha tracejada) e o sentido (com uma seta) da força gravitacional exercida
pelo planeta Terra nos objetos que a circundam.
4 ATIVIDADE EXPERIMENTAL
Material necessário:
01 caneta esferográfica comum;
50 cm de barbante;
02 objetos com massas bem diferentes.
61
Descrição da atividade:
Com esse experimento simples e de baixo custo verificaremos porque a Lua não colide
com a Terra. Cada aluno deverá montar seu aparato experimental e depois de realizada a
experiência cada um irá escrever o que observou. As fotos a seguir servem de auxílio para a
montagem do aparato.
Usando o corpo da caneta como eixo, e dispondo-a na vertical, o aluno deverá
posicionar o mesmo de forma que o objeto mais pesado fique para baixo e o mais leve, para
cima. Feito isso, o aluno deverá fazer com que o objeto mais leve gire em torno deste eixo,
mantendo, na medida do possível, uma velocidade constante. A partir daí, cada aluno tirará
suas próprias conclusões e será aberta uma ampla discussão sobre o experimento, com o
objetivo de respondermos as questões de problematização, colocadas do início da aula.
Você acha que a Lua tem razão de não estar entendendo a conversa?
MATERIAL NECESSÁRIO MONTAGEM
APARATO MONTADO
62
Você saberia explicar por que a Lua não colide com a Terra?
5 BIBLIOGRAFIA
Resnick, R e Halliday, D. Física 2, 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1983.
Guimarães, L. A. e Boa, M. F. Física – Mecânica, 2ª edição. Niterói: Futura, 2004.
NOTA: A tira de humor disponível em:
<http://www.cbpf.br/~caruso/tirinhas/tirinhas_menu/por_assunto/gravitacao.html> Acesso em: 30 setembro 2012.
63
7.4 ATIVIDADE #2; GRAVITAÇÃO
1 PROBLEMATIZAÇÃO
Leia a reportagem abaixo, que fala sobre a ida do homem à Lua.
Segunda-feira, 20 de julho de 2009.
Chegada do homem à Lua faz 40 anos.
Há 40 anos, 1,2 bilhões de pessoas sentadas em frente aos aparelhos de televisão, na
época preta e branca, assistiam estupefatas um dos maiores feitos já realizados pelo homem.
No dia 20 de julho de 1969, às 23h56, o pé esquerdo do astronauta americano Neil Armstrong
pisava no solo da Lua, o que representava um avanço científico e uma vitória política aos
EUA frente à União Soviética, em tempos de Guerra Fria. O mundo assistia ao que parecia
impossível, tanto que muitos duvidam do feito até hoje.
A bordo da nave Apollo 11, Armstrong e mais dois astronautas, Edwin Aldrin e
Michael Collins, cumpriram com êxito a missão de pousar no único satélite natural da Terra.
A viagem demorou quatro dias, e foi suficiente para que o trio coletasse amostras do solo
lunar, fizesse experiências e tirasse fotografias. "Foi emocionante, parecia uma cena de
ficção", afirma o presidente do Inape (Instituto de Astronomia e Pesquisas Espaciais de
Araçatuba), Gener Silva, 67 anos. Na época, ele tinha 28 anos e fazia um cursinho
preparatório em Bauru (SP) para ingressar na faculdade. Hospedado na casa de conhecidos,
Silva foi um dos milhares de telespectadores a acompanhar pela televisão os nostálgicos
64
passos humanos no ambiente lunar com pouca gravidade. "Uma das pessoas que estava na
casa comentou: que bobagem, isso é montagem dos americanos, só falta os bobos
acreditarem nisso", recorda. Ele reforça que a polêmica existe desde então. Silva crê que o
homem realmente pisou na Lua, sendo que o feito representa uma quebra de paradigmas sobre
o passado e o futuro das descobertas espaciais. Mas a opinião do agricultor José Andreazi,
também de 67 anos, é diferente. Ele passou aquele dia histórico grudado no rádio: “Pensava
que eles queriam ser mais que Deus”, lembra. Anos depois, viu pela TV as imagens da
Apollo 11. Mas nunca colocou fé na conquista: “Eles subiram, mas parar e descer na Lua,
não sei se é verdade”, desconfia. O roupeiro Osni dos Santos, de Londrina, já virou figura
folclórica no assunto. Para o roupeiro de 50 anos, foi tudo uma grande farsa, filmada em
estúdios de Hollywood: “Só pode ser montagem. Em filme, você vai para Marte, para todo
lado, passa para outra dimensão. Por que não voltaram até hoje, 40 anos depois?”,
questiona. No desfile de teorias conspiratórias, sobrou até para a Apollo 11: “Parece uma
alegoria de carnaval, cheia de ponta para todo lado. Como vai chegar com um negócio
desses até a Lua?”, diz o roupeiro. É uma descrença que passa de geração para geração. É
exatamente isso que Osni ensina para as filhas: “Digo que o homem não foi à Lua. Não
adianta escutar professores. A menor acredita em mim, porque não leu tudo. As maiores
discordam. Mas eu insisto em dizer que não foi”, conta Osni.
(Fonte não divulgada).
2 PERGUNTAS-CHAVE
2.1- Em sua opinião, o homem foi ou não à Lua? E os seus pais, o que acham? Converse com
eles e com seus avós sobre o assunto, pergunte se eles acompanharam o acontecimento pela
televisão.
2.2- Qual (is) semelhança(s) e/ou diferença(s) você identifica entre a Terra e a Lua? Pesquise
na internet e traga na próxima aula.
2.3- Você já deve ter visto imagens de astronautas em espaçonaves rumo a outros planetas.
Caso ainda não tenha visto, assista ao vídeo no youtube: http://youtu.be/yv3kXZwU728. Você
saberia explicar o porquê deles tenderem a flutuar quando livres?
65
2.4- No trecho sublinhado da reportagem acima é dito que: “... os nostálgicos passos humanos
no ambiente lunar com pouca gravidade.” Você sabe dizer por que o ambiente lunar tem
“pouca gravidade”?
