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GRUPO PROENFIS

TEMAS PARA O ENSINO DE FSICA

COM ABORDAGEM CTS (Cincia, Tecnologia e Sociedade)

GRUPO PROENFIS

TEMAS PARA O ENSINO DE FSICA COM ABORDAGEM CTS (Cincia, Tecnologia e Sociedade)

Apoio:

Deise Miranda Vianna

Coordenadora do Grupo Proenfis


Jos Roberto da Rocha Bernardo

Organizadores

Copyright 2013 Bookmakers Editora Ltda.

IBSN: 978-85-65242-33-2

Coordenao editorial: Carlos Irineu e Thalita Uba

Capa: Nirto Ceccon

diagramao e projeto grfiCo: ALGO+ Solues Editoriais

reviso: Camila Felice

impresso: Letras e Versos

imagens de Capa: Nirto Ceccon

CIP-BRASIL. CATALOGAO-NA-FONTESINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ

T278 Temas para o ensino de fsica com abordagem CTS (cincia, tecnologia e sociedade) / Deise Miranda Vianna... [et. al.]. - 1. ed. - Rio de Janeiro : Bookmakers, 2012. 23 cm ISBN 978-85-65242-33-2 1. Fsica (Ensino mdio) 2. Prtica de ensino. I. Vianna, Deise Miranda

12-9250. CDD: 370.71 CDU: 37.02

17.12.12 20.12.12 041617

[2013]

Todos os direitos desta edio reservados

BOOKMAKERS EDITORA LTDA.Av. Treze de Maio, 23, grupo 72120.031-007 CentroRio de Janeiro RJTel: (21) 3648-1351www.bookmakers.com.br 1 edio - Janeiro de 2013

SUMRIO

APRESENTAO 7

INTRODUO 9

O DIA A DIA DAS UNIDADES DE MEDIDAS 17

Sandro Soares Fernandes

TRNSITO E A PRIMEIRA LEI DE NEWTON 35

Paulo Henrique de Sousa Silva

O MOVIMENTO DOS SATLITES 50

Leandro Batista Germano

GUA DE LASTRO: UM PROBLEMA DE HIDROSTTICA 71

Vitor Cossich de Holanda Sales

O MOTOR A COMBUSTO NA SOCIEDADE 92

Joo Paulo Fernandes

IRREVERSIBILIDADE 112

Carlos Frederico Maral Rodrigues

APRESENTAO

J escrevemos anteriormente sobre a necessidade de uma reno-vao no ensino de cincias e mostramos que, para essa renova-o, necessrio um novo posicionamento do professor em suas classes. Para o desenvolvimento de suas aulas, o professor precisa de materiais instrucionais coerentes com uma proposta de ensino como investigao, o que implica tambm uma renovao desses programas de atividades. O livro Temas para o ensino de Fsica com abordagem CTS chega para suprir essa necessidade.

O presente livro incorpora duas das tendncias propostas nos ltimos documentos oficiais brasileiros ensino por investigao e abordagem CTS , tanto na preparao de material instrucional para os alunos como em sugestes metodolgicas para os profes-sores, pois cada um dos captulos comea com uma discusso de como o tema e as atividades didticas podem ser trabalhados pe-los professores em suas escolas antes de apresentar as atividades para os alunos.

Os temas propostos por cada um dos captulos, ao serem or-ganizados com um enfoque Cincia-Tecnologia-Sociedade (CTS), visam a dar aos estudantes uma viso humanstica para a cincia a ser estudada, favorecendo, assim, a formao de cidados capazes de atuar de forma responsvel em relao a temas controversos de nossa sociedade e que incorporam aspectos sociocientficos. Por outro lado, uma proposta metodolgica, que tem suas bases no ensino por investigao, constitui uma orientao que enfatiza o

EFEITO ESTUFA 135

Leandro Nascimento Rubino

PRODUO DE ENERGIA ELTRICA EM USINAS HIDRELTRICAS 155


ESPELHOS PLANOS 183

Eduardo Oliveira Ribeiro de Souza

AS ONDAS DE RDIO E A QUESTO DAS RDIOS-PIRATAS 206

Ana Paula Damato Bemfeito

RAIOS X 238

Fabio Ferreira de Oliveira

8 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS

questionamento, a resoluo de problemas abertos e o desenvol-vimento do senso crtico do aluno sobre a importncia da cincia e suas aplicaes na sociedade em que vive, fortalecendo tambm sua participao como cidado. A unio de ambas as facetas con-tedo e metodologia contribui para as alfabetizaes cientfica e tecnolgica dos alunos.

A inteno do grupo PROENFIS vai alm da publicao de um livro impresso. O grupo tem a proposta de divulgao do texto tambm em site, na forma de um e-book. Nesse formato o livro ga-nha nova dimenso, pois o material didtico apresentado no texto escrito, como as experincias, as msicas e os vdeos, podem ser acessados no site, trazendo aos alunos uma melhor contextualiza-o do conhecimento a ser aprendido.

No site, www.proenfis.pro.br, o grupo PROENFIS disponibi-lizar ainda sua produo acadmica, incluindo artigos publica-dos e oficinas realizadas, permitindo, assim, que outros professo-res e pesquisadores avaliem os produtos didticos e possam fazer uso gratuito dos textos. Esse material tem o objetivo de suprimir parte do dficit de materiais didticos, contextualizados, de fcil insero na linha programtica do ensino mdio.

E o que melhor: esse material pode ser utilizado tanto no ensino tradicional quanto nos cursos a distncia.

Anna Maria Pessoa de Carvalho

INTRODUO

Teremos de aprender a viver com duas vo-zes contraditrias que falam ao mesmo tem-po, uma sobre a cincia em construo, outra sobre a cincia acabada. Esta ltima produz frases como faa isto... faa aquilo; a primei-ra diz: o suficiente nunca suficiente. (LA-TOUR, 2000. p. 31)

Um dos aspectos que envolvem o trabalho dos professores das disciplinas cientficas a necessidade de ensinar aos estudantes aquilo que os cientistas fazem e falam. Porm, se j temos a dicotomia apresentada no excerto acima, o que levar para as salas de aula? Na sociedade contempornea, cada vez mais importante que os estudantes se apropriem da linguagem da cincia e da tecnologia e se expressem corretamente sobre esses campos do conhecimento, a fim de que possam participar de forma articulada em discusses acerca de temas atuais em cincia-tecnologia, preparando-se plenamente para o exerccio da cidadania.

H mais de uma dcada estamos pesquisando e produzindo materiais que possam estimular discusses junto aos estudantes do ensino mdio sobre a cincia que feita pelos cientistas e a que apresentada em sala de aula pelos professores. Nesse sentido, o que precisamos contextualizar os contedos de Fsica.

11 Introduo 10 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS

Entre as diferentes correntes de ensino de cincias (no caso, a Fsica) que apresentam propostas relacionadas com materiais didticos, ao longo do tempo e em diferentes pases, destacamos as que se preocupam em promover o desenvolvimento cognitivo dos estudantes visando construo de uma postura crtica deles diante do mundo em que vivem. importante que o estudante, de alguma maneira, se sinta motivado a participar das aulas de cin-cias sem deixar de compreend-las como uma forma diferente de falar e de pensar sobre o mundo que o cerca.

De acordo com nossa viso, a disciplina escolar Fsica mais do que um conjunto de contedos a serem ensinados apenas teo-ricamente. Ela deve ser entendida como um meio para ensinar a cultura cientfica, que possui suas prprias regras, valores e lin-guagem. Cultura esta cuja introduo se faz obrigatria para os estudantes e pela escola.

O enfoque Cincia-Tecnologia-Sociedade (CTS), visto como alternativa humanista para o ensino de cincias (AIKENHEAD, 2006), tem sido indicado como um dos caminhos para a construo de um letramento cientfico e tecnolgico que favorea a forma-o de cidados capazes de atuar de forma responsvel em rela-o a temas controversos que incorporem aspectos sociocientficos (SANTOS e MORTIMER, 2009).

A perspectiva CTS tem sido incorporada em diversas propos-tas curriculares no mundo, embora com abordagens muito dife-rentes (AIKENHEAD, 1994). No contexto brasileiro, tem sido tema de estudos de pesquisadores da rea de ensino de cincias (AN-GOTTI e AUTH, 2001; AULER e DELIZOICOV, 2001; PINHEIRO et al., 2007), onde encontramos iniciativas que vo desde a elabo-rao de materiais didticos at propostas curriculares de alcance regional (SANTOS e MORTIMER, 2009).

Desde 2006, o grupo de pesquisa em ensino de Fsica PROEN-FIS vem incorporando e articulando trabalhos de alunos de gradu-ao e ps-graduao (mestrado acadmico, mestrado profissional

e doutorado) do Instituto de Fsica da UFRJ, do Instituto Oswaldo Cruz-Fiocruz e do CEFET-RJ. Ao longo do tempo, foram produzi-dos materiais para o ensino de Fsica com destaque para os de en-foque CTS. Algumas dessas propostas j foram apresentadas em Novas perspectivas para o ensino de Fsica: propostas para uma formao cidad centrada no enfoque cincia, tecnologia e sociedade (CTS), orga-nizado por Vianna (2008), tendo sido divulgadas e implementadas em escolas da rede pblica do Rio de Janeiro.

Concordando com os princpios e pressupostos do movimen-to CTS, entendemos que a abordagem de contedos deve propor-cionar ao estudante da educao bsica a construo do seu co-nhecimento a partir de discusses que envolvam o papel social da cincia-tecnologia inserida no mundo atual, a fim de possibilitar que ele desenvolva uma viso crtica do mundo globalizado (BER-NARDO, SILVA e VIANNA, 2011).

O material que agora apresentamos, Temas para o ensino de F-sica com abordagem CTS, contm textos que podem ser utilizados por professores e estudantes do ensino mdio, onde sugerimos estratgias para a insero de algumas propostas desenvolvidas para a sala de aula. Todo o material impresso aqui apresentado est tambm disponvel no site www.proenfis.pro.br e pode ser utilizado integralmente ou adaptado pelos interessados, de acordo com sua realidade na escola, sem a pretenso de ser prescritivo.

Muitas propostas aqui apresentadas foram utilizadas pelos prprios autores ou colaboradores em diferentes escolas. Em ge-ral, as reflexes e as anlises realizadas mostraram bons resulta-dos em relao a essas inseres. Alguns autores tm seu material acadmico publicado integralmente nas pginas das diferentes instituies citadas onde cada trabalho foi desenvolvido. Outros trabalhos esto, at o momento, ainda em fase de implementao, embora todos tenham sido validados por bancas de professores e de pesquisadores quando apresentados oficialmente em defesas pblicas de trabalhos de concluso nos diferentes cursos. Por se


tratarem de materiais oriundos de cursos de diferentes nveis aca-dmicos, eles apresentam propostas diferenciadas e compatveis com cada nvel acadmico.

As propostas so apresentadas na forma de material didtico para os estudantes, contendo textos, experincias, vdeos, histrias em quadrinhos, msicas e outras atividades, assim como suges-tes metodolgicas para os professores. Todo o material se destina queles que estejam interessados nessa proposta didtica, mas que a entendam como sugesto sujeita a modificaes cabveis para cada contexto educacional.

Assim como a cincia tem suas vozes contraditrias, o ensino das cincias pode e deve trabalhar com dvidas e controvrsias que possam auxiliar a aprendizagem dos estudantes. Acreditamos que uma abordagem metodolgica diferenciada, sobretudo em re-lao introduo de atividades experimentais, se faz necessria. Nesse sentido, procuramos trabalhar com atividades investiga-tivas (AZEVEDO, 2004), buscando dar oportunidade para que o estudante possa atuar de forma reflexiva e ativa em cada situa-o proposta, possibilitando, assim, a discusso entre os pares, de modo a ampliar e a modificar seu conhecimento sobre a cincia a partir do dilogo em sala de aula. Inspiradas por essa forma de in-troduzir conceitos e contedos, as propostas procuram apresentar diferentes estratgias de abordagem didtica para a sala de aula, com nfase em questes ou problemas abertos (AZEVEDO, 2004).

No que diz respeito organizao das propostas, os 11 temas apresentados no seguem uma ordenao programtica de conte-dos para o ensino mdio, mas todos esto relacionados com qual-quer grade curricular para o ensino de Fsica e para esse segmento da educao bsica.

A seguir, apresentaremos cada um dos autores e os respecti-vos assuntos abordados.

No Captulo 1, o autor SANDRO SOARES FERNANDES aborda o tema O DIA A DIA DAS UNIDADES DE MEDIDAS, que

busca valorizar a importncia que os processos de padronizao das medidas tm na organizao das sociedades.

PAULO HENRIQUE DE SOUSA SILVA apresenta, no Cap-tulo 2, o tema TRNSITO E A PRIMEIRA LEI DE NEWTON, em que sugere um projeto didtico cujo material para o estudante inserido por meio de vdeos encontrados na internet. So vdeos relacionados com o cotidiano do estudante e que propem ques-tes abertas para serem discutidas.

O autor LEANDRO BATISTA GERMANO apresenta, no Ca-ptulo 3, o tema MOVIMENTO DOS SATLITES, para abordagem de contedos de Gravitao Universal.

No Captulo 4, VITOR COSSICH DE HOLANDA SALES desenvolve o texto GUA DE LASTRO: UM PROBLEMA DE HIDROSTTICA, para discutir os conceitos de presso e de em-puxo, baseando-se em desafios e propondo uma discusso que envolva o problema do uso da gua de lastro para equilbrio de embarcaes e seus efeitos ambientais.

No Captulo 5, o autor JOO PAULO FERNANDES desen-volve o tema O MOTOR A COMBUSTO NA SOCIEDADE, para abordar contedos de Termodinmica a partir de discusses que problematizam a controvrsia que envolve tecnologia e meio am-biente no contexto da produo de automveis e do aquecimento global.

O autor CARLOS FREDERICO MARAL RODRIGUES apre-senta o texto IRREVERSIBILIDADE no Captulo 6, onde aborda os processos fsicos naturais e sua relao com a degradao da ener-gia por meio de duas atividades. A primeira atividade mediada por um texto jornalstico sobre o moto-perptuo e a segunda, por vdeos que mostram fenmenos do cotidiano.

No Captulo 7, LEANDRO NASCIMENTO RUBINO apresen-ta a problemtica do EFEITO ESTUFA, utilizando-o como tema organizador para discutir os conceitos fsicos de emisso, reflexo,


absoro de energia radiante e ressonncia como consequncia da necessidade do entendimento do fenmeno do efeito estufa. So utilizados textos, vdeos retirados da internet e um experimento de baixo custo.

O autor JOS ROBERTO DA ROCHA BERNARDO, no Ca-ptulo 8, apresenta a PRODUO DE ENERGIA ELTRICA EM USINAS HIDRELTRICAS como eixo estruturante de discusses sobre as questes socioambientais que envolvem o tema, alm de deixar pistas para a abordagem de assuntos como: energia cinti-ca, trabalho, teorema do trabalho-energia, energia potencial els-tica, energia potencial gravitacional, princpio da conservao da energia, determinao de campos magnticos em torno de con-dutores retilneos, no interior de uma espira ou de um solenoide, princpio da induo eletromagntica, entre outros.

EDUARDO OLIVEIRA RIBEIRO DE SOUZA apresenta o tex-to ESPELHOS PLANOS no Captulo 9, onde desenvolve uma me-todologia baseada no uso de quadrinhos produzidos pelo prprio autor para abordagem do assunto em situaes do cotidiano.

No Captulo 10, a autora ANA PAULA DAMATO BE-MFEITO aborda o tema AS ONDAS DE RDIO E A QUESTO DAS RDIOS-PIRATAS, onde procura trabalhar com as ondas de rdio atravs de uma sequncia de etapas voltadas para o en-frentamento da polmica envolvendo as rdios-piratas, a qual culmina em um debate que considera as dimenses cientfica, tec-nolgica, social, administrativa e jurdica relacionadas ao tema.

FABIO FERREIRA DE OLIVEIRA, no Captulo 11, apresenta o tema RAIOS X, onde aborda elementos da histria de construo do conhecimento sobre os raios X, algumas das suas aplicaes tec-nolgicas, assim como os conceitos fsicos envolvidos com o tema.

Finalmente, gostaramos de enfatizar que compartilhamos com Carvalho (2008) a compreenso de que ensinar Fsica dar oportunidade para que os estudantes reflitam sobre o mundo em

que vivem, a partir da sua insero consciente nas culturas cient-fica e tecnolgica, e assim esperamos ter contribudo para estreitar a lacuna em relao disponibilidade de material didtico para o ensino de Fsica contextualizado com esse conjunto de propostas de fcil insero na linha programtica do ensino mdio, tanto na educao presencial como a distncia.

Este material parte de um projeto intitulado Temas para o ensino de Fsica com abordagem CTS (Cincia, Tecnologia e Sociedade) PROENFIS, apoiado pela FAPERJ, em 2012, atravs do Edital n 08/2012 Material didtico.

A circulao e a implementao das propostas, acompanha-das de crticas e sugestes, podero nos dar a oportunidade de reexamin-las e reformul-las futuramente, uma vez que o mate-rial ficar disponvel na internet.

Agradecemos aos autores por terem acreditado no PROENFIS desde o incio e por disponibilizarem suas salas de aula para inser-o das propostas j finalizadas e daquelas ainda em andamento nas escolas parceiras.



Organizadores

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

AIKENHEAD, G. What is STS Science Teaching? In: SOLOMON, J.; AIKENHEAD, G. (Orgs.). STS Education - International perspec-tives on reform. New York: Ed. Teachers College Press, 1994. p. 47-59.

______. Science education for everyday life: evidence-based practice. New York: Ed. Teachers College Press, 2006.


ANGOTTI, J. A. P.; AUTH, M. A. Cincia e Tecnologia: implicaes sociais e o papel da educao. Cincia em Educao, Bauru, Editora da Unesp, n. 1, v. 7, 2001. p. 15-27.

AULER, D.; DELIZOICOV, D. Alfabetizao cientfico-tecnolgica

para qu? Revista Ensaio - Pesquisa em Educao em Cincias, n. 2, v. 3, Belo Horizonte, UFMG, 2001. p. 105-115.

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigao: problematizando as atividades em sala de aula. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de Cincias. So Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2004. p. 19-33.

BERNARDO, J. R. da R.; SILVA, V. H. D.; VIANNA, D. M. A constru-o de propostas de ensino em Cincia-Tecnologia-Sociedade (CTS) para abordagem de temas sociocientficos. In: SANTOS, W. L. P. dos;

AULER, D. (Orgs.). CTS e educao cientfica: desafios, tendncias e re-sultados de pesquisas. Braslia: Editora da Universidade de Braslia, 2011. p. 373-393.

CARVALHO, A. M. P. Enculturao Cientfica: uma meta no ensino de cincias. Texto apresentado no XIV ENDIPE, Porto Alegre, 2008. p 12.

LATOUR, B. Cincia em Ao. So Paulo: Editora da Unesp, 2000.

PINHEIRO, N. A. M.; SILVEIRA, R. M. C. F.; BAZZO, W. A. Cincia, Tecnologia e Sociedade: a relevncia do enfoque CTS para o ensino mdio. Cincia e Educao, v. 13, n. 1, Bauru, Unesp, 2007, p. 71-74.

SANTOS, W. L. P. dos; MORTIMER, E. F. Abordagem de aspectos so-ciocientficos em aulas de cincias: possibilidades e limitaes. Inves-tigaes em Ensino de Cincias, v. 14, n. 2, Porto Alegre, UFRGS, 2009. p. 191-218.

VIANNA, D. M. (Org.). Novas Perspectivas para o Ensino de Fsica: Pro-postas para uma Formao Cidad Centrada no Enfoque Cincia, Tecnologia e Sociedade (CTS). Rio de Janeiro: Grfica da UFRJ, 2008.

Captulo 1

O DIA A DIA DAS UNIDADES DE MEDIDAS

Sandro Soares Fernandes

INTRODUO

As origens dos pesos e medidas perderam-se no tempo e no espa-o. Desde a pr-histria, a partir do momento que o homem dei-xou de ser nmade, foi preciso entender e interferir nos domnios da Natureza e se fez presente a necessidade de criar um calend-rio, estabelecer padres de medidas que o auxiliassem no plantio, na colheita e nas trocas de mercadorias (LONDRON, 2007). Nes-se sentido, inicialmente o homem usava partes do seu corpo para comparar e medir distncias e agora j usa como padro de me-dida a distncia entre as estrelas. De que maneira o ato de medir influenciou e continua influenciando nossas vidas?

Atualmente os processos de medies so bem avanados e adequados s necessidades da cincia e da tecnologia, mas houve

18 19 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS O dia a dia das unidades de medidas

tempos que o homem utilizava processos bem simples de compa-raes de medidas para poder sobreviver e viver em grupo. Desde as primeiras civilizaes, os pesos e as medidas foram linguagens usadas no comrcio e podem ser considerados como pilares de sustentao para as sociedades no que diz respeito s relaes de troca no comrcio, da padronizao para medir a produo e do suporte dimensional para as cincias e as tecnologias. Com o pas-sar do tempo, o homem evoluiu e, com ele, evoluram tambm os sistemas de medidas.

O homem primitivo no necessitava de um sistema de medi-das muito sofisticado, precisando apenas ter noes de algumas medidas, saber se um objeto era maior que ou mais leve que outros objetos. As primeiras unidades de comprimento foram es-tabelecidas tomando como base as dimenses de partes do corpo humano. Essas unidades eram chamadas de antropomrficas e po-demos citar, como exemplos, a polegada, o p, o palmo, os dedos, o cvado, entre outros mais. medida que o homem foi evoluindo e suas necessidades foram aumentando, esse sistema j no era mais to eficiente, pois havia dedos grandes e pequenos, homens altos e baixos, braos maiores do que os outros, sendo necessria a criao de um padro que no gerasse esse tipo de problema.

Um sistema de medidas eficiente aquele que satisfaz as ne-cessidades das atividades relacionadas metrologia2 e que envol-ve determinadas unidades que representam todas as grandezas mensurveis. Ele deve ser simples, coerente e suficiente para ga-rantir a elaborao de sistemas de equaes fsicas independentes e compatveis.

Apresentamos uma atividade que pode levar o aluno a com-preender a importncia de um sistema de medidas coerente e ade-quado para a sociedade moderna. O assunto no tem recebido a ateno que merece e os alunos geralmente o classificam como um

2 Metrologia (metrology / mtrologie). Cincia da medio e suas aplicaes. Vocabulrio Internacional de Metrologia, 3 ed., IPQ, nov. 2008.

tema pouco interessante. Podemos usar como motivadoras situa-es-problema que despertem curiosidades por meio de vdeos, imagens e/ou texto.

I. MATERIAL PARA O PROFESSOR

Sero apresentadas duas atividades sobre as unidades de medi-das, cujo tema facilitador para a construo de uma atividade didtica em CTS que oferea uma formao ao aluno voltada para a tomada de decises que envolvam a base cientfica da tecnolo-gia e a base prtica das decises (SANTOS e MORTIMER, 2002).

Atividade 1: Desafiando as unidades de medidas

Para iniciar a primeira atividade, propomos que a turma assista a vdeos que tratam das irregularidades nos pesos e nas medidas dos produtos em alguns supermercados, mostrando tambm o traba-lho dos rgos reguladores, como o Instituto Nacional de Pesos e Medidas, nas investigaes das irregularidades. O INPM verificou que 60% dos produtos da cesta bsica do trabalhador brasileiro es-tavam fora dos padres de medidas. Dessa forma, buscamos mos-trar ao aluno a importncia do tema abordado. Assim, ele percebe que o problema que est resolvendo do dia a dia das pessoas, do seu pai e da sua me, e que tem a ver diretamente com a economia da sua famlia.

O primeiro vdeo est ilustrado na Figura 1 a seguir e mostra irregularidades no peso de alguns produtos da cesta bsica dos bra-sileiros, como arroz e feijo, indicando que o erro nas medidas pode chegar a 120 gramas por quilograma do produto. Nesse momento, o professor, com o auxlio de uma balana e de alguns produtos, pode confirmar algumas dessas irregularidades na sala de aula.


Figura 1: Ateno, consumidor!

Fonte: www.youtube.com/watch?v=u-_Pt_yum-g

No prximo vdeo (Figura 2), os alunos podem perceber o papel importante dos rgos reguladores para a manuteno dos padres de medidas dos produtos nos supermercados. Pode ser interessante o incentivo ao debate, a fim de que os alunos tomem conscincia da importncia dessa fiscalizao. Eles podem ser questionados, por exemplo, se costumam se preocupar em veri-ficar se os produtos esto dentro dos padres de medidas e se h esse tipo de preocupao em suas casas. Exemplos do dia a dia podem ser utilizados como: ao comprar um rolo de linha de soltar pipas, ser que o comprimento da linha est correto? E quanto ao comprimento de um rolo de fita adesiva ou de um durex? Ser que as medidas esto corretas?

Figura 2: Irregularidades nos pesos e nas medidas dos produtos.

Fonte: www.youtube.com/watch?v=RxImiaAfoi4&feature=relmfu

O material para os alunos est na unidade III: Desafiando as Unidades de Medida. Os alunos da turma trabalham em grupos e devem comparar preos de produtos de um supermercado fict-cio, Pare & Compare, com os preos das grandes redes de super-mercados que conhecemos. Os alunos recebem o prospecto com os produtos e os preos de vrias redes de supermercados e do Pare & Compare. A relevncia dessa atividade est nas unidades utiliza-das no supermercado fictcio. O objetivo fomentar discusses nos grupos a fim de que sejam construdas relaes corretas entre as diferentes unidades apresentadas pelos dois supermercados.

Atividade 2: Da arca de No Enterprise

Nessa segunda atividade, os grupos tm a oportunidade de efe-tuar algumas medidas. Tambm podemos usar no incio da ati-vidade, como motivao, trailers dos filmes Star Trek (Figura 3) e A Volta do Todo Poderoso (Figura 4). Nesse caso, os alunos tambm recebem um roteiro e devem responder e justificar as situaes--problema apresentadas nele.


Figura 3: Star Trek 2009 The New Enterprise.

Fonte: www.youtube.com/watch?v=-TUptZhKkMo

Figura 4: Noahs Ark Animal Parade 2.

Fonte: www.youtube.com/watch?v=tmk2Kd5QNw0

As unidades diferentes usadas no projeto da Arca de No e da nave Enterprise levaro os estudantes a buscar uma relao entre elas, o cvado e o metro, para efetuarem as devidas comparaes que os conduziro resposta. importante nessa atividade que o aluno perceba que o ato de efetuar uma medio consiste em fazer uma comparao entre o tamanho do instrumento e o que se pretende medir. No incio dessa atividade, os alunos devem medir o comprimento de uma sala de aula usando duas partes do seu corpo como instrumentos de medida. A necessidade de se escolher

duas partes do corpo justamente para que percebam a vantagem de uma sobre a outra durante as medies que realizam.

Aplicaes j realizadas dessa atividade mostraram uma rica discusso entre os integrantes dos grupos sobre a melhor estra-tgia de medio e de organizao dos dados. Depois que todos os grupos realizarem suas medidas, o professor poder tomar os dados e organiz-los na lousa com a ajuda dos alunos, cons-truindo uma tabela para facilitar a visualizao. O papel do pro-fessor fundamental na conduo das discusses sobre a esco-lha do melhor instrumento de medida a ser utilizado. Aps uma nova medio feita pelos alunos com o melhor instrumento, o professor poder organizar nova discusso sobre os resultados obtidos e suas possveis diferenas, embora todos tenham usa-do o mesmo instrumento, ou seja, a mesma parte do corpo para realizar as medidas. Espera-se que eles percebam que a escolha de instrumentos de medidas utilizando partes do corpo no conveniente.

O que se deseja nessa etapa que o aluno perceba que, de acordo com o que se pretende medir, mais interessante usar um instrumento do que outro. Buscando essa percepo do aluno, so-licitamos que ele faa a medida de um objeto cujo tamanho seja menor do que o objeto medido anteriormente uma barra de ma-deira, por exemplo , de maneira que no seja prtica para ele a

utilizao dos mesmos instrumentos.

Na antiguidade, a maioria dos povos tinha dois padres de medidas, os quais eram usados para pequenas e longas distncias. Essa informao pode ser explorada pelo professor, j que pro-vavelmente a escolha dos instrumentos a serem utilizados pelos alunos, para medir a sala e a barra de madeira, sero diferentes, assim como antigamente.


II. MATERIAL DO ALUNO

Atividade 1: Desafiando as unidades de medida

Preparem-se! Vem a uma nova rede de supermercados pronta para brigar de igual para igual na disputa de consumidores que buscam qualidade e preos baixos.

Figura 5: Logotipo do Supermercado Pare & Compare.

Dona Ana, funcionria da nossa escola, ficou sabendo da inaugurao de uma das lojas da rede aqui perto, e no poderia perder a oportunidade de ir conhecer o novo mercado e, quem sabe, j levar alguns produtos para casa se valer a pena, claro!

No entanto, ela voltou para casa um pouco frustrada e sem comprar nenhum produto, pois, ao analisar o prospecto na entra-da da loja com a propaganda e com os preos dos produtos, ficou confusa com as unidades utilizadas e no sabia se os preos eram mais vantajosos ou no.

Gostaria de propor a vocs, hoje, o desafio de verificar se os produtos vendidos na nova rede de supermercados esto real-mente baratos ou se temos mais uma propaganda enganosa. Vocs esto recebendo uma propaganda da rede de supermercados Pare & Compare (Figura 6) e tambm de uma grande rede de supermer-cados j conhecida de todos para usar como referncia, caso seja necessrio. Cabe a cada grupo avaliar se os produtos da rede Pare & Compare esto com seus preos vantajosos em relao aos valo-res de mercado.

Figura 6: Prospecto de propaganda do supermercado Pare & Compare.

Na Tabela 1 abaixo esto listados os produtos e, ao lado, um espao para os comentrios de cada grupo.


Tabela 1: Preferncias entre os produtos dos supermercados Pare & Compare e outros.

Atividade 2:

Texto 1

Da arca de No Enterprise

Ento disse Deus a No: O fim de toda a carne vindo pe-rante minha face; porque a terra est cheia de violncia; e eis que os desfarei com a Terra.

Faze para ti uma arca de madeira de Gofer (Figura 7): fars compartimentos na arca, e a betumars por dentro e por fora com betume.

PRODUTO COMENTRIOS

Pizza

Banana

Barbeador

Espaguete

Manteiga

Toalha

Azeitona

Feijo

Sorvete

Sandlia

Lmpada

Po

E desta maneira fars: de trezentos cvados o comprimento da arca, de cinquenta cvados sua largura e de trinta cvados sua altura.

Fars na arca uma janela, e de um cvado a acabars em cima; e a porta da arca pors ao seu lado; far-lhe-s andares baixos, se-gundos e terceiros (...).

Assim fez No: conforme a tudo o que Deus lhe mandou, as-sim o fez.

(Gnesis, 6: 13-21)

Figura 7: Ilustrao da Arca de No.

Fonte: FERNANDES, S. S. Uma atividade investigativa envolvendo sistema mtrico.

Fsica na Escola, n. 2, v. 12, 2011.

Texto 2

Spock: Estamos a uma distncia aproximada de 12 parsecs da nave do capito.

Scott: Jamais chegaremos a tempo de salvar a nave.

Spock: Seria possvel se consegussemos velocidade de dobra quatro.

Scott: Mas essa velocidade impossvel de ser atingida.


Spock: Voc j descobriu como fazer isso.

Scott: No sou capaz de gerar essa velocidade na Enterprise.

Figura 8: Nave Enterprise.

Fonte: www.startrek-wallpapers.com/Enterprise/Enterprise-NC01-Schematics/

Texto 3

Em um futuro no muito distante... Nosso planeta est ameaa-do de extino em razo da coliso de um imenso asteroide de 100 km de dimetro. Ser o fim da vida na Terra. Devido s circunstn-cias do desastre iminente, no h como reconstruir a Arca de No e salvar um casal de cada ser do planeta para uma futura proliferao das espcies. Nossa nica chance a utilizao da Enterprise, nica nave capaz de viajar para fora do nosso sistema em busca de novos lares, construda com a mais avanada tecnologia conhecida.

Voc acha que seria possvel colocar um casal de cada espcie na Enterprise, assim como foi feito por No em sua arca? Justifique sua resposta.

RESPONDA

I) Utilizando alguma parte do seu corpo, mea o comprimento dessa sala. Cada grupo escolhe duas partes diferentes. Orga-

nize as medidas obtidas, indicando tambm vantagens e des-vantagens da escolha.

II) Preencha a Tabela 2 com os dados de todos os grupos for-necidos pelo professor.

Tabela 2

GRUPO INSTRUMENTO I INSTRUMENTO II MEDIDA I MEDIDA II

I

II

III

IV

III) Utilizando o melhor instrumento de medida escolhido pela turma, cada grupo mede o comprimento da sala e preen-che os dados na Tabela 3.

Tabela 3

GRUPO MEDIDA USANDO O INSTRUMENTO I

I

II

III

IV

IV) Utilizando partes do seu corpo, mea o comprimento do lpis deixado sobre a mesa pelo professor. Cada grupo deve escolher duas partes do corpo diferentes para efetuar as me-dies. Organize as medidas obtidas, indicando tambm van-tagens e desvantagens dessa escolha.


V) Preencha a Tabela 4 abaixo com os dados de todos os gru-pos fornecidos pelo professor.

Tabela 4

GRUPO INSTRUMENTO I INSTRUMENTO II MEDIDA I MEDIDA II

I

II

III

IV

VI) Utilizando o melhor instrumento de medida escolhido pela turma, cada grupo mede novamente o comprimento do lpis fornecido para a atividade e preenche a Tabela 5.

Tabela 5

GRUPO MEDIDA USANDO O INSTRUMENTO II

I

II

III

IV

Texto 4

Essa diversidade de medidas obstrua a comunicao e o comrcio e atrapalhava a administrao racional do Estado. Alm disso, tais medidas raramente eram precisas. At o fim do sculo XVIII, a preciso no era essencial porque a prtica capitalista ainda no estava difundida no mundo, diz o historiador da cincia Shozo Motoyama, da USP. A preciso adquire importncia quando se passa a considerar o lucro e o ganho que cada um pode obter em uma transao econmica. A deciso de criar um modelo de uni-dades que fosse universal, prtico e exato finalmente se concreti-

zou com a Revoluo Francesa, em 1789. O rompimento com as tradies feudais abriu caminho para ideias inovadoras... O plano era elaborar um sistema de unidades baseado em um padro da Natureza, imutvel e indiscutvel. Como a Natureza no pertence a ningum, tal padro poderia ser aceito por todas as naes e se tornaria um sistema universal.

I) A utilizao de partes do corpo para efetuar medidas, as quais j foram e ainda so utilizadas por diversos povos ao longo da histria, boa ou no para ser usada como padro de unidades? Justifique.

II) Usando os dados do Anexo abaixo, procure responder a pergunta proposta no incio da atividade e comparar os tama-nhos da Enterprise e da Arca de No.

ANEXO:

Alguns sistemas pr-mtricos:

Babilnios

Antebrao humano (50 cm) e beru (10 km)

Mesopotmios

Palmo (9,3 cm)

Polegar (1/3 do palmo)

Cvado mdio (4 palmos)


Cvado grande (5 palmos)

Gregos

P grego (30,83 cm)

Dedo (1/16 do p)

Plethron (100 ps)

Estdio (600 ps. Medido pela primeira vez por Hrcules, era a distncia que o homem poderia correr sem respirar.)

Romanos

P romano (29,57 cm)

Digitus (1/16 do p)

Palmus (1/4 do p)

Passus (5 ps)

Mille Passus (1.000 passos ou 5.000 pedes)

Leuga (7.500 pedes)

Chineses

Um tronco de bambu era usado como unidade de medida de com-primento a partir da distncia entre seus extremos. A invariabi-lidade era garantida pela imposio que o tubo emitia, sempre determinada pela nota musical quando usado como apito. Sua ca-pacidade era usada como unidade de volume, e o peso de determi-

nado material que preenchia o interior do tronco era usado como unidade de massa.

O metro

O metro (m) foi um grande vitorioso da unificao, desbancando as medidas inglesas: a polegada perdeu para o milmetro; o p, para o centmetro; a jarda, para o metro; a milha, para o quilme-tro. Contudo, medir a partir de um meridiano tambm era algo pouco preciso, de forma que, em 1889, definiu-se o metro padro como a distncia entre duas marcas feitas em uma barra de platina e irdio! A barra, que ento se tornou o objeto definidor do metro, passou a ficar guardada no BIPM (Bureau International des Poids et Mesures), em Svres. Contudo, a onda atmica tambm atingiu as medidas de comprimento e, em 1960, o metro foi definido como 1.650.763,73 comprimentos de onda no vcuo da radiao carac-terstica do criptnio-86 (86Kr). Mas a medida de segundo era to precisa que acabou se criando uma tendncia (que ainda hoje est em vigor) de definir todas as unidades em funo do segundo. Agora uma pergunta de anlise dimensional: como se define uma grandeza espacial a partir de uma temporal? Usando uma velo-cidade (L/T)! E, como sabemos, a velocidade da luz a nica ve-locidade absoluta do Universo! Ento, desde 1983, a definio se tornou:

Um metro a distncia percorrida pela luz em 1/299.792.458 de segundo3.

3 Fonte: SILVA, Irineu da. Histria dos pesos e medidas. So Carlos: EdUFSCar, 2004


Captulo 2

TRNSITO E A PRIMEIRA LEI DE NEWTON

Paulo Henrique de Sousa Silva

INTRODUO

A Fsica a cincia que tenta entender as leis da Natureza que re-gem todos os processos que se verificam no Universo em geral.

Para compreendermos o pensamento de Newton sobre o Uni-verso, extramos o seguinte trecho de sua obra ptica:

Parece-me provvel que no princpio Deus formou a matria segundo partculas slidas, macias, duras, impenetrveis, mveis, com tamanhos, formas e propriedades, e em pro-poro em relao ao espao condizente aos fins para os quais Ele as criou; e que essas par-

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

SANTOS, W.L.P. e MORTINER, E.F. Uma anlise de pressupostos tericos da abordagem C-T-S (Cincia-Tecnologia-Sociedade) no contexto da educao brasileira. In: Ensaio. Belo Horizonte. V.2 N. 2 UFMG: 2002 p.1-23

LONDRON, E.S.Z. O sistema Mtrico Decimal como um Saber esco-lar em Portugal e no Brasil Oitocentista. Disponvel em: http://www.pucsp.br/pos/edmat/do/tese/. Acesso: 20 ago. 2012.

Autor: Sandro Soares Fernandes.

Formado em licenciatura em Fsica pela UFRJ, atualmente o au-

tor leciona nas seguintes escolas: Colgio Pedro II (Campus So

Cristvo III), Colgio Palas, Centro Educacional da Lagoa, Colgio

Paranapu e Ncleo de Ensino Roberto Ramos.

Este trabalho parte da tese de Mestrado, Atividades Investigativas

Envolvendo Sistema Mtrico, defendida em 07 de fevereiro de 2012,

no Instituto de Fsica da UFRJ (Programa de Mestrado Profissional

em Ensino de Fsica).

36 37 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS Trnsito e a primeira lei de Newton

tculas primitivas, sendo slidas, so incom-paravelmente mais duras do que quaisquer corpos porosos que elas constituem; e to su-mamente duras que no se consomem ou se partem em pedaos, pois nenhum poder ordi-nrio capaz de dividir o que o prprio Deus fez uno no princpio da criao... Portanto, para que a Natureza possa ser duradoura, as mudanas das coisas corpreas somente ocor-rem atravs de separaes e novas associaes e movimentos dessas partculas permanentes; com os corpos compostos tendendo a romper--se no no meio dessas partculas slidas, mas nas partes onde elas se renem e apenas se to-cam em uns poucos pontos. (NEWTON, 2002. p. 290)

Da surgiu a necessidade de descrever as leis que regu-lam o movimento dos corpos, e seu carter universal serviria de base para a compreenso de todos os processos no Univer-so. Ao enunciar suas trs leis, Newton conseguiu com exatido descrever e explicar tanto o movimento de grandes astros como de pequenssimas partculas.

Durante muito tempo, as leis da Mecnica de Newton foram consideradas as nicas leis fundamentais da Nature-za. Esse quadro s veio a se alterar durante os estudos sobre os processos eletromagnticos que no obedecem s leis mecni-cas de Newton, mas que regulam o comportamento do campo eletromagntico.

A necessidade de uma proposta de ensino para esse tema sur-giu ao se perceber a crescente universalizao do acesso inter-

net. Os incentivos do governo, o crescimento das redes sociais e o advento das tecnologias de acesso rpido, como o modem 3G e os smartphones, contribuem para colocar o indivduo em um novo tipo de sociedade, onde ele se mantm cada vez mais conectado rede. Baseados nessa realidade, optamos pela construo da nossa proposta utilizando vdeos do endereo da rede de internet www.youtube.com.

Embora a proposta esteja baseada no uso de recursos tecno-lgicos, no podemos esquecer que a educao continua a se utili-zar de velhos mecanismos que no acompanham a sociedade, tor-nando a aula cada vez mais distante do cotidiano do aluno. Alm disso, so poucas as tentativas de reverso desse quadro, e raras as iniciativas, geralmente frustradas, por falta de embasamento te-rico. A fim de conscientizar os estudantes, ao mesmo tempo que aprendem Fsica na sala de aula, propomos o tema Acidentes de Trnsito e, assim, acreditamos que as discusses propostas po-dem ajudar na formao de cidados mais conscientes sobre esse tema.


Neste trabalho foram selecionados vdeos de sites da internet para que os alunos, com o professor, observem fenmenos do cotidia-no. A partir dessas observaes, a 1a lei de Newton apresentada para os alunos pelo professor.

Assim, este trabalho busca facilitar a compreenso das leis de Newton e suas implicaes em nossa sociedade junto aos estudan-tes, promovendo o desenvolvimento de habilidades como o pensa-mento crtico, a argumentao, o ceticismo e tambm a conscientiza-o sobre o modo como a cincia construda.

Por se tratar de conceitos fundamentais para a Dinmica, as leis de Newton explicam o movimento da maioria dos corpos.


Sendo assim, elas tm grande influncia no desenvolvimento das tecnologias.

O professor pode associar os vdeos com questes abertas. Espera-se que os alunos, ao assistirem aos vdeos, possam che-gar s concluses desejadas. O professor, se possvel e se julgar necessrio, pode incentivar a interao dos estudantes com os vdeos.

Ao longo do trabalho sero sugeridas questes que ajudaro o aluno em seu processo de aprendizagem; no entanto, por se tratar de questes abertas, o professor poder sugerir outras perguntas que o auxiliem.

Atividade 1

O objetivo colocar o aluno a par dos problemas que ocorrem no trnsito brasileiro e procurar motivos para isso. No final do texto, o autor mostra que pases com um ndice de educao elevado tm um ndice de acidentes menor. A princpio, o aluno pode pensar que essa educao se refere a uma educao no trnsito; porm, no final do trabalho o professor deve chamar a ateno para o fato de essa educao ser referente a um melhor entendimento sobre a Fsica e sua vida no cotidiano.

Atividade 2

Essa atividade mostra primeiramente trs acidentes de trnsito. O primeiro vdeo de um homem que pega no sono e capota o veculo. O segundo vdeo de um nibus que tomba de lado aps derrapar. Finalmente, o terceiro vdeo mostra uma coliso de dois nibus que possuem cmeras internas. O objetivo auxiliar o alu-

no a perceber que nenhuma medida de segurana foi adotada em todos os casos.

O quarto vdeo mostra a diferena entre colises com e sem airbag e cinto de segurana. O objetivo chamar a ateno para a importncia do uso dos itens juntos.

Atividade 3

Agora o objetivo analisar os vdeos. Primeiramente, com o v-deo 3, o cuidado fazer notar que existem duas cmeras em dois nibus e que as pessoas mostram comportamentos distintos em cada nibus. Depois exibido o vdeo 4, onde a ideia abordar o conceito de inrcia.

Aps a construo do conceito de inrcia, os alunos analisam os vdeos 1 e 2, a fim de construrem o conceito de fora. A nica preocupao com esses vdeos chamar a ateno para a ao da gravidade sobre as pessoas. Finalmente, com os conceitos de fora e de inrcia chega-se primeira lei de Newton.

Atividade 4

Nessa atividade os alunos buscam explicar como o cinto de se-gurana e o airbag atuam fisicamente e impedem os acidentes fatais.

Outra discusso importante a falta de cinto de segurana na maioria dos nibus intermunicipais e o jogo de interesses polticos e empresariais em torno desse assunto.


II. MATERIAL PARA O ALUNO

Atividade 1

Leia a reportagem a seguir:

Acidente de trnsito, o grande mal que pode ser evitado

Segundo a OMS, os acidentes de trnsito no mundo so a maior causa de mortes entre as pessoas de 10 a 24 anos. Pelo menos 1,2 milho de pessoas perdem a vida todos os anos nas rodovias e estradas mundo afora.

Os pases em desenvolvimento provocam 400 vezes mais mortes que o terrorismo. Matam quatro vezes mais que as guerras e os conflitos.

No Brasil morreram, em um s ano (2010), 40.610 pessoas em acidentes. O que nos deixa em uma situao bastante triste o fato de que os acidentes ocorrem, em sua maioria, por falhas humanas, principalmente nos finais de semana prolongados e durante as f-rias escolares, quando aumenta o nmero de motoristas inexpe-rientes nas rodovias.

Rotina infeliz dos imprudentes que no sabem o que come-morar datas festivas ou passear com a famlia. Proporcionalmente populao, o trnsito, no Brasil, 90% mais perigoso que nos Estados Unidos, e cinco vezes mais perigoso que na Inglaterra ou no Japo.

Segundo o Ministrio da Sade, os acidentes e violncias representam importante problema de sade pblica, que atinge pases do mundo inteiro. O Brasil, nas ltimas dcadas, foi, aos poucos, colocando-se entre os campees mundiais de acidentes de trnsito.

Acidente de Trnsito no Brasil

No ano de 2007, dados assustadores da Polcia Rodoviria Federal revelaram que 85% dos condutores de veculos envolvidos em acidentes de trnsito eram do sexo masculino com tempo de habilitao entre 5 (cinco) e 9 (nove) anos e que se encontravam di-rigindo entre 00h15 e 1h, apresentando sintomas de embriaguez. Cerca de 25% das vtimas fatais apresentavam sinais de lcool no sangue. Os fatores que contriburam para essa triste realidade so apontados como sendo os seguintes:

Velocidade alm da permitida;

Distncia curta entre os veculos;

No obedincia sinalizao;

Ultrapassagens mal realizadas;

Sono;

Uso de drogas e bebidas alcolicas.

Quanto ao tipo de acidente de trnsito com maior ocorrncia, foi constatada a coliso na traseira. Das ocorrncias, 65% foram registradas com o tempo bom, 55% em plena luz do dia, 70% em pistas simples e 70% na reta. O mais triste e vergonhoso que mais de 90% dos acidentes tiveram como causa principal a falha humana.

O nmero de acidentes causados pela imprudncia dos moto-ristas que batem na traseira do veculo adiante to grande que a jurisprudncia considera quem bate atrs como culpado. A mdia est repleta de depoimentos de motoristas causadores de aciden-tes que afirmam que os freios de seu veculo no funcionaram a tempo de evit-los.


Atravs desses dados, algumas providncias poderiam ser tomadas para se tentar diminuir esse quadro. Acreditamos que o caminho correto poderia ser atravs de uma melhor educao. Nos pases onde o ndice de educao elevado, o nmero de acidentes de trnsito reduzido2.

Discuta com seus colegas de turma:

I) Quais so as principais causas para os acidentes de trnsito?

II) Que fatores contribuem para esses acidentes e como eles contribuem?

III) O autor do texto sugere uma providncia a ser tomada. Como essa providncia pode influenciar na preveno dos acidentes?

Atividade 2

Assista aos vdeos:

Vdeo 1 Acidente de carro

Disponvel em: www.youtube.com/watch?v=f3FEw8k0mE4&feature=player_embedded

Acesso em: 20 ago. 2012.

2 Adaptado de www.atividadesrodoviarias.pro.br/acidente.htm. Acesso em: 20 ago. 2012.)

Vdeo 2 Acidente no nibus escolar

Disponvel em: www.youtube.com/watch?v=P5OoWQaWeRs


Vdeo 3 Acidente de nibus (dos instantes 21s a 58s)

Disponvel em: www.youtube.com/watch?v=uCTzj_w_X5o&feature=player_embedded


Vimos uma srie de acidentes. Responda as perguntas de acordo com o que voc observou:


I) Identifique as provveis causas dos acidentes e diga como eles poderiam ter sido evitados.

II) Voc conhece alguma maneira de minimizar os danos que as pessoas sofreram? D exemplos.

III) Voc observou, em algum vdeo a que assistiu, alguma sugesto que poderia propor?

Vdeo 4 Coliso frontal com e sem cinto e airbag

Disponvel em: www.youtube.com/watch?v=d7iYZPp2zYY


Discuta com seus colegas de turma com base no vdeo:

I) Como o airbag e o cinto de segurana podem evitar um aci-dente fatal? Indique os principais motivos a partir do vdeo.

II) Explique tambm o que pode acontecer se esses itens forem utilizados separadamente. Eles seriam suficientes ou no?

III) Um item de segurana pode ter uso opcional ou todos de-vem ser obrigatrios? Elabore argumentos e debata com seus colegas de turma.

Atividade 3

A Fsica por trs do cinto de segurana e do airbag

Reexibio do vdeo 3 (instantes 21s a 58s)

I) Identifique no vdeo, aos 37 segundos, em que posio est a cmera interna do nibus.

II) Identifique tambm a posio da cmera aos 47 segundos. Observe atentamente a qual nibus pertence cada cmera.

III) No instante da coliso, identifique na cmera interna a di-reo e o sentido em que fica a frente do nibus; em seguida, perceba a direo e o sentido em que as pessoas so lanadas. Esse sentido o mesmo que fica a frente do nibus ou dife-rente?

IV) Diga tambm se a direo e o sentido em que as pessoas so lanadas a mesma em que o nibus se movia ou dife-rente.

V) Discuta com seus colegas de turma qual seria a velocidade das pessoas antes e depois da coliso. Ela seria igual a do ni-bus ou diferente?


Reexibio do vdeo 4

I) Como foi feito anteriormente, identifique no vdeo a dire-o e o sentido que o boneco de teste segue aps a coliso. Esse sentido o mesmo ou diferente da direo que o carro seguia?

II) Discuta tambm sobre a velocidade do boneco antes e de-pois da coliso. Ela a mesma ou diferente da do carro?

III) Suponha que no mesmo vdeo no exista o painel no carro. O que voc acha que aconteceria com o boneco de teste?

IV) Se possvel, capture trs imagens do vdeo, antes, durante e depois da coliso, e em cada imagem indique com setas fei-tas por voc as direes que o boneco e o carro seguem.

V) Podemos dizer que tanto as pessoas do nibus como o bo-neco de teste continuaram a descrever o movimento que ti-nham com a mesma velocidade no momento da coliso?

Vemos, ento, que objetos em movimento tendem a manter seu movimento com velocidade constante.

Discuta com seus colegas de turma se o mesmo pode ser dito dos objetos em repouso ou parados.

Qual seria a velocidade de um objeto em repouso? Ela seria constante?

Vemos, ento, que objetos em repouso tendem a se manter em repou-so, o que no deixa de ser um movimento com velocidade constante.

Chamamos de inrcia a resistncia que os corpos mostram de alte-rar seu estado de movimento, esteja ele em movimento ou em repouso.

Entendemos, ento, que todo corpo mantm seu estado de veloci-dade constante ou de repouso....

Reexibio do vdeo 1

I) Analisando o primeiro vdeo, descreva o que voc acha que deve ter ocorrido com o carro. Tente explicar como o homem pode ter ido parar no banco de trs.

II) Procure dizer qual a posio final do carro, analisando a po-sio final do homem e procurando outros indcios no vdeo.

III) Procure tambm identificar no vdeo as mudanas de dire-es e de sentidos no movimento e o que causa essas mudan-as. Faa como anteriormente: separe trs imagens e procure indicar com setas feitas por voc as mudanas de movimento que o homem executou. Separe outras trs imagens para ver que objetos podem ter agido sobre o homem para causar essas mudanas de movimento.

Reexibio do vdeo 2

I) Como foi feito anteriormente, descreva o que voc acha que deve ter ocorrido com o nibus. Procure explicar como as crian-as podem ter ido parar no lado esquerdo do nibus.

II) Identifique o que agiu sobre as crianas para que elas fos-sem parar na lateral esquerda do nibus e o que as manteve naquela posio.

Reexibio do vdeo 4

I) Observe atentamente a direo e o sentido que o boneco de teste segue. Identifique o que agiu sobre o boneco e qual foi o resultado dessa ao.


II) Se o que agiu sobre o boneco no existisse, qual seria a tra-jetria que o boneco de teste seguiria?

III) Refaa os desenhos feitos anteriormente e desenhe a pos-svel trajetria caso esses objetos que agiram no boneco no existissem. Compare com o desenho anterior.

Vemos, ento, que para um corpo modificar seu movimento, alguma coisa age sobre ele.

A essa coisa que age sobre os corpos modificando seu mo-vimento damos o nome de fora.

Entendemos que corpos modificam seu movimento quando sofrem ao de uma fora.

Conclumos que todo corpo mantm seu estado de velocida-de constante ou de repouso, a menos que seja forado a modificar esse estado por uma fora.

Atividade 4: Discusso

I) Agora explique como o airbag e o cinto de segurana funcio-nam, utilizando os conceitos que voc aprendeu.

II) Investigue na sua cidade se os nibus possuem cinto de segurana.

III) Discuta com seus colegas de turma por que existe uma lei que obriga o uso da cadeirinha de segurana para crianas quando elas viajam de carro, mas no existe a mesma lei para crianas quando elas viajam de nibus.

IV) Investigue tambm se isso acontece com o uso do cinto de segurana.

REFERNCIA BIBLIOGRFICA

NEWTON, Isaac. ptica. Traduo, introduo e notas de Andr Koch Torres Assis. 1 ed. 1 Reimpr. So Paulo: Editora da Universidade de So Paulo, 2002.

Autor: Paulo Henrique de Sousa Silva

Graduado no curso de Licenciatura em Fsica, no Instituto de Fsica

da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), em 2012.

Este trabalho parte da monografia de concluso de curso de Li-

cenciatura defendida em 11 de janeiro de 2012.

Atualmente o autor leciona nas seguintes escolas: Colgio Estadual

Alfredo Neves e Colgio Estadual Engenheiro Carlos Frederico de

Ara Leo.

51 O Movimento dos satlites

Captulo 3

O MOVIMENTO DOS SATLITES

Leandro Batista Germano


A proposta sobre o movimento dos satlites possui cinco unidades estruturadas a partir de uma sequncia de ensino. Inicialmente, discutiremos aspectos sociais relativos ao tema, problematizando e contextualizando o uso dos satlites em nossa sociedade para a previso do tempo. Em seguida, sero discutidos aspectos tec-nolgicos e conceitos fsicos ligados ao tema e relacionados com essa tecnologia, levando em conta os impactos sobre a sociedade, produtos e benefcios.

Ao longo do captulo sero levadas em conta as orientaes contidas nos PCNs (BRASIL, 2002).

Esto entre os objetivos do trabalho: o desenvolvimento de valores vinculados aos interesses coletivos, como os de solidarie-dade, de fraternidade, de conscincia do compromisso social, de reciprocidade, de respeito ao prximo e de generosidade.

Com isso, a proposta tem o objetivo de tornar a aprendizagem mais dinmica e interessante para o aluno e o professor ao ser dis-cutido o tema Movimento dos satlites no contexto da Gravitao Universal.

A Unidade 1 ser composta por atividades de leitura e de in-terpretao, com os alunos preferencialmente divididos em gru-pos. Nessa atividade a capacidade crtica e a habilidade da leitura sero competncias valorizadas.

O aluno far uma reflexo sobre o uso dos satlites e como essa tecnologia est presente no nosso cotidiano. Nessa proposta sugere-se que o grupo trabalhe com um texto que servir de su-porte para uma discusso inicial. Assim, o objetivo dessa Unidade relacionar a previso do tempo com o uso dos satlites artificiais.

Na Unidade 2 sugere-se uma atividade que levar os alunos a discutir sobre a tecnologia que est associada previso do tem-po, atravs do texto que retrata como a tecnologia dos satlites se desenvolveu ao longo da histria da humanidade, influenciando nosso cotidiano. E assim, com base no texto apresentado e tambm em pesquisas em jornais, revistas ou internet, cada grupo dever elaborar uma resposta questo apresentada.

A Unidade 3 discutir temas de Fsica relacionados com a uti-lizao dos satlites artificiais. Para isso, inicialmente ser inserida uma discusso sobre as leis da Fsica envolvidas no lanamento dos satlites. No segundo momento, discutiremos o que deve ser observado para manter um satlite em rbita, ou seja, as condies necessrias e as leis fsicas que so utilizadas. Nessa atividade o professor poder demonstrar um experimento que permita discu-tir as variveis que so necessrias para manter um satlite em

52 53 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS O Movimento dos satlites

rbita, e que pode ser visualizada no link a seguir: www6.cptec.inpe.br/~grupoweb/Educacional/MACA_SSS/.

A Unidade 4 possui o intuito de discutir qual a importncia da utilizao dos satlites em nossa sociedade. Com essa discusso que-remos oferecer uma reflexo sobre o que sabemos sobre os satlites e como essa tecnologia influencia diversos setores de nossa sociedade.

O objetivo da Unidade 5 propor uma discusso em sala de aula utilizando um Grupo de Observao versus um Grupo de Verbalizao (GO x GV). (ANNA, I. M. S. e MENEGOLLA. M, 2002). Essa discusso objetiva destacar pontos referentes ao uso da tecnologia dos satlites, seus efeitos na sociedade, principalmente em relao ao seu uso para a previso do tempo.

Essa atividade pode seguir a orientao sugerida abaixo:

Distribuio do texto com antecedncia de uma semana para que os alunos o estudem extraclasse (a critrio do(a) professor(a)).

Diviso da turma em dois grupos, por simples sorteio, limi-tando-se o tamanho de cada grupo ao mximo de 15 alunos e dispondo-os em dois crculos concntricos.

Atribuio ao grupo interno, denominado Grupo de Verba-lizao (GV), da funo de discutir o texto. Esse grupo ser bem orientado sobre o que deve ser discutido e por quanto tempo (ficando a critrio do professor o tempo de durao).

Ao grupo externo, denominado Grupo de Observao (GO), cabe a funo de apenas observar, ouvir e anotar a discusso do Grupo de Verbalizao, sem que os compo-nentes se comuniquem entre si. Os observadores sero ins-trudos para observarem, ouvirem e anotarem:

a) se os conceitos do texto discutido foram todos usados ou se houve alguma omisso;

b) se houve o emprego adequado dos conceitos;

c) se o grupo de verbalizao forneceu elementos que tor-naram a aprendizagem do tema significativa (se relaciona-ram conceitos novos com conceitos j aprendidos).

Aps a sesso de verbalizao, os observadores lero em voz alta o que anotaram, sem se permitir debates, pergun-tas de esclarecimento ou outras intervenes.

Em seguida, retomada a etapa de verbalizao, com os grupos invertendo suas funes. O grupo que inicialmente estava com a funo de verbalizao ocupar agora a posi-o de observao e vice-versa.

O professor fecha as discusses, fazendo uma sntese do que ocorreu, tanto em termos de funcionamento, como em termos conceituais (se achar necessrio), e respondendo as questes formuladas.

II. MATERIAL PARA O ALUNO

UNIDADE I: Texto de apoio e atividades para os alunos

Texto 1: Massa de ar seco dificulta a formao de nuvens e deixa tempo firme3

A quarta-feira vai ser mais um dia de tempo quente e seco na maior parte do pas. E com previso de mar agitado em uma faixa grande do litoral, entre o Rio de Janeiro e o Rio Grande do Norte. Da Bahia at Pernambuco tambm pode ter ressaca, que quando o mar avana com fora sobre a faixa de areia.

3 Fonte: Previso do tempo G1, Bom dia Brasil notcias, edio do dia 15/08/2012)


No Recife deve chover, a mxima vai ser de 27C. Em Vitria o dia vai ficar nublado, com possibilidade de chuva a qualquer momento, e a mxima prevista de 25C. O tempo tambm vai fi-car fechado no sul da Bahia e no norte do Rio de Janeiro, por causa dos ventos midos que sopram do mar.

Figura 1: Previso do tempo.

Fonte: g1.globo.com/bom-dia-brasil/noticia/2012/08/massa-de-ar-seco-

dificulta-formacao-de-nuvens-e-deixa-tempo-firme.html

No Sul, temporais podem atingir as cidades gachas que fi-cam perto da fronteira com a Argentina e o Uruguai. J em Curiti-ba, o sol vai predominar e a temperatura vai subir at 24C.

Mais um dia ensolarado na maioria dos Estados nesta quarta (15). A massa de ar seco ainda dificulta a formao de nuvens de chuva, por isso a previso de tempo firme. A baixa umidade do ar pode deixar em estado de ateno toda a regio entre o noroeste do Paran, o sul do Maranho e Mato Grosso.

Mas tambm tem previso de chuva no sul e no oeste do Rio Grande do Sul. Do oeste do Acre ao norte do Maranho e do litoral do Rio Grande do Norte at o do Rio de Janeiro. Mxima de 22C em Belo Horizonte e 35C em Teresina.

Atividade 1:

Inicialmente, a proposta discutir as relaes entre a previso do tempo e o uso dos satlites artificiais. Para isso, podemos divi-dir a classe em grupos.

Nessa atividade, cada grupo far uma observao do tempo e do clima e, desse modo, far sua previso do tempo. Em seguida, os grupos, atravs de uma pesquisa no site Clima Tempo, faro a previso do tempo para seu Estado ou cidade, utilizando as ima-gens vindas dos satlites.

Aps as observaes, cada grupo discutir qual das duas ob-servaes lhe forneceu o melhor resultado para suas previses, justificando suas respostas por escrito.

UNIDADE II: A tecnologia dos satlites texto de apoio e ativida-des para os alunos

Texto 2: Os satlites e seus subsistemas4

Durante a Segunda Guerra Mundial, a Alemanha de-senvolveu foguetes de propelentes lquidos para transportar bombas voadoras, chamados V2. Em 1943, o lanamento de foguetes V2 foi testado na Polnia. Depois da guerra, a tecnolo-gia blica criada pela Alemanha foi usada por EUA e URSS na explorao do espao. (Wernher Von Braun e outros engenhei-ros de foguetes alemes, por exemplo, dirigiram-se aos EUA depois da rendio de seu pas, onde continuaram desenvol-vendo suas pesquisas.)

4 fonte: adaptado a partir de os satlites e seus subsistemas do Instituto Nacional de Pes-quisas Espaciais/Agncia Espacial Brasileira INPE/AEB)


Em 1949, desenvolvido pelos EUA, o foguete de dois estgios V-2/WAC atingiu a altitude recorde de 393 quilmetros. A desco-berta dos foguetes de estgios significou um avano na pesquisa espacial. Os cientistas descobriram que, para ir mais longe, o fo-guete deveria ter vrias partes e, medida que ia acabando o com-bustvel de uma parte, ele se desprendia do conjunto, tornando-o mais leve.

Em 1955, foram iniciadas as obras do Cosmdromo de Bai-konur, na Unio Sovitica. Trata-se da base de lanamento espa-cial mais importante da antiga URSS. Baikonur est a 2.100 km ao sudeste de Moscou. No comeo, a base lanava grandes msseis balsticos intercontinentais que depois cederam lugar aos foguetes espaciais.

Em 1957, o Sputnik, primeiro satlite artificial da Terra, foi lanado pela URSS, dando incio corrida espacial. No mesmo ano, o Sputnik 2 entrou na rbita terrestre com a cadela Laika, pri-meiro ser vivo a conhecer o espao. Para contra-atacar, os norte--americanos tentaram lanar um satlite artificial ainda em 1957, mas a tentativa foi frustrada.

Em 31 de janeiro de 1958, os EUA lanaram seu primeiro sa-tlite artificial, o Explorer 1. Depois do sucesso do lanamento da nave russa Sputnik 1, os americanos decidiram lanar seu prprio satlite artificial, contando com a percia do respeitado cientista alemo Wernher Von Braun. A NASA projetou, construiu e lanou o Explorer 1 em menos de trs meses!

Em 19 de agosto de 1960, dois ces viajaram para o espao a bordo da nave Sputnik 5. Trata-se dos primeiros seres a voltarem vivos de um voo orbital.

Nesse mesmo ano, os EUA lanaram o primeiro satlite mete-orolgico, denominado Tiros 1, um satlite de navegao (Transit 1B) e um satlite passivo de comunicaes (Echo 1).

Figura 2: Satlite Tiros 1.

Fonte: www.photolib.noaa.gov/bigs/spac0071.jpg

Hoje em dia, o envio de satlites para a previso do tempo, localizao de pontos na superfcie da Terra e transmisso de si-nais de TV, rdio e telefonia representam grandes investimentos realizados pelo poder pblico e por empresas privadas.

Os satlites possuem duas partes principais: a carga til e a plataforma.

A carga til o conjunto de elementos e equipamentos neces-srios para cumprir a misso. E so antenas, sensores e transmis-sores.

A plataforma fornece carga til todos os servios necessrios ao seu funcionamento.

Os subsistemas da plataforma so: estrutura; suprimento de potncia; controle de rbita e atitude (distncia da superfcie da Terra at o satlite); subsistema de propulso; subsistemas de co-municaes e servios; gesto de bordo; controle trmico.

As funes da plataforma so executadas pelos diversos subsis-temas que a compem. Eles so determinados pelo tipo de carga til.


Suas principais funes so: suporte estrutural montagem de equipamentos; suprimento de energia carga til; controle de rbita e atitude; propulso; comunicaes de servio; gesto de da-dos de bordo e controle trmico.

Como sabemos, os satlites so veculos que carregam cargas teis, que podem ser de telecomunicaes ou de sensoriamento remoto.

Nos satlites de sensoriamento remoto, obtm-se informaes usando sensores, sem que haja contato fsico com o alvo obser-vado.

Ento, quando se fala de um satlite de sensoriamento remo-to, estamos falando de sensores que esto em um satlite que reco-lhem dados para um estudo.

Atravs de sensores tico-eletrnicos instalados no satlite, coletam-se informaes sobre grandes extenses da superfcie ob-servada, o que ainda traz a vantagem de se ter uma viso geral e integrada dos diversos eventos simultneos.

As informaes adquiridas pelo satlite so posteriormente retransmitidas para a Terra na forma de sinais eletrnicos. Esses sinais so captados por antenas parablicas programadas para ras-trear esse tipo de satlite.

Esses sinais sero ento processados por computadores e transformados em dados na forma de grficos, tabelas ou imagens e passados aos usurios, que sero utilizados, principalmente as imagens, no estudo dos recursos naturais e do meio ambiente.

As imagens obtidas pelos satlites de sensoriamento re-moto so usadas por profissionais de inmeras reas, dentre

elas a Meteorologia (previso do tempo, acompanhamento de mudanas atmosfricas, controle de poluentes, medio do efei-to estufa e do buraco na camada de oznio).

Atividade 2:

Ao longo da histria da humanidade, o monitoramento das atividades da atmosfera terrestre ganhou grande importncia, pois as condies do tempo e do clima podem afetar diretamente nossa sociedade. Desse modo, as informaes vindas dos satlites meteorolgicos so utilizadas por diversos profissionais de vrios setores que compem a sociedade a fim de que se possam estudar tais fenmenos.

Indique alguns setores da sociedade que so diretamente afetados pelas condies do tempo e discuta com seus colegas de grupo o que podemos exigir de nossos governantes, no sentido de prevenir ou minimizar esses acontecimentos, com base nos aspec-tos tecnolgicos apresentados.

UNIDADE III: A Fsica que est por detrs da utilizao dos sat-lites textos de apoio e atividades para os alunos

Texto 3: Lanamento de satlites

comum vermos nos noticirios que a Agncia Espacial America-na (NASA) lanou uma sonda para estudar os planetas do sistema solar, ou que colocou satlites em rbitas na Terra e que lanou nibus espaciais para funes diversas.

Embora s no sculo XX tenha sido possvel colocar um objeto em rbita ao redor da Terra, no sculo XVII, Newton j tinha uma ideia clara de como isso poderia ser feito. Entretanto, no dispu-nha de uma tecnologia possvel para realizar tal faanha.

Para se colocar satlites em rbita, eles devem ser levados ver-ticalmente por foguetes, at que atinjam uma determinada veloci-dade e, nessas condies, o corpo no retornaria mais para a Terra.


A fim de entender esse valor de velocidade que necessita ter uma carga til para ser erguida contra a gravidade, devemos tra-tar o problema do ponto de vista da energia.

Um corpo a uma distncia muito grande da Terra tem o valor do seu peso diferente daquele medido perto da superfcie terres-tre, pois o valor da acelerao da gravidade varia com a altitude.

A expresso geral que nos permite calcular a energia poten-cial em um ponto qualquer em relao ao nosso planeta :

EP = - G M.m/r

As constantes dessa expresso esto indicadas na Tabela 1 abaixo:

Tabela 1: Constantes da energia potencial

GRANDEZAS FSICAS SMBOLO VALOR

Constante Universal da Gravitao

G 6,67x10-11 N.m2/kg

Massa da Terra M 6,0x1024 kg

Raio Mdio da Terra R 6,37 x 106m

Nesse caso, m massa do corpo e r o raio mdio da Terra (6,37 x 106m) somado a uma altura h em relao superfcie da Terra.

Considere um satlite de massa m prximo superfcie da Terra, e desprezando-se o efeito do ar, encontraremos a expres-so da velocidade de lanamento do satlite para que ele possa escapar (no totalmente) do campo gravitacional da Terra. Ob-serve que, no infinito (quando r tende ao infinito), a energia potencial EP nula e, como a energia cintica ECIN no pode ser

negativa, conclumos que, para que um corpo consiga chegar ao infinito, sua energia mecnica total EM no deve ser negativa, e sua velocidade, ao chegar a esse ponto, deve ser igual a zero. Desse modo temos:

Eco + Epo = Ecf + Epf

Eco = Energia cintica inicial

Epo = Energia potencial inicial

Ecf = Energia cintica final

Epf = Energia potencial final

A Ec a energia cintica dada por:

onde:

m = Massa do corpo

v = Velocidade do corpo

Para um corpo no infinito temos:

Epf = 0 e Ecf = 0

Nessas condies, ento, teremos, sendo R o raio da Terra:

De onde obtemos:

m.v2 G.M.m = 0 2 R

m.v2 = G.M.m 2 R

Ec = m v 2 2


Isolando a velocidade ao quadrado e simplificando as massas (m), temos:

Extraindo a raiz quadrada:

Substituindo os valores das constantes G, M e R indicados na tabela, na expresso obtemos que velocidade v igual a 11,2 km/s.

Logo, se lanarmos uma carga til da superfcie terrestre com essa velocidade, ele no retornar mais, pois atingir uma posio muito afastada do nosso planeta, onde a atrao gravitacional praticamente desprezvel.

Atividade 3:

Aps a apresentao do experimento, apresentado no site www6.cptec.inpe.br/~grupoweb/Educacional/MACA_SSS/, intitulado Como um satlite se mantm em rbita, os grupos devem tentar reproduzi-lo, discutir os aspectos fsicos presentes no experimento e responder as seguintes questes relacionadas a ele:

I. O que deve ser feito para que a gua contida no balde no transborde durante o experimento?

II. O que aconteceria se o balde atingisse sua velocidade de escape?

Texto 4: Movimento dos Satlites

Um satlite artificial lanado da superfcie da Terra e atinge uma altura, em relao ao solo, acima da atmosfera terrestre, aproxima-damente livre de toda resistncia aerodinmica. Ao atingir essa altura, por meio de foguetes, lanado horizontalmente at atingir uma velocidade (V).

Como a Terra exerce sobre o satlite uma fora de atrao, a Terra faz com que a velocidade (V) do satlite se altere, fazendo-o descrever uma trajetria curvilnea.

Se no existisse tal fora, quando o satlite fosse lanado ho-rizontalmente, ele seguiria em linha reta e, dessa maneira, nunca entraria em rbita ao redor da Terra.

Para que o satlite trace uma trajetria circular ao redor da Terra, isso depender do valor da velocidade horizontal com que esse satlite for lanado. Isso necessrio porque a fora de atra-o da Terra proporcionar uma fora centrpeta que favorecer a trajetria descrita.

Desse modo, podemos calcular a velocidade horizontal necess-ria para que um satlite entre em rbita circular ao redor do centro da Terra, considerando o raio da rbita como r e sendo esse dado por:

r = R + h

onde R o raio mdio da Terra e h a altura do satlite em relao superfcie terrestre. A fora que a Terra exerce sobre o satlite dada por:

sendo M a massa da Terra e m a massa do satlite.

v 2 = 2GM

R

v=w2GM R


Como essa fora desempenhar o papel de fora centrpeta, ela manter o satlite em rbita e seu valor pode ser obtido a partir da conhecida expresso:

Podemos igualar as duas expresses:

Obtemos, ento, a expresso da velocidade, simplificando as massas m e o raio r:

Observe que a velocidade no depende da massa do satlite e, quanto maior sua altitude, menor ser sua velocidade.

Atividade 3:

Aps os grupos exporem suas reflexes e responderem as ques-tes anteriores, devem responder tambm as seguintes questes:

I. O que aconteceria se um satlite artificial ao redor da Terra estivesse sobre a influncia da resistncia do ar?

II. Por que que os satlites no caem na Terra?

III. Qual a natureza da fora que mantm um satlite em rbita?

UNIDADE IV. Como os satlites influenciam nossa sociedade texto de apoio e atividades para os alunos

Texto 5: Dilma anuncia investimentos no programa espacial brasileiro5

A presidente Dilma Rousseff anunciou nessa tera-feira que o governo far investimentos para fortalecer o programa espacial brasileiro. De acordo com ela, o Brasil no pode renunciar sua meta de construir, lanar e operar satlites.

A presidente afirmou que o investimento ser por meio da contratao de profissionais para a AEB (Agncia Espacial Brasi-leira) e para os rgos executores desse programa. Haver tam-bm injeo de recursos.

Dilma negou que o Brasil tenha suspendido seu programa es-pacial aps a exploso ocorrida em 2003, que destruiu parte da base espacial de Alcntara, no Maranho, e provocou a morte de 21 cientistas.

A presidente disse que a meta ter uns programas espaciais autnomos, capazes de atender s demandas da sociedade brasi-leira e de fortalecer a soberania do pas.

Para Dilma, o programa espacial estratgico para o pas, pois o Brasil necessita de satlites para vigiar o territrio, auxiliar na previso do tempo e prevenir os danos causados pelos desas-tres naturais.

Ela acrescentou que os satlites tambm so estratgicos para o pas em reas como defesas, comunicaes e seguranas hdrica e alimentar.

5 Fonte: Folha de So Paulo online, 22 de maro de 2011. Autor: DA EFE.. http://www1.folha.uol.com.br/ciencia/892304-dilma-anuncia-investimentos-no-programa-es-pacial-brasileiro.shtml


FOGUETE NACIONAL

Alm do desenvolvimento e da operao de satlites, que o Brasil j alcanou graas a um acordo com a China, o programa espacial brasileiro prev o desenvolvimento de um foguete prprio para transportar os satlites.

Dilma anunciou recursos para o programa um dia depois de o ministro de Cincia e Tecnologia, Aloizio Mercadante, admitir a possibilidade de negociar um novo acordo de cooperao para lanar foguetes americanos a partir da base de Alcntara.

Em 2000, Brasil e EUA assinaram um acordo para permitir Nasa (Agncia Espacial Americana) o uso da base espacial brasileira, o qual no foi ratificado pelo Congresso devido oposio do PT.

Na ocasio, o partido alegou que o acordo violava a soberania do Brasil por no permitir a participao de tcnicos brasileiros nos lanamentos americanos.

Mercadante admitiu que, aps a assinatura no sbado de um acordo de cooperao espacial entre os dois pases durante a visita ao Brasil do presidente americano, Barack Obama, possvel ne-gociar um novo tratado para compartilhar a base de Alcntara sem os mecanismos vetados no passado.

Atividade 4:

Aps a leitura do texto, responda a seguinte questo:

Hoje, o Brasil est capacitado para aplicar as tecnologias geradas pelas atividades espaciais em reas de grande impacto econmico e social. Pesquise e discuta sobre qual(ais) linha(s) de pesquisa(s) deve(em) ser priorizada(s) em nosso pas. Justifique sua resposta.

UNIDADE V: A discusso do problema original

Essa atividade envolve um debate entre os estudantes, com a tur-ma organizada em grupos, e segue a dinmica Grupo de Observa-o versus Grupo de Verbalizao (GO x GV).

Texto de apoio para a atividade dos alunos no GV x GO

Texto 6: Lanamento do primeiro foguete binacional Brasil-Ucrnia deve atrasar para 20146

A novela da parceria espacial Brasil-Ucrnia deve ter mais captu-los antes do final feliz. O lanamento do foguete binacional Cyclo-ne-4 saindo da base area de Alcntara, a cerca de 400 km de carro da capital maranhense, So Lus, deve atrasar para 2014.

A informao de Jos Raimundo Braga Coelho, presidente da AEB (Agncia Espacial Brasileira) desde maio desse ano.

Pela primeira vez em um grande evento cientfico como chefe da agncia, Coelho disse na reunio da SBPC (Sociedade Brasilei-ra para o Progresso da Cincia), em So Lus do Maranho, que a construo da rea de lanamento do Cyclone-4 no deve ficar pronta antes de 2014.

Esse espao est sendo feito pela empresa binacional ACS (Al-cntara Cyclone Space), criada em 2007 pelo Brasil e pela Ucrnia.

O lanamento do Cyclone-4 deveria acontecer at novembro de 2013, de acordo com um termo assinado no ano passado pelo ex-ministro de Cincia Aloizio Mercadante.

6 Fonte: Folha de So Paulo online, 24 de julho de 2012. Autora: Sabine Righetti.)


Mas andando pela obra e conversando com o pessoal que tra-balha nas construes, vi que o cronograma deve atrasar, disse Co-elho.

Conforme a Folha apurou anteriormente, a ACS no paga as empreiteiras que executam as obras desde dezembro do ano passado.

H muitas empresas envolvidas, muitos processos de licita-o. uma logstica complicada, disse Coelho.

LANAMENTO NACIONAL

O espao de lanamento da ACS fica encravado nos oito mil hecta-res da base area de Alcntara.

Nesse mesmo terreno est sendo construda outra torre para o lanamento do foguete brasileiro VLM (Veculo Lanador de Sa-tlites).

O primeiro teste de segurana dessa nova torre, diