introdução dessa faixa etária. david henrique da silva ... · dizer o que elas repre- ......

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35 Física na Escola, v. 15, n. 1, 2017 Ilusões de óptica nas aulas de física do nível médio Introdução O Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência, PIBID, é um programa que incentiva a integração entre a universidade (profes- sores orientadores e monitores licencian- dos) e a escola pública (professor supervi- sor), incrementando a experiência profissional dos licenciandos desde os pe- ríodos iniciais da sua graduação e promo- vendo a realização de um ensino público de melhor qualidade nas escolas públicas parceiras [1–3]. O PIBID/UFRJ-Física é um subprojeto do PIBID realizado em parceria com os professores e alunos do curso de licenciatura em Física da UFRJ, e uma de suas características é a realização de ati- vidades para serem aplicadas no horário regular das aulas por meio de roteiros ins- trucionais que envolvam experimentos, história da ciência e artes ou outras abor- dagens alternativas à apresentação tra- dicional da disciplina. A elaboração dessas atividades é feita pela atuação da tríade formada por licenciandos, supervisor e orientador, sendo os licenciandos e super- visores os principais responsáveis pela aplicação dos roteiros didáticos em sala de aula [4, 5]. As motivações para a criação do ma- terial discutido neste artigo surgiram da necessidade de incluir um novo roteiro que tratasse dos fenômenos de reflexão e refração da luz e que também avaliasse o quanto foi retido pelos alunos em relação aos conteúdos discutidos em aulas ante- riores. Outro elemento motivador foi a carência de material instrucional, em lín- gua portuguesa, que tratasse dos concei- tos de ilusão de óptica em nível médio, apesar de o tema ser atrativo para alunos David Henrique da Silva Araujo Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil E-mail: [email protected] Leonardo Rodrigues de Jesus Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil E-mail: [email protected] Almir Guedes dos Santos Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, Nilópolis, RJ, Brasil Universidade de São Paulo, Faculdade de Educação, São Paulo, SP, Brasil E-mail: [email protected] Vitorvani Soares Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil E-mail: [email protected] Apresentamos um relato sobre a aplicação da ilusão de óptica como uma ferramenta educacional, realizada com os alunos do nível médio técnico de um instituto federal fluminense. O trabalho foi realizado a partir de um roteiro didático elaborado por monitores sob a orientação do professor da turma. Ele foi aplicado em uma aula regular da turma e foi apresentado após as atividades experimentais e exposições teóricas realizadas sobre óptica geométrica. As ilusões de óptica discutidas estão relacionadas à reflexão e à refração da luz, incluindo a formação de imagens anamórficas, às projeções em 3D, aos truques com espelhos planos, às miragens e à “garrafa invisível”. A análise das respostas dos estudantes às perguntas incluídas em um questionário apresentado no mesmo roteiro revelaram que os alunos foram capazes de descrever os fenômenos observados com base nos conceitos científicos discutidos previamente. dessa faixa etária. A utilização de ilusões de óptica na educação é recente, com suas primeiras aplicações datadas da década de 1970 com Vannan [6] e Ward [7, 8]. Segundo esses autores, as ilusões de óptica apresentam não somente um valor artístico, mas tam- bém um valor educacional ao permitir que os alunos explorem sua capacidade inves- tigativa para interpretar esses fenômenos e sejam capazes de descrever os conceitos de natureza óptica associados às ilusões. Os trabalhos de Postiglione [9], Brandes [10], Edge e Jones [11] e Medeiros [12] dão continuidade ao estudo das ilu- sões de óptica e suas aplicações nas áreas de matemática e óptica geométrica. Ramos e Souza [13], Parisoto e Hilger [14] observam que as ilusões de óptica levam desconforto ao aluno ao serem observadas por ele e, ao mesmo tempo, o estimulam a procurar uma explicação para o fenô- meno considerado. No Brasil, algumas atividades envol- vendo ilusões de óptica podem ser encon- tradas em livros didáticos de física para o Ensino Médio como, por exemplo, nos li- vros de Barreto e Xa- vier [15] e Bonjorno e Alves [16]. Essas refe- rências também nos serviram como fonte para a preparação de algumas atividades desenvolvidas em nosso roteiro didático, além das atividades pertinentes encontra- das em artigos em revistas de ensino de física. A partir de tais apontamentos, elabo- ramos um roteiro didático composto de cinco atividades, todas utilizando fenômenos de reflexão e refração da luz. O objetivo principal do roteiro é apresentar e consolidar os conceitos de óptica geomé- trica em uma aula regular de física através O PIBID/UFRJ-Física tem como uma de suas características a realização de atividades para serem aplicadas no horário regular das aulas por meio de roteiros instrucionais que envolvam experimentos, história da ciência e artes ou outras abordagens alternativas

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35Física na Escola, v. 15, n. 1, 2017

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Ilusões de óptica nas aulas de física do nível médio

Introdução

OPrograma Institucional de Bolsasde Iniciação à Docência, PIBID, éum programa que incentiva a

integração entre a universidade (profes-sores orientadores e monitores licencian-dos) e a escola pública (professor supervi-sor), incrementando a experiênciaprofissional dos licenciandos desde os pe-ríodos iniciais da sua graduação e promo-vendo a realização de um ensino públicode melhor qualidade nas escolas públicasparceiras [1–3]. O PIBID/UFRJ-Física é umsubprojeto do PIBID realizado em parceriacom os professores e alunos do curso delicenciatura em Física da UFRJ, e uma desuas características é a realização de ati-vidades para serem aplicadas no horárioregular das aulas por meio de roteiros ins-trucionais que envolvam experimentos,história da ciência e artes ou outras abor-dagens alternativas à apresentação tra-dicional da disciplina. A elaboração dessasatividades é feita pela atuação da tríadeformada por licenciandos, supervisor eorientador, sendo oslicenciandos e super-visores os principaisresponsáveis pelaaplicação dos roteirosdidáticos em sala deaula [4, 5].

As motivaçõespara a criação do ma-terial discutido nesteartigo surgiram danecessidade de incluir um novo roteiro quetratasse dos fenômenos de reflexão erefração da luz e que também avaliasse oquanto foi retido pelos alunos em relaçãoaos conteúdos discutidos em aulas ante-riores. Outro elemento motivador foi acarência de material instrucional, em lín-gua portuguesa, que tratasse dos concei-tos de ilusão de óptica em nível médio,apesar de o tema ser atrativo para alunos

David Henrique da Silva AraujoInstituto de Física, UniversidadeFederal do Rio de Janeiro, Rio deJaneiro, RJ, BrasilE-mail:[email protected]

Leonardo Rodrigues de JesusInstituto de Física, UniversidadeFederal do Rio de Janeiro, Rio deJaneiro, RJ, BrasilE-mail: [email protected]

Almir Guedes dos SantosInstituto Federal de Educação, Ciênciae Tecnologia do Rio de Janeiro,Nilópolis, RJ, BrasilUniversidade de São Paulo, Faculdadede Educação, São Paulo, SP, BrasilE-mail: [email protected]

Vitorvani SoaresInstituto de Física, UniversidadeFederal do Rio de Janeiro, Rio deJaneiro, RJ, BrasilE-mail: [email protected]

Apresentamos um relato sobre a aplicação dailusão de óptica como uma ferramentaeducacional, realizada com os alunos do nívelmédio técnico de um instituto federalfluminense. O trabalho foi realizado a partirde um roteiro didático elaborado por monitoressob a orientação do professor da turma. Ele foiaplicado em uma aula regular da turma e foiapresentado após as atividades experimentaise exposições teóricas realizadas sobre ópticageométrica. As ilusões de óptica discutidas estãorelacionadas à reflexão e à refração da luz,incluindo a formação de imagens anamórficas,às projeções em 3D, aos truques com espelhosplanos, às miragens e à “garrafa invisível”. Aanálise das respostas dos estudantes àsperguntas incluídas em um questionárioapresentado no mesmo roteiro revelaram queos alunos foram capazes de descrever osfenômenos observados com base nos conceitoscientíficos discutidos previamente.

dessa faixa etária.A utilização de ilusões de óptica na

educação é recente, com suas primeirasaplicações datadas da década de 1970 comVannan [6] e Ward [7, 8]. Segundo essesautores, as ilusões de óptica apresentamnão somente um valor artístico, mas tam-bém um valor educacional ao permitir queos alunos explorem sua capacidade inves-tigativa para interpretar esses fenômenose sejam capazes de descrever os conceitosde natureza óptica associados às ilusões.

Os trabalhos de Postiglione [9],Brandes [10], Edge e Jones [11] e Medeiros[12] dão continuidade ao estudo das ilu-sões de óptica e suas aplicações nas áreasde matemática e óptica geométrica. Ramose Souza [13], Parisoto e Hilger [14]observam que as ilusões de óptica levamdesconforto ao aluno ao serem observadaspor ele e, ao mesmo tempo, o estimulama procurar uma explicação para o fenô-meno considerado.

No Brasil, algumas atividades envol-vendo ilusões de óptica podem ser encon-tradas em livros didáticos de física para o

Ensino Médio como,por exemplo, nos li-vros de Barreto e Xa-vier [15] e Bonjorno eAlves [16]. Essas refe-rências também nosserviram como fontepara a preparação dealgumas atividadesdesenvolvidas emnosso roteiro didático,

além das atividades pertinentes encontra-das em artigos em revistas de ensino defísica.

A partir de tais apontamentos, elabo-ramos um roteiro didático composto decinco atividades, todas utilizandofenômenos de reflexão e refração da luz.O objetivo principal do roteiro é apresentare consolidar os conceitos de óptica geomé-trica em uma aula regular de física através

O PIBID/UFRJ-Física tem comouma de suas características arealização de atividades paraserem aplicadas no horário

regular das aulas por meio deroteiros instrucionais queenvolvam experimentos,

história da ciência e artes ououtras abordagens alternativas

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de atividades envolvendo a criação de dife-rentes ilusões de óptica e a sua análise.

Descrição e aplicação das atividades

O roteiro elaborado e aplicado na aulaconsiste de cinco atividades, com os se-guintes títulos: “Imagens anamórficas emespelho cilíndrico”; “Imagem projetada em3D”; “Cofre cúbico”; “Miragens” e “Copoda invisibilidade”. Essas atividades foramaplicadas posteriormente às aulas expo-sitivas e às aplicações dos roteiros intro-dutórios de história da luz e de experi-mentos de reflexão e refração da luz, sendorecomendado que elas sejam realizadasapós os alunos conhecerem tais fenôme-nos em óptica geométrica. As atividadesforam feitas com grupos de três ou quatroalunos em duas turmas de cerca de 30alunos, com duração de aproximada-mente 90 minutos, durante o primeiro eo segundo semestres letivos de 2015 nocampus Nilópolis do IFRJ, uma das escolasparceiras onde é realizado o subprojetoPIBID/UFRJ-Física.

As atividades abordam temas lúdicosmediante questões do cotidiano e curiosi-dades que podem ser explicadas do pontode vista científico, e suas explicações sãoconstruídas pelos alunos ao responderemàs questões do roteiro. Os materiais utili-zados são em grande maioria de baixocusto, e alguns deles foram obtidos no la-boratório da escola.

Anteriormente à primeira atividade,introduzimos os alunos a uma breve expli-cação sobre o que é uma ilusão de óptica e,junto com a explicação, apresentamos ailustração representada na Fig. 1.

Essa ilustração, denominada YoungGirl-Old Woman Illusion ou My Wife andMy Mother-in-Law, foi originalmente cria-da por um cartunista anônimo, em 1888,para a propaganda de uma empresa alemãda época [18]. Posteriormente, em 1915,o cartunista William Ely Hill produziu ailustração indicada na Fig. 1 para a revistade humor americana Pluck, onde ela ga-nhou popularidade e é conhecida até hoje.

A primeira atividade consiste na refle-xão em espelhos cilíndricos. Inicialmenteentregamos a cadagrupo de alunos al-gumas imagens ana-mórficas, uma delasindicada na Fig. 2a, epedimos que eles asobservem e tentemdizer o que elas repre-sentam.

Após as tentativas de explicação pelosalunos, entregamos a eles um espelho ci-líndrico, cujo material pode ser um canode alumínio ou um cano espelhado, sendoimportante que o espelho tenha uma boareflexão. Com o espelho em mãos, eles oposicionam de forma a ficar no centro do“círculo” formado pela imagem e conse-guem, então, observá-la em sua forma“regular.” Além de imagens anamórficas,também é pedido aos estudantes que pe-guem objetos comuns para serem refle-tidos pelo espelho e, a partir disso, ques-tiona-se qual fenômeno físico foi perce-bido pelo aluno. Nessa pergunta édesejável que o aluno não responda apenasque é a reflexão da luz, e sim como ela semanifesta.

A segunda atividade aborda breve-mente a holografia, a partir de exemplos.Para tal, utilizamos uma associação de es-pelhos côncavos, um de frente para o ou-tro e um deles com um furo circular. Entre

eles colocamos um objeto para ser refle-tido, de modo que acima do furo é perce-bida uma imagem real do objeto refletido(Fig. 2b). Foi informado aos alunos paraque ficassem em certa posição antes queo furo no espelho fosse descoberto, de for-ma que eles pudessem ver com clareza aimagem real. Observamos certa surpresapor parte dos alunos ao verem a imagemsurgir logo após o furo ser descoberto. Emseguida, solicitamos a um dos alunos queele tocasse na imagem que ele estava

vendo, e ele constatouque não havia algopalpável. O materialpermaneceu com osalunos para que elesobservassem diferentesimagens e assim cons-truíssem suas própriasconclusões acerca dos

fenômenos envolvidos no experimento.Na sequência, perguntamos a eles comoaquela imagem é formada e quais as suascaracterísticas em termos de tamanho,orientação e natureza.

A terceira atividade foi realizada comum brinquedo encontrado em lojas, deno-minado “cofre mágico” e representado naFig. 3. O cofre tem formato cúbico, suasparedes internas possuem geralmentealguma ilustração, uma das suas faces étransparente e dentro do cofre, posicio-nado a 45°, há um espelho plano que pro-duz a sensação de profundidade e faz ocofre parecer vazio.

Posicionando o cofre de forma que osalunos não fiquem mexendo, pedimos queeles coloquem uma moeda no cofre. Aodepositarem a moeda, ela bate em algo,que parece ser o fundo, mas não aparecepara os alunos que estão olhando a facetransparente do cofre. A maioria dosalunos tem a sua curiosidade aguçada e

Figura 1: My Wife and My Mother-in-Law.Ilustração feita em 1915 para a revistaamericana Pluck pelo cartunista W.E. Hill,a partir do desenho original realizado em1888 [17].

Figura 2: Duas atividades desenvolvidas: (a) A imagem anamórfica sobre o papel éreconstruída sobre a superfície do cilindro; e (b) na projeção 3D, a imagem do objeto(um “sapinho” de plástico) no interior dos espelhos aparece acima do orifício.

A atividade envolvendo ilusãode óptica usa um tema lúdicodo cotidiano permeado por

abordagem científica, onde asconclusões são construídas

pelos alunos ao responderemquestões do roteiro

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eles começam a se questionar por que amoeda não apareceu. No roteiro é pergun-tado o que aconteceu quando os alunospuseram a moeda e por que ela não apa-receu no fundo do cofre.