2.5- Num ambiente com “pouca gravidade”, como a Lua, os objetos irão cair mais rápido,
mais devagar ou flutuarão?
3 CONCEITOS-CHAVE
A evolução histórica dos modelos cosmológicos, dentre eles os de Ptolomeu,
Copérnico, Galileu, Kepler e Newton, será tratada como conteúdo. Além disso, os conceitos
de interação gravitacional, de forças gravitacionais e da Lei da Gravitação Universal devem
constar também como tópicos do conteúdo.
3.1 EVOLUÇÃO HISTÓRICA
O movimento dos astros e a tendência de objetos caírem em direção à Terra sempre
foram fenômenos que despertaram a curiosidade da humanidade. Acredita-se que a
Astronomia, ciência que descreve o movimento dos astros, tenha uns 7.000 anos de idade.
Foi no século II d.C. que Cláudio Ptolomeu defendeu a teoria do sistema planetário
geocêntrico de Aristóteles, isto é, o planeta Terra sendo o centro do universo. Observando o
céu e analisando o movimento do Sol, da Lua, dos outros planetas e das estrelas, temos a
nítida impressão de que tudo se movimenta ao redor da Terra. Com base nessas "evidências", a
humanidade aceitou, durante 2.000 anos aproximadamente, essa teoria geocêntrica defendida
por Ptolomeu, acreditando que a Terra fosse o centro do universo.
Observando-se o movimento de um planeta durante um longo período, verificou-se que
ele tinha uma trajetória irregular, com a formação de laçadas, e que sua velocidade era
variável. O modelo de Ptolomeu, além de ser geocêntrico, tentava explicar as laçadas e a
velocidade variável. Para justificar essas laçadas ele usou o conceito de epiciclos.
Por volta de 1500, Nicolau Copérnico (1473-1543), um monge polonês, retomou o
estudo de sistemas que admitiam não ser a Terra o centro do universo e que ela possuía
mobilidade. O trabalho de Copérnico, uma obra intitulada De Revolutionibus Orbitum
66
Coelestium, publicada em 1543, propunha o sistema heliocêntrico (o Sol no centro do Sistema
Solar).
O sistema heliocêntrico resolvia o problema das laçadas, além de revolucionar a
Astronomia e mudar a visão de mundo do ser humano. Mas o modelo de Copérnico não
incluía as estrelas. Para ele, as estrelas eram pontos luminosos que constituíam uma grande
esfera móvel que rodeava o sistema, além disso, seu modelo propunha que as trajetórias dos
planetas ao redor do Sol fossem circulares.
Galileu Galilei (1564-1642) foi personalidade fundamental na revolução científica.
Seus feitos foram tão importantes que ele é considerado o "pai da ciência moderna". Ele foi o
primeiro a fazer uso científico do telescópio, ao fazer observações astronômicas. Mas Galileu
não inventou o telescópio. Em 1609, em uma de suas frequentes viagens a Veneza com seu
amigo Paulo Sarpi, ouviu rumores sobre a "trompa holandesa", um telescópio que foi
oferecido por alto preço ao doge de Veneza. Ao saber que o instrumento era composto de duas
lentes em um tubo, Galileu logo construiu um capaz de aumentar três vezes o tamanho
aparente de um objeto, depois outro de dez vezes e, por fim, um capaz de aumentar 30 vezes.
Galileu descobriu assim que a Via Láctea é composta de miríades de estrelas (e não era
uma "emanação" como se pensava até essa época), descobriu ainda os satélites de Júpiter, as
montanhas e crateras da Lua. Todas essas descobertas foram feitas em março de 1610 e
comunicadas ao mundo no livro Sidereus Nuncius ("O Mensageiro das Estrelas"), em março
do mesmo ano, em Veneza. As observações dos satélites de Júpiter levaram-no a defender
o sistema heliocêntrico de Copérnico. Ele observou também as manchas solares e os anéis
de Saturno, que confundiu com dois satélites devido à baixa resolução do seu telescópio.
Observou ainda as fases de Vénus, que utilizou como uma prova a mais do sistema
heliocêntrico.
O conceituado astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601) notabilizou-se por
suas observações, fornecendo dados que foram utilizados por seu assistente Johannes Kepler
(1571-1630). Kepler conseguiu, após muito tempo e muitos cálculos, deduzir empiricamente
três leis que explicam corretamente o movimento dos planetas em torno do Sol. A 1ª lei de
Kepler foi apresentada em 1609, e se refere às orbitas dos planetas. A 2ª lei, também
apresentada em 1609, refere-se às áreas varridas pelo raio vetor que liga o planeta ao Sol. Em
1618 Kepler apresentou a sua 3ª lei, denominada Lei dos Períodos.
As leis de Kepler simplesmente descreviam o movimento dos planetas baseadas na
observação, não tendo nenhuma fundamentação teórica. Ele não concebia as forças como
67
causa dessa regularidade. Foi Isaac Newton (1643-1727) que as conseguiu deduzir a partir da
sua Lei de Gravitação. Nessa época pensava-se que a queda dos objetos e o movimento dos
astros eram problemas distintos. Foi um dos grandes feitos de Newton, baseado nos trabalhos
de seus antecessores, mostrar que esses dois problemas são aspectos diferentes de um único
problema, sujeito às mesmas leis.
A história mais popular é a da maçã de Newton. Se por um lado essa história seja mito,
o fato é que dela surgiu uma grande oportunidade para se investigar mais sobre a Gravitação
Universal. Essa história envolve muito humor e reflexão. Muitas charges sugerem que a maçã
bateu realmente na cabeça de Newton, quando este se encontrava num jardim, sentado à
sombra de uma macieira, e que seu impacto fez com que, de algum modo, ele ficasse ciente da
força da gravidade. Mas a pergunta não era se a gravidade existia, e sim se ela se estenderia
tão longe da Terra, que poderia também ser a força que prende a Lua à sua órbita. Newton
mostrou que, se a força diminuísse com o inverso do quadrado da distância, poderia então
calcular corretamente o período orbital da Lua. Ele supôs ainda que a mesma força seria
responsável pelo movimento orbital de outros corpos, criando assim o conceito de "gravitação
universal". Ou seja, ele conectou a simples queda de uma maçã ao movimento da Lua ao redor
da Terra.
3.2 FORÇA GRAVITACIONAL
É aquela determinada pela atração entre dois corpos quaisquer, de massas e ,
separadas por uma distância (d) e que age na linha imaginária que une os dois corpos. Essa
força é de ação à distância, como já foi estudado na atividade #1.
3.3 LEI DA GRAVITAÇÃO UNIVERSAL
A intensidade da força de atração gravitacional entre dois corpos quaisquer é
diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado
da distância que os separa. Essa descoberta foi feita em laboratório, depois de exaustivas
experiências, usando diversas massas e distâncias, chegando assim à relação empírica abaixo.
68
O valor da constante de proporcionalidade G, denominada constante da gravitação
universal, independe da natureza dos corpos, do meio no qual estão inseridos e da distância
entre eles. Obtido experimentalmente, seu valor no S.I. é:
G = 6,67 x 10–11
Nm2
/Kg2
Uma forma de obtê-la experimentalmente é com a balança de Cavendish, ilustrada na
figura abaixo:
Duas massas bem pequenas (m), tipicamente em torno de 10 g, são posicionadas na
extremidade de uma haste de peso desprezível. A haste é pendurada em uma fibra fina,
conforme mostra a figura acima. Se a haste for levemente girada e solta, uma força
restauradora a trará de volta ao equilíbrio. Isso é semelhante ao deslocamento de uma mola a
partir de seu equilíbrio, e de fato a força restauradora e o ângulo de deslocamento obedecem a
lei de Hooke, isto é, F = - kX. A constante de torção k pode ser determinada medindo o
período de oscilação produzido pelo pêndulo de torção. Uma vez conhecido o valor do k do
fio, podemos imaginar uma força que desloque ligeiramente a haste do seu equilíbrio, que
pode ser medida pelo produto kX.
69
Duas massas maiores, como esferas de chumbo com M = 10 kg, são então
aproximadas da balança de torção, conforme ilustrado na figura. A atração gravitacional que
elas exercem sobre as massas menores penduradas causa uma torção muito pequena da
balança, porém mensurável. Uma vez que m, M e d são bem conhecidos, podemos escrever:
A direção da força gravitacional, na realidade um par de forças (ação e reação), é a da
reta que une os centros dos corpos. A constante universal G não deve ser confundida com a
aceleração g de um corpo. A constante G é uma grandeza escalar e g é uma grandeza vetorial.
3.4 VARIAÇÕES NO VALOR DA ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE
De acordo com a segunda lei de Newton,
∣F∣= m ∙∣a∣
onde∣a∣é o módulo da aceleração adquirida por um corpo de massa m, quando sujeito à
ação de uma força de módulo ∣F∣. Se a aceleração a for substituída por g, que é a
aceleração da gravidade, podemos escrever:
∣F∣ = m ∙∣g∣
Mas, qual o significado de g? Sabemos que seu valor na superfície da Terra é de
aproximadamente g = 9,81 m/s². Esse valor é o mesmo em todos os planetas?
Quando analisamos a lei de gravitação de Newton, fica evidente que g deve variar com
a altitude, ou seja, com a distância ao centro da Terra. Como já comentamos, a intensidade da
força gravitacional diminui com o inverso do quadrado da distância entre os dois corpos, e
como ∣F∣ = m ∙∣g∣, o valor de g também vai diminuir com a altitude, já que a massa m é
constante. Isso pode ser verificado a partir do seguinte cálculo:
70
onde M é a massa do planeta.
Portanto, um satélite próximo à superfície da Terra, à latitude de 45°, será atraído com
aceleração g = 9,806 m/s² e, em órbita, a 1000 km acima da superfície da Terra, com g = 7,41
m/s², o que é uma variação bem grande. Vale lembrar que devido à velocidade angular e ao
achatamento da Terra, a aceleração da gravidade, ao nível do mar, aumenta ao percorrer-se
um meridiano no sentido dos Pólos, onde tem valor máximo. Porém, não trataremos deste
assunto por estar fora do nível proposto para a atividade.
3.5 O CAMPO GRAVITACIONAL
Para entendermos como um objeto, abandonado de certa altura em relação ao solo, cai
sob a ação da força gravitacional, introduziremos o conceito de campo de força gravitacional.
Denominamos de campo de força gravitacional à região do espaço em torno de um
corpo onde atua a força de atração gravitacional. Assim, para explicar a queda de um corpo,
dizemos que a Terra cria no espaço, em torno de si, um campo tal que todo corpo nele
colocado é atraído gravitacionalmente para a sua superfície, seguindo uma trajetória radial, ou
seja, em direção ao seu centro.
Em cada ponto dessa região associamos um vetor campo gravitacional representado
pela aceleração gravitacional g, que é radial e com sentido para o centro da Terra. Podemos
dizer então que a força gravitacional é uma força de ação à distância, ou seja, não precisa estar
em contato com outro corpo para ser exercida. Para um melhor entendimento, pense no
sistema Terra-Lua-Sol. A Terra atrai a Lua, sem estar em contato com ela, e o Sol atrai a
Terra, sem estar encostado nela.
A figura abaixo mostra o vetor campo gravitacional em vários pontos ao redor da
Terra.
71
Observe que o vetor aceleração gravitacional g, em cada ponto, varia em intensidade
(diminui com a distância da Terra) e em direção, mas sempre aponta para o centro do planeta.
Para regiões de pequenas dimensões comparadas ao raio da Terra, podemos considerar
que esse campo é uniforme, ou seja, os vetores g possuem as mesmas intensidades, direções e
sentidos. Por exemplo, em todos os pontos de uma região próxima à superfície da sala de aula
podemos considerar o campo gravitacional g praticamente constante.
A força de atração gravitacional sobre um corpo colocado num dado ponto do campo
gravitacional é igual ao produto da massa do objeto pelo vetor campo gravitacional neste
ponto. Como a intensidade do campo gravitacional diminui à medida que nos afastamos da
superfície do planeta, o mesmo ocorre com a força de interação gravitacional.
É importante esclarecer que desde que um corpo esteja sobre influência de um campo
gravitacional, ele estará sempre sob a ação de uma força gravitacional, independente de estar
no ar, água ou no vácuo. Além disso, essa força sempre estará agindo, independentemente do
corpo estar em repouso ou em movimento.
4 ATIVIDADES EM GRUPO
4.1 SEQUÊNCIA DE ATIVIDADES
1ª- Distribuição prévia da letra da música “Tendo a Lua”, propondo aos estudantes que
durante sua execução, eles se imaginem no ‘mundo da Lua’. Objetiva-se, com a execução da
música, que os alunos percebam que a Física pode estar presente nas diversas formas de
manifestação cultural. Com isso, espera-se sensibilizá-los para o estudo do conteúdo de Física
(Gravitação) envolvido na música.
2ª- Ao término da execução da música de Herbert Vianna e Tetê Tillet, divisão da
turma em grupos (três alunos cada). Cada grupo terá que fazer uma análise científica da
melodia. Terão que dizer também em que o compositor concorda com a reportagem do início
da aula.
72
3ª- Distribuição do exercício de fixação de aprendizagem para cada grupo, solicitando
aos alunos que, antes de respondê-lo por escrito, façam uma discussão sobre as questões nele
propostas.
4ª- Debate das ideias, com a apresentação, pelos representantes dos grupos, das
respostas do exercício de fixação de aprendizagem.
5ª- Avaliação da aprendizagem.
4.2 LETRA DA MÚSICA
Tendo a Lua
Música: Herbet Vianna Letra: Herbet Vianna e Tetê Tillet
Eu hoje joguei tanta coisa fora Eu vi o meu passado passar por mim
Cartas e fotografias, gente que foi embora A casa fica bem melhor assim
O céu de Ícaro tem mais poesia que o de Galileu E lendo os teus bilhetes eu penso no que fiz
Querendo ver o mais distante sem saber voar Desprezando as asas que você me deu
Eu hoje joguei tanta coisa fora Eu vi o meu passado passar por mim
Cartas e fotografias, gente que foi embora A casa fica bem melhor assim
Tendo a Lua aquela gravidade Aonde o homem flutua
Merecia a visita não de militares Mas de bailarinas e de você e eu
Eu hoje joguei tanta coisa fora E lendo os teus bilhetes eu penso no que fiz
Cartas e fotografias, gente que foi embora A casa fica bem melhor assim
Tendo a Lua...
73
4.3 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DE APRENDIZAGEM
1- Você ouviu a música “Tendo a Lua” e o trecho da letra transcrito a seguir expressa
um fato conhecido há mais de 25 anos.
“Tendo a Lua aquela gravidade
Aonde o homem flutua”
Qual a sua explicação para este fato?
2- A figura a seguir representa o planeta rodeado pela atmosfera. Os pontos x, y e z se
encontram, respectivamente: na crosta terrestre; a grande altitude, porém na camada
atmosférica; fora da camada atmosférica. A partir dessas informações, assinale verdadeiro (V)
ou falso (F) para as seguintes afirmações, justificando sua resposta:
a) ( ) A gravidade terrestre em y é menor que em x.
b) ( ) A gravidade terrestre em z é zero.
c) ( ) A gravidade terrestre nos três pontos é a mesma.
3- Suponha que toda atmosfera que rodeia a Terra desaparecesse totalmente, deixando
o planeta rodeado pelo vazio. Nestas condições é correto afirmar que o valor da força da
gravidade sobre a superfície terrestre:
a) ( ) diminuiria
74
Planeta
b) ( ) seria Zero
c) ( ) não se alteraria
d) ( ) não sei
4- Um astronauta na Lua, com a Terra bem sobre sua cabeça, lança com a mão uma
pedra verticalmente para cima. Assinale a opção que descreve o que acontecerá com a pedra.
a) ( ) Atingirá a Terra.
b) ( ) Retornará ao solo da Lua.
c) ( ) Ficará vagando no espaço.
5- Faça uma seta indicando para onde os objetos cairão. Os objetos são as bolinhas pretas.
5 SUGESTÕES PARA AVALIAÇÃO
5.1- Sabe-se que Júpiter é muito maior que a Terra. Seu raio é 11 vezes maior que o do
nosso planeta. Se ele fosse oco caberiam 1300 Terras dentro dele. A massa desse planeta é
cerca de 318 massas da Terra. Analisando a fórmula abaixo e supondo, exageradamente, que a
massa de uma bola de gude seja 0,1 da massa da Terra, diga onde a força gravitacional é
maior, na superfície da Terra ou na de Júpiter. Justifique sua resposta.
75
5.2- Você já deve ter visto imagens de astronautas em espaçonaves rumo a outros
planetas. Você saberia explicar o porquê deles tenderem a flutuar quando livres?
5.3- Faça a leitura dos versos da letra de música, transcrita a seguir.
Astronauta Gabriel O Pensador/ Lulu Santos
Astronauta tá sentindo falta da Terra? Que falta que essa Terra te faz? A
gente aqui embaixo continua em guerra Olhando aí prá lua implorando por paz Então me diz por que você quer voltar? Você não tá feliz onde você está? Observando tudo à distância Vendo como a Terra é pequenininha Como é grande
nossa ignorância E como a nossa vida é mesquinha A gente aqui no bagaço, morrendo de cansaço De tanto lutar por algum espaço E você, com todo esse espaço
na mão Querendo voltar aqui pro chão?! Ah não, meu irmão... qual é a tua? Que bicho te mordeu aí na lua?
Refrão: Eu vou pro mundo da lua Que é feito motel Aonde os deuses e deusas Se abraçam e beijam no céu.
Ah não meu irmão... qual é a tua? Que bicho te mordeu aí na lua? Fica por aí
que é o melhor que cê faz A vida por aqui tá difícil demais Aqui no mundo, o
negócio tá feio Tá todo mundo feito cego em tiroteio Olhando pro alto, procurando salvação Ou pelo menos uma orientação Você tá perto de Deus, astronauta Então,
me promete Que pergunta prá ele as respostas De todas as perguntas e me manda pela internet.
Refrão...
É tanto progresso que eu pareço criança Essa vida de internauta me cansa Astronauta, cê volta e deixa eu dar uma volta na nave, passa a chave que eu tô de mudança Seja bem-vindo, faça o favor E toma conta do meu computador Porque eu
tô de mala pronta, tô de partida E a passagem é só de ida Tô preparado prá decolagem, vou seguir viagem, vou me desconectar Porque eu já tô de saco cheio e
não quero receber nenhum e-mail com notícia dessa merda de lugar Refrão...
Eu vou prá longe, onde não exista gravidade Prá me livrar do peso da
responsabilidade. De viver nesse planeta doente. E ter que achar a cura da cabeça e do coração da gente Chega de loucura, chega de tortura Talvez aí no espaço eu ache alguma criatura inteligente Aqui tem muita gente, mas eu só encontro solidão Ódio,
mentira, ambição Estrela por aí é o que não falta, astronauta A Terra é um planeta em extinção.
76
Analise o trecho da letra da música sublinhado. Substituindo a metáfora “peso da
responsabilidade” pelo peso do próprio astronauta, existiria esse lugar? Justifique sua
resposta.
5.4- Por que a poeira do solo lunar não forma nuvem de poeira como na Terra,
apesar de lá a força gravitacional ser pequena?
6 BIBLIOGRAFIA
www.fisicaufrn-macau.blogspot.com.br/2008/04/histria-da-gravitao.html. Acesso em: 09
junho 2012;
www.pt.wikipedia.org. Acesso em: 29 maio 2012;
www.ensinodefisica.net. Acesso em: 21 novembro 2012;
www.youtube.com.br. Acesso em: 06 junho2012 ;
Resnick, R e Halliday, D., Física 2, 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1983;
Os Paralamas do Sucesso. CompactDiscAudio: Os grãos. EMI-ODEON, 1991;
Gabriel O Pensador. CompactDiscAudio:Nádegas a Declarar. Sony Music, 2000.
77
7.5 ATIVIDADE #3: MOVIMENTOS DA TERRA E ALGUMAS DE SUAS CONSEQUÊNCIAS.
Objetivos:
Mostrar aos alunos os diversos movimentos do nosso planeta e algumas de suas
consequências diretamente ligadas às atividades humanas cotidianas.
1 PROBLEMATIZAÇÃO
Leia com atenção a tira de humor e tente responder a pergunta abaixo.
1.1 Para Jon, Garfield está parado. E para uma pessoa localizada na Estação Espacial
Internacional, Garfield também estará parado?
2 CONCEITOS-CHAVE
2.1 MOVIMENTOS DA TERRA
Como todos os corpos do Universo, a Terra também não está parada. Ela realiza
inúmeros movimentos. Os dois movimentos principais do nosso planeta são o de rotação e
ode translação, cujos efeitos sentimos no cotidiano.
2.1.1 ROTAÇÃO
O movimento de rotação da Terra é o giro que o planeta realiza ao redor de si mesmo,
ou seja, ao redor do seu próprio eixo. Graças ao movimento de rotação, a luz solar vai
78
progressivamente iluminando diferentes áreas da superfície terrestre, do que resultam os fusos
horários e, consequentemente, a sucessão dos dias e das noites nos diversos pontos da
superfície terrestre.
Vale lembrar que, durante o ano, a iluminação do Sol não é igual em todos os lugares
da Terra, pois o eixo imaginário, em torno do qual a Terra faz a sua rotação, tem uma
inclinação de 23° 27’, em relação ao plano da órbita terrestre. Por esse motivo que temos
épocas do ano que os dias são mais longos que as noites, em outras são mais curtos e em
outras eles tem mesma duração.
O movimento aparente do Sol - ou seja, o deslocamento do disco solar tal como
observado a partir da superfície terrestre - ocorre do leste para o oeste. É por isso que, há
milhares de anos, o Sol serve como referência de posição: a direção onde ele aparece pela
manhã é o leste ou nascente - e a direção onde ele desaparece no final da tarde é o oeste ou
poente.
2.1.2 TRANSLAÇÃO
Já o movimento de translação é aquele que a Terra realiza ao redor do Sol, assim como
os dos demais planetas. Em seu movimento de translação, a Terra percorre um caminho - ou
órbita - que tem a forma de uma elipse. O plano da órbita da Terra é chamado de eclíptica.
A velocidade média da Terra ao descrever essa órbita é de 107.000 km por hora, e o
tempo necessário para completar uma volta é de 365 dias, 5 horas e cerca de 48 minutos.
Esse tempo que a Terra leva para dar uma volta completa em torno do Sol é chamado
"ano". O ano civil tem 365 dias. Como o ano sideral, ou o tempo real do movimento de
79
translação, é de aproximadamente 365 dias e 6 horas, a cada quatro anos temos um ano de 366
dias, que é chamado ano bissexto.
2.1.3 ESTAÇÕES DO ANO
As datas que marcam o início das estações do ano determinam também a maneira e a
intensidade com que os raios solares atingem a Terra em seu movimento de translação. Essas
datas recebem a denominação de equinócio e solstício, que veremos a seguir.
Para se observar onde e com que intensidade os raios solares incidem sobre os
diferentes locais da superfície terrestre, toma-se como ponto de referência a linha do Equador.
As estações do ano estão diretamente relacionadas ao desenvolvimento das atividades
humanas, como a agricultura e a pecuária. Além disso, determinam os tipos de vegetação e
clima de todas as regiões da Terra. E são opostas em relação aos dois hemisférios do planeta
(Norte e Sul).
Quando no hemisfério Norte é inverno, no hemisfério Sul é verão. Da mesma maneira,
quando for primavera em um dos hemisférios, será outono no outro. Isso ocorre justamente
em função da posição que cada hemisfério ocupa em relação ao Sol naquele período, o que
determina a quantidade de irradiação solar que está recebendo. Essa posição muda devido à
inclinação do eixo da Terra com relação à eclíptica.
No inverno, as noites são tanto mais longas quanto menor é a densidade de raios
solares incidentes sobre a superfície terrestre. Já no verão, os dias são tanto mais longos
80
quanto maior é a densidade de raios solares incidentes. No outono e na primavera, os dias e as
noites têm a mesma duração.
2.1.4 EQUINÓCIOS
No dia 21 de março, os raios solares incidem perpendicularmente sobre a linha do
Equador, tendo o dia e a noite a mesma duração na maior parte dos lugares da Terra. Daí o
nome "equinócio" (noites iguais aos dias). Nesse dia, no hemisfério norte, é o equinócio de
primavera - e no hemisfério sul, o equinócio de outono.
No dia 23 de setembro, ocorre o contrário: é o equinócio de primavera no hemisfério
sul - e o equinócio de outono no hemisfério norte.
2.1.5 SOLSTÍCIOS
Os solstícios ocorrem nos dias 21 de junho e 21 de dezembro. No dia 21 de junho, os
raios solares incidem perpendicularmente sobre o trópico de Câncer, situado à latitude de 23°
27’30’’, no hemisfério norte. Nesse momento ocorre o solstício de verão nesse hemisfério. É
o dia mais longo e a noite mais curta do ano, que marcam o início do verão. Enquanto isto, no
hemisfério sul, acontece o solstício de inverno, com a noite mais longa do ano, marcando o
início da estação fria.
81
Já no dia 21 de dezembro os raios solares estão exatamente perpendiculares ao trópico
de Capricórnio, situado à latitude de 23o 27’30’’, no hemisfério sul. É o solstício de verão no
hemisfério sul. Nesse dia, a parte sul do planeta está recebendo maior quantidade de luz solar
que a parte norte, propiciando o dia mais longo do ano e o início do verão. No hemisfério
norte, acontece a noite mais longa do ano. É o início do inverno.
Vale ressaltar que as datas que determinam o começo e o final de cada estação do ano
(21/3; 21/6; 23/9; 21/12) são convencionais. Foram selecionadas para efeito prático, pois, na
verdade, a interferência de diversos fatores tende a alterar esses dias, para mais ou para
menos, a cada determinado período de tempo.
A estação se inicia, verdadeiramente, quando o planeta Terra e o Sol estão numa
posição em que os raios solares incidem perpendicularmente a linha do Equador (primavera e
outono) ou a um dos trópicos (verão e inverno).
Cientificamente falando, a Terra possui um único movimento, o qual pode,
dependendo de suas causas, ser decomposto em suas componentes. As principais
componentes do movimento da Terra são:
82
Movimento de rotação em torno de seu eixo;
Movimento de translação em torno do Sol;
Movimentos de precessão e nutação;
Movimento dos Pólos;
Movimento em torno do centro de Nossa Galáxia.
2.1.6 PRECESSÃO E NUTAÇÃO
Durante seu movimento anual orbital em torno do Sol, o eixo de rotação da Terra não
permanece exatamente apontando para uma mesma direção do espaço. A Terra, num período
de cerca de 26 mil anos, realiza um movimento no qual seu eixo parece descrever,
aproximadamente, a superfície de um cone em torno de uma direção fixa no espaço. A esse
movimento do eixo de rotação da Terra dá-se o nome de movimento de precessão. Por causa
desse movimento, o pólo norte do eixo da Terra aponta para direções diferentes com o passar
do tempo. Se o eixo apontar para uma estrela, ela passa a se chamar Estrela Polar. As
chamadas estrelas polares variam com o tempo.
Na verdade, o eixo de rotação não descreve um movimento que coincide com a
superfície de um cone de base circular. O eixo oscila levemente em torno de uma
circunferência. Esse movimento oscilatório do eixo de rotação da Terra recebe o nome de
movimento de nutação. A nutação, com os atuais conhecimentos, é um conjunto de 106
componentes, mas que tende a aumentar de número conforme as pesquisas avancem em
precisão. Pode-se dizer que a nutação é a componente de pequeno período da precessão. As
figuras abaixo ilustram estes dois tipos de movimento.
83
3 ATIVIDADES EM GRUPO
Descrição da atividade:
Agora iremos verificar o que acabamos de aprender. Com um globo terrestre, uma
pequena bola de isopor, que fará o papel da Lua, e com uma lanterna (ou lâmpada), que fará o
papel do Sol, vamos verificar a ocorrência dos fusos horários e a sucessão dos dias e das
noites. Cada grupo, de quatro alunos, terá um kit e cada aluno deverá fazer as devidas
anotações. Depois discutiremos alguns fenômenos relacionados com a posição relativa Sol-
Terra-Luae, por fim, tentaremos responder a pergunta do início da aula. As fotos abaixo
ilustram a atividade.
3.1 MOVIMENTO DE ROTAÇÃO
Inicialmente iremos ignorar a Lua, tirando-a da frente do Sol. Com a mão iremos girar
o globo terrestre e observar como se dá a passagem das horas. A região da Terra que está bem
em frente ao Sol é a referência para a marcação das 12 h (meio dia).
84
3.2 MOVIMENTO DE TRANSLAÇÃO
Agora, ainda ignorando a Lua, iremos observar o movimento de translação da Terra.
Os alunos de cada grupo devem fazer anotações sobre as estações do ano e verificar as
informações fornecidas em aula pelo professor. Nesta parte da atividade devemos chamar a
atenção para o fato do eixo de rotação da Terra se encontrar inclinado em relação à sua órbita
ao redor do Sol.
3.3 POSIÇÃO RELATIVA SOL-TERRA-LUA
A partir de agora não iremos mais ignorar a Lua. Vamos, apenas através da
observação, demonstrar os fenômenos dos eclipses e das fases da Lua.
85
4 EXERCÍCIOS DE AVALIAÇÃO
4.1 Das afirmações abaixo, escolha as que estão corretas e assinale-as com uma cruz.
( ) O solstício de Dezembro ocorre no dia 12 de Dezembro.
( ) No hemisfério Norte, a Primavera começa no equinócio de Março.
( ) No hemisfério Sul, o Verão começa no dia 21 de Junho.
( ) No hemisfério Norte, o Outono começa no dia 23 de Setembro.
( ) No solstício de Dezembro, o maior dia do ano ocorre no hemisfério Norte.
( ) Nos equinócios, as durações dos dias são iguais às das noites em toda a Terra.
( ) No solstício de Dezembro, o menor dia do ano ocorre no hemisfério Norte.
4.2 Qual o fenômeno decorrente do movimento de translação da Terra, cuja justificativa se
deve à inclinação do eixo da Terra em relação à eclíptica?
4.3 Observe o mapa a seguir e responda à questão adiante.
Desconsiderando horários de verão locais, as coordenadas geográficas do mapa
permitem, também, deduzir que uma competição esportiva que ocorra em Sydney, às 16
horas, seja assistida pela TV, ao vivo, em Nova York à(s):
86
( ) 7 horas.
( ) 8 horas.
( ) 2 horas.
( ) 1 hora.
( ) meia noite.
4.4 Ao dividir os 360 graus da esfera terrestre pelas 24 horas de duração do movimento de
__________, o resultado é 15 graus. A cada 15 graus que a Terra gira, passa-se uma hora.
Assim, cada uma das 24 divisões da Terra corresponde a um __________.
Para que o texto fique adequadamente preenchido, as lacunas devem ser
completadas, respectivamente, por:
( ) translação e meridiano.
( ) translação e paralelo.
( ) rotação e círculo.
( ) rotação e fuso horário.
5 BIBLIOGRAFIA
http://educacao.uol.com.br. Acesso em: 16 junho 2012;
www.fisicaufrn-macau.blogspot.com.br/2008/04/histria-da-gravitao.html. Acesso em:
17junho 2012;
Resnick, R., Halliday, D, Física 2, 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e
Científicos Editora S.A., 1983;
Guimarães, L. A., Boa, M. F., Física – Mecânica, 2ª edição. Niterói: Futura, 2004. http://exercicios.brasilescola.com/geografia/exercicios-sobre-fuso-horario.htm. Acesso em: 13
fevereiro 2013.
http://www.explicatorium.com/documents/CFQ7_exercicios7.pdf. Acesso em: 13 fevereiro 2013.
87
7.6 AULAS NO IEPIC: RELATO DE UMA EXPERIÊNCIA NO ENSINO
FUNDAMENTAL
Descreveremos aqui as aulas que foram aplicadas no IEPIC, para uma turma do 4o ano
do Ensino Fundamental. Como mencionado na seção 4.2, estas atividades não estavam
previstas inicialmente, mas acabaram por se revelar uma ótima oportunidade de aplicar a
metodologia sugerida na proposta, adaptando-a para os alunos deste nível de escolaridade.
1 PRIMEIRA AULA
Na primeira aula, partindo da pergunta chave “Por que a Lua não cai na Terra?”,
foram apresentados os conceitos de inércia, força, forças de contato, forças de ação à distância
e de gravidade. Para esta apresentação foram usados recursos de multimídia, através da
exposição de slides, ricamente ilustrados com figuras e algumas animações. Mesmo depois da
apresentação desses conteúdos, não foi possível identificar se algum aluno já saberia
responder a pergunta inicial. As respostas dadas foram diversas, mas nenhuma satisfatória.
Na segunda etapa da aula, foi realizado junto com os estudantes um experimento bem
simples e de baixíssimo custo que consegue, nas devidas proporções, mostrar o motivo pelo
qual a Lua não cai em nosso planeta. O material utilizado neste experimento, o mesmo já
descrito na ATIVIDADE #1 (seção 4, do apêndice 7.3), foi uma caneta esferográfica, um
pedaço de barbante (cerca de 50 cm) e dois objetos quaisquer, sendo um mais pesado que o
outro. Na montagem ilustrada nas fotos abaixo, usamos uma placa de cobre retangular e uma
porca.
88
No experimento realizado com os alunos em sala de aula, optamos por usar duas
borrachas de tamanhos diferentes, por motivo de segurança. Para realizarmos essa atividade
dividimos a turma em grupos de três alunos e cada grupo montou o seu aparato experimental.
O objeto mais pesado deve ficar para baixo e representa a força gravitacional da Terra, o mais
leve representa a Lua e o barbante é o vínculo entre os dois corpos celestes e representa a
direção da força de atração entre eles. A ponta do corpo da caneta mais próximo da porca é o
centro do nosso planeta no qual a Lua (porca) esta girando em torno da Terra. Nas fotos
abaixo vemos a montagem feita pelos alunos e a realização da experiência, com o objeto mais
leve girando em torno da ponta da caneta.
89
O objetivo da atividade experimental era mostrar que a Lua não colide com a Terra
por causa de sua velocidade, como mostra a figura 12, e mostrar também que na verdade a
Lua cai, porém sua velocidade a mantém em órbita ao redor do planeta.
Depois da atividade experimental, retomamos a aula expositiva com o intuito de
abordar os dois principais movimentos da Terra (rotação e translação), o fenômeno dos dias e
noites, os pontos cardeais e as estações do ano. Esta etapa da aula não foi tão produtiva como
a anterior, pois os alunos ficaram muito agitados após o experimento da caneta. Em virtude
disso, esse assunto foi abordado novamente na segunda aula.
Por fim, foi realizada uma oficina sobre os pontos cardeais, com a construção de uma
bússola caseira. Para isto foram utilizados materiais bem simples, de fácil aquisição: uma
agulha, um pedaço de papel fino, um pedaço de papel imantado e um recipiente com água.
Depois de imantar a agulha, ela foi colocada sobre o papel fino, e este sobre a superfície da
água. Com a ajuda de uma bússola, pode-se verificar o alinhamento da agulha na direção
norte-sul magnética da Terra. As figuras a seguir ilustram as etapas do experimento.
Figura 12: Ilustração do movimento da Lua.
90
2 SEGUNDA AULA
Iniciamos as atividades da segunda aula fazendo uma apresentação com slides para
abordar os conteúdos relacionados com os movimentos de rotação e translação da Terra, os
fenômenos dos dias e noites e estações do ano. Nesta aula foi também utilizado um kit
demonstrativo para que os alunos pudessem verificar com mais detalhes a ocorrência destes
fenômenos. A figura abaixo mostra o kit utilizado para demonstrar o fenômeno dos dias e
noites. Neste experimento usamos uma lanterna para fazer o papel do Sol.
Para demonstrar os fenômenos dos eclipses solar e lunar, fizemos uma encenação com
os alunos da turma, revezando-os nos papéis de Sol, Lua e Terra. A participação dos alunos
foi espontânea, e muito concorrida.
91
No final desta aula foi aplicado um jogo de bingo com o objetivo de avaliar a
aprendizagem dos conteúdos abordados nesta e na aula anterior. Nesta atividade, os alunos
deveriam marcar, em uma cartela, as respostas relativas a uma série de perguntas. Um
exemplo de cartela é mostrado na figura abaixo:
Dentre as 15 perguntas elaboradas para o jogo, as relativas às respostas desta cartela
foram as seguintes:
1- Qual é a estrela que fica mais próxima da Terra?
2- Qual o nome do objeto que nos ajuda a encontrar os pontos cardeais?
3- Quanto tempo dura o movimento que a Terra realiza em torno do Sol?
4-Qual o nome do objeto que produz um campo magnético à sua volta?
5-Quanto tempo dura o movimento que a Terra faz em torno do seu eixo?
6- Qual o nome do fenômeno em que a Lua cobre o Sol e produz uma sombra na Terra?
7- Qual é o satélite natural da Terra?
92
3 TERCEIRA AULA
No último dia de atividades foi abordado o fenômeno das fases da Lua. Após uma
breve apresentação com slides, os alunos puderam verificar as diferentes formas apresentadas
pela Lua no decorrer do ciclo lunar, com a ajuda deum kit demonstrativo montado com uma
caixa de papelão, arame e bola de isopor. Na foto abaixo uma aluna observa as fases da Lua,
utilizando este kit.
A título de avaliação, foi solicitado aos alunos que colorissem, com cores pré-
determinadas, os desenhos das quatro principais fases da Lua.
93
Para encerrar as atividades da terceira aula, foi aplicado um mini questionário
investigativo envolvendo conceitos de gravitação, retomando à questão inicial da primeira
aula. O questionário (apêndice 7.2) consistiu de uma única questão com cinco itens. A questão
tinha um círculo bem grande que representava o planeta Terra. No item um, pedíamos para os
alunos desenharem a Linha do Equador. Todos fizeram uma linha reta dividindo o círculo em
dois hemisférios. No segundo item pedíamos para marcarem a posição do Pólo Norte e no
terceiro item a posição do Pólo Sul. Todos responderam corretamente e alguns desenharam
uma árvore de natal no Pólo Norte. O item quatro pedia para marcarem a posição do Rio de
Janeiro no Planeta. Para realizarem esta etapa os alunos receberam um mapa mundi, com a
localização do Rio de Janeiro, com o intuito de ajudá-los a marcar a posição da cidade na
figura do questionário. Três alunos deixaram esse item em branco e os demais participantes
acertaram. A aluna que fez a árvore de natal no Pólo Norte desenhou o Cristo Redentor no
Rio de Janeiro.
O item cinco, o ponto chave do questionário, pedia para os estudantes desenharem um
habitante no Pólo Norte, outro no Pólo Sul e outro no Rio de Janeiro. Somente dois alunos
responderam corretamente essa questão e uma delas foi a menina que desenhou a árvore de
94
natal e o Cristo Redentor. Os outros 21 participantes desenharam as pessoas flutuando, uma
ideia intuitiva muito comum.
O resultado dessa sondagem nos motivou a pensar numa alternativa de provocarmos
alguma mudança conceitual na ideia das pessoas flutuando e, usando bolas de isopor para
representar a Terra e massa de modelar para representar as pessoas, resolvemos fazer a mesma
atividade do questionário, na forma de oficina.
Depois de fazer as pessoas com a massa de modelar, os alunos as posicionaram, uma
no Pólo Norte, uma no Pólo Sul e outra no Rio de Janeiro, posições que foram anteriormente
localizadas na bola de isopor. As fotos ilustram a realização da experiência.
95
O resultado dessa atividade foi bastante satisfatório e permitiu concluir que uma
possível dificuldade dos estudantes é visualizar o círculo, que é bidimensional, como sendo o
planeta Terra, que é tridimensional. Por outro lado, não podemos deixar de observar que a
utilização da bola de isopor praticamente obriga os alunos a posicionarem os bonecos de
massa com os pés ficados na sua superfície, o que não ocorre no círculo. Infelizmente, não
podendo dispor de mais uma aula nesta turma, não foi possível concluir a atividade, quando
os alunos teriam a oportunidade de comparar seus desempenhos nas duas etapas da oficina.
Essa sondagem comprovou o já se sabe: as concepções alternativas aparecem desde o
primeiro momento que o ser humano entra em contato com o mundo, elas são úteis quando
bem exploradas pelo professor e passam a ser um problema quando ignoradas. Se
observarmos bem, veremos que os alunos das quatro escolas de Nível Médio ainda possuem
as mesmas ideias desses alunos da quarta série do Nível Fundamental. É nesse caso que a
presença dos conhecimentos prévios se torna problemática, pois quanto mais tarde
apresentamos argumentos para a mudança conceitual, maiores dificuldades teremos para que
eles os aceitem.
8 ANEXOS
8.1 QUESTIONÁRIOS INVESTIGATIVOS, APLICADOS NA TERCEIRA AULA DO NÍVEL FUNDAMENTAL.
1-
.
97
2 -
98
3-
99
4-
100
5-
101
6-
102
8.2 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO COLÉGIO RAUL VIDAL.
1-
103
104
105
2-
106
107
108
3-
109
110
111
8.3 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO COLÉGIO PEREIRA ROCHA
1-
112
113
114
2-
115
116
117
8.4 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO LICEU NILO PEÇANHA
1-
118
119
120
2-
121
122
123
3-
124
125
126
8.5 QUESTIONÁRIOS DA SONDAGEM APLICADA NO COLUNI
1-
127
128
129
2-
130
131
132
3-
133
134