física na prática: produção de vídeos explorando a … · de mestrado do candidato joão...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
PROGRAMA MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EMENSINO DE FÍSICA � POLO UFABC
Física na prática: produção de vídeosexplorando a Física Básica através de
aparelhos do cotidiano
João Rodrigo Escalari Quintiliano
Dissertação apresentada ao programa Mestrado Naci-onal Pro�ssional em Ensino de Física � MNPEF, PoloUniversidade Federal do ABC, como parte dos requi-sitos para a obtenção do título de Mestre em Ensinode Física.
Orientador: Prof. Dr. José Kenichi Mizukoshi
Santo André, dezembro de 2017
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOFundação Universidade Federal do ABCPrograma de Pós-Graduação em Mestrado Nacional Profissional emEnsino de FísicaAvenida dos Estados, 5001 - Bairro Santa Tereziúa - Santo André - SPCEP 09210-580 . Fone: (11) 4996-0017ppg.mnpef@ufabc. edu.br
FOLHA DE ASSINATURAS
Assinaturas dos membros da Banca Examinadora que avaliou e aprovou a Defesa de Dissertaçãode Mestrado do candidato João Rodrigo ari Quintiliano,realizada em 30 de agosto de20ll:
Prof.(a) Dr.(a) Kenichi Mizukoshi (Universidade Federal do ABC) - Presidente
L L- t>-Prof.(a) Dr.(a) Rui Manoel de Bastos Vieira (Universidade Federal de São Paulo) - Membro
Titular
Prof.(a) Dr.(a) Letície Mendonça Ferreira (Universidade Federal do ABC) - Membro Suplente
Prof.(a) Dr.(a) Rebeca Vilas Boas Cardoso de Oliveira (Instituto Federal de São Paulo) -Membro Suplente
Prof.(a) Dr.(a) Regina iko Murakami (Universidade Federal do ABC) - Membro Titular
&, Universidade Federal do ABC
Resumo
Física na prática: produção de vídeos explorando a Física Básica
através de aparelhos do cotidiano
João Rodrigo Escalari Quintiliano
Orientador: Prof. Dr. José Kenichi Mizukoshi
Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação Mestrado Nacio-
nal Pro�ssional em Ensino de Física � MNPEF, Polo Universidade Federal do ABC, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Quando discutimos a problemática do ensino da Física no Brasil, um dos fatores que
contribuem com o fracassso na aprendizagem é o desinteresse dos alunos por esta disci-
plina. É bem possível que isso ocorra por falta de estímulos aos alunos, visto que muitas
vezes a Física é vista como uma disciplina onde se tem fórmulas decoradas que devem
ser usadas para resolver problemas arti�ciais, de forma a prepará-los para o vestibulares.
Na tentativa de contribuir para a melhoria desse cenário, criamos vídeos que exploram
a Física presente em aparelhos do cotidiano. É uma proposta que, embora tímida, se
trabalhada corretamente pode trazer benefícios signi�cativos às aulas de Física. Pautada
na teorica de aprendizagem de Ausubel e necessidade de se trazer novas ferramentas tec-
nológicas para o ensino, procurou-se desenvolver um objeto potencialmente signi�cativo
para os alunos, que pudesse aproximar a Física dos alunos. Através desses vídeos, con-
ceitos físicos podem ser discutidos de forma clara, objetiva e prática, complementando
o conteúdo trabalhado em sala de aula, deixando-o menos abstrato. Utilizando-se uma
linguagem jovial e descontraída, os vídeos estão disponibilizados num canal do Youtube,
o que faz com que o acesso a eles seja bastante fácil, mesmo em escolas com limitados
recursos tecnológicos e de informática.
Palavras-chave: Produção de vídeos; Ensino de Física, Física na Prática.
i
Abstract
Physics in practice: production of videos exploring the Basic
Physics through everyday appliances
João Rodrigo Escalari Quintiliano
Supervisor: Prof. Dr. José Kenichi Mizukoshi
Abstract of master's dissertation submitted to Programa de Pós-Graduação Mestrado
Nacional Pro�ssional em Ensino de Física � MNPEF, Polo Universidade Federal do ABC,
in partial ful�llment of the requirements for the degree of Master in Physics Teaching.
When we discuss problems in teaching physics in Brazil, one of the factors that con-
tribute to the failure in learning is the students' lack of interest in this discipline. It
is quite possible that this occurs due to the de�cit of stimulus to the students, since
many times the Physics is seen as a discipline where the memorized formulas must be
used to solve arti�cial problems, with the purpose to prepare the students for the college
entrance examination. In an attempt to contribute to the change in this scenario, we
create videos that explore the Physics present in the everyday appliances. It is a propo-
sal that, although seems modest, could bring signi�cant bene�ts to the Physics classes,
provided that they are correctly used. Based on the learning theory of Ausubel and the
necessity to bring new technological tools for teaching, we attempted to develop a po-
tentially meaningful teaching object to the students, that is able to bring Physics closer
to them. Through these videos, Physics concepts can be discussed in a clear, objective
and practice ways, complementing the contents worked in the classroom, by making those
concepts less abstract. Using a youthful and casual language, the videos are available on
a Youtube channel, which makes the access to them quite easy, even in schools with a
limited resources in technology and computers.
Keywords: Video Productions; Physics Teaching; Physics in Practice.
ii
Dedico esta dissertação a todos que me apoiaram e estiveram co-
migo durante essa caminhada.
iii
Agradecimentos
Agradeço a elaboração e aplicação desse trabalho às muitas pessoas que se envolveram
e me apoiaram durante sua criação.
Em especial, preciso agradecer ao meu orientador, Prof. Dr. José Kenichi Mizukoshi,
que com brilhantismo conduziu a orientação das etapas com perfeição. Nos momentos de
di�culdades, soube ser calmo e preciso. Agradeço por sua dedicação aos ensinamentos e
inúmeras discussões onde tive a oportunidade de aprender muito sobre Física.
Agredeço igualmente à instituição Faculdades Oswaldo Cruz - FOC, nas �guras do
Prof. Antônio Dell Priore Filho, diretor da Escola Superior de Química - ESQ, que
permitiu utilizarmos as dependências dos laboratórios de Física para as gravações dos
vídeos e do Prof. Ms. Alexandre de Paula Mora, diretor da Faculdade de Comunicação e
Desing - FCD, que �rmou uma parceiria conosco e gentilmente colocou à nossa disposição
toda uma equipe de pro�ssionais para nos atender no que fosse preciso.
Ao Prof. Julio Marcionilio da Silva, coordenador do Curso de Publicidade e Propa-
ganda da FCD, que disponibilizou seu tempo e conhecimento técnico para nos orientar
quanto à forma de execução desse projeto, no que tange o formato de gravação. Obrigado
por toda ajuda; sem seus conhecimentos técnicos de gravação e formas de linguagem para
redes sociais, não conseguiríamos desenvolver os roteiros de gravação.
Ao cinegra�sta e editor da FCD, Ismael da Silva Mendes Junior, que com toda dedi-
cação e paciência, passou suas tardes e algumas noites fazendos as tomadas de vídeos e
as edições necessárias para que o produto �casse pronto. Além de acertar a luz, posicio-
namento de cameras, postura dos atores, cortes de edição, entre todas as outras funções
que desempenhou, você com certeza foi fundamental para elaboração desse projeto.
Aos alunos Gabriel Aubert Costa e Eduarda So�a Souza Consoli Santana, agradeço
muito o empenho e dedicação de vocês que tornaram possível a existência dos vídeos.
Obrigado pelos quase 3 meses de gravação e empenho para decorar textos muitas vezes
desconhecidos de vocês.
Obrigado a todos os colegas do Programa que trilharam comigo essa jornada, aos meus
familiares e à minha companheira Ingrid, que contribuíram de certa forma para que não
desanimasse e tivesse forças para continuar até aqui.
Finalmente, agradeço pela oportunidade de ter participado do Programa Mestrado
Nacional Pro�ssional em Ensino de Física - Polo Univesidade Federal do ABC, onde muito
mais que o título de Mestre, tive a oportunidade de crescer pro�ssionalmente. Através do
Programa, me tornei um pro�ssional melhor � minhas aulas melhoraram e saio sabendo
muito mais Física do que quando entrei.
iv
Índice
1 Introdução 7
2 O produto educacional 11
2.1 Panorama e perspectivas do Ensino de Física no Brasil . . . . . . . . . . . 11
2.2 O uso de recursos multimídias na educação . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 O Produto educional: vídeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3 Referencial teórico 18
3.1 A teoria da aprendizagem signi�cativa de Ausubel . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 Aprendizagem signi�cativa e o produto educacional . . . . . . . . . . . . . 20
4 Desenvolvimento do produto educacional 23
4.1 O produto educacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2 A Física do Produto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2.1 O ferro de passar roupas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2.2 O carregador de celular sem �o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.3 O balizador de jardim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 A Elaboração do Produto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.3.1 O desenvolvimento da ideia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.3.2 A gravação dos vídeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.4 Os vídeos no canal �Física na Prática� do Youtube . . . . . . . . . . . . . . 38
5 Aplicação do produto 40
5.0.1 Aplicação da Pesquisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6 Conclusões 52
A Autorização do uso da imagem 55
B Roteiros dos Vídeos 57
B.1 Objetivo, descrição e formato dos vídeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
B.2 Roteiros originais dos vídeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
B.2.1 Roteiro do vídeo �O ferro de passar roupas� . . . . . . . . . . . . . 58
v
B.2.2 Roteiro do vídeo �O carregador sem �o� . . . . . . . . . . . . . . . 63
B.2.3 Roteiro de vídeo �O balizador de jardim� . . . . . . . . . . . . . . . 67
vi
Capítulo 1
Introdução
Ensinar Física sempre foi um grande desa�o em todos os níveis de ensino. Particular-
mente no ensino médio, esse desa�o parece se potencializar. Essa problemática é objeto
de pesquisa em quase todos os grupos de pós-graduação sobre ensino de Física, isso para
não mencionarmos as preocupações e as discussões docentes nas inúmeras salas de aula
espalhadas pelo país.
Segundo o censo do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio
Teixeira (INEP) de 2016 [1], o país possuía 8,1 milhões de matrículas no ensino médio,
sendo 87,5% delas em instituições públicas, com as redes estaduais sendo responsáveis por
84,8% de matrículas nesta etapa de ensino.
Ainda de acordo com esse censo, se analisarmos somente os números sem entrar em
detalhes, as instituições de ensino médio fornecem uma infraestrutura razoável: 89,5%
dos alunos matriculados possuem laboratório de informática; 96,5% deles têm acesso à
internet no ambiente escolar; 91,2% estudam em escolas com biblioteca ou sala de leitura.
Embora em menor número, 57,4% deles têm acesso a um laboratório de Ciências.
Apesar desses indicadores positivos, diversas avaliações de desempenho dos alunos
mostram que estamos muito mal. Uma grande parcela dos nossos alunos não consegue
atingir o mínimo do patamar de conhecimento exigido. Particularmente, foi pí�o o de-
sempenho dos nossos alunos no exame de 2015 do Programa Internacional de Avaliação
de Estudantes (PISA, na sigla em ingês), coordenado pela Organização para Cooperação
e Desenvolvimento Econômico (OCDE) [2].
O PISA avalia competências em Ciências, leitura e matemática a alunos de 15 anos
de idade. Na edição de 2015, cuja ênfase de avaliação foi dada a Ciências, participaram
70 países, sendo 35 deles membros da OCDE e 35 países/economias parceiras.
Com 401 pontos atingidos em Ciências, o país aparece na 63a posição e o desempenho
não foi muito diferente nas outras duas competências. Ademais, não apresentou evolução
signi�cativa em relação às três edições anteriores (2006, 2009 e 2012).
Em termos absolutos, numa escala que vai até 6, 56,6% dos alunos brasileiros estão
abaixo do nível 2 (mínimo desejável), enquanto que nos países do OCDE, o número é de
7
20%. Na outra extremidade, pí�os 0,67% atingem os níveis 5 ou 6, enquanto nos países
da OCDE, é de 6,67%. Esse número chega a incríveis 24.2% para a Cingapura, o país no
topo do ranking.
Dos estudantes de 15 anos elegíveis no Brasil (os que estavam matriculados a partir do
7o ano), 77,7% deles estavam matriculados no ensino médio, sendo que as redes estaduais
respondiam com 73,8% das matrículas. Grosseiramente, a grande parcela se encontra
dentro do per�l do censo para o ensino médio apresentando acima.
Se olharmos para o desempenho por tipo de instituição, alunos de instituições federais
possuem os melhores desempenhos, com 517 pontos, seguidos pelos de redes particulares,
com 487 pontos, estaduais, com 394 e os municipais, com 329 pontos. Os resultados
apresentados comprovam o que a muito se sabe sobre o ensino no Brasil � há um enorme
gap de formação entre alunos da rede particular e as estaduais. Se levássemos em conta
somente o desempenho da primeira, saltaríamos para a 32a posição. Ainda assim, abaixo
da média dos países da OCDE.
Analisar em minúcias o resultado do PISA está além do escopo desta Dissertação. No
entanto, vale a pena observar que pelos dados do censo, corroborado pelos dados presentes
no relatório de desempenho do PISA 2015, as instituições brasileiras apresentam uma
infraestrutura razoável, portanto há outros fatores mais relevantes para o fracasso dos
nossos alunos.
No caso da rede privada, questionamos o caráter demasiadamente pragmático do pro-
cesso de ensino�aprendizagem, cujo sucesso é medido pelo desempenho de seus alunos no
ENEM e nos vestibulares. A�nal, é comum ver anúncios na grande mídia de que com
muito orgulho o colégio X aprovou um número Y de alunos para a Universidade Z ou que
está entre os primeiros no ranking do ENEM. Não se trata aqui de desmerecer o sucesso
dos alunos, mas apontar que esse sucesso pontual deveria vir de forma natural após uma
sólida formação acadêmica e não porque foram bem treinados em certas competências.
Quando voltamos os olhos para o ensino particular é notório que as escolas hoje dão
preferência ao sistema de ensino apostilado. Lellis [3], em seu artigo escrito para a Associ-
ação Brasileira dos Autores de Livros Educativos, traça um panorama interessante sobre
o avanço dos sistemas de ensino do gênero:
Atualmente, os sistemas de ensino privados chegam a manter con-
vênio com uma porcentagem bastante signi�cativa das escolas par-
ticulares de todo o país no nível fundamental e, no nível médio,
atingindo entre 40% e 60% dos estabelecimentos, além de terem
o monopólio da distribuição de material didático em várias redes
municipais de ensino. Tal material, originalmente um conjunto de
apostilas mal impressas, atingiu a qualidade grá�ca dos mais bem
produzidos livros didáticos. Os sistemas dispõem de ampla equipe de
marketing, possuem grá�cas, usam tecnologia avançada para pro-
8
mover cursos e palestras, mantêm sob contrato autores de textos
didáticos e professores ou palestrantes que divulgam o material e
instruem o professorado adotante, além de contratarem �guras de
renome para ilustrar suas peças publicitárias.
Não há como o sistema apostilado por si só seja o responsável pelo distanciamento
dos alunos com algumas disciplinas, como Ciências. É possível que a combinação entre
uma imensa quantidade de conteúdos cobrados no Ensino Médio, o que muitas vezes não
corresponde ao número de aulas oferecidas semanalmente, e a pressão dos vestibulares
e o ENEM seja o responsável pela má formação dos alunos. Docentes da rede privada
precisam muitas vezes �correr� com o conteúdo na sala, pois são orientados a �ensinar�
todos os conceitos antes dos vestibulares e ENEM. Assim, a preocupação com o processo
de ensino�aprendizagem �ca em segundo plano. Quando o resultado do PISA passar a ser
um indicador relevante para atrair pais e alunos, é possível que a rede privada comece a
�treinar� os seus alunos para o exame do PISA, como ocorre hoje em relação às provas de
ingresso nas concorridas universidades brasilerias. Nessas instituições, as aulas não têm
espaço para a re�exão e acomodação dos conceitos abordados.
Diante desse cenário, vem a tona a necessidade de aproximarmos os alunos das dis-
ciplinas ou pelo menos, torná-las mais palpáveis, acessíveis e re�exivas. Para tanto, o
presente trabalho destinou-se a trazer uma singela contribuição, que até certo ponto se
apresenta como um complemento para o ensino da Física � um conjunto de três vídeos dis-
ponibilizados num canal do Youtube. Para tentar suprir a falta de tempo em desenvolver
todos os conceitos em sala, o nosso produto educacional lança mão do recurso tecnológico,
de forma que seja possível que alunos e professores o utilizem fora dos muros da escola.
Outra grande preocupação foi tentar adequar os vídeos com as novas políticas sobre o
ensino da Física no Brasil. Assim, os parâmetros curriculares nacionais PCNs [4] foram
os documentos que nortearam a elaboração do nosso produto.
A elaboração de vídeos para o ensino de Física é um recurso utilizado a muito tempo.
Porém, é na abordagem e na forma de utilização que se apresentam como novidades no
processo de ensino�aprendizagem da Física. A ideia foi utilizar aparelhos do cotidiano dos
alunos para apresentar os conceitos físicos e, desta forma, ir ao encontro com as de�nições
propostas na Base Comum Curricular de Física � BCC [5]. A de�nição de problemas,
proposta na BCC é de�nido através de três fatores: (i) observar o mundo à nossa volta e
fazer perguntas; (ii) analisar demandas, delinear problemas e planejar investigações; (iii)
propor hipóteses. Dos três apontamentos, os vídeos tem a intenção de se apronfundar
no primeiro. A�nal, a física surgiu e evoluiu a partir das observações da Natureza pelo
homem e as perguntas lançadas.
Além da preocupação em explorar a física ao nosso redor, o produto educacional foi
desenvolvido norteado pela teoria educacional de David Ausubel [6]. Dentre os fatores
que levaram a escolha desse teórico educacional, destacamos a ideia da Aprendizagem sig-
9
ni�cativa. Criar um produto que fosse ao �nal potencialmente signi�cativo para os alunos
é a pretenção do trabalho. Quando conseguimos inserir para os alunos algo paupável e
que eles já possuam um conhecimento prévio, Ausubel nos diz que isso é potencialmente
signi�cativo e é a partir de então que a aprendizagem começa.
No que tange a elaboração desse produto, a Física é apresentada através de aparelhos
do cotidiano dos alunos de forma a utilizá-los como subsunçores [6] � em maior ou menor
grau, todos os alunos têm um conhecimento prévio sobre os aparelhos e/ou alguma noção
da física envolvida, não necessariamente conectados. Os vídeos têm o objetivo de modi�car
a forma de olhar o aparelho e a sua volta e questionar os princípios físicos por trás do
seu funcionamento. Para tirar um pouco a física da sala de aula, retirou-se em parte a
�gura do professor. O roteiro é baseado em alunos interessados em Física, que decidem
criar um Canal no Youtube para explicar como alguns aparelhos funcionam a partir dos
princípios físicos explorados no ensino médio.
Esta Dissertação, que documenta o processo de criação dos vídeos e os resultados
da sua avaliação por alunos do ensino médio, está dividida nos seguintes capítulos: no
Capítulo 2, apresentamos breves panorama e perspectiva do Ensino de Física no Brasil e
discutimos o uso dos recursos multimídias na educação. Fechamos o capítulo apresentando
o nosso produto educacional � um conjunto de três vídeos disponibilizados na plataforma
do Youtube.
No capítulo 3 apresentamos de forma suscinta a teoria de Ausubel, o referencial
teórico�pedagógico do nosso produto educacional, nos limitando somente à apresentação
dos elementos dessa teoria educacional relevantes às propostas da Dissertação.
No capítulo 4 apresentamos o nosso produto educacional de forma mais detalhada,
mostrando a elaboração dos roteiros dos vídeos, a Física abordada em cada um dos vídeos,
a escolha dos atores e os detalhes da gravação, como locais, pessoas envolvidas e parcerias,
além do processo de edição e sua dinâmica.
No capítulo 5 mostramos os resultados da pesquisa de avaliação dos vídeos realizados
junto aos alunos do ensino médio do Colégio da Polícia Militar � Osasco, onde o autor
desta Dissertação leciona Física.
Por �m, apresentamos as nossas conclusões no Capítulo 6, onde tecemos os nossos
comentários �nais acerca da produção e a avaliação dos vídeos, além do seu impacto no
processo de ensino�aprendizagem, apontando contribuições que o trabalho pode trazer
para a comunidade acadêmica.
10
Capítulo 2
O produto educacional
2.1 Panorama e perspectivas do Ensino de Física no
Brasil
A produção acadêmica sobre o ensino e a aprendizagem de Física no Brasil hoje é bas-
tante visível e deve-se à existência de um número razoável de pesquisadores que se reúnem
em diversos grupos de pesquisa atuantes no país. Esses pesquisadores são responsáveis
pela organização e edição de revistas, pela criação e manutenção de eventos, projetos e
cursos de formação continuada, pela implantação de dezenas de cursos de pós-graduação
lato sensu e pelo consequente credenciamento junto aos órgãos normatizadores, princi-
palmente a partir do �nal da década de 90, de diversos programas de pós-graduação em
Educação em Ciências em nível stricto sensu.
Contudo, apesar de todo esforço de pesquisadores, docentes e universidades em todo
território nacional, vemos um panorama diferente no ensino médio brasileiro. Se pesqui-
samos tanto, produzimos tanto material, porque temos um ensino de Física no ensino
médio de�citário? Por que não conseguimos estimular os alunos a aprenderem a disci-
plina? Por que temos tantas reprovações e relatos de aversão à disciplina nos colégios
do Brasil? Podemos pensar que talvez seja culpa de docentes mal preparados? Ou de
alunos desinteressados? Moreira, destaca que é verdade que no ensino de Física Geral há,
pelo menos, uma conscientização do problema [7]. As di�culdades naturais de um ensino
massi�cado, a integração (ou desintegração) teoria e laboratório e o despreparo dos alunos
em Matemática têm gerado preocupações e ações visando à melhoria do ensino de Física
Geral 1.
Apesar de inúmeras iniciativas, o ensino atual de Física no Brasil, desde os níveis
Fundamental e Médio e até o nível universitário pode ser classi�cado, no mínimo, como
de�citário. Poucos alunos se interessam pela disciplina e muitos já chegam no ensino médio
1O Brasil obteve 66a posição no PISA 2015 [2], desempenho pior do que em Ciências. É alarmanteque 70,3% dos alunos brasileiros estão abaixo do nível 2, o patamar mínimo desejável pela OCDE.
11
com aversão à Física. É possível que parte disto se deve à má formação em matemática,
mas também deve-se ao fato da forma como ela é ensinada. O ensino de Física é formatado,
sem espaço para discussões e para inserção de novas metodologias pedagógicas.
Em particular, nos grandes colégios privados do país, a formatação é imposta pelos
grandes vestibulares e mais recentemente pelo exame do ENEM. No intuito de recrutar
futuros alunos, essas instituições apostam, como propaganda, no sucesso de seus alunos
ao ingresso nas universidades públicas de excelência.
É nesse contexto mercadológico que se critica a forma como foi se estruturando o
ensino de Ciências ao longo dos anos, em particular a Física, um ensino pautado em
resolução de exercícios e de preparação para os exames de admissão no ensino superior.
No Brasil, é comum a percepção de que aprender Física é sinônimo de decorar macetes para
resolver exercícios que podem cair nos vestibulares. Neste ambiente escolar, o processo de
pensar e propor soluções é abafado mediante à necessidade dos estudantes passarem nos
vestibulares.
A tendência que temos de ter o ensino da Física voltado para vestibulares e ENEM,
onde os materiais, como livros e apostilas, estão repletos de exercícios e teoria, apresenta
para o aluno uma ciência acabada e polida. Segundo Souza [8], os autores de materiais
para o ensino médio estariam dando essa ênfase demasiada nos vestibulares, como forma
de mostrar a sua preocupação com o futuro do aluno.
Se �zermos uma análise dos trabalhos publicados em Ensino de Física, percebemos que
em sua maioria a preocupação é o aluno como objeto de estudo, o que pode ser con�rmado
através das pesquisas de Nardi, as quais a�rmam que o ensino de Física [9]2
�tem assumido o caráter de preparação para resolução de exercí-
cios de vestibular. Para esses autores, a situação é comprovada
ao observarmos o uso indiscriminado de livros e assemelhados re-
cheados de exercícios preparatórios para as provas de vestibular e
que, na sua essência, primam pela memorização e pelas soluções
algébricas, deixando de fora o contexto histórico, social e cultural
da Física. Além é claro do carácter investigativo e re�exivo da
disciplina. Uma vez formatada a disciplina em alicerces prontos e
imutáveis, �ca difícil discurtir a criação de hipóteses para resolu-
ção de problemas dos fenômenos naturais. Não que a resolução de
exercícios não seja importante, nem que ela não deva existir, mas
a problemática é que o ensino de Física não pode e não é pautada
somente nessa vertente.�
Se por um lado o ensino formatado de física garante o sucesso no vestibular e ENEM a
uma parcela de alunos, parece que essa metodologia vem distanciando um número elevado
2Trata-se de uma pesquisa publicada em 1998, mas ainda é consistente com a realidade atual.
12
de alunos, fazendo com que eles percam interesse em Ciências. Talvez a maior prova dessa
a�rmação sejam os inúmeros documentos o�ciais como os PNC`s [4], que para mudar esse
formato, trazem uma visão diferente do ensino de Física.
Quando consultamos os documentos o�ciais, como os PCN+ [10], estes destacam que:
�A Física deve apresentar-se, portanto, como um conjunto de com-
petências especí�cas que permitam perceber e lidar com os fenô-
menos naturais e tecnológicos, presentes tanto no cotidiano mais
imediato quanto na compreensão do universo distante, a partir de
princípios, leis e modelos por ela construídos.�
No entanto, como docentes podem realizar o que o PCN+ preconiza para o ensino
da Física, se a maioria das escolas públicas possuem tempo de aula reduzido, falta de
professores capacitados e estrutura de�citária, enquanto a maioria das escolas privadas se
preocupam somente com o encaminhamento de seus alunos nas melhores universidades,
sem no entanto, oferecer uma base sólida?
Cumpre observar que, após o sucesso no processo seletivo concorrido, uma grande
parcela dos alunos que ingressam nas melhores universidades brasileiras em cursos nas
áreas de Ciências Exatas, coleciona fracassos em disciplinas como a Física Básica e Cálculo,
o que mostra que as escolas do ensino médio não os prepararam adequadamente para o
ensino superior.
Ao analisarmos o panorama educacional brasileiro, �ca claro que é urgente �rmarmos
uma base sólida de ensino de Ciências no país. Necessitamos amadurecer as ideias de
ensino de Física, mas não podemos deixar essa missão apenas para os grupos de pesquisa
espalhadas pelo país. Uma solução parcial é investir mais na formação de professores, para
que estes sejam capazes de colocar em prática o que é pedido pelos PCNEM e PCN+, e
mais recentemente na Base Nacional Comum Currícular (BNCC) [5] mesmo que tenham
ainda que cumprir a missão de ensinar macetes para que os alunos consigam resolver
exercícios que podem cair nos vestibulares.
Neste contexto, emerge em 2013 o Mestrado Nacional Pro�ssional em Ensino de Física
(MNPEF), o programa de pós-graduação do qual esta Dissertação é atrelada. Trata-se de
uma iniciativa da Sociedade Brasileira de Física (SBF), com a execução a cabo de dezenas
de Polos espalhados pelo Brasil. De acordo com o site do MNPEF/SBF [11]
�O objetivo é capacitar em nível de mestrado uma fração muito
grande professores da Educação Básica quanto ao domínio de con-
teúdos de Física e de técnicas atuais de ensino para aplicação em
sala de aula como, por exemplo, estratégias que utilizam recursos
de mídia eletrônica, tecnológicos e/ou computacionais para moti-
vação, informação, experimentação e demonstrações de diferentes
fenômenos físicos.�
13
Percebe-se que esta é uma iniciativa que vai de encontro com todos os documentos
o�ciais na tentativa de abranger a capacitação de professores em nível médio e propor-
cionar a inserção de novas metodologias e didáticas, no intuito de melhorar as aulas de
Física ministradas por todo o país. Acreditamos que o nosso produto educacional possui
formato e conteúdo que cumprem com os objetivos estabelecidos pelo programa.
2.2 O uso de recursos multimídias na educação
Nas Ciências, em geral, e na Física, em particular, vários conceitos requerem uma
certa abstração e torna-se difícil para os alunos trabalharem com eles, visto que além de
abstratos, muitas vezes não são intuitivos. Como a capacidade de abstração dos mais
jovens é frequentemente reduzida por falta de orientação adequada, poucos conseguem
fazer a conexão dos fenômenos físicos com a vida real [12]. Yamamoto e Bartela a�rmam
que [13]
�A utilização de programas de simulação possibilita ainda uma me-
lhor compreensão de certos fenômenos físicos na medida que torna
possível a inclusão de elementos grá�cose de animação em um mesmo
ambiente. Isto aliado ao interesse dos estudantes pelo microcompu-
tador, pode a princípio tornar mais e�ciente e agradável o processo
de ensino-aprendizagem.�
Além do caráter abstrato de alguns conceitos físicos, a di�culdade enfrentada no uso
da Matemática pode fazer com que os estudantes se sintam entediados ou desmotivados
por não possuírem expectativa no seu estudo [14]. Acredita-se ainda que o aluno tenha
di�culdade em interligar as equações utilizadas como modelo da realidade com a realidade
à sua volta, o que também di�culta a aprendizagem. Medeiros [14], ressalta os aspectos
positivos do uso de recursos de multimídia na educação:
�Apesar de todas as críticas, entretanto, há de admitir-se que boas
simulações, criteriosamente produzidas, existem e que os profes-
sores guardam uma expectativa muito grande do potencial de suas
utilizações.�
Para complementar as aulas tradicionais de quadro�negro e giz, devemos lançar mão
de outros recurso educacionais. De fato, O uso de vídeos, por exemplo, para o Ensino de
Ciências não é algo novo, nem mesmo pouco explorado. Contudo, este recurso é muitas
vezes mal utilizado pela maioria dos educadores nas salas de aulas do Brasil. Este recurso
pode muitas vezes contribuir de maneira positiva para o processo de ensino�aprendizagem,
como também, pode servir como grande desmotivador. Miranda Jr. [15] chama atenção
para a prática de utilização dos recursos digitais dentro da sala de aula:
14
�A introdução da informática no ensino de Física deve servir como
ferramenta auxiliar na prática pedagógica, permitindo situações cri-
ativas em sala de aula, que favorecem a aprendizagem signi�cativa.
A tecnologia da informática oferece uma série de possíbilidades,
como internet, o correio eletrônico, hipertextos, animações, simu-
lações e ambientes de ensino que podem viabilizar um espaço de
ensino�aprendizagem mais e�ciente, motivador e envolvente.�
É sabido por muitos pesquisadores que o uso de vídeos, por exemplo, em aulas deve
vir acompanhado de planejamento e organização do docente. Porém, muitos professores
os utilizam sem uma prévia preparação e só para contabilizar o tempo dos vídeos como
atividade didática. O professor que se utiliza desse recurso de forma correta tem uma
excelente ferramenta em mão. Sartori e Ramos [16] a�rma que quando o professor trabalha
com vídeos em sala de aula para a apresentação de um fenômeno ou experimento, ele está
valorizando a experimentação dos conceitos e os aproximando do dia�a�dia dos alunos.
Com a popularização da internet e o fácil acesso a ela, principalmente através de
smartphones, os recursos visuais ganharam uma nova roupagem. Mais do que explorar
recursos de vídeos, o desenvolvimento tecnológico nas últimas duas décadas impulsionou
as plataformas multimídias, um recurso didático que combina, além de vídeos, imagens,
sons, textos e simulações interativas online, entre outros recursos.
Como exemplo ilustrativo de um recurso multimídia, podemos citar o simulador vir-
tual PhET [17] (sigla em inglês para Physics Education Technology), da Universidade
de Colorado, Estados Unidos. Concebido por C. Wieman, um prêmio Nobel em Física,
quando atuava nessa instituição, no início só havia simulações computacionais interativos
em fenômenos físicos. Atualmente, há simulações em diversas áreas, entre elas Biologia,
Química e Matemática.
Este tipo de recurso pode suprimir a carência de laboratórios. É sabido que a Física é
essencialmente uma Ciência experimental, mas poucas escolas de ensino básico no Brasil
possuem um laboratório de Física. Muito provavelmente a não exigência explícita desse
tipo de instalação, aliada a um elevado custeio para mantê-la devam ser as principais
razões. Embora simulações não podem e não devem substituir experimentos reais in
loco, pelo menos o aluno pode ter algum contato com determinados fenômenos físicos,
mostrando que física não é meramente resolver problemas de livros didáticos, apostilas,
ENEM e vestibulares.
Se corretamente utilizados, essas plataformas multimídias podem auxiliar nas estraté-
gias de ensino-aprendizagem, tornando-se objetos potencialmente signi�cativos, comple-
mentando a aula tradicional com quadro�negro e giz. Essas plataformas, além de fornecer
imagens e sons, entre outros recursos, podem mudar a postura do aluno; da postura pas-
siva em receber informações, para se tornar um buscador de informação e conhecimento,
visto que muitas dessas plataformas permitem uma interatividade com o aluno, em qual-
15
quer lugar, a qualquer hora. Não raramente, vemos alunos assistindo vídeos em canais
por toda a rede, a�m de suprir suas necessidades educacionais, ou mesmo, aprimorando
seus conhecimentos.
2.3 O Produto educional: vídeos
No intuito de contribuir para o ensino de Física no ensino médio, desenvolvemos o nosso
produto educacional; um conjunto de três vídeos disponibilizados no canal do Youtube
�Física na Prática Prof. João�. Trata-se de uma iniciativa que, embora tímida, poderia
eventualmente moldar a forma de ensinar a física, para �car mais de acordo com as
intenções do PCN+ [4].
Existe uma grande quantidade de vídeos de aulas na Internet, muitos organizados
dentro de um canal do Youtube. Embora alguns deles sejam de boa qualidade técnica
e os professores sejam bastante didáticos, muitos desses vídeos não fogem do método
tradicional, inclusive com �lmagens in loco, com os professores explicando e resolvendo
problemas usando lousa e giz, mas olhando e falando para a câmera.
Os nossos vídeos fogem desse formato tradicional. Eles têm como roteiro geral a apre-
sentação de um aparelho que, quando necessário, é desmontado para que sejam mostradas
as partes ou componentes onde pode-se observar a Física. Embora recursos de animações
e pequenos vídeos são inseridos com a fala do suposto professor para facilitar a compre-
ensão dos fenômenos abordados, a apresentação é realizada por dois adolescentes em um
estúdio ou laboratório, que nada fazem lembram a �gura do professor dentro de uma sala
de aula.
Cumpre observar que apesar do trabalhado tentar ao longo dos vídeos afastar a �gura
do professor, inserindo no seu lugar alunos, é notória a sua importância no processo de
ensino�aprendizagem. Em momento algum o produto educacional exposto tem a intenção
de minimizar a �gura docente e não obstante o trabalho apresentado, busca trazar novas
ferramentas de auxílio para que as aulas deste se tornem melhores e mais atrativas. O
professor é o agente transformador da educação e sua importância para todo este processo
é demasiadamente importante. Mesmo que não haja a �gura física do docente nos vídeos,
o produto educacional apresentado não poderia ser aplicado em sua plenitude sem a
orientação de um professor.
Utilizando aparelhos do cotidiano, o objetivo era de apresentar os conceitos de Física
estudados nas aulas tradicionais, mas que muitos dos alunos di�cilmente associariam as
fórmulas decoradas com os fenômenos do mundo real. A ideia de se utilizar aparelhos
conhecidos partiu da teoria de aprendizagem signi�cativa de David Ausubel [6], a qual
a�rma que para começar ensinar algo a alguém é preciso conseguir criar um objeto po-
tencialmente signi�cativo, onde os alunos pudessem ter algo de palpável para começar os
estudos.
16
Não obstante, é importante ressaltar que a Física apresentada nos vídeos perpassa
muito mais que simplesmente os conceitos do aparelho em si. Todo o ambiente é com-
templado na intenção de apresentar ao aluno um contexto que de certo rodeia o ambiente
onde o aparelho está inserido. Devido à necessidade de falarmos sobre a eletricidade en-
volvida nos aparelhos, extrapolamos fronteiras e chegamos até as usinas hidrelétricas e
sua forma de geração de energia. Quando houve necessidade de falarmos sobre a energia
solar, trouxemos a tona a discussão sobre as reações nucleares do Sol. Assim, é possível
perceber que o aparelho em sí é apenas um apoio didático�pedagógico, que nos permitiu
inserir uma Física contextualizada para o aluno.
17
Capítulo 3
Referencial teórico
3.1 A teoria da aprendizagem signi�cativa de Ausubel
A intenção do referencial teórico desse trabalho não é trazer ao leitor todos os conceitos
da teoria de Ausubel, nem sequer apresentar-se como um roteiro de consulta e estudos da
sua teoria. O que foi feito é apenas alicerçar-se em sua teoria para que assim, possa ter
o ferramental teórico�pedagógico necessário para embasar o produto desta Dissertação.
Dadas as características do produto educacional desenvolvido, julga-se que a teoria de
Ausubel é a mais adequada para referenciá-lo.
David Ausubel, um médico norte�americano, dedicou boa parte de sua vida como
pesquisador de psicologia da educação. Em 1963, apresentou à comunidade cientí�ca a
sua teoria sobre a aprendizagem signi�cativa. Desde então, o Professor Joseph D. Novak,
da universidade de Cornell, vem se dedicando à sua teoria, o que por sua vez, a tornou
conhecida como a Teoria de Ausubel e Novak [18].
A teoria de Ausubel e Novak traz à luz da discussão, em linha gerais, três tipos
de inteligência, a saber: cognitiva, afetiva e psicomotora. Apesar dessa classi�cação, o
enfoque de sua teoria é a cognição. Devido à sua formação, salta aos olhos na teoria
de Ausubel a existência prévia de organização e interação material, além da estrutura
mental, que por vezes é a base da teoria de todos os teóricos cognitivistas � e Ausubel
não é uma exceção.
Desde o início a teoria desenvolvida por Ausubel foi voltada para a sala de aula. Ele
acreditava que o professor devia ser o agente responsável em identi�car o que seu aluno
já tinha de conhecimento prévio e a partir deste referencial, iniciar o processo de ensino�
aprendizagem. Sua teoria concebe que o aluno só aprende algo novo � ou absorver uma
nova informação �, através de um ponto de ancoragem, o que, podemos entender como
conhecimento prévio. O professor então é o agente responsável em identi�car na sala qual
é o ponto de ancoragem que se deve usar para começar a introduzir um novo conteúdo.
É necessário partir do que o aluno tem de conhecimento e então, através disso, intro-
18
duzir novos conhecimentos para que ele seja capaz de criar pontes cognitivas e processe a
informação, transformando-a em signi�cado. Mas Moreira [19], chama atenção para esse
ponto:
�dizer que o conhecimento prévio é a variável que mais in�uencia
a aprendizagem signi�cativa de novos conhecimentos, não signi�ca
dizer que é sempre uma variável facilitadora. A�nal, aprendizagem
signi�cativa não é sinônimo de aprendizagem correta."
Esse ponto da teoria cognitiva de Ausubel mostra a importância do papel do professor
na sala de aula e a relevância de conhecer seus alunos e os conceitos que são apresentados
em sala. Então, a partir de estruturas cognitivas já estabelecidas e claras, o professor
pode se ancorar e a partir de então ensinar seus alunos [6].
Há a necessidade de se criar condições para que os alunos aprendam. Ausubel de�ne
essa condição como um objeto potencialmente signi�cativo. Porém, não basta o material
ser potencialmente signi�cativo, já que há a necessidade do estudante estar pré�disposto a
aprender. Quando falamos sobre objetos potencialmente signi�cativos, é preciso entender
que a ideia de signi�cado está relacionada ao indivíduo e não com o material produzido.