A quarta atividade aborda o tema deformação de miragensque podem ser geradasem estradas e desertose contextualizamosessa introdução comum pequeno vídeo doclássico desenho ani-mado Speed Racer [19],em que os personagensse perdem no deserto e começam a ver amiragem de um oásis e, de forma cômica,mergulham em um pequeno lago até per-ceberem que era apenas areia (Figs. 4a e 4b).

Explicamos então que o desenho nãoretrata fielmente a realidade, embora asmiragens existam, e as exemplificamoscom a apresentação de fotos e vídeo reais.Em uma delas, pedimos aos alunos queobservem e expliquem o que há de dife-rente na figura.

A quinta e última atividade é conhe-cida em livros didáticos como “a garrafainvisível”. Entregamos aos alunos doisbéqueres de tamanhos diferentes, de for-ma que um encaixe no outro com folga,e, então, depositamos glicerina, aos pou-cos, no béquer maior, até cerca de metadedo recipiente. Após essa etapa, é pedidoque os alunos ponham o béquer menordentro do maior e observem o “desapa-recimento” da imagem do béquer menor(Fig. 5).

Os alunos inicialmente estranham,mas começam a manusear o aparato epercebem que na verdade ele não ficouinvisível, mas seu tamanho apenas parecemaior por conta da refração, como res-saltam Silva e Laburú [20]. Após a expe-riência, é questionado o que aconteceucom o béquer e quais fenômenos sãoresponsáveis pela “invisibilidade” doobjeto, sendo, então, pedido que apresen-tem uma explicação, evitando apenas aresposta direta.

Análise das respostas dos alunos

Nesta seção apresentamos uma aná-lise de algumas respostas dos alunos aoquestionário apresentado no roteiro. Vale

ressaltar que esse tipode avaliação não foiindividual, visto queas respostas foramdadas em grupo, emum total de oito gru-pos. As notas dadasnas atividades foramem forma de porcen-

tagem, variando entre 79% a 96% derespostas corretas, com uma média geralde acerto de aproximadamente 89%,apontando um alto aproveitamento eentendimento dos alunos sobre as dife-rentes atividades. Lembramos que cadaatividade tem como objetivo atrair a aten-ção dos alunos e observar o quanto elesentenderam das aulas expositivas e dasatividades anteriores sobre os fenômenostratados.

A temática do roteiro gerou interessede toda a turma, que o realizou de formasequencial, com poucas dificuldades, oti-mizando assim o tempo e o trabalho doprofessor e dos monitores ao aplicarem aatividade. Abaixo serão expostas algumasrespostas de alunos a perguntas realizadasno decorrer do roteiro, mas nenhumadelas sem identificação, como usual, esempre que necessário cada resposta écomentada logo em seguida.

Na primeira atividade foi perguntadoaos alunos: “Qual é o fenômeno físicovisto nessas experiências?”. Separamosaqui três respostas dadas por grupos comnotas gerais diferentes.

Grupo A: Reflexão da luz. A imagemfica normal se for refletida num es-pelho plano, mas neste caso, ela sedistorce devido à curvatura do es-pelho.

Grupo B: O fenômeno de reflexão.Grupo C: Reflexão, devido à curvatura

do espelho a imagem reflete de for-ma com que consigamos vê-la dife-rente.

O grupo A acertou essa questão porcompleto, por conta dos termos utilizadosde forma correta, além de fazer menção àcurvatura do espelho, que distorce a ima-gem de qualquer objeto. O grupo B deixoua resposta incompleta porque não utilizao termo “reflexão da luz”, e por não apre-sentar nenhum exemplo ou representaçãoque complete sua explicação. O grupo Ctambém utilizou de forma incompleta otermo para o fenômeno e empregou pala-vras que não auxiliam o entendimento desua resposta, como a palavra “diferente”,que talvez seja uma tentativa do alunopara explicar como é formada a imagemno espelho cilíndrico. A pergunta érelativamente fácil e a maioria dos gruposnão apresentou dificuldades em respondê-la, mas os termos utilizados foram impor-

Figura 3: O cofre “mágico” sendo utilizadona terceira atividade.

Figura 4: Trechos do desenho animado Speed Racer, retratando de forma errada doispersonagens do desenho nadando na miragem de um lago (a) em um deserto (b).

Figura 5: Aplicação da atividade “A garrafainvisível” em sala de aula.

A temática do roteiroapresentado gerou interesse detoda a turma, que o realizou deforma sequencial, com poucasdificuldades, otimizando assim

o tempo e o trabalho doprofessor e dos monitores ao

aplicarem a atividade

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Neste Apêndice apresentamos partedo roteiro “Ilusões de Óptica” usado emsala de aula.

Introdução

Ilusões de óptica são geralmente ima-gens que confundem nossa mente,gerando falsas ideias e enganando quemolha à primeira vista. A imagem da Fig. 6é uma famosa ilusão de óptica feita pelocartunista W.E. Hill, em 1915. Nela pode-se ver uma senhorita bem arrumadaolhando de perfil para longe, mas obser-vando com atenção veremos tambémuma velha olhando para o chão [21].

Figura 6: Ilusão de óptica. É uma jovemou uma idosa?

Atividade 1: Imagens anamórficasem espelho cilíndrico

Estudamos anteriormente a ima-gem formada por espelhos de diversosformatos, incluindo os planos, côncavose convexos. Agora vamos analisar asimagens formadas por espelhos cilín-dricos, para o que serão utilizadas figu-ras distorcidas, denominadas imagensanamórficas (Fig. 7).

Figura 7: Imagem refletida por espelhocilíndrico [22].

Materiais utilizados• Espelho cilíndrico

Apêndice: Roteiro “Ilusões de Óptica”

• Folhas com figuras distorcidas• Objetos comuns

Questões1. O que vemos no espelho cilíndrico

quando o posicionamos na frente deobjetos comuns e imagens distorcidas?

2. Qual é o fenômeno físico visto nes-sas experiências? Classifique a imagem emsua natureza, orientação e tamanho.

Atividade 2: Imagem projetada em 3D

Dentre os tipos de espelhos estuda-dos, apenas com os espelhos planos ana-lisamos a relação entre o número de ima-gens formadas e o ângulo de aberturaentre os espelhos associados. Em outrasassociações, é possível criar, por exemplo,imagens holográficas, que vocês já devemter assistido em filmes e shows (Fig. 8).Vamos analisar o que ocorre na prática,ao associarmos dois espelhos côncavosum por cima do outro, sendo que o decima apresenta um furo circular centradono vértice.

Figura 8: Show do Michael Jacksonproduzido por holograma em Maio de2014 [23].

Materiais utilizados• Par de espelhos côncavos justapostos• Um objeto pequeno

Questões3. Passe a mão no “sapinho” sem

inseri-la no buraco e, em seguida, utilizeseus conhecimentos sobre formação deimagens para explicar o que ocorreu.

4. “Abra” os espelhos côncavos e,então, faça um esboço do diagrama de raiose caracterize a imagem formada em ter-mos de tamanho, orientação e natureza.

Atividade 3: Cofre cúbico

Existem lojas no Rio de Janeiro quevendem cofres de diversos tamanhos eformatos, para depositarmos moedas enotas. É provável que o cofre mais co-nhecido seja o que tem forma de porqui-nho. Porém, o cofre que trouxemos tem

forma de cubo, sendo uma de suas facestransparente.Materiais utilizados

• Cofre cúbico• Moedas

Questões5. Sem mexer no cofre, explique o

que aconteceu com as moedas que fo-ram inseridas nele.

6. Porque vemos o cofre vazio? Quala propriedade responsável por conse-guirmos ver o cofre perfeitamente cú-bico?

Atividade 4: Miragens

Você já deve ter assistido, em dese-nhos animados ou na TV, cenas no deser-to onde o personagem vê um oásis comum lago e se joga na água, sem perceberque se trata de uma ilusão (Fig. 9). Ape-sar de exagerado nesses casos, essa ilusãoocorre na realidade, como aconteceu hápouco tempo na China, e é tão impres-sionante quanto nos desenhos anima-dos.

Figura 9: Miragem de uma cidade vistano céu da cidade de Foshan, China, emOutubro de 2015 [24].

Materiais utilizados• Vídeo (miragem em desenho animado)• Vídeo de uma miragem real• Régua

Material de apoio• Assista o vídeo Speed Racer Classic

-Season 1 - Episode 15 – The des-perate desert race part 2 (10:38 minaté 12:50 min)

• Assista o video Giant Floating CitySeen Over China (Duração: 41 s)

Questões7. Observe atentamente a Fig. 10.

Há algo de diferente nela? O que pareceser? Responda qual é o fenômeno físicopresente na figura e explique por que eleocorre.

8. Faça um pequeno esboço queexemplifique sua resposta para a questãoanterior.

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tantes para avaliar suas respostas.Na segunda atividade foi feito aos alu-

nos o seguinte pedido: “Pegue o ‘objeto’com a mão, mas sem inseri-lo no buraco,e, em seguida, utilize seus conhecimentossobre espelhos côncavos para explicar oque ocorreu”. Apresentamos algumas res-postas dos grupos a seguir:

Grupo A: Não foi possível pegar (oobjeto), porque era uma imagemformada pelos raios que refletemem um espelho e que se cruzamquando voltam para o outro.

Grupo B: A imagem 3D formada éderivada do encontro dos raios apartir dos raios de repetidas refle-xões de raios luminosos dentro dosespelhos justapostos.

O grupo A respondeu bem à pergun-ta, utilizando da melhor forma os termos,mesmo com o final da frase um poucoconfuso. O grupo B acertou, apesar de secomplicar na hora de explicar, utilizandoo mesmo termo repetidas vezes. Na ter-ceira atividade foi solicitado aos alunosque “Sem mexer no cofre, explique o queaconteceu com as moedas que foram inse-ridas nele”. Abaixo estão as respostas dealguns grupos.

Grupo A: As moedas ficam no espelhodiagonal e não no fundo do cofre.Esse espelho faz parecer que o papelde parede cobre todo o cubo, poisgera uma imagem virtual.

Grupo B: Um espelho corta a caixadiagonalmente refletindo as listrasinternas que reveste a parede da cai-xa, deixando ela parecer vazia. Aocolocar as moedas, estas correm portrás do espelho, não aparecendo nacaixa.

Os grupos A e B, apesar de usaremtermos diferentes e explicarem de formaprópria, acertaram a questão ao informarque existe um espelho e que este reflete asparedes do cofre, fazendo-o parecer vazio.

Na quarta atividade foi realizada a se-guinte pergunta: “Há algo de diferentecom a figura? Se sim, o quê?”. A seguir,

selecionamos algumas respostas dadaspelos grupos.

Grupo A: Há. A agitação molecularque ocorre devido à alta tempera-tura gera refração, que por sua veznos dá uma imagem da árvore em-baixo da própria árvore. Nosso cére-bro relaciona a refração à presençade água.

Grupo B: Sim. Parece que as árvoresestão sendo refletidas numa espéciede lago.

Grupo C: Sim, há um reflexo das árvo-res na areia do deserto.

O grupo A responde de forma com-pleta a pergunta, não se abstendo de deta-lhar o que está sendovisto, o que nos au-xilia na avaliação. Ogrupo B apresentauma resposta vaga epouco científica. Aresposta do grupo Ctambém apresentauma resposta incom-pleta e ainda afirmaque as árvores estãosendo refletidas pelaareia, um material opaco que não refleteobjetos.

Finalmente, na quinta atividade, per-gunta-se “Qual foi o fenômeno estudadoque pode ser a causa da invisibilidade doobjeto? Explique.” A seguir apresentamosalgumas respostas dos grupos para apergunta.

Grupo A: Refração. Quando os raiosrefratam da glicerina para o ar, elessofrem um desvio de trajetória,dando a ilusão que o objeto aumen-tou de tamanho.

Grupo B: O fenômeno estudado foi oda refração. Quando dois corpos es-tão cheios de glicerina, não é pos-sível ver o corpo menor, pois a luznão muda de meio deixando assima impressão que o corpo imerso naglicerina fica invisível.

Grupo C: Refração, pois os raios que

partem do objeto para os olhos des-viam ao passar pelo meio da glice-rina, que por sua vez ampliam oobjeto por conta do maior ângulode refração.

Os grupos A e C respondem à per-gunta corretamente, apesar de o grupo Adetalhar melhor como ocorre o fenômeno.O grupo B erra a questão, pois há simrefração entre cada meio, inclusive entrea glicerina e o vidro, de modo que a res-posta deles se assemelha à resposta quealguns livros já deram sobre essa expe-riência, mas que já foram refutadas porSilva e Laburú [20].

Os três grupos foram escolhidos pormeio de sua nota ge-ral, sendo o grupo A ode maior nota, o gru-po B com uma notaintermediária e o gru-po C com menor nota.Não foram comen-tadas aqui todas asperguntas realizadas, eas perguntas foramselecionadas por ati-vidade e pela diferença

entre as respostas dos grupos, de modo agerar uma melhor análise da eficiência dasatividades como auxílio didático.

Considerações finais

As atividades apresentadas neste tra-balho foram criadas e elaboradas comoparte da atuação do grupo de licenciandose professores do subprojeto Física doPIBID/UFRJ atuante no IFRJ-Nilópolis. Otrabalho foi realizado com duas turmasdo quarto período do curso de ControleAmbiental, a partir de um roteiro didáticoelaborado pelo grupo. O trabalho foi apli-cado em uma aula regular das turmas,respeitando-se o conteúdo programáticode física para esse curso. Essas atividadesforam analisadas pelos próprios moni-tores com o auxílio do professor super-visor, após a aplicação nas turmas. Otema ilusões de óptica é muitas vezes

Figura 10: Árvores no deserto da Namí-bia, na região de Deadvlei [25, 26].

Atividade 5: Copo da invisibilidade

A invisibilidade é tema muito abor-dado em filmes e desenhos animados, co-mo em Harry Potter e Os Incríveis. Na áreada física, muitos estudos já foram rea-lizados sobre esse assunto, os quais per-mitem criar materiais que reproduzem es-se efeito. Se utilizarmos conhecimentossobre alguns fenômenos físicos básicos, épossível criar um efeito similar à invisi-bilidade, como faremos a seguir.

Materiais utilizados• Béquer• Glicerina• Objeto a ser imerso

Questões9. O que aconteceu com o objeto

imerso no béquer? Se girar ou virar oobjeto imerso, é possível vê-lo? Expliquepor que.

10. Qual foi o fenômeno estudadoque pode ser a causa da “invisibilidade”do objeto? Explique.

O trabalho realizado na turmamostrou que o potencialeducacional deste tema é

grande, não só por atrair aatenção dos alunos para umadisciplina considerado difícil

mas também por permitirexplicar de forma prática a

diferentes fenômenos da ópticageométrica no seu cotidiano

40 Física na Escola, v. 15, n. 1, 2017Ilusões de óptica nas aulas de física do nível médio

Referências

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ignorado pelos professores de física.Entretanto, o trabalho realizado no IFRJmostra que o potencial educacional dessetema é grande, não só por atrair aatenção dos alunos para uma disciplinaconsiderada difícil mas também por

permitir explicar de forma práticadiferentes fenômenos da óptica geo-métrica no seu cotidiano. Vale ressaltarque além de o tema ser instigante, cons-truir uma atividade para um aluno rea-lizar é gratificante do ponto de vista

educacional. Observamos que o aluno sesente participante da construção de seupróprio conhecimento, supera a passivi-dade de uma aula puramente expositivae assume um papel atuante na suaprópria educação.