Não existe sentido em algo que não tenha relação com a estrutura mental do que se
quer ensinar. Portanto, é necessário identi�car o ponto de ancoragem do aluno, chamado
de subsunçor por Ausubel [6]. De acordo com Moreira [19],
�Em termos simples, subsunçor é o nome que se dá a um conheci-
mento especí�co, existente na estrutura de conhecimentos do indi-
víduo, que permite dar signi�cado a um novo conhecimento que lhe
é apresentado ou por ele descoberto.�
Para o nosso produto educacional, estabelecer o ensino de eletricidade através do ferro
de passar roupas corrobora para que a estrutura cognitiva do indivíduo se torne mais
estável. Ele já tinha conhecimento prévio dos dois assuntos, mas não conseguia encontrar
relações entre eles. A partir de então, aumenta-se a estabilidade cognitiva, quando ele
percebe que a termodinâmica pode ser inserida nesse mesmo contexto. Quando o professor
aciona os subsunçores dos alunos, eles percebem que podem eletricidade e a termodinâmica
concomitantemente e, a estrutura se fortalece.
Ausubel de�ne essa forma de aprendizado como aprendizagem subordinada, que nada
mais é do que um novo conhecimento adquirindo signi�cado através da interação de sub-
sunçores de algum conhecimento que já estava previamente estruturado na rede de cogni-
ção do aluno [19]. O produto educacional proposto se estrutura a partir dessa primícia da
teoria de Ausubel. Mas Ausubel adverte: não existe aprendizagem signi�cativa se o aluno
não estiver disposto a aprender. A vontade de aprender algo é talvez a parte mais com-
plexas da teoria. Estimular o indivíduo para que ele queira aprender é responsabilidade
do educador.
19
Na intenção de incentivar os alunos, alguns recursos didáticos foram tomados, como
produzir vídeos com alunos apresentadores; trabalhar com os objetos do cotidiano do
aluno para uma maior aproximação com a teoria; modi�car a linguagem, tornando-a mais
jovial e adequada à faixa etária. Esses pontos foram pensados para que fosse possível
despertar o interesse deles em aprender.
3.2 Aprendizagem signi�cativa e o produto educacional
Em termos gerais, Ausubel de�ne a aprendizagem como signi�cativa aquela em que
as ideias expressas aos indivíduos simbolicamente possuem interação substancial com a
estrutura cognitiva do sujeito, com seus subsunçores [6]. Essa interação, segundo Ausu-
bel, é não-literal e não-arbitrária. Em outras palavras, essa aprendizagem deve interagir
com os conhecimentos especí�cos da sua estrutura cognitiva existente [19]. Portanto, para
nós havia a necessidade de se produzir um produto educacional que pudesse vir a se tor-
nar potencialmente signi�cativo aos olhos dos alunos envolvidos. Logo, trabalhar com o
cotidiano seria um ponto de partida ótimo. Mas além de tentar elaborar um objeto poten-
cialmente signi�cativo para o aluno, era necessário que ele quisesse torná-lo signi�cativo.
Na tentativa de atingir a vontade dos alunos, deixamos o produto disponível aos mesmos,
porém, não obrigatório. Assim, somente quem tivesse interesse em tomar o objeto para
si como signi�cativo o faria espontaneamente.
A problemática do interesse ou do despertar para o estímulo, com certeza é a parte
mais complexa de se alcançar dentro da teoria de Ausubel. Contudo, o produto foi
pensado na intenção de alcançá-la. Mas como dito anteriormente, não é de competência
dos docentes essa fase. Não que se deva abrir mão dos alunos e deixá-los sozinhos; o papel
docente é estimulá-los, mas a obrigatoriedade proposta por alguns professores, no que
tange a realizar o que se é pedido nas tarefas, funciona muitas vezes como um fator de
afastamento dos alunos. Assim, deixá-los livres para que consumam os vídeos no momento
que se sentirem motivados foi uma das primícias do produto. Dentro da proposta, nada foi
obrigatório, desde os alunos assistirem aos vídeos até responderem a pesquisa de avaliação
do produto.
Quanto à primeira condição para a aprendizagem se tornar signi�cativa, essa sim com-
pete ao docente desenvolvê-la da melhor forma possível, mesmo sabendo que o signi�cado
é próprio da estrutura cognitiva do aluno. O professor, por sua vez, é o agente responsá-
vel por identi�car os pontos de ancoragem. É tarefa do professor utilizar-se deles e assim
propiciar um ambiente educacional ótimo para que os alunos sejam capaz de atingir a
aprendizagem signi�cativa.
Na teoria de aprendizado de Ausubel são pré-de�nidas três formas de aprendizagens
ditas signi�cativas: por subordinação, por superordenação e combinatória [19].
De acordo com Moreira,
20
�A aprendizagem signi�cativa é dita subordinada quando os novos
conhecimentos potencialmente signi�cativos adquirem signi�cados,
para o sujeito que aprende, por um processo de ancoragem cogni-
tiva, interativa, em conhecimentos prévios relevantes mais gerais e
inclusivos já existentes na sua estrutura cognitiva.
Dentro dos vídeos, essa forma de aprendizagem pode ser veri�cada em diversas oca-
siões. Como exemplo ilustrativo, no primeiro vídeo � o do ferro de passar roupas a vapor
�, um aluno possui prévio conhecimento sobre a corrente elétrica contínua e entende que
ela é o movimento de carga, ou seja um �uxo de carga por unidade de tempo. Ao assistir
o vídeo, esse subsunçor pode ser modi�cado ao saber que para certas correntes, as cargas
não têm apenas um sentido de�nido de movimento, já que oscilam com o tempo. Desta
forma, é capaz de adquirir o conceito da corrente elétrica alternada.
O segundo vídeo, o do carregador sem �o, tem como princípio físico de funcionamento
a lei de indução de Faraday. No entanto, para se ter uma variação do �uxo magnético com
o tempo, precisamos primeiro explicar que a corrente elétrica cria um campo magnético.
Como a corrente elétrica no caso é alternada, o campo magnético deve oscilar com o tempo
e portanto o �uxo magnético desse campo deve também oscilar com o tempo. Neste caso,
ocorre uma aprendizagem superodernada, que na de�nição de Moreira [19],
�A aprendizagem superordenada envolve, então, processos de abstra-
ção, indução, síntese, que levam a novos conhecimentos que passam
a subordinar aqueles que lhes deram origem.�
Existe uma terceira aprendizagem, chamada de combinatória, que não pode ser clas-
si�cada nem como subordinada e nem como superordenada. De acordo com Moreira [19],
�Aprendizagem combinatória é, então, uma forma de aprendiza-
gem signi�cativa em que a atribuição de signi�cados a um novo
conhecimento implica interação com vários outros conhecimentos
já existentes na estrutura cognitiva, mas não é nem mais inclusiva
nem mais especí�ca do que os conhecimentos originais. Tem alguns
atributos criteriais, alguns signi�cados comuns a eles, mas não os
subordina nem superordena.�
Quando o aluno terminar de assistir os vídeos e for capaz de compreender o funciona-
mento dos aparelhos a partir da Física envolvida, muito provavelmente teria ocorrido uma
aprendizagem combinatória, visto que ele teria conseguido associar a sua base subsunçora
pré-existente com muitos conceitos e pontos de ancoragem expostos no vídeo.
Ao contrário do que muitos pensam, a aprendizagem mecânica também faz parte da
teoria de Ausubel e pode ser utilizada quando necessário. Em contraponto à teoria de
aprendizagem signi�cativa, Ausubel apresenta o conceito de aprendizagem mecânica [6].
21
Para ele, deve-se utilizar desse mecanismo quando o que se quer ensinar tem pouco ou
nenhuma interação com o indivíduo. Ou seja, praticamente não existem pontos de ancora-
gens. Dessa maneira, não é possível o uso dos subsunçores. Nesse modo de aprendizagem,
as informações aprendidas não possuem relação com o que o indivíduo já sabe sendo, por-
tanto, aprendida de forma arbitrária. Na Física, a memorização de fórmulas ou equações
para resolução de problemas é considerada um aprendizado mecânico [6].
O terceiro vídeo proposto no produto é um exemplo do uso dessa forma de aprendi-
zagem. Muitos alunos do Ensino Médio nunca tiveram contato com os conceitos físicos
apresentados. Nele são apresentadas informações de física nuclear e de mecânica quântica.
Por esse motivo, é esperado que os alunos aprendam de forma mecânica, pois muito deles
não possuem qualquer estrutura cognitiva para se usar como ponto de ancoragem.
Pelo exposto acima, o é possível perceber que Ausubel alicerça boa parte da proposta
pedagógica presente no produto educacional. No entanto, devemos admitir que a análise
téorico�pedagógica mais aprofundadada não é o foco desta Dissertação e nem tampouco
do nosso produto. É perfeitamente possível que possamos realizar análises à luz de outros
teóricos da educação.
22
Capítulo 4
Desenvolvimento do produto
educacional
4.1 O produto educacional
O uso do recurso de vídeos foi pensada a�m de ser uma ferramente universalizadora,
onde professores e alunos de qualquer parte do país ou do mundo pudessem ter acesso.
Muito do que é apresentado dentro dos vídeos pode e é desenvolvido nos laboratórios
de Física de todo o país, contudo, a escolha da linguagem e a forma de abordagem é
o que difere o produto das aulas tradicionais. Ao invés de abordar um tema sobre a
Física de forma compartimentada, tendo como referência o currículo escolar, exploramos
diversas áreas do conhecimento físico a partir de aparelhos elétricos ou eletrônicos que
fazem parte do dia�a�dia dos alunos. A intenção é mostrar que o princípio físico por
trás do funcionamento desses aparelhos muitas vezes está presente no currículo do ensino
médio, mas por diversas razões, não existe a conexão entre a �Física� que se aprende em
sala de aula com a �Física� do mundo real.
Sem seguir roteiros de experimentos, o objetivo dos vídeo é mostrar ao estudante toda
a física envolvida ao se desmontar um determinado aparelho, mesmo que essa esteja des-
conectada do currículo escolar. Desta forma, os vídeos foram produzidos pensando-se em
todo o conteúdo do ensino médio, e não, para uma determinada série. Com isto, há fenô-
menos físicos que alunos tipicamente do primeiro ano do ensino médio ainda não teriam
visto. Outro diferencial é a imersão de conteúdo, ou seja, não estaremos preocupados com
o funcionamento do aparelho (do ponto de vista técnico), mesmo que este apareça subli-
narmente dentro dos vídeos, mas estaremos preocupados somente com a Física envolvida
em cada um deles.
Para tentar modi�car a linguagem de sala de aula, os vídeos foram gravados por
alunos do ensino médio, ao invés de se colocar um apresentador que se apresenta como um
professor, no tradicional método da aprendizagem por transmissão. Os questionamentos e
23
expliações, portanto, têm linguagem próxima dos alunos, o que, de certa forma, aproxima
os estudantes de ensino médio quanto ao interesse de assisti-los.
Outra preocupação em elaborar os vídeos foi quanto ao tempo de duração. De acordo
com alguns estudos [20], a atenção pode ser considerada uma função cognitiva que ocorre
desde os primeiros dias de vida, sendo sua principal função orientar os sentidos aos estí-
mulos do ambiente. Dessa maneira, na medida em que o cérebro se desenvolve, passa a
administrar de forma seletiva os recursos de processamento da informação, isto é, prestar
atenção em um estímulo e inibir outros.
Ao lado disso, vale destacar que nas Refs. [21] e [22], pesquisas relacionadas ao de-
senvolvimento cognitivo sugerem acréscimos, em termos de desempenho, desde a infância
até a idade de adulto jovem, seguidos de perdas signi�cativas decorrentes do processo de
envelhecimento, que se acentuam na fase que compreende a terceira idade. Sabendo que a
atenção pode sofrer variações de acordo com a idade do indivíduo que assiste aos vídeos,
havia uma preocupação inerente em apresentá-los no menor tempo possível de exibição.
Desta forma, os vídeos foram editados de forma que a duração máxima não passasse de
25 minutos aproximadamente, que de certa forma torna-se um desa�o para a explicação
de determinados conteúdos.
Tentando produzir videos dentro dos Parâmetros Curriculares Nacionais � PCN+, eles
seguem as orientações propostas no documento a luz da resolução que de�ne o papel do
uso da informática na educação, �reconhecer a informática como ferramenta para novas
estratégias de aprendizagem, capaz de contribuir de forma signi�cativa para o processo
de construção do conhecimento, nas diversas áreas� [10]. Tal a�rmação sobre o uso da
informática na educação vai de encontro com as ideias de Ausubel que diz que uma das
condições para a ocorrência da aprendizagem signi�cativa é que o material a ser aprendido
seja relacionável (ou incorporável) à estrutura cognitiva do aprendiz [6]. Desta forma, a
intenção de elaborar vídeos que apresentem a Física através de aparelhos já conhecidos
dos alunos e até certo ponto até o seu mecanismo de funcionamento, torna o uso da
informática, bem como o vídeo em si, um objeto potencialmente signi�cativo.
A preocupação maior em elaborar tal material é trazer para o aluno uma proximidade
do mundo real com a Física de sala de aula, e, desta forma, trazer novas possíbilidade
de pensamento quanto à realidade do mundo físico que ele está submetido. A partir
disso, o produto educacional foi pensado para abranger o maior volume de conhecimento
físico possível que se pretende ensinar no educação básica. Sendo assim, escolhemos
três aparelhos que abrangem desde a Física Clássica até a Física Moderna. São eles o
ferro de passar roupas, que abordará os conceitos de termodinâmica e eletricidade; o
carregador de celular sem �o, que abordará os conceitos de indução magnética; e por �m
as luzes de jardim carregadas através de energia solar. Esse último, além de envolver
o eletromagnetismo, apresenta alguns conceitos de física moderna, que também estão
previstos nos PCNs.
24
4.2 A Física do Produto
Conforme já exposto, o objetivo dos vídeos é explorar a física que existe em aparelhos
bastante familiares aos alunos. Em relação ao conteúdo de física em si, a intenção é
mostrar que é possível interligar as aulas teóricas de sala de aula com o dia�a�dia do aluno.
A partir dessa primícia, objetivamos desenvolver conteúdos interdisciplinares (interáreas,
para ser mais preciso) dentro da própria disciplina, mostrando que em um mesmo aparelho
podemos ter presentes, por exemplo, a termodinâmica, a eletricidade e o magnetismo.
Outro aspecto importante é que os vídeos trazem consigo uma estrutura que não
apresentam a Física de forma solta e desconexa. Ao contrário, há dentro dos vídeos
toda uma contextualização que ampara os conceitos abordados e trazem para o aluno
um sentido no que tange à importância do que está sendo aprendido. Eles permitem que
o aluno perceba que a Física de sala de aula pode ter sentido real e que não é apenas
manipulação de fórmulas e resolução de exercícios formatados de vestibulares.
Escolhemos três aparelhos para serem estudados, cada um resultando em um vídeo: o
ferro de passar a vapor, o carregador de celular sem �o e o balizador de jardim de energia
solar. A intenção portanto, era perpassar a maior parte da Física de sala de aula, sem
precupação com uma sequência didática relativamente padrão proposta por diversos livros
disponíveis no mercado. A Física seria realmente aplicada, mostrando que as equações
que se aprendem em sala de aula, muitas vezes memorizadas sem signi�cado algum, na
verdade estão presentes no cotidiano do aluno.
Apesar de não obedecermos uma sequência didática dos livros tradicionais, os três
vídeos produzidos têm uma certa sequência, estabelecida por uma ponte de conexão entre
um vídeo e outro. No entanto, a princípio, não há a necessidade de se entender um vídeo
para avançar para o outro. Todas as explicações relevantes de um vídeo são dadas dentro
dele, sem a necessidade de se assistir o vídeo anterior.
Todos os conceitos físicos apresentados nos vídeos e apresentados neste capítulo foram
baseados em livros e referências teóricas já consolidados. Para facilitar a leitura do capí-
tulo e evitar excesso de referências espalhadas ao longo do texto, concentramos aqui as
referências utilizadas:
• Eletricidade e magnetismo: Serway & Jewett Jr., Vol. 3 [23], Alonso & Finn [24] e
Calçada [25];
• O efeito joule: Artigo de Joule [26];
• Ciclo próton-próton e relatividade restrita: Krane [27] e Gri�ths [28];
• Efeito fotoelétrico e radiação do corpo negro: Alonso & Finn [24] e Serway & Jewett
Jr., Vol 4 [29];
• Efeito fotovoltaico: Souza [30] e [31]
25
4.2.1 O ferro de passar roupas
O ferro de passar a vapor foi escolhido pensando-se na interligação da Eletricidade e
da Termodinâmica. Embora a conexão entre a energia elétrica e o calor seja algo bastante
óbvia nesse aparelho e o mesmo apresentar uma simplicidade mecânica e eletrônica, é
possível explorar muito mais do que o efeito Joule presente no resistor do aparelho.
Começamos destacando o fenômeno mais evidente, o efeito Joule, justamente por estar
relacionado com a razão de existir do ferro de passar, que é transformar energia elétrica
em energia térmica. Já vem dai a primeira relação entre eletricidade e termodinâmica.
No vídeo, mostramos que o �agente� responsável pela dissipação da energia elétrica em
calor, o resistor, possui um comportamente um pouco diferente do que se vêm em sala de
aula.
Diferentemente do dispositivo ideal que possui resistência ôhmica, único tipo discutido
em aula, o resistor do ferro tem relação direta com a temperatura, não se mantendo
constante com ela, como normalmente é visto através da lei de Ohm, conforme mostra a
Fig. 4.1
U
I
Resistor ohmico Resistor nao-ohmico
U
I
Figura 4.1: Grá�co da resistência versus temperatura para o resistor ôhmico (esquerda)e de um resistor do ferro de passar (direira).
Logo que fazemos esse alerta e prosseguimos com o vídeo, é necessário dizer como
o resistor pode então dissipar essa energia. Ao mostramos que esse está ligado à uma
tomada, chamamos a atenção ao detalhe importante: esse aparelho, assim como quase
todos os outros aparelhos elétrico ou eletrônico doméstico, é alimentado por uma tensão
alternada, que por sua vez, produzirá uma corrente alternada.
Tensão e corrente variáveis não são de�nitivamente temas trabalhados explicitamente
em salas de aulas no ensino médio, mas, dentro da proposta do produto é necessário que se
fale deles. Acreditamos que não se pode furtar de trazer esse tema em sala de aula, visto
que no dia�a�dia, o aluno não tem contato somente com pilhas e baterias, que possuem
tensão constante e portanto que geram corrente contínua.
Ao invés de puramente mencionar a tensão alternada, é extremamente enriquecedor
mostrar que ela surge naturalmente, conforme a�rma a lei de Faraday da indução. Para
26
explicar esse fenômeno, usamos os recursos de animações e simuladores dentro do vídeo,
mostrando como a energia elétrica é produzida numa usina hidrelétrica.
Esperamos que o aluno, após assistir o vídeo, seja capaz de perceber que essa corrente
alternada é produzida através da variação do �uxo magnético no tempo e perceber que
como a força eletromotriz induzida é variável e senoidal, a corrente também será variável
com o tempo.
Figura 4.2: Análise da corrente alternada em função da posição da bobina no tempo [32].
No decorrer do vídeo, com a necessidade de explicação do funcionamento do aparelho,
os fenômenos físicos vão saltando à tela de quem o assiste, de forma natural. Apesar da lei
de Faraday soar um tanto misterioso para muitos, o mesmo não se pode dizer da explicação
do porquê o ferro pode ser a vapor. Uma vez que a resistência já fez o seu papel de dissipar
energia elétrica em forma de calor, um aluno que estudou a Termodinâmica rapidamente
começa a lembrar de Q = mc∆T e Q = mLv, fórmulas extensamente trabalhadas em sala
de aula.
Por �m e não menos importante, nos atentamos a sistema de controle de temperatura
do aparelho, que apesar de simples mecanicamente, é muito interessante do ponto de
vista físico. Novamente, o aluno irá lembrar de diversos problemas em que se calculou
a dilatação térmica de sólidos, sem muitas vezes pensar numa aplicação prática para o
fenômeno. É importante mostrar que um resultado simples da física pode ser transformado
em algo prático. No caso, o sistema de controle de temperatura realizado através de uma
�ta bimetálica formada por lâminas que possuem coe�cientes de dilatação diferentes,
que ao sofrer variação de temperatura, pode arquear, fazendo o ferro ligar e desligar
automaticamente, ao atingir uma determinada temperatura.
Finalmente, o vídeo foi �nalizado deixando a seguinte pergunta: �porque ao puxarmos
rapidamente o plugue do ferro de passar da tomada, se gera uma faísca?� Tal pergunta
foi deixada no ar, com a a explicação dada no segundo vídeo, o carregador de celular sem
27
Figura 4.3: Termostato de lâmina bimetálica, de um ferro de passar comum. [33].
�o.
4.2.2 O carregador de celular sem �o
O carregador de celular sem �o é tido, entre os fabricantes de celulares, como a revo-
lução no sistema de carregamento da bateria desses aparelhos. Contudo, o princípio físico
do seu funcionamento é bastante antigo � data do século 19, pois é baseado na lei de indu-
ção eletromagnética, descoberta por Michael Faraday em 1831. No �nal daquele século,
o físico e engenheiro Nikola Tesla já testava a transmissão de energia sem �o. Conhecido
como o "pai do sem �o", Tesla, apesar do título, era desacreditado no seu tempo, visto
que muitos cientistas do seu tempo julgavam uma loucura transmitir energia wireless.
Quando pensamos no carregador wireless para elaboração do segundo vídeo, vimos
que ele seria importante no contexto pegagógico por dois fatores, a saber, (i) apesar
do eletromagnetismo ser uma parte da física que apresenta inúmeras aplicações e estar
presente em praticamente todos os dispositivos eletrônicos atuais, bastante familiares aos
alunos de ensino médio, o seu tratamento não possui a relevância que deveria ter, para
essa etapa do ensino; (ii) o conteúdo da Lei de Faraday já havia sido abordado no vídeo do
ferro de passar roupas a vapor, quando houve a necessidade de falarmos sobre a corrente
elétrica alternada. Contudo, o efeito não foi discutido devidamente, pois sobrecarregaria
o primeiro vídeo com muitos conceitos importantes de física.
O vídeo tem a Lei de Faraday como o tema principal a ser explorado. No entanto,
não seria possível trabalhar o tema sem comentar sobre a origem do campo magnético
em um circuito elétrico. Desta forma, dedicamos a parte inicial do vídeo à produção do
campo magnético a partir de uma corrente elétrica contínua, mencionando a experiência
de 1820 de Hans Christian Oersted. Para uma discussão mais técnica, apresentamos as
28
leis de Biot�Savart e de Àmpere, as quais dão uma relação quantitativa entre a corrente
elétrica e o campo magnético produzido por ela, observada por Oersted.
Apresentamos na sequência a Lei de Faraday, mostrando que a força eletromotriz (fem)
induzida num circuito secundário se devia ao �uxo variável do campo magnético. Esten-
demos a discussão para o caso da corrente alternada, que produz um campo magnético
oscilatório e portanto causar uma variação do seu �uxo em uma espira imersa na região
desse campo.
Responder o questionamento do porquê ao retirarmos rapidamente o plugue do ferro
da fonte de tensão gerava faísca, era na verdade o nosso subsunçor, de acordo com a
teoria de Ausubel. A pergunta serve como estímulo para iniciarmos a discussão sobre o
tema Lei de Faraday, a principal física envolvida no produto. A resposta à pergunta feita
também traz a luz da discussão a Lei de Lenz como consequência da Lei de Faraday, ou
seja a faísca é apenas uma fem induzida, tentando se opor à variação do �uxo de campo
magnético, que vai a zero abruptamente porque a corrente é cortada quando o plugue é
desconectado da tomada.
A identi�cação da indução magnética no aparelho é evidenciada quando abrimos o
dispositivo e mostramos aos alunos os seus componentes. A apresentação visual das espiras
primária e secundária corroboram para o entendimento sobre o campo magnético induzido,
visto que espiras percorridas por correntes elétricas é um conceito explorado no Ensino
Médio. Talvez a grande novidade é o campo magnético variável e por consequência, a fem
induzida devido à variação do �uxo magnético.Evidentemente a visualização do fenômeno
de indução, facilita o entendimento do aluno. Ao aproximarmos as espiras primárias e
secundárias é possível observar no vídeo que o (LED) da espira secudária acende ante do
contato das espiras.
O vídeo segue e outros questionamentos são colocados em discussão. A�nal, se o carre-
gador �ca parado durante o carregamento, como há a indução eletromagnética mostrada
na animação? O nosso objetivo é evidenciar que a indução ocorre porque há a variação do
�uxo magnético no circuito secundário, o do carregador. Neste caso, a variação do �uxo
se deve a variação do campo magnético com o tempo, que por sua vez oscila porque a
corrente elétrica que a está produzindo, percorrendo a espira primária, é alternada. Isso
evidentemente porque a fonte de tensão é alternada, conforme já discutido no primeiro
vídeo.
O vídeo traz a dúvida: a fem induzida é alternada e portanto a corrente que surge no
circuito secundário é também alternada. Sendo assim, levantamos a seguinte questão: é
possível carregarmos uma bateria de celular através da corrente elétrica alternada?
A questão é bastante pertinente no contexto de circuitos elétricos, pois é comum um
aluno do ensino médio resolver um circuito elétrico com resistores e várias baterias. Num
circuito de mais de uma malha, é possível que a corrente possa atravaer uma bateria �no
sentido contrário� ao usual. Neste caso, pela polaridade, a bateria está sendo carregada, ao
29
invés de fornecer uma ddp. Se a corrente estiver oscilando, a bateria carrega e descarrega
de forma oscilatória?
A questão é respondida de maneira super�cial no vídeo, apresentando a ponte reti-
�cadora, que na eletrônica, funciona como um transformador da tensão alternada para
tensão contínua.
Dentro do espírito dos nossos vídeos, em princípio essa questão poderia ser uma ponte
para o terceiro vídeo. Contudo, julgamos que seria um conteúdo de física contemporânea,
visto que a ponte reti�cadora é formada por um conjunto de diodos. A física destes
dispositivos datam da virada do século XIX. Contudo, achamos que a sua explicação foge
bastante do conteúdo programático do ensino médio.
Por conta disto, para manter a padronização do primeiro vídeo, deixamos um pequeno
questionamento, para re�exão. Para isto, observamos que a energia elétrica se transfor-
mou em calor no primeiro vídeo. No segundo vídeo, mostramos que corrente elétrica gera
campo magnético, que por sua vez, se transformou novamente em energia elétrica, ali-
mentando o corregador do nosso celular. Será que podemos transformar a energia elétrica
em mais alguma forma de energia e vice-versa?
Terminamos respondendo que sim, existe a possibilidade de transformar a energia solar
em energia elétrica, o tema para o terceiro vídeo.
4.2.3 O balizador de jardim
A ideia inicial que muitas pessoas têm de que gerar energia elétrica através da energia
solar é um investimento muito alto. Porém, a ideia de que placas solares são muito caras
cai por terra, quando apresentamos o balizador de jardim, um aparelho que é vendido
em casas especializadas em jardinagem e depósitos de materiais de construção entre 5 e
80 reais. No entanto, a ideia desse produto não é o apresentar uma análise econômica
para dizer se é ou não viável iluminar a sua casa com energia solar, muito menos discutir
a questão da matriz energética, sob a ótica de fontes renováveis, como está em voga
atualmente. O ponto central de discussão é o fenômeno físico presente nesse aparelho,
que é alimentado por energia solar.
Escolhemos o balizador de jardim para discutir a física presente nele por se tratar de
um equipamento ou dispositivo de simplicidade mecânica e eletrônica � além, é claro, de
se tratar de um equipamento presente no dia�a�dia do aluno.
Seguindo a abordagem de vídeos anteriores, a nossa intenção central neste vídeo é
explicar a física envolvida na placa solar. No entanto, não seria possível explicarmos
esse dispositivo, sem abordar uma questão fundamental: como o Sol consegue obter a
sua energia? Para responder a esta pergunta, explicamos os mecanismos de produção de
energia, no interior do Sol, e o mecanismo de emissão dessa energia, os quais envolvem
conceitos de moderna, particularmente física nuclear e radiação de corpo negro.
30
Segundo os PCNs, a física moderna e contemporânea são tópicos que deveriam constar
no ensino de Física nos colégios brasileiros. Apesar disto, sabemos que essa não é uma
realidade; muitos colégios e professores não tratam do assunto. Mesmo sabendo das
di�culdades de apresentar tais conceitos no produto, assim como a quase nulidade desses
tópicos no ensino médio brasileiro, acreditamos que o nosso vídeo sirva de ilustração que
a física não é o estudo dos temas classi�cados como �tradicionais�, conteúdos presentes
em todos os livros didáticos e apostilas. Aqui encontramos uma oportunidade para que o
aluno possa pensar e ver que existe uma �física nova�.
Assim sendo, começamos a discussão do terceiro vídeo se perguntando como era pos-
sível o Sol brilhar? E para responder a essa pergunta, fomos obrigados a entrar a fundo
no Sol, mais especi�camente no seu núcleo, onde ocorrem reações nucleares para enten-
der porque o Sol brilha. Começamos então o vídeo caracterizando o Sol, uma estrela
considerada �mediana�, tanto em tamanho como brilho, sendo o hidrogênio o elemento
responsável por cerca de setenta por cento da sua massa. Ele possui um núcleo cuja
densidade é 150 vezes a densidade da água líquida, numa temperatura de 15 milhões de
graus Celsius, com uma pressão de 26.5 Ppa (petapascal), formado por gases em estado
de plasma � essencialmente hidrogênio ionizado (ou seja, prótons e elétrons dissociados).
A apresentação desses dados é importante para que o aluno entenda a discussão proposta
pelo vídeo. Dados como a composição do Sol, sua densidade e temperatura, ajudam na
compreensão dos fatores que levam o Sol a produzir energia da forma que o faz.
O vídeo, então, começa a discussão sobre o principal fator de produção de energia
do Sol: o ciclo próton�próton (ciclo pp), ou cadeia pp, que é o principal mecanismo de
produção de energia do Sol. O ciclo pp é uma série de reações nucleares que transforma
quatro núcleos de hidrogênio (próton) em um núcleo de 4He, liberando fótons, partículas
beta, neutrinos e energia, conforme ilustra a Fig. 4.4.
Durante o vídeo, teve-se a preocupação de detalhar melhor a reação, evidenciando
o fato que para a reação completa são necessários 6 prótons, que darão origem a dois
pósitrons (anti-partículas do elétron), 2 fótons (pela energia, são chamados de raios gama),
2 neutrinos (de sabor de elétron), 2 prótons e um átomo de hélio carregado duplamente
(sem os dois elétrons). Efetivamente, como a maioria dos textos trazem a reação reduzida
conforme abaixo, foi necessário esclarecer melhor a questão:
4H → 2 fótons+ 2 neutrinos+ 4He
Na verdade, existem várias maneiras intermediárias de produção do 4He num ciclo pp,
com participação de partículas/átomos diferentes, conhecidas como cadeia pp-1, pp-2 e
pp-3, todas elas levando ao mesmo produto. Como o nosso foco não é detalhar as reações
nucleares envolvidas, resolvemos omitir essas especi�cidades no vídeo.
Chamamos a atenção logo a seguir que na reação mencionada teríamos a liberação de
31
Figura 4.4: Reações e partículas envolvidas no ciclo pp [34].
energia, devido a diferença da massa inicial e a massa �nal, fato que era previsto pela
teoria da relatividade restrita proposta por Einstein, onde a massa é considerada como
sendo uma forma de energia, expressa pela famosa equação E = mc2. Discutimos que ao
se calcular a diferenca de massa do sistema, obtemos um dé�cit de 0,048 × 10−27 kg, o
que representa em percentual real de apenas 0,7% da massa inicial. Diferença que apa-
rentemente é pequena, mas que é a responsável pela energia solar. A�nal essa diferença é
transformada posteriormente em energia cinética (térmica) e mantém praticamente inal-
terada as altas temperatura do Sol. O processo continua pois, mais fótons são gerados
através do processo
1 pósitron+ 1 elétron → 2 fótons
Apresentamos um eventual paradoxo, pelo menos aos aos olhos de um aluno de ensino
médio e dissemos que esses fótons, produzidos na reação, são quase que imediatamente
absorvidos no interior do núcleo e di�cilmente chegam até a fotosfera do Sol. Inicialmente,
os alunos poderiam se perguntar: mas se o Sol absorve o fóton que ele produz, como
que a luz chega até a Terra, a�nal, a luz é composta por fótons? A intenção com esses
questionamentos é apresentar outro conceito da física � que na verdade deveria ser familiar
ao aluno do ensino médio, quando estuda a termodinâmica �, que é a transferência de
calor através do processo conhecido como radiação. No caso, é preciso introduizir um
conceito talvez não muito familiar ao aluno do ensino básico, que é o do corpo negro.
Embora haja camadas mais externas do Sol, a fotosfera é a responsável pela emissão
da energia Solar para o espaço. Ela possui uma temperatura efetiva de 5778 K. Como
32
é bastante conhecido, todo corpo a uma certa temperatura emite e absorve radiação
eletromagnética. O Sol, por emitir e absorver 100% de radiação, em todas as frequências,
é um exemplo de corpo negro ideal. Pois bem, se conhecermos a temperatura, sabemos
como é a radiância espectral, que é dada pela lei de Planck da radiação de corpo negro,
mostrado na Fig. 4.5. Evidentemente, esta curva é bem conhecida de um aluno de ensino
superior de curso de exatas, já que a sua explicação teórica, dada por Max Planck em
1900, é um marco do nascimento da mecânica quântica.
Figura 4.5: Radiância espectral do corpo negro [17].
Discutimos na animação um pouco sobre a Equação de Planck para a radiação do
corpo negro En = hf , mostrando que essa energia está relacionada a uma frequencia de
radiação f e com a constante de Planck.
Por �m, a intenção era analisar o grá�co acima e mostrar ao aluno que enxergamos
as cores do arco�íris não por coincidência, mas por uma questão de evolução natural, já
que o pico do comprimento de onda da radiação eletromagnética do Sol está no intervalo
de 450 a 650 nm, o chamado espectro visível.
Quando a radiação eletromagnética sai do Sol e chega até a nossa placa solar, a dis-
cussão do produto toma novos rumos. Agora o objeto de estudo é como a luz solar é
capaz de produzir uma corrente elétrica. Para isso era necessário focar na placa solar,
mais especi�camente no material constituinte da placa: os semicondutores. Apesar da sua
importância, optamos em não explicar os princípios físicos envolvidos nos semicondutores,
pois o produto em questão já está repleto de informações novas e conteúdos densos para
os alunos de ensino médio. Mencionamos apenas que semicondutores são materiais inter-
mediários quanto à transmissão de corrente elétrica e que sua resistência é alterada com
a absorção de energia térmica. Desta forma, focamos a explicação nos fenômenos físicos
considerados centrais para os nossos propósitos: o efeito fotoelétrico e o efeito fotovoltaico.
Os efeitos fotoelétrico e fotovoltaico são bastante similares. No primeiro, os elétrons
33
são ejetados do material � geralmente para o vácuo �, após absorver a luz. Por outro
lado, no efeito fotovoltaico, os elétrons permanecem dentro do material. No caso de
semicondutores, a migração dos elétrons resulta numa diferença de potencial dentro do
material. Esta diferença de potencial é a responsável pelo funcionamento do balizador de
jardin.
Através de animações, foram apresentados aos estudantes os conceitos que envolvem
a retirada de elétrons de um material através da incidência da luz. A apresentação do
fenômeno foi pautada sobre a ótica da natureza quantizada da energia da luz. Discutimos
que a emissão dos elétrons de metais e outras substâncias, quando estas absorvem energia
de uma onda eletromagnética, tinha sido observada por Heinrich Hertz, em 1887. A
explicação teórica, por sua vez, veio em 1905 com Albert Einstein, que sugeriu que a luz
era formada por �pacotes de onda� discretas, os fótons, carregando uma energia E = hf ,
onde f é a frequência da onda eletromagnética. Este trabalho de Einstein e a já explicada
radiação do corpo negro foram fundamentais para o nascimento da mecânica quântica.
Para uma melhor compreensão do efeito fotoelétrico, mostramos um aparato em que
é possível se observar esse fenômeno (veja Fig. 4.6) e fazemos uma análise da equação
obtida por Einstein, onde a energia cinética máxima do elétron expelido do metal é dada
por
Kmáx = hf − ϕ
onde ϕ é a chamada função trabalho do metal, uma energia de ligação que mantem os
elétrons presos aos átomos do metal.
Mostramos, usando o simulador PhET, que o efeito é condizente com a equação acima.
Ou seja, não é a intensidade luminosa que causa o seu efeito, mas sim uma frequência da
onda eletromagnética adequada, que deve estar acima de um valor mínimo chamado de
frequência de corte f0.
Figura 4.6: Simulação do efeito fotoelétrico no simulador do PhET [17].
34
Finalmente, após apresentar o efeito fotoelétrico, rapidamente discutimos o efeito fo-
tovoltaico, ilustrado na Fig. 4.7. Na placa solar, este fenômeno ocorre devido a uma célula
fotovoltaica, também chamada de célula solar. Basicamente, consiste de uma junção de
dois tipos de semicondutores, de tipos N e P , que são portadores de carga negativa e posi-
tiva, respectivamente. Conforme já exposto, a explicação da física envolvida na chamada
junção pn está além do escopo deste vídeo, não obstante um tema interessante para se
trabalhar no escopo da física contemporânea, visto que os semicondutores estão presentes
em diversos dispositivos eletrônicos.
Figura 4.7: Figura esquemática do efeito fotovoltaico. [35].
Finalizamos o vídeo apresentando o efeito fotovoltaico, como uma aplicação da ele-
trônica do efeito fotoelétrico. Destacamos que são efeitos similares, contudo, no efeito
fotoelétrico os elétrons são ejetados da superfície do metal para o vácuo ou para o ar. Já
no caso do efeito fotovoltaico, os elétrons permanecem na própria placa solar, que com-
posta de um material semicondutor com junção do tipo p e n, na prática isto resulta na
criação de uma corrente elétrica.
O detalhe da geração da corrente elétrica não foi explicada no vídeo, visto que ele já
tinha bastante conteúdo de Física Contemporânea e poderia �car bastante pesado incluir
a Física dos semicondutores. Trata-se de um assunto bastante importante e extrema-
mente relevante devido ao uso de semicondutores nos dispositivos eletrônicos disponíveis
atualmente. Acreditamos, no entanto, isto poderia ser explorado num quarto vídeo, onde
poderia se explicar essa Física, ao se mostrar uma placa de Peltier. Nela, pode-se observar
o efeito Seebeck, onde calor é convertido diretamente em energia elétrica. Infelizmente,
não dispusemos de tempo e nem recursos para fechar o ciclo de transformação de energia.
35
4.3 A Elaboração do Produto
4.3.1 O desenvolvimento da ideia
Para não possuir um aspecto demasiadamente formal de sala de aula, onde se tem a
�gura de um professor, que é o detentor do conhecimento, resolvemos adotar um formato
mais informal, com dois atores egressos do ensino médio, sem apresentar a imagem estere-
otipada de nerd e utilizando uma linguagem coloquial, de forma que se possam identi�car
com o público alvo. Por outro lado, apesar do ar informal, os roteiros foram cuidadosa-
mente pensados, de forma a contemplar os aspectos educacionais, tanto em termos dos
conteúdos técnicos, assim como na transposição didática.
Sob essas premissas, o que seria mais cotidiano para o aluno, do que explorar a física
de sala de aula com instrumentos e aparelhos presentes na sua casa? Mas isso mostrou-se
um desa�o, a�nal como separar os temas de sala dentro dos aparelhos? Em alguns equi-
pamentos, essa física estava ofuscada e muitas vezes enraizada em processos tecnológicos.
A�nal, equipamentos muito complexos exigiam notariamente a explicação de conceitos
divergentes à �nalidade do estudo; alguns equipamentos são tão complexos, que seríamos
obrigados a dissertar sobre alguns fatores de engenharia ou eletrônica para que o conceito
físico fosse compreendido. Logo, a escolha pelo ferro de passar roupas a vapor, o carre-
gador sem �o e o balizador de jardim se mostraram viáveis dentro dos nossos propósitos.
São equipamentos que trazem consigo muitos conceitos físicos, mas simplórios do ponto
de vista tecnológico.
Outro aspecto relevante no planejamento dos roteiros foi o de separar o que poderíamos
explorar e até que ponto poderíamos ir nas explicações. Lembrando que os vídeos devem
ser relativamente curtos e o público alvo é formado por um amplo espectro de alunos do
ensino médio, houve casos em que tivemos que colocar limitações devido a enorme gama
de fenômenos físicos presentes. Foi o caso do balizador de jardim, onde decidimos não
explicar as propriedades de um semicondutor.
Um outro cuidado que tivemos foi quanto a interrelação de conteúdos de física, ou
seja, mostrar que num aparelho é possível encontrar fenômenos mecânicos, térmicos e
eletromagnéticos, por exemplo. Há casos em que é possível ir além da física clássica e
explorar fenômenos descritos pela física moderna e contemporânea. Isto certamente pode
confundir uma parte dos alunos do ensino médio, que vê a física particionada. Por outro
lado, insistimos em passar a mensagem de que em geral a física do mundo real não está
presente dessa forma.
4.3.2 A gravação dos vídeos
As gravações dos vídeos começaram no �nal de 2016 com a escolha dos alunos que
participariam dos vídeos. Já no início de 2017, tivemos a primeira reunião com a equipe
36
de gravação uma parceiria que conseguimos com a Faculdade de Comunicação de Desing
(FCD), das Faculdades Oswaldo Cruz (FOC). Eles disponibilizaram toda uma equipe de
trabalho, cinegra�stas, editores, roteiristas e um pro�ssional especializado em vídeos para
internet. Na primeira reunião havíamos pensado em trabalhar com um grupo de alunos
de cinco integrantes. Após a conversa, decidimos que devido a necessidades técnicas de
áudio, câmeras e roteiro, seria melhor trabalharmos com apenas dois alunos. As ideias
dos roteiros, bem como as falas foram elaboradas e encaminhadas para o roteirista, que
auxliava quanto ao tempo de gravação e formato do programa. Assim que os roteiros
foram �nalizados com aval do orientador, encaminhamos aos alunos para que pudessem
estudar as falas. Os roteiros originais dos vídeos estão no Apêndice B.
Em fevereiro de 2017, iniciamos as gravações com os alunos Aubert e So�a. Essas
gravações foram realizadas nas dependências das Faculdades Oswaldo Cruz (FOC), nos
laboratórios de Física da instituição. Só com dois �atores�, �cou de�nido que o formato
do vídeo seria os alunos atuarem como apresentadores, sem sair de suas posições. O ce-
nário consistia em uma bancada com o aparelho do dia, com pouca decoração ao fundo.
Utilizaram-se duas câmeras pro�ssionais para as gravações, tripés, luzes auxiliares, micro-
fones e um cinegra�sta. As gravações aconteceram de segundas, quartas e sextas-feiras,
das 15h às 17h, sendo que cada vídeo levou em média três semanas para que as gravações
fossem concluídas. Desta forma, o �nal das gravações só ocorreu em meados de abril.
O tempo das gravações foi maior do que o planejado inicialmente. Isso se deveu a
diversos fatores, como o tempo restrito de gravação, que correspondia a apenas duas
horas por dia, os compromissos pessoais dos alunos atores, bem como os compromissos
trabalhísticos do cinegra�sta que nos acompanhavam. Como todo o processo de gravação
foi através de parceria, alguns dias de gravação tiveram que ser adiadas, pois o cinegra�sta
da FCD tinha compromissos de gravação em outros lugares e sendo assim, não podia estar
a disposição do projeto naquela data.
Outra grande di�culdade foi a adequação do texto com os alunos; inúmeras vezes
tivemos que repetir as tomadas de gravação por atenção aos detalhes e conceitos físicos.
Como se tratava de uma gravação instituicional acadêmica, a responsabildade de evitar
erros conceituais era importante. Sendo assim, muitas vezes o dia de gravação foi dedicado
a um único tópico conceitual. Outros contratempos surgiram, como duas semanas de
interrupção das gravações devido à manutenção no campus da instituição.
De�nitivamente, o terceiro vídeo sobre o balizador de jardim foi o mais difícil de gravar.
Nele, os conceitos físicos eram mais complexos, visto que envolviam conceitos de física
moderna e contemporânea. Conceitos estes que, apesar de constarem nos documentos
o�ciais como obrigatórios, são pouco trabalhados no ensino médio. Os alunos apresenta-
ram muitas di�culdades em memorizar as falas e essa gravação se estendeu mais do que
deveria. Foram quatro semanas de gravação apenas para esse vídeo.
Posterior ao processo de gravação, iniciou-se o processo de edição dos vídeos. Na
37
primeira fase era necessário selecionar os takes que constariam nos vídeos. Para se ter
uma ideia do trabalho, para cada vídeo havia uma média de duas horas e meia de gravação
de conteúdos. Em média, havia 70 takes por vídeo, apesar de selecionarmos em média 10
takes na edição �nal. Assim, foram mais duas semanas assistindo os takes e fazendo a
sua seleção, colocando-os em ordem correta que apareceriam para facilitar o processo de
edição �nal.
Toda a fase de escolhas dos takes foi feita pessoalmente pelo autor desta dissertação,
enquanto que a edição �nal �cou sob a responsabilidade do editor da FCD, que recebeu os
takes selecionados e os organizou dentro do programa de edição com o programa comercial
Final Cut.
A segunda fase do processo de edição era a elaboração das animações, sob responsa-
bildade deste autor. Antes das gravações, foi feito um roteiro das falas, disponíveis no
Apêndice B. Após a aprovação dos roteiros de fala das animações, elas começaram a ser
produzidas através do programa comercial Camtasia 3, que permite a gravação em tempo
real das telas do computador. Esse recurso foi utilizado porque não pudemos contar com
um pro�ssional em animações grá�cas. Após duas semanas de trabalhos de edição, os
vídeos estavam prontos para serem disponibilizados nas redes sociais.
4.4 Os vídeos no canal �Física na Prática� do Youtube
Para se ter acesso aos vídeos produzidos, criamos o canal �Física na Prática Prof.
João� no site do Youtube, cujo link é
https://www.youtube.com/channel/UC9_HBGeDP3nppCjRigtvW_Q
Além do formato, o fácil acesso e um poder de penetração muito grande ao aluno do
ensino médio, nos motivaram a hospedá-los lá.
Criamos um logo para o canal e colocamos os devidos créditos, identi�cado os vídeos
como sendo resultados deste Mestrado e são identi�cados como produtos educacionais.
Apesar do público alvo ser os alunos do ensino médio, decidimos manter o acesso a todo
o público. A Fig. 4.8 mostra a tela impressa do canal.
38
Figura 4.8: Canal do Youtube Física na Prática.
39
Capítulo 5
Aplicação do produto
O produto educacional desenvolvido na dissertação foi aplicado para 110 alunos do
ensino médio da escola privada Colégio da Polícia Militar � Unidade Osasco, localizado
em Osasco, cidade da Grande São Paulo. Todos os alunos tinham entre 14 e 18 anos de
idade e estavam regularmente matriculados entre as três séries do ensino médio na época
em que o produto foi aplicado.
Devido às características do produto, que mistura conceitos de todos os anos do ensino
médio � e não se observa a sequência didática de todos os livros e propostas pedagógicas
�, a aplicação foi realizada para todos os alunos matriculados de forma indiscriminada,
sem adotar um controle série a série.
Por conta dessa peculiaridade e devido ao fato que os vídeos foram �nalizados próximo
do �nal do primeiro semestre, não se cogitou utilizá-los como material complementar às
aulas tradicionais.
Como os vídeos foram disponibilizados praticamente durante o recesso escolar dos
alunos, o autor desta Dissertação criou um link de acesso a eles na página pessoal do
Facebook 5.1. Em princípio, poderíamos ter utilizado o E-mail do canal no Youtube e
com ele seria possível criar uma página própria no Facebook. No entanto, se adotado esse
procedimento, a inclusão dos participantes poderia demorar.
Como o link do Facebook do autor �cou visível a todos os seus contatos e os vídeos
estão acessíveis a todos, é possível que não somente os seus alunos, mas curiosos também
tenham acessado os vídeos. Assim, é natural que o número de visualizações exceda o
número de alunos envolvidos, sem contar que um aluno poderia ter feito mais de uma
visualização. Apesar da permissão das visualizações sem restrições, o processo de avaliação
�nal do produto foi realizado somente com os alunos participantes.
Todos os processos de aplicação foram voluntários, sem quaisquer contrapartidas, até
para conseguirmos mensurar a aceitação do produto � nenhum aluno foi obrigado a visu-
alizar os vídeos ou a responder a pesquisa.
Com isto, a divulgação e a aplicação do produto educacional foi feita de forma bastante
condizente com o seu próprio conteúdo, ou seja, apresentar a Física de forma bastante
40
Figura 5.1: Postagem na página pessoal do Facebook do professor, com link de acesso aoCanal do Youtube Física na prática Prof João.
informal, em uma plataforma bastante familiar aos alunos e totalmente voluntária.
5.0.1 Aplicação da Pesquisa
Comitantemente à �nalização dos vídeos, ocorreu a aplicação da pesquisa. Não era a
nossa intenção, mas devido aos problemas técnicos, não conseguimos manter o cronograma
traçado e por conta disto, os alunos assistiram somente os vídeos disponibilizados na
ocasião do acesso.
Apesar deste fator limitante, a pesquisa tinha como �nalidade avaliar o formato e a
estrutura do produto educacional para explorar uma determinada Física envolvida em
cada vídeo. Em princípio, um único vídeo poderia perfeitamente ter sido o nosso produto
educacional, juntamente com o canal �Física na Prática Prof. João�.
Como todos os vídeos possuem um formato padronizado de apresentação, roteiro e
disposição dos conteúdos, a aplicação da pesquisa não levou em conta a quantidade de
vídeos assistidos e quais foram. Não foi a intenção da pesquisa fazer uma comparação
entre os três vídeos criados.
Apesar do exposto, a pesquisa �cou aberta e disponível para os alunos desde a divul-
gação do primeiro vídeo, "A Física do ferro de passar roupas", até o último vídeo, "A
Física da Energia Solar". Um número expressivo de alunos evidentemente responderam
a pesquisa logo após a divulgação do primeiro vídeo, mas o que foi observado é que a
pesquisa continuou sendo respondida, com o lançamento dos vídeos subsequentes.
Acredita-se que o processo de aplicação do produto é completado quando o aluno, ao
terminar de assistir o vídeo, vá até o link e responda as questões propostas na pesquisa.
41
É importante observar que não temos a intenção de mostrar que o nosso produto
educacional é melhor ou mais e�ciente para o ensino de Física e que eles possam substituir
as aulas tradicionais. Sendo assim, a avaliação do produto não tem a pretenção de avaliar
de forma minuciosa o processo de ensino�aprendizagem.
Posto isto, a pesquisa para o levantamento de opinião dos alunos acerca dos vídeos
foi de tipo misto [36, 37] , tendo por um lado o caráter survey, que é o tipo de pesquisa
que visa determinar informações sobre práticas ou opiniões atuais de uma população
especí�ca. Por outro o levantamente pode ser classi�cado como análise de trabalho, que
é o tipo de pesquisa que procura determinar a natureza de um trabalho particular e os
tipos de treinamento, preparação e competências (conhecimentos, habilidades e atitudes)
necessárias para o sucesso no trabalho.
A pesquisa foi aplicada através de um questionário online com a ajuda de uma ferra-
menta do Google, o formulário de questões online no Google Docs. O recurso se mostrou
satisfatório para o que se pretendia, visto que por estar disponível na rede, o seu acesso
foi bastante simples; conta com um recurso que encaminha por E-mail os convites para
participar da pesquisa e é de fácil divulgação nas diversas redes sociais.
Figura 5.2: Página inicial do questionário On line na plataforma do Google Docs.
De 110 alunos dos estudantes de ensino médio da escola Colégio da Polícia Militar �
Unidade Osasco convidados para participar da pesquisa, 61 assistiram os vídeos e retor-
naram as nossas pesquisas.
Para que os alunos pudessem responder ao questionário, inicialmente solicitamos que
o aluno aceitasse o termo de consentimento e nos informasse qual a série do ensino médio
a qual pertencia. Como não houve como controlar se o aluno estava regularmente matri-
culado, colocamos a opção �não estou matriculado� como um �ltro. A Fig. 5.3 mostra as
42
distribuições nas três séries do ensino médio.
Figura 5.3: Percentual de alunos dividos por série.
A baixa participação dos alunos do segundo ano era esperada, visto que no colégio
onde foi aplicado o produto, há apenas uma turma dessa série, enquanto que o primeiro e
terceiro anos contam com duas turmas cada. Além disto, a maior participação dos alunos
do terceiro ano deve-se ao fato de serem as turmas com o maior número de alunos. Desta
forma, observamos que a porcentagem de distribuição está bem equilibrada. Em média,
55% dos alunos participaram da pesquisa. Se considerarmos que a pesquisa foi voluntária,
trata-se de um boa participação.
As perguntas seguintes foram feitas para tentar mensurar a qualidade e aceitação do
produto. A primeira pergunta refere-se à clareza de apresentar a Física dentro do produto.
Figura 5.4: Opinião dos alunos em relação à clareza das explicações dos conteúdos deFísica.
Conforme mostra a Fig. 5.4, para cerca de 95% dos alunos, a Física presente nos
vídeos é apresentada de forma clara e objetiva. Não solicitamos justi�cativas, contudo
acreditamos que houve um acerto quando explicamos os fenômenos através das animações
ou simulações. Várias simulações mostradas são do PhET, que possuem uma excelente
43
qualidade e clareza na explicação dos fenômenos, o que deve ter re�etido na resposta dos
alunos.
Quando a questão é voltada para a realidade de sala de aula, a porcentagem de alunos
que disseram encontrar a Física de sala de aula nos vídeos reduz um pouco, para cerca
de 82% (Fig. 5.5), o que de certa forma era esperado. Como o produto foi aplicado para
alunos de todo o ensino médio, muitos conteúdos apresentados nos vídeos podem ainda
não ter sido apresentados para os alunos, especialmente os alunos do primeiro ano, que não
tiveram formalmente aulas de eletricidade e magnetismo, por exemplo. Se as respostas
fossem baseadas no terceiro vídeo, evidentemente esse número iria mudar muito, pois
quase não se ensina Física Moderna e Contemporânea no ensino médio. Nesse caso, pelo
menos a equação E = mc2 deveria soar familiar.
Figura 5.5: Percepção dos alunos em relação ao conteúdo aprendido em sala de aula versusos conteúdos abordados nos vídeos.
A avaliação do produto prossegue questionando os alunos quanto à validade de um
produto como esse para propósitos educativos. A Fig. 5.6 mostra que em torno de 87%
dos participantes disseram que os vídeos podem ser atrativos para se aprender Física. Se
basearmos na teoria de Ausubel, pode-se concluir que os vídeos são objetos potencialmente
signi�cativos, pois eles são capazes de despertar o interesse dos alunos em aprender.
A seguir, a pergunta sobre a opinião dos alunos quanto à a�nidade com a disciplina, o
resultado de 38% dizer naõ possui a�nidade (Fig. 5.7) con�rma um fato bastante conhe-
cido: a Física não está entre as disciplinas favoritas dos alunos do ensino médio.
Aos alunos que disseram não gostar de Física, pedimos a opinião se o formato de vídeos
no ensino de Física os fariam mudar de opinião. A resposta é muito satisfatória, pois 52%
dizem que os vídeos podem fazer com que eles mudem de opinião e 31% responderam que
talvez possam, conforme a Fig. 5.8. Para um número pequeno de alunos, nem os vídeos
vão conseguir fazer com que eles gostem de Física.
Este resultado traz um certo alento. Para que o aluno comece a gostar da disciplina
de Física, é preciso apresentá-la de forma atrativa, antes de mais nada, para aguçar a sua
curiosidade e despertar um interesse pela disciplina. A�nal, toda criança ou adolescente é
44
Figura 5.6: Opinião dos entrevistados quanto à utilização de vídeos para o ensino daFísica.
Figura 5.7: Opinião sobre o aluno gostar de Física.
naturalmente curiosa, pois está em fase de conhecer as coisas em sua volta, experimentar
novas sensações, etc. Para corroborar, a Fig. 5.9 mostra que mais de 60% dos alunos
a�rmam se interessar por assuntos da Física fora da sala de aula.
Se levarmos em conta o grá�co da Fig. 5.7, onde observa-se que apenas 38% dos alunos
a�rmam gostar da disciplina de Física, há um número signi�cativo de alunos que a�rmem
se interessar por assuntos relacionados à Física extracurricular, mas não pela Física do
ensino básico. Esse dado traz à luz da discussão e re�exão se a forma com que a Física
vem sendo ensinada é a correta. Contudo, a pesquisa não tem a pretensão de analisar
essa problemática, mas sim con�rmar a viabilidade do produto.
Ao perguntar aos alunos se achavam interessante esse formato de vídeo fazendo uso
de aparelhos do dia�a�dia deles para explicar a Física, a resposta foi unânime, todos
a�rmaram que sim (Fig. 5.10). Apesar do nosso universo de participantes da pesquisa ser
bastante limitado e enviesado, se comparado ao universo total com todos os alunos do
ensino médio do Brasil, a resposta 100% positiva é algo bastante signi�cativo.
Outro aspecto analisado na pesquisa foi o tempo de duração dos vídeos. Devido à
quantidade de conteúdo abordado em cada um dos vídeos, a duração deles �cou entre 10
min. e 25 min. O tempo médio de vídeos da plataforma que utilizamos é bem menor que
45
Figura 5.8: Respostas dos alunos que não gostam de Física se os vídeos podem ajudá-losa mudar de opinião.
Figura 5.9: Curiosidade por Física não explorada no ensino médio.
isso. Segundo o website Criadores de Conteúdo [38], não existe um tempo ideal para o
Youtube, desde que a mensagem seja passada de forma concisa e clara. Contudo, uma
rápida busca nos materiais disponíveis no Youtube mostra que o tempo dos vídeos do
produto supera em duração a maioria dos materiais disponíveis nessa plataforma. Não
obstante, mais de 74% consideraram o tempo como sendo adequado, conforme mostra a
Fig. 5.11.
Apenas um número muito baixo de entrevistados disseram que o tempo dos vídeos não
estava adequado. Pergunto qual deveria ser o tempo ideal, veri�cou-se que as respostas
são variadas: uns acharam muito tempo e outros pouco tempo. Como o número de pessoas
submetidas a essa pergunta foi baixa, é praticamente inconclusivo para qual sentido seguir;
reduzir ou aumentar o tempo.
Avaliamos também a aceitação de �atores� adolescentes na apresentação dos vídeos.
Apostamos que o produto se tornaria mais atrativo se fugíssemos de uma aula padrão. A
Fig. 5.12 mostra que foi uma boa estratégia, com a aprovação de mais de 75% de alunos.
Provavelmente a linguagem jovem e a faixa etária são os fatores mais relevantes para a
alta taxa de aceitação. Vale enfatizar que a troca pelos jovens não signi�ca uma tentativa
46
Figura 5.10: Aceitação do uso de aparelhos do cotidiano do aluno para explicar a Física.
Figura 5.11: Apreciação do tempo de duração dos vídeos.
em diminuir o papel do professor. A troca foi realizada com a intenção de chamar a
atenção do aluno e aproximá-lo da Física.
Além da avaliação do produto em si, solicitamos aos alunos avaliarem a plataforma
a qual disponibilizamos os nossos vídeos. Era preciso saber se os alunos que assistiram
os vídeos já conheciam, tinham o costume e utilizavam com frequência o Youtube como
recusos de estudos.
As respostas apontam que a grande maioria dos entrevistados utilizavam a plataforma
como um meio de estudo, frequentemente ou esporadicamente (Fig. 5.13). Esse resultado
já era esperado, a�nal o Youtube é umas das plataformas de vídeos mais conhecidas no
mundo e bastante acessada por adolescentes.
Por �m, e talvez a parte mais importante da pesquisa no que tange a elaboração
desse produto, apresentamos três questões dissertativas. Trata-se de uma abertura do
espaço para que os alunos apontassem aspectos positivos, negativos e deixassem sugestões
variadas para melhoria do produto.
Quanto aos aspectos positivos do produto, destacamos cinco respostas, a saber:
• �Explanação boa a respeito do assunto escolhido. Utilizar o eletrodoméstico para a
47
Figura 5.12: Opinião sobre o formato dos vídeos com alunos apresentadores.
Figura 5.13: Frequência de utilização do Youtube como ferramenta educacional.
explicação é uma ótima forma de colocar o dia a dia em sala de aula, e conhecer
sobre o que se usa.�
• �A linguagem usada durante as explicações é clara e direta, formando um ótimo con-
junto com a linguagem utilizada ao manter um diálogo com o receptor o que ajuda
a memorização e o entendimento do conteúdo apresentado, fora as demonstrações
grá�cas de teoria que constam de tempos em tempos.�
• �A utilização de aparelhos do cotidiano para tornar o conhecimento adquirido em
algo que sejamos capazes de observar e realizar ao invés de só lermos e �carmos no
método maçante de sala de aula.�
• �Explicação clara e atrativa, alunos como apresentadores nos deixam familiarizados
com o conteúdo, ilustrações nos ajudam a compreender melhor o que nos é trans-
mitido, bem editado e formulado, os exemplos do cotidiano nos ajudam a visualizar
melhor a física na pratica, explicação pausada nos ajuda a �xar o conteúdo com
maior facilidade e o �nal foi sensacional (gostinho de quero mais).�
• �São muito dinâmicos e trabalham bem com edição (parte sonora, por exemplo),
48
além de despertarem o interesse por estudar física fora do ambiente escolar."
A partir das respostas acima, podemos perceber a boa aceitação dos alunos quanto ao
formato dos vídeos. Percebe-se pelos comentários que utilizar aparelhos do dia�a�dia dos
alunos chamou atenção deles. Também é possível identi�car através das respostas que os
conceitos físicos foram transmitidos de forma clara e precisa.
Algumas respostas também fazem alusão aos apresentadores e a forma de apresentação,
um fato positivo, visto que isso era um dos aspectos que se queria atingir com a elaboração
dos vídeos. A fala da quarta resposta, a�rmando que os alunos como apresentadores nos
deixam familiarizados com o conteúdo, é uma con�rmação que a mudança de linguagem
traz uma proximidade dos conceitos com os alunos.
Quantos os aspectos negativos dos vídeos, destacamos os seguintes textos:
• �A interação entre os apresentadores é resumida a contatos curtos e relacionados
apenas ao conteúdo, e na minha opinião experiências �extra-curriculares� poderiam
também ser abordadas.�
• �O tempo de duração, porém se levarmos em consideração o detalhamento das ex-
plicações, é perfeitamente compreensível a duração do video.�
• �Precisa ter um pouco mais de �rmeza por parte dos alunos apresentadores na hora
de passar o conteúdo, porém não está ruim mas pode melhorar.�
• �A forma com que os apresentadores falam ainda está meio "dura", roteirizada, eles
precisam de soltar um pouco mais, falar como eles falam normalmente, por que
assim quem está assistindo se sente mais confortável e de certa forma íntimo. Mas
isso com o tempo melhora, para o primeiro vídeo está muito bom.�
• �O aspecto negativo do video é a velocidade com as informações são passadas, já que
por se tratar de assuntos com explicações extensas, uma fala extremamente pausada
é fundamental.
Algumas das críticas já eram esperadas. Se por um lado houve a aceitação de �atores�
adolescentes por um número grande de avaliadores (Fig. 5.12), houve também algumas
ressalvas. Ao assistirmos os vídeos, �cam evidentes as observações negativas dos apresen-
tadores, como a postura deles, a falta de �rmeza e de dinamismo, entre outros.
Certos aspectos dessas críticas eram esperados. Os apresentadores não são atores,
nunca atuaram ou sequer desenvolveram qualquer tipo de vídeo para nenhum tipo de
veículo de comunicação ou redes sociais. Além disto, existe a di�culdade inerente do con-
teúdo, mesmo sendo alunos interessados que gostavam de Física no colégio � ter segurança
para transmitir o conteúdo nem sempre é uma tarefa fácil. O nervosismo nas gravações
era notório e talvez a preocupação de fazer bem feito os tenham deixados mais retraídos.
49
Entre outros aspectos negativos, podemos destacar o tempo de duração dos vídeos e
problemas de ordem técnica, como o som, imagens e edição de forma geral.
Por outro lado, vale observar que muitos não apontaram aspectos negativos nos vídeos.
Finalmente, quando é pedido que os alunos deixem sugestões de melhorias para os pró-
ximos vídeos, alguns comentários saltam aos olhos e devem ser levados em considerações
em produções futuras. Destacamos as seguintes opiniões:
• �Provavelmente uma boa opção seria propor desa�os para o telespectador ao longo
do vídeo, com intuito de maior interação.�
• �Atender os pedidos nos comentários para futuros vídeos e continuar explorando
coisas do nosso cotidiano que nos despertem curiosidade e interesse, pois assim como
no primeiro vídeo estaremos mais familiarizados com o conteúdo podendo revisá-lo
fora da sala de aula em uma plataforma móvel.�
• �Que houvesse uma junção com diversas materias na área de exatas.�
• �Participação da imagem do professor explicando a matéria, não somente a voz
deste. Muitos alunos são visuais e, na minha opinião, �ca uma explicação menos
"robotizada"."
• `O vídeo deveria ser uns 5 minutos menor para melhor interesse dos alunos."
As cinco sugestões destacadas apresentam ótimas opções de melhorias. A proposta de
colocar desa�os dentro dos vídeos é interessante, assim como propor fóruns de discussão
sobre o tema abordado nos vídeos.
Na terceira sugestão, sobre a junção das diversas áreas da Ciência em um único vídeo
é, com certeza, uma excelente proposta. Contudo, deve-se ressaltar que para se produzir
um vídeo nesse formato envolvendo todas as diciplinas de Ciências, há à necessidade que
seja formada uma equipe multidisciplinar de professores, cada um especialista numa área
e mais do que isso, tratar de problemas interdisciplinas. Como exemplo, podemos citar a
interação da radiação com o corpo humano.
Quanto a participação da �gura do professor, é compreensível que alguns alunos su-
giram tal coisa. A�nal, no Brasil há uma cultura inserida no aluno de que o professor é
o detentor do conhecimento e cabe a ele ensiná-los. Mas a proposta do produto diverge
desse ponto de vista; acreditamos que é possível trazer o conhecimento da forma como
foi apresentado, colocando �colegas� para apresentarem os vídeos. Observa-se no entanto,
que as explicações mais técnicas cabem às inserções das animações, narradas por uma
outra pessoa, supostamente um professor.
O tempo dos vídeo também foi citado como sugestão de melhoria, apesar de uma
porcentagem baixa dos alunos julgarem inadequado o seu tempo de duração. Contudo,
como já foi exposto, apesar do tempo de duração dos vídeos excederem o que alguns
50
julgam o tempo ideal, deve-se levar em conta a coerência do tempo em relação o que
se pretendia ensinar. Sob essa ótica, podemos dizer que o vídeo teve sim um tempo
adequado. Contudo, é possível em outras oportunidades, trabalhar o processo de produção
para limitar a Física abordada para se ter um tempo mais ou menos padrão de duração.
51
Capítulo 6
Conclusões
Encontrar uma forma de ensinar Física de modo que todos os alunos entendam e se
sintam atraídos pela disciplina seria, talvez, a maior felicidade de um professor que leciona
essa disciplina. Contudo, o que temos hoje é um quadro de distanciamento dos alunos e
um desinteresse quase mútuo deles por Ciências e em especial, a Física. Nas periferias de
grandes cidades, o poder público é incapaz de fornecer um mínimo de ensino de qualidade,
seja com uma infraestrutura de�citária ou por falta de recursos humanos. Em particular,
em Física, há falta professores formados na área e capacitados. No ensino privado, alunos
são inseridos num Ensino Médio pautado em resolução de problemas que não expressam
a realidade, onde as instituições estão preocupadas unicamente com vestibulares e ENEM
e não com uma Física associada ao seu dia�a�dia.
É dentro dessa realidade que esta Dissertação traz um produto educacional, cuja �-
nalidade é de contribuir de forma positiva para a melhoria do Ensino de Física e fazer a
aproximação dos alunos com a essa disciplina. A proposta, embora modesta, vem corro-
borar para a melhoria do cenário descrito acima. Ensinar Física sempre foi um desa�o em
qualquer nível de ensino. Assim, a proposta dos vídeos para o ensino da Física através de
aparelhos do dia�a�dia do aluno é um recurso didático�pedagógico relevante que aguce a
curiosidade dos alunos, de forma natural e voluntária. Evidentemente, se bem trabalhado,
pode ser bastante útil para complementar as aulas tradicionais.
A proposta educacional exposta na dissertação vem de encontro com as teorias educa-
cionais sólidas, em particular alicerçamos a produção dos vídeos na teoria educacional de
Ausubel. Na linguagem de Ausubel, os vídeos têm o potencial de se tornar objetos poten-
cialmente signi�cativos aos olhos dos alunos. Pensamos nos detalhes de apresentação do
conteúdo de Física usando como base os pontos de ancoragem dos alunos. Evidenciamos e
reforçamos informações relevantes ao longo dos três vídeos, de modo a conseguir modi�car
a estrutura cognitiva do aluno.
Os documentos o�ciais como PCNs, que estão presentes na Dissertação também são
destacados nos vídeos. Trabalhamos na tentativa de trazer sentido ao que se quer ensinar,
colocando os conceitos dentro da realidade do aluno. Apresentamos uma realidade física
52
que permite que eles re�itam e discutam sobre o que foi exposto.
Para se ter um fácil acesso aos vídeos, criamos um canal no Youtube com essa �nali-
dade, denominado �Física na Prática Prof. João�. Como essa plataforma de exibição de
vídeos é bastante popular entre os alunos, esperamos com isso levar a Física para dentro
da realidade deles, de forma voluntária e prazerosa.
Contudo, A elaboração desse produto educacional trouxe muitos desa�os. Além da
problemática educacional, onde tinha-se que adequar a ideia inicial a um contexto edu-
cacional e pautá-la dentro de uma teoria sólida e reconhecida, enfrentou-se inúmeros
problemas de execução de ordem prática e técnica.
No intuito de testar a aceitação do formato e o conteúdo dos nossos vídeos, realizamos
uma pesquisa de opiniões junto aos alunos do ensino médio do Colégio da Polícia Militar
- Unidade Osasco, onde este autor leciona Física para as três séries.
Permitimos que expressassem suas opiniões através dos comentários no canal e res-
pondessem a uma série de perguntas, e deixassem suas críticas e sugestões de melhoria
através de plataformas de pesquisas online.
A não obrigatoriedade em assistir os vídeos também foi um fator relevante e positivo
� houve uma parcela expressiva dos alunos que viram os vídeos e que participaram da
pesquisa voluntariamente. Isso pode ser percebido mediante a análise dos indicadores de
acesso da plataforma que nos fornecem dados como número de visualizações.
Outra base de dados importante que corrobora no sentido positivo são os dados da
pesquisa em si que realizamos com os alunos. Todos os alunos avaliaram como positivo
o formato apresentado dos vídeos, ao trazer os aparelhos do cotidiano como fonte de
discussão. A decisão de usar alunos como apresentadores dos vídeos também foi muito
bem aceita por todos. Nas sugestões, recebemos elogios e alguns comentários de apoio
que fortalece a percepção de termos feito um bom trabalho.
Pelo feedback da pesquisa, os vídeos têm um bom potencial de desmisti�car a dis-
ciplina, que tem fama de difícil, incompreensível e provavelmente inútil na prática, na
mentalidade dos alunos atuais do Ensino Médio. De fato, embora aplicada num universo
bastante limitado, a discussão da Física nesse formato de vídeos chama a atenção dos
alunos e possui a perspectiva de atrair alunos que não se interessam pela disciplina. Mais
do que resolver a problemática do ensino de Física no Brasil ou no mundo, os vídeos
apresentam-se como mais uma alternativa, mesmo que singela, para aumentar o interesse
dos alunos pela Física.
Entendemos assim que o nosso produto educacional é uma ferramenta de auxílio que
pode ser interessante ao docente, visto que existe no produto uma gama de física que
pode ser explorada. Vale lembrar que embora até este ponto o nosso produto educacional
se resuma num conjunto de três vídeos, ele possui um enorme potencial e �exibilidade, se
pensado como um canal no Youtube que tem a intenção de mostrar a Física na prática.
É possível que num futuro breve, comecemos a aceitar vídeos produzidos pelos alunos,
53
desde que o formato e o conteúdo sejam compatíveis com as nossas propostas. Sob essa
pespectiva, os vídeos elaborados nesta Dissertação são uma pequena amostra do potencial
do produto.
Finalmente, é importante mencionar que apesar da sua �roupagem�, caracterizada por
uma linguagem jovial e informal, a Física é apresentada de forma séria e na medida do
possível, clara e precisa. E além disto, tentamos sair do formato padrão de uma sequência
didática e abordamos diversos fenômenos simultaneamente num único vídeo. Ademais,
não nos limitamos aos tópicos padrões de Física Clássica, como mostra o terceiro vídeo,
onde abordamos a Física Moderna e Contemporânea.
Chamamos a atenção dos professores que desejam aplicar o nosso produto educacional
junto aos seus alunos. Há a necessidade que se apronfundem nos temas que são discutidos
nos vídeos, para que desta forma, estejam preparados para responder aos questionamentos
dos alunos.
54
Apêndice A
Autorização do uso da imagem
55
56
Apêndice B
Roteiros dos Vídeos
B.1 Objetivo, descrição e formato dos vídeos
• Duração: expectativa de 10 a 25 min., já editados.
• Objetivo: elaborar um Canal no YOUTUBE que tem a �nalidade de apresentar a
Física ensinada no Ensino Médio, através de equipamentos e situações cotidianas.
Com um discurso moderno, engraçado e próximo dos alunos, apresentar as equações
e teorias, através das demonstrações dos aparelhos e com auxílio, quando necessário,
de recursos visuais diferenciados, como animações e simulações.
• Objetivo especí�co: estimular e desenvolver nos alunos de ensino médio o in-
teresse pela Ciência, especialmente pela Física. Utilizando-se de uma linguagem e
forma de apresentação dos conteúdos diferenciadas, o Canal espera atrair e despertar
o espírito cientí�co dos alunos e que através disso, possam ser capazes de solucionar
os problemas de teorias propostos em sala, ou pelo menos pensar de forma crítica
sobre os mesmos.
• Formato: a ideia central é uma dupla de alunos que resolveram abrir um canal
na rede social a�m de demostrar na prática os conceitos teóricos da Física de sala
de aula. A partir desse viés, apresentam equipamentos e situações cotidianas na
discussão a�m de demostrar experimentalmente as teorias Físicas envolvidas em
cada um dos equipamentos. Com uma preocupação de ensinar, demonstram as
equações envolvidas em cada situação e colocam em discussão cada aspecto analisado
através dos aparelhos.
• Cenogra�a: um local com cortinas escuras, com cor só nas laterais, uma bancada
para os testes e os alunos pegando objetos para explicar melhor a ação e partes do
equipamento.
57
• Inserções de animações: fórmulas e detalhes técnicos necessários são apresenta-
das em formato de animações.
B.2 Roteiros originais dos vídeos
Apresentamos nas próximas subseções os roteiros originais dos vídeos gravados. Os
vídeos são intercalados entre as falas dos apresentadores So�a e Aubert e animações.
Vale observar que após a edição, algumas dessas falas foram suprimidos dos vídeos,
portanto eles não correspodem às transcrições dos vídeos �nalizados.
B.2.1 Roteiro do vídeo �O ferro de passar roupas�
So�a: Fala galera ligada no YOUTUBE. Sejam bem-vindos ao nosso canal Física na
prática. Aqui vocês vão aprender a física de forma diferente. No �nal se gostou do vídeo
deixa o seu joinha ai embaixo, deixe comentário e sugestões para novos vídeos.
Aubert: Hoje vamos explorar os mistérios de um aparelho muito conhecido por todos,
o Ferro de passar roupas. Vocês sabiam que o ferro de passar é um instrumento que
começou a ser utilizado a centenas de anos? Desde o século IV já existiam meios de se
passar as roupas, principalmente as femininas. Os chineses foram os primeiros a utilizar
uma forma rudimentar desse instrumento, que consistia em uma panela cheia de carvão
em brasa e manuseada através de um cabo comprido, a �m de obter o resultado desejado.
Nos séculos seguintes, no ocidente passaram a usar a madeira, o vidro ou o mármore como
matéria-prima desse instrumento. Eles eram utilizados a frio, uma vez que até o século
XV as roupas eram engomadas, o que impossibilitava o trabalho a quente. No entanto, o
ferro de passar roupa propriamente dito na forma mais parecida com o que temos hoje,
tem suas primeiras referências a partir do século XVII.
So�a: Legal, mas eu acho que podíamos falar um pouquinho mais sobre os fatores que
causam o Efeito Joule. Por exemplo, como vimos em aula, os resistores dissipam a energia
elétrica em forma de calor. Mas como ocorre esse processo de transporte da energia
elétrica? Como os elétrons conseguem andar pelo �o?
Animação efeito joule
FALA 01: O efeito Joule, também conhecido como efeito térmico, é causado pelo choque
dos elétrons livres contra os átomos dos condutores. Ao receberem energia, os átomos
vibram mais intensamente. Quanto maior for a vibração dos átomos, maior será a tem-
peratura do condutor. Nessas condições observa-se, externamente, o aquecimento do
condutor.
58
FALA 02: Esse efeito é muito aplicado nos aquecedores em geral, como chuveiros elé-
tricos, os ferros de passar, lâmpadas incandescentes, secadores de cabelos, chapinhas,
torradeiras, cafeteiras e muitos outros dispositivos elétricos.
FALA 03: Em meados do século XIX, James Joule demonstrou o efeito térmico ou Efeito
Joule da corrente elétrica. O aquecimento sofrido pelos condutores num circuito elétrico
pode ser observado com a seguinte montagem:
FALA04: Quando a corrente elétrica percorre o circuito, a resistência aquece, transfe-
rindo energia térmica para a vizinhança.
FALA 05: A energia transferida para a vizinhança é energia dissipada (desperdiçada)
pelo sistema por efeito Joule.
FALA06: Joule demonstrou que a energia elétrica transformada em energia térmica (E)
num condutor metálico é proporcional à resistência elétrica do condutor (R), varia com
o quadrado do valor da intensidade da corrente elétrica (I); é proporcional ao tempo de
funcionamento do circuito (∆T ). Desta forma, podemos de�nir a equação matemática do
Efeito Joule como:
E = RI2∆T
Aubert: Os elétrons percorrem o �o devido à uma diferença de potencial, ou simples-
mente (ddp), quando ligamos o ferro da tomada. Basicamente, em cada ponta do condutor
é colocada uma polaridade diferente; de um lado o pólo positivo e do outro lado o pólo
negativo. O que ocorre é que os elétrons do pólo negativo condutor, que são praticamente
livres, se sentem atraídos pelo polo positivo, então começam a migrar de um lado para o
outro do �o, gerando um �uxo de elétrons, que chamamos corrente elétrica.
Animação Corrente Elétrica
FALA 01: A corrente elétrica é de�nida como uma quantidade de carga positiva que
atravessa uma determinada área por intervalo de tempo. Na prática, num �o metálico,
por exemplo, são os elétrons que se deslocam, mas por convenção, o sentido da corrente
é estabelecido como sendo o das cargas positivas, ou seja, contrário dos elétrons.
A corrente elétrica surge quando estabelecemos uma diferença de potencial, que pode
ser estabelecido, por exemplo, por uma pilha ou uma bateria.
FALA 02: Existem dois tipos de corrente elétrica: a corrente contínua que é fornecida
por pilhas e baterias e a corrente alternada que é aquela fornecida pelas usinas para as
nossas casas e para as indústrias.
59
A corrente contínua é aquele em que o sentido de movimento das cargas é sempre
o mesmo durante o funcionamento de um aparelho e tem como símbolo nos folhetos ou
mesmo nas chapinhas dos aparelhos as letras �CC� ou �DC�.
A corrente alternada é aquele em o sentido de movimento das cargas varia com o
tempo durante o funcionamento de um mesmo aparelho elétrico. Ela tem como símbolos
as letras �CA� ou �AC�.
FALA 03: Corrente alternada, CA ou AC (Alternating current do inglês), é quando
o �uxo de elétrons dentro do �o ocorre de maneira a ter troca do sentido da corrente
várias vezes por segundo, os elétrons fazem um movimento de vai-e-vem no �o. Com
esse movimento, é possível modi�car a voltagem de forma simples, o que é interessante
do ponto de vista prático: quanto maior a voltagem, menor a corrente e portanto maior
a distância que a rede consegue alcançar sem grandes perdas por efeito joule. Assim, a
corrente alternada se torna bem mais e�caz na transmissão que a corrente continua. A
frequência em que a corrente e a tensão fazem essa troca depende de pais para pais, mas
no Brasil a frequência é de 60 Hz, sendo assim a troca de sentido ocorre 60 vezes por
segundo. Se �zermos um grá�co da corrente ou tensão pelo tempo, veri�camos que a
curva possui um per�l de seno ou cosseno, daí dizemos que possui dizemos que se trata
de uma função senoidal.
FALA 04: A linha de transmissão pode ter uma tensão de até 750.000 V, mas a tensão
elétrica e�caz disponível em nossas casa é de 110 V ou 220 V.
Aubert: Muito legal! Tenho certeza que vocês que nos assistem nunca pensaram que
tinha dá para discutir tanta Física dentro desse aparelhinho, não é mesmo? Mas não
acabou não galera, se vocês observarem aqui, vemos essa parte do ferro, onde �ca a
resistência elétrica. Essa resistência é muito especial, ela funciona um pouquinho diferente
da nossa Resistência Ôhmica (lembram-se da lei de Ohm?); Essa resistência muda o seu
valor de acordo com a temperatura! Vamos ver melhor.
Animação Resistência Elétrica
FALA 01: O resistor é um dispositivo elétrico que ao ser colocado num circuito elétrico,
tem a propriedade de controlar a intensidade da corrente elétrica. Quando as cargas
móveis de um condutor são aceleradas por uma diferença de potencial (ddp), elas realizam
colisões contra os átomos e moléculas e seu �uxo através do material não é livre. A
resistência elétrica de um material é a medida da resistência à passagem de corrente
elétria através dele.
FALA 02: Quando a relação entre a diferença de potencial e a corrente que atravessa o
circuito é constante, dizemos que essa relação é ôhmica, ou seja, a resistência do circuito
60
obedece a 1a Lei de Ohm, que diz que a relação entre a ddp U e a corrente I é constante:
R =U
I= constante
FALA 03: Para uma resistência ôhmica, observamos uma relação entre ddp e a corrente
elétrica é linear, o que no grá�co U versus I obtém-se uma reta. O coe�ciente angular dá
a resistência R.
FALA 04: Essa relação entre ddp e corrente nem sempre é constante. Veri�ca-se empi-
ricamente que a resistência é função da temperatura do material. Uma resistência possui
comportamento ôhmico quando o sistema mantiver a uma temperatura constante ou com
pequenas variações. Caso contrário, temos um comportamento não�ôhmico e dizemos
que o resistor é não�ôhmico.
FALA 05: No caso do ferro de passar a intenção é termos uma grande variação de
temperatura, portanto, a resistência é não�ôhmica, o que implica que a depêndencia de
ddp com a corrente não é constante.
Pelo segundo grá�co, podemos perceber que a resistência elétrica do material aumenta
com a tensão aplicada, pois, o coe�ciente angular da reta tangente à curva aumenta com
o aumento da temperatura.
FALA 06: Pelo segundo grá�co, a resistência aumenta quando a corrente aumenta. Mas
pelo efeito joule, a energia dissiada no resistor também aumenta, fazendo com que a sua
temperatura aumente. Como a resistência está aumentando, podemos concluir que a
resistência elétrica depende da temperatura do material.
De fato, veri�ca-se empiricamente que para uma temperatura T , a resistência elétrica
é dada por
R = R0(1 + α∆T )
onde, R0 é a resistência a uma temperatura T0, ∆T = T − T0) e α é o coe�ciente de
temperatura da resistividade.
FALA 07: Por �m, a resistêcia elétrica de um resistor depende tanto das suas dimensões
e formato, assim como, do material em si, cuja propriedade é chamada de resistividade
do material, ρ.
Uma rápida procura na internet nos fornece uma tabela com os valores de resistividade
de vários materiais.
Num caso particular em que se tem material de resistividade ρ, com comprimento L
e área de seção transversal constante A, a resistividade elétrica é dada por
R = ρL
A
Esta relação é conhecida como 2a Lei de Ohm.
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So�a: Mas está faltando apenas mais um detalhe. a dilatação térmica dos sólidos.
Sim galera, no ferro também observamos esse fenômeno, bem aqui, no termostato. Esse
dispositivo trabalha com a combinação de duas ligas metálicas diferentes. Desta maneira,
quando o ferro é aquecido, as lâminas se dilatam de forma diferente, fazendo essa laminas
se encurvar, ligando e desligando o ferro periodicamente, de acordo com a sua temperatura.
Animação Termostato
FALA 01: O Termostato é um dispositivo mecânico composto de duas lâminas metálicas
com coe�cientes de dilatação diferentes. Sua função é liga e desligar o ferro de passar,
mantendo a temperatura do sistema praticamente constante. Mas você sabe como ele
funciona?
FALA 02: O sistema de funcionamento do termostato é bem simples, como podemos
ver ele é composto de duas lâminas muito próximas, contudo é possível observar que uma
delas é fabricada com dois materiais distintos, constituindo assim uma lâmina bimetálica.
FALA 03: Ocorre que quando a corrente elétrica percorre o circuito através dos cabos
abaixo, por efeito joule, as lâminas se aquecem, como os materiais das lâminas são dis-
tintas, a dilatação das lâminas também serão diferentes, em outras palavras, uma vai
dilatação maior que a outra.
FALA 04: Como elas estão presas umas as outras, a lâmina bimetálica começa a se
curvar, retirando o contato elétrico, fazendo o ferro desligar automaticamente. Quando o
ferro desliga, a corrente cessa e cessa assim o efeito joule, fazendo o ferro esfriar. A lâmina
então volta para a posição inicial, retomando o contato elétrico e reiniciando o clico.
FALA 05: Não podemos nos esquecer que a dilatação sofrida pelas lâminas obedecem a
equação de dilatação dos sólidos, onde a variação do comprimento, depende do compri-
mento inicial da lâmina (L0) do coe�ciente de dilatação e da variação de temperatura do
lâmina.
So�a: Muito bem, espero que vocês tenham gostado do nosso primeiro vídeo do Canal
FÍSICA NA PRÁTICA. Quem gostou do vídeo, pode deixar seu comentário, seu joinha
e sugestões de novos vídeos.
So�a: Espera aí, não vamos terminar assim né, temos que fazer o Aubert se arriscar.
Kkkk. Sim, Aubert. Vamos contar até 3 e você faz o que combinamos, OK?
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Aubert: Fazer o que né, já que tenho que fazer vamos lá!
TODOS: 1, 2, 3 e já! (Nesse momento, Aubert puxa rapidamente a tomada do ferro
ligado da rede elétrica.)
Aubert: Aí galera?! Por que a tomada soltou faísca? Se não sabe o porquê, se liga no
nosso próximo vídeo que responderemos para vocês. Beijos a todos, e que a Física esteja
com vocês.
B.2.2 Roteiro do vídeo �O carregador sem �o�
So�a: Fala galera ligada do YOUTUBE. Sejam bem-vindos ao nosso canal FÍSICA
NA PRÁTICA. Aqui vocês vão aprender a física de forma diferente. Vamos mostrar
para vocês a Física na prática, complementando aquela Física de sala de aula, pautada
em teoria e exercícios de Vestibulares. No �nal se gostou do vídeo deixa o seu joinha ai
embaixo, deixe comentário e sugestões para novos vídeos.
Aubert: Muito bem, mas vamos ao que interessa. O que vamos explorar hoje nesse
vídeo? Hoje vamos explorar os mistérios de um aparelho, novo no mercado, mas que vem
fazendo muito sucesso entre os amantes de Smartphones e celulares mundo afora. Eu
apresento a vocês o carregador para celular sem �o.
So�a: Vocês sabiam que a primeira pessoa a propor a transmissão de energia elétrica
sem �o foi o físico Nikola Tesla? Já no �nal dos anos 1800, ele pesquisava e desenvolvia
suas teorias sobre a transmissão de energia sem �o. Por causa disso �cou conhecido como
o �pai do sem �o�.
So�a: Bem galera no �nal do vídeo passado, vimos o Aubert puxando rapidamente o
plug da tomada. Mas a pergunta é: porque ocorre a faísca?
Aubert: Quando se retira a tomada, a corrente vai a zero muito rapidamente. A Na-
tureza, no sentido de conter a diminuição abrupta do �uxo magnético, cria uma força
eletromotriz induzida, que tentará manter o sistema com a corrente original. Como o
circuito está desconectado, não haverá corrente, mas a fem induzida criará uma diferença
de potencial bastante elevada entre a tomada e o plug, de forma que ocorre a faísca.
Animação faísca da tomada
Quando retiramos a tomada da parede, a corrente vai a zero muito rapidamente. A
natureza no sentido de conter a direção abrupta do �uxo magnético, cria uma força ele-
tromotriz induzida, que tentará manter o sistema com a corrente original. Como o circuito
está desconectado, não haverá corrente. Mas a força induzida, criará uma diferença de
potencial elevada entre a tomada e o plug, de forma que ocorre a faísca.
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So�a: Que legal, mas agora vamos analisar mais de perto o nosso carregador sem �o, e
tentar desvendar seus mistérios. De cara, podemos perceber que esse aparelho funciona
através de um fenômeno eletromagnético, conhecido por Indução Eletromagnética.
CLOSE DE CAMERA, MOSTRANDO A DESMONTAGEM DO APARELHO.
Aubert: Exato! Na década de 1830, Michael Faraday, físico e químico inglês, descobriu
em seus experimentos que um campo magnético poderia gerar uma corrente elétrica.
Ele enunciou que uma força eletromotriz (fem) é produzida por condutores elétricos em
movimento num campo magnético uniforme, ou então por um campo magnético variante
no tempo. Mas você aí de casa sabe o que isso signi�ca? Preparamos uma pequena
animação para lhe ajudar a entender. Fica ligado!
Animação Fontes de Campo
FALA 01: Atualmente, conhecemos duas formas para se ter um campo magnético: a
primeira é através dos imãs permanentes, sendo que alguns deles são naturais e podem
ser encontrados na natureza, como um mineral chamado magnetita, um óxido de ferro.
Já os outros, como o ímã de geladeira, trata-se de um material chamado ferromagnético,
que adquire a propriedade magnética permanente ao ser exposto a um campo magnético
externo.
FALA 02 : A segunda forma é através dos eletroímãs, onde o campo magnético é gerado
através da corrente elétrica que percorre um condutor. Caso, por exemplo, de um sole-
noide, um dispositivo formado por um �o conduzindo corrente elétrica e enrolado em um
núcleo de ferro. Em 1820, uma Físico chamado Hans Cristian Oersted, que trabalhava
em seu laboratório montando circuitos elétricos, percebeu que a agulha de uma bússola
se moveu sozinha, quando o circuito foi ligado.
FALA 03: Oersted concluiu que o campo magnético que fez a agulha da bússola se mexer
foi produzido pela corrente elétrica. Após investigações, ele observou que esse campo
obedecia a uma série de regras, as quais �caram conhecidas como a Lei de Oersted.
FALA 04: Mas tarde, os físicos Jean-Baptiste Biot e Félix Savart encontraram uma ex-
pressão matemática, conhecida como a Lei de Biot�Savart, que fornece o campo magnético
gerado por um �o, complementando a Lei de Oersted. Uma relação entre o campo magné-
tico e a corrente elétrica foi também estabelecida por André-Marie Àmpere, a qual �cou
conhecida como a lei de Àmpere e é uma das equações fundamentais do eletromagnetismo.
Utilizando-se a lei de Biot�Savart ou a lei de Àmpere, podemos obter quantitativa-
mente o campo magnético gerado por um �o reto e longo conduzindo uma corrente I.
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Matematicamente, a intensidade do campo magnético a uma distância R do �o é dada
por
B =µI
2πR
onde o campo magnético (B), depende de uma constante de permeabilidade magnética
µ, que no vácuo tem o valor de µ = 4π × 10−7 T.m/A.
A direção do campo magnético é tangencial a um círculo imaginário de raio R centrado
no �o e o seu sentido pode ser determinado pela �regra da Mão direita�.
FALA 05: A regra da mão direita consiste em apontarmos o polegar da mão direita para
o sentido de propagação da corrente e fecharmos a mão em torno do �o (mostrar �gura)
FALA 06 (opcional): Embora tenhamos que utlizar os conhecimentos da mecânica
quântica, o campo magnético gerado por um ímã permanente também tem origem na
corrente elétrica. No caso, esse campo surge por causa do movimento dos elétrons nos
átomos do material. Em particular, a intensidade do campo é mais forte nos materiais
ferromagnéticos e podem ser permamentes, mas campos magnéticos podem ser induzidos
nos materiais chamados paramagnéticos e diamagnéticos, mas são temporários.
So�a: Mas Aubert, esse nosso carregador sem �o, não é explicado apenas pela Lei de
Faraday? Lembra que semana passada nós �zemos aquela experiência puxando o �o
do ferro da tomada? Então você não acha que tem alguma relação com a Lei de Lenz
também?
Aubert: Claro que tem So�a. Aliás para quem não assistiu o nosso vídeo da semana
passada, vamos mostrar o perigo que corri ao retirar o ferro de passar roupas da tomada.
REPRISE DA RETIRADA DO FERRO DA TOMADA.
So�a: Nossa, Albert, como você é exagerado! Correu perigo! Até parece! Uma faisquinha
de nada. Kkkkk, só você mesmo.
Aubert: Independente do perigo de morte que eu corri na semana passada, tínhamos um
objetivo que era mostrar o fenômeno para a galera de casa. Mas porque ocorreu aquela
faísca?
So�a: Olha não sei ao certo, mas tenho quase certeza que está relacionado a Lei de
Faraday.
Quando se retira a tomada, a corrente vai a zero muito rapidamente. A Natureza, no
sentido de conter a diminuição abrupta do �uxo magnético, cria uma força eletromotriz
induzida, que tentará manter o sistema com a corrente original. Como o circuito está
desconectado, não haverá corrente, mas a fem induzida criará uma diferença de potencial
bastante elevada entre a tomada e o plug, de forma que ocorre a faísca.
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So�a: Aí sim, explicou direitinho, mas vamos falar sobre a Lei de Lenz. A lei diz que o
sentido da corrente elétrica é tal que se opõe à variação do �uxo magnético que a produziu.
Isto é, a polaridade da força eletromotriz induzida em uma espira é tal que produz uma
corrente elétrica cujo campo magnético se opõe a variação do �uxo magnético através da
espira. Para entendermos melhor, podemos ver a animação.
Animação Indução Magnética
FALA 01: Oerted, em 1820, observou que a corrente elétrica podia produzir campo
magnético. Logo a seguir, acreditando na simetria da Natureza, os físicos se perguntaram:
não seria possível o campo magnético produzir corrente elétrica?
FALA 02: Então, em 1831, Michel Faraday mostrou que isso seria possível. Através de
experimentos ele observou que através da variação do �uxo de campo magnético com o
tempo podíamos induzir uma corrente elétrica.
FALA 03: Faraday então enunciou a Lei de indução magnética, ou simplesmente a Lei
de Faraday, que segundo ele
�se o �uxo do campo magnético através de uma espira sofrer variação com o tempo,
aparecerá uma força eletromotriz (fem) induzida, que será responsável pela geração de
uma corrente elétrica, no intuito de se opor à variação do �uxo.�
É importante ressaltar que essa fem induzida só existe enquanto houver a variação
do �uxo magnético. Se a espira não mudar de tamanho, a variação do �uxo ocorre se o
campo magnético variar com o tempo.
FALA 04: Matematicamente, a lei de Faraday é expressa como
E = −∆Φ
∆T
onde a força eletromotriz é menos a variação do �uxo magnético em relação a variação do
tempo.
FALA 05: O sinal de negativo da fórmula tem relação com uma consequência da Lei de
Faraday, que �cou conhecida como Lei de Lenz. A força eletromotriz induzida é tal que
ela gera uma corrente induzida, que por sua vez gera um campo magnético induzido, que
tentará se opor à variação do �uxo. O sinal negativo leva à polaridade correta da fem
induzida.
FALA 06: O interessante é perceber que o campo magnético não depende de um condutor
para existir, e já observamos brincando com imãs que não há a necessidade de termos o
contato mecânico entre eles para que os campos interajam.
FALA 07: O carregador wireless, assim como a maioria dos aparelhos elétricos e eletrôni-
cos que utilizam energia elétrica da tomada, são alimentados por uma corrente alternada,
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que por sua vez gera um campo magnético que oscila com a mesma frequência da corrente.
Se uma espira secundária estiver na região de alcance desse campo magnético variável com
o tempo, surge uma força eletromotriz induzida nessa espira, conforme diz a Lei de Fa-
raday. Como dissemos anteriormente, a força eletromotriz induzida gera uma corrente
elétrica induzida, que será a responsável pelo carregamento da bateria do celular.
FALA 08: O mesmo princípio de carregamento do celular é utilizado para gerar a energia
elétrica que chega nas nossas casas. Essa energia é decorrente da fem induzida num cir-
cuito equivalente ao secundário, se comparado com o carregador wireless. Note, contudo,
que no caso do carregador wireless a variação do �uxo magnético se deve ao campo mag-
nético variável produzido pela corrente alternada. No caso de uma usina hidrelétrica, o
surgimento a variação do �uxo se deve porque os ímãs responsáveis pela geração do campo
magnético giram com a força devido à queda d'água. Nesse caso, é a energia mecânica a
responsável pela variação do �uxo magnético na espira secundária.
Aubert: Legal, agora sabemos, que o carregador sem �o funciona induzindo uma corrente
elétrica, devido uma variação do �uxo magnético. Mas será que assim como tínhamos no
ferro de passar essa corrente elétrica é alternada?
So�a: Com certeza Aubert, o �uxo de campo magnético ou elétrico, só induz a corrente
quando esses são variáveis com o tempo, desta forma, se o �uxo de campo varia a corrente
elétrica também varia com o tempo, ou seja produzimos corrente alternada.
Aubert: Legal, então o nosso celular é carregado, através de uma interação de campo que
ao variar, induz uma corrente elétrica alternada, está é utilizada para alimentar a bateria
do meu celular, que fornece uma corrente elétrica contínua para o seu funcionamento.
So�a: Aubert? Agora estive aqui pensando, esse negócio de energia elétrica é muito
versátil, já vimos que ela pode se transformar em calor, agora, vimos que ela produz
campo magnético. E quando eu penso que não pode acabar, meu pai comprou para o
jardim de casa, unas pequenas lanternas, que só funcionam à noite. Ficam o dia todo
carregando e é só o sol se pôr que elas começam a iluminar o jardim. Vai me dizer que a
energia solar também pode ser transformada em eletricidade?
Aubert: So�a, isso eu vou deixar para responder no nosso próximo vídeo, mas para você
não �car tão curiosa, posso adiantar que falaremos de energia solar.
Todos: Beleza galera, então até o próximo vídeo do Canal Física na Prática, espero que
tenham gostado e pensem ai, será que o Sol pode gerar energia elétrica?
B.2.3 Roteiro de vídeo �O balizador de jardim�
So�a: Fala galera ligada do YOUTUBE. Sejam bem-vindos ao nosso canal FÍSICA NA
PRÁTICA. Aqui vocês vão aprender a física de forma diferente. Vamos mostrar para
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vocês a Física na prática, complementando aquela Física de sala de aula, pautada em
teoria e exercícios de Vestibulares. No �nal se gostou do vídeo deixa o seu joinha aí
embaixo, deixe comentário e sugestões para novos vídeos.
Aubert: Muito bem galera, hoje vamos tratar de um aparelhinho que muitas pessoas já
viram nos jardins de muitas casas, porém, não tinham nem ideia que nele temos muita,
mas muita física envolvida. O balizador de jardim, alimentado por energia solar.
So�a: Mas Aubert, energia solar? Isso não é caro e difícil de termos em casa?
Aubert: Bom, So�a. A energia solar já foi cara sim e rara, porém, atualmente com o
avanço da tecnologia e melhoria dos materiais está cada vez mais acessíveis termos apa-
relhos alimentados por energia solar. Esse balizador por exemplo, custou R$ 38,00 cada,
o que não é um investimento alto. Sem contar que atualmente temos inúmeros aparelhos
que possuem a tecnologia, mochilas, capinhas que carregam celulares, calculadoras. Por
falar em calculadoras, você quer aplicação da Energia solar mais antiga e barata que essa?
Essas calculadoras que compramos em bazar, papelarias são baratas, em torno de R$ 5,00
e já existem a mais de trinta anos.
So�a: Interessante, mas vamos ao que interessa. Para falarmos desse aparelho e tentar-
mos entender como ele funciona, vamos começar falando sobre o Sol. Na verdade vamos
começar falando o que acontece no Sol, mais precisamente dentro dele, para que essa
energia seja liberada, percorra milhões de quilômetros e chegue até nós.
Aubert: Boa So�a, o Sol, nossa estrela mais próxima, nossa vizinha de porta, que é
responsável por boa parte da existência de vida na Terra. Podemos começar explicando
que o nosso Sol, é uma estrela e é considerada uma estrela mediana, tanto no brilho,
quanto por sua massa. So�a, você pode nos contar como esse Sol, ou melhor, como as
Estrelas são formadas?
So�a: Claro que posso, no início da formação de uma estrela, e o Sol não foi diferente,
normalmente o que ocorre é que grandes quantidades de matéria leve, essencialmente ga-
ses, como o Hidrogênio se aglutinam, por atração gravitacional. Não é à toa que a massa
do Sol hoje é constituída de 70% e hidrogênio. Conforme a gravidade vai agindo e aproxi-
mando as partículas de gases a estrela vai �cando mais densa. O Sol por exemplo, possui
um núcleo cuja densidade é 150 vezes a densidade da água líquida. Para termos uma ideia,
sabemos que 1 litro de água tem a massa de aproximadamente 1 kg, se conseguíssemos 1
litro do núcleo do Sol, este teria uma massa de 150 kg.
Aubert: Nossa, So�a! Isso realmente impressiona, porém, tudo relacionado ao Sol nos
impressiona, você comentou sobre a densidade do núcleo, mas quando vemos os números
sobre a temperatura do Sol também �camos impressionados, a�nal seu núcleo atinge de 15
milhões de graus celcius, com uma pressão de 26,5 Ppa (petapascal) o que corresponde a 10
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elevado a 15 pascal, formado por gases em estado de plasma � essencialmente hidrogênio
ionizado (ou seja, prótons e elétrons dissociados).
So�a: Nossa! Impressionante mesmo! Mas vamos falar sobre como o Sol funciona kkk. O
principal mecanismo de produção de energia do Sol ocorre no núcleo, onde há abundância
de prótons (hidrogênio ionizado). Esses hidrogênios podem constantemente se fundirem,
processo conhecido como ciclo pp (próton�próton). Essa reação nuclear conhecida por
fusão, transforma 6 prótons (Hidrogênios ionizados) em um átomo de Hélio.
Animação do ciclo pp
FALA 01: No interior do Sol ocorre muitas reações nucleares, mas o ciclo pp, ou cadeia
pp, é o principal mecanismo de produção de energia do Sol.
FALA 02 : Essa reação consiste na fusão de prótons para a formação do Hélio 4. Mas
Vamos entender melhor como isso é possível.
FALA 03: A primeira condição para que isso aconteça é a temperatura. Sim, para que
ocorram reações nucleares é necessário atingir altíssimas temperaturas, No interior do
Sol a temperatura é estimada em 15 milhões de graus Célsius. Mas além da temperatura
temos que ter pressão su�ciente algo em torno de 1015 pascal. Nessas condições, os átomos
de hidrogênio que se encontram lá estão ionizados, ou seja, são prótons.
FALA 04: Em termos gerais, a reação p-p ocorre com a fusão dos prótons, formando
no segundo estágio o núcleo de deutério (também conhecido como hidrogênio pesado) ,
que é a junção de um próton com um nêutron. Para cada par de prótons, essa fusão
libera um neutrino e um pósitron (a antipartícula do elétron). Os neutrinos são neutros
eletricamente e só possuem interação fraca, portanto reagem muito pouco e escapam da
fotosfera, podendo chegar inclusive à Terra. Já os pósitrons chocam-se com os elétrons
presentes no núcleo do Sol. Um par elétron�pósitron se aniquila e produz dois fótons
energéticos, que formam os raios gama.
FALA 05: Um núcleo de deutério (2H) formado na primeira etapa da reação pode se
fundir com um hidrogênio ionizado, já que o núcleo do Sol está repleto deles, formando
o núcleo de hélio três (3He) (formado por dois prótons e um nêutron). Dois núcleos de
hélio três se fundem, produzindo dois hidrogênios ionizados e um núcleo de hélio quatro
(4He) (formado por dois prótons e dois nêutrons).
FALA 06: Como o núcleo do Sol está repleto de hidrogênio ionizado e a reação também
os libera, ocorre uma reação em cadeia e de forma cíclica, daí o nome ciclo pp, ou ciclo
próton-próton.
FALA 07: Vale ressaltar alguns números também, nessa reação, há a liberação de energia,
pois a massa inicial é maior do que a massa �nal, o que foi previsto teoricamente por nosso
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gênio Albert Einstein, mas, vale lembrá-los que não foi Einstein quem percebeu tudo isso.
Nessa reação portanto temos:
Massa inicial de quatro 1H = 4× 1,673× 10−27 kg = 6,692× 10−27 kg
Massa �nal de 4He = 4,0026 U.A = 4,0026× 1,6605× 10−27 kg = 6,646× 10−27kg,
o que nos leva uma diferença de 0,048× 10−27kg ou (0,7%) da massa inicial.
Aubert: So�a, a galera de casa pode até pensar, nossa mas a diferença de massa é muito
pequena, apenas 0,7% da massa inicial, ou seja é desprezível essa perda. Ai que a galera
se engana, pois, a teoria da relatividade de Eisntein, que determinou a equação E = mc2
, mostra que essa diferença de massa é na verdade transformada em energia, basicamente
energia cinética e térmica. E na verdade é essa diferença de energia a responsável por
manter a alta temperatura no interior do Sol.
So�a: Aubert, mas não para por aí não, continuando o processo, lembra da animação
quando os pósitrons eram liberados? Então eles voltam a se combinar com os elétrons
do núcleo, gerando mais fótons são (lembrando que o núcleo é uma �sopa� de prótons e
elétrons), então através do processo de combinação pósiton + elétron temos a formação
de 2 fótons.
Aubert: Lembrando a galera, que esses fótons que também foram chamados de raios
gamas devido a elevada energia, são quase que imediatamente absorvidos no interior do
núcleo e di�cilmente chegam até a fotosfera. Outras partículas que eram liberadas no
processo os neutrinos, por sua vez, como interagem muito pouco com a matéria ordinária,
conseguem atravessar todo o Sol e escapam e uma quantidade grande deles chegam à
Terra.
So�a: Galera, a essa altura do vídeo deve estar se sentido desesperado, acreditando
que não aprendeu nada de Física no colégio, a�nal, muito do que foi dito até agora
tenho certeza que a maioria nunca nem ouviu falar. Mas é o seguinte, para entendermos
completamente todo o processo que acontece no Sol e nas estrelas em geral, é necessário
que tenhamos conhecimento de física nuclear, física de partículas, as quais por sua vez,
requerem entendimento da mecânica quântica e da relatividade restrita.
Aubert: Agora vocês devem estar se perguntando, ok se preciso de tudo isso, porque
nunca estudei? Muitos desses conceitos apresentados até fazem parte do parâmetro cur-
ricular nacional de física, porém, normalmente não são trabalhados em sala de aula. Mas
apesar disso você deve ter percebido que com um pouquinho de dedicação é possível
entendermos tudo isso.
So�a: Mas vamos prosseguir galera que ainda não terminamos, na verdade para termi-
namos com a explicação sobre energia solar precisamos ainda de�nir um ultimo conceito.
Embora haja partes mais externas do Sol, a fotosfera é a responsável pela emissão da
70
energia Solar para o espaço. Ela possui uma temperatura efetiva de 5778 K, o que é apro-
ximadamente 5500◦C. Como é bastante conhecido, todo corpo a uma certa temperatura,
emite e absorve radiação. O Sol emite e absorve 100% de radiação. Na Física, o corpo
que possui essa propriedade é conhecido como corpo negro. Pois bem, se conhecermos
a temperatura, sabemos como é a radiância espectral, que é dada pela lei de Planck da
radiação de corpo negro. Vamos ver o grá�co a seguir.
Animação Radiação do Corpo negro
FALA 01: O corpo negro ideal é o corpo capaz de absorver toda a radiação eletromagné-
tica que recebe, sem re�etir qualquer parcela da mesma. Da mesma forma, é também um
emissor ideal, ou seja, emite toda a radiação absorvida. Dizemos que se trata de um corpo
com emissividade igual a 1. A garrafa térmica é prateada ou espelhada, justamente para
que não haja transferência de calor por emissão ou absorção de radiação eletromagnética.
O aço inoxidável polido, por exemplo, possui emissividade igual a 0,17. A partir dessa
de�nição, o Sol é classi�cado como sendo um corpo negro com emissividade próxima de
1.
FALA 02: Quando analisamos o grá�co da radiância espectral de um corpo negro em
função do comprimento de onda, o seu pe�l e o comprimento onde ocorre o pico de emissão
e absorção dependem somente da temperatura T do corpo. Tendo emissividades iguais,
dois corpos com a mesma temperatura emitem e absorvem radiação da mesma forma.
FALA 03: Mas para entendermos melhor o grá�co, precisamos entender primeiro o
que signi�ca a grandeza �radiância espectral�. Essa grandeza pode ser de�nida como a
quantidade de energia emitida pelo corpo, por unidade de tempo e de área, num intervalo
de comprimento de onda.
FALA 04: Quando observamos o grá�co da radiância espectral do Sol, vemos que a maior
quantidade de energia emitida pelo sol por segundo numa área de um metro quadrado
está compreendida entre 400 e 700 nanômetros, aproximadamente, justamente no intervalo
correspondente ao espectro do visível do comprimento de onda eletromagnética.
FALA 05: Pelo valor do comprimento de onda do pico, dá para inferir a temperatura
do objeto. No caso do Sol, o pico corresponde a uma temperatura de aproximadamente
5700 K.
FALA 06: Em 1900, Max Planck conseguiu obter uma expressão matemática consistente
com o grá�co da radiância espectral. A origem dessa radiação deve-se à oscilação das
partículas carregadas do corpo negro. Planck postulou que essa oscilação era quantizada,
onde as possíveis energiais devem ser dados por E = hf , onde f é a frequência de oscilação
e h a constante de Planck. O trabalho de Planck é um dos marcos do nascimento da
Mecânica Quântica.
71
Aubert: So�a quando a gente observa aquele grá�co do Sol da radiância espectral em
relação ao comprimento de onda, percebemos que o pico da emissão do Sol, nossa estrela,
está entre 400 nm (azul) e 600 nm (vermelho), o que para nós corresponde exatamente
ao espectro da luz visível. Então podemos nos perguntar, enxergamos as sete cores do
arco íris por pura coincidência, ou na verdade isso é uma questão de evolução e adaptação
biológica?
So�a: Pois é Aubert, tenho para mim que é evolução e adaptação, mas isso é assunto
para outro dia, a�nal até que en�m a luz saiu do Sol, ou do nosso corpo negro, e a essas
horas já deve estar chegando por aqui para alimentar nosso balizador e a partir de então
transformar toda essa física moderna e contemporânea em energia elétrica. Mas, a�nal
Aubert, você vai ou não nos explicar como essa energia solar que agora sabemos como
saio do Sol pode tocar nesse pedaço de material e simplesmente gerar a energia elétrica?
Aubert: Nossa! Isso é muito louco, por isso que eu gosto de ciências, a discussão e as
hipóteses, os erros os acertos as pesquisas, a busca de informação tudo isso é muito louco.
Mas, vamos ao que nos interessa, vamos falar sobre células fotovoltaicas.
So�a: Aubert, antes devemos explicar a galera de casa que existe diferença entre energia
solar térmica e Energia Fotovoltaica. O efeito fototérmico consiste na captação da Irra-
diação Solar e conversão direta em calor, esse fenômeno pode ser conseguido passando
a tubulação de água da casa por cima do telhado e pintando o encanamento de preto,
para ajudar na absorção do calor. É o que ocorre com os Sistemas de Aquecimento So-
lar que utilizam os Coletores Solares como dispositivo de captação energética. O efeito
fotovoltaico, observado por Edmond Bequerel em 1839, consiste no aparecimento de uma
diferença de potencial nos extremos de um semicondutor, quando esse absorve a luz visí-
vel. Esse só conseguimos quando possuímos uma placa fotovoltaica ou célula fotovoltaica.
Aubert: Bem lembrado So�a. Aliás, vamos mostrar para nossos amigos de casa o que
consiste em uma célula fotovoltaica, aliás vamos desmontar esse balizador e mostrar para
a galera os componentes desse aparelho.
CLOSE DE CAMERA MOSTRANDO AS PARTES MAIS IMPORTANTES DOS
COMPONENTES.
So�a: Depois de conhecermos os componentes o que nos interessa e nos chama a atenção
de verdade é a placa solar, colocada aqui na parte de cima desse balizador, normalmente
essas placas são concebidas por germânio ou silício. Atualmente a maior parte delas é
fabricada por silício. Apesar de teoricamente conseguirmos utilizar o carbono na confecção
dessas placas não temos placas de carbono por enquanto no mercado.
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So�a: Mas para entendermos melhor como as placas funcionam é necessário falar do efeito
fotoelétrico. O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons de metais e outras substâncias
quando absorvem energia de onda eletromagnética. A emissão desses elétrons aumenta
com a intensidade da radiação incidente na superfície do material, pois há mais energia
disponível para libertar elétrons. Mas, através da animação vamos observar uma depen-
dência com a frequência da radiação, pois para cada substância, existe uma frequência
mínima, que chamamos de frequência de corte .
Animação Efeito fotoelétrico
FALA 01: O efeito fotoelétrico é o fenômeno que permite retiramos elétrons de um
material, normalmente o metal, através da incidência da luz em sua superfície.
FALA 02: Vale lembrar que a luz nada mais é do que uma onda eletromagnética numa
determinada faixa de frequência.
FALA 03: Não é qualquer onda eletromagnética que consegue retirar elétrons dos metais.
Para que o efeito fotoelétrico ocorra, há a necessidade de incidirmos a luz com uma
determinada frequência mínima. Essa frequência é conhecida como frequência de corte.
FALA 04: O que ocorre é que para retirarmos os elétrons da superfície do metal precisa-
mos vencer uma energia de ligação que mantem os elétrons presos aos átomos do metal,
chamada de função trabalho, ϕ, cujo valor dependo do tipo de metal. Quando irradiamos
o metal acima da frequência de corte, os elétrons absorvem energia su�ciente da luz e
conseguem escapar do metal.
FALA 05: Uma vez que a placa metálica está sendo irradiada com a frequência correta,
podemos aumentar a emissão de elétrons aumentando a intensidade da incidência da onda
eletromagnética. Abaixo da frequência mínima, mesmo que se aumente a intensidade da
radiação, nada ocorrerá com o metal.
FALA 06: Em 1905, Albert Einstein lançou a hipótese de que a energia da luz ou da
onda eletromagnética comportava-se de forma discreta e quantizada, o que estaria de
acordo com as observações. Essa unidade de pacote de energia passou a ser chamada de
fóton. Para uma onda eletromagnética de frequência f, a energia de cada fóton é E = hf ,
exatamente igual a energia postulada por Planck aos osciladores do Corpo Negro.
FALA 07: A máxima energia cinética que o elétron ejetado da superfície do metal poderá
possuir é a diferença entre a energia do fóton absorvido no metal e a função trabalho. A
expressão matemática é dada por
Kmáx = hf − ϕ
onde hf é a energia do fóton e ϕ é a função trabalho do metal.
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FALA 08: Há um efeito muito similar ao efeito fotoelétrico chamado de efeito fotovol-
taico. No efeito fotoelétrico, os elétrons são ejetados no vácuo ou no ar após o material
ser irradiado por luz, enquanto que no efeito fotovoltaico os elétrons se movem, mas per-
manecem no material. O movimento dos elétrons produz uma diferença de potencial no
material. No caso de placas ou células solares, existe uma corrente elétrica relacionada
à essa diferença de potencial, que surge a partir do movimento dos elétrons, que são li-
berados do material semicondutor do tipo n, e do movimento dos buracos (ou ausência
de elétrons), no semicondutor do tipo p. Desta forma, pode-se dizer que o efeito fotovol-
taico, especi�camente a sua ocorrência numa placa solar, é oriundo da aplicação do efeito
fotoelétrico à eletrônica, combinada com a aplicação da física dos semicondutores.
Aubert: Como o efeito fotoelétrico ocorre normalmente em metais (condutores) sabemos
que em sua camada mais externa (banda de condução) os elétrons são mais livres para se
mover pela rede cristalina. Contudo, esses elétrons estão con�nados no metal através de
uma barreira de potencial situada na superfície. Desta forma, os elétrons devem ter energia
su�ciente para ultrapassar essa barreira e assim escapar do metal. Quando incidimos uma
radiação eletromagnética no material os elétrons absorvem essa energia conseguindo desta
maneira escapar do metal, gerando o que conhecemos como efeito fotoelétrico.
So�a: O interessante é que o fenômeno de efeito fotoelétrico e efeito fotovoltaico são
processos diferentes, mas que estão relacionados. O Efeito fotovoltaico é o surgimento de
uma tensão elétrica entre dois extremos em um material semicondutor, quando é exposto
à luz visível. A�nal, a luz visível é uma radiação eletromagnética e além, disso outra
forma que os elétrons tem para absorver energia é com o aumento da temperatura, o que
por sua vez é conseguido no efeito fotovoltaico.
So�a: Aubert, porque temos tanta di�culdade em produzir energia elétrica através da
radiação eletromagnética de luz visível?
Aubert: So�a, não se esqueça que temos muitos problemas na geração dessa energia,
a intensidade de radiação solar que chega a terra é em média menor que 1 quilowatt
por metro quadrado, o que pode ser considerado baixo quando comparado as fontes de
energia fosseis disponíveis. A captação dessa energia solar depende de fatores sazonais,
exemplo não podemos gerar energia solar o ano todo e geográ�cos, cidades como São
Paulo tem muita di�culdade de implantação de um pátio de energia solar, devido a imensa
quantidades de prédios presentes na cidade além, do investimento alto e área territorial,
pois, como temos baixa média de quilowatts por metro quadrado, teríamos que ter grandes
áreas territoriais.
So�a: Além de tudo que você colocou, precisamos destacar que essa forma de geração de
energia ainda tem um rendimento muito baixo, em torno de 15% de e�ciência energética,
o que em muitos países não é viável economicamente.
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So�a: Mesmo assim, apesar dos fatores que impedem de utilizarmos mais a energia solar,
como fonte de energia, fala a verdade galera. Pensar em toda a física envolvida é muito
louco. Temos essa energia sendo produzida pela queima de hidrogênio em hélio através
de reações nucleares no interior do sol. Que viajam a impressionantes 300 mil km/s,
chegam a terra irradiam um tipo de material conhecido como semicondutor. Através
da temperatura conseguimos fazer o elétron saltar a banda de valência para a banda de
condução e através da dopagem ajudamos na captação dessa energia elétrica.
So�a: Muito bem galera, se você curtiu nosso vídeo, deixa seu joinha seu like se ins-
creve no nosso canal e muito obrigado por estarem ligados até agora nos assistindo e nos
aguentando.
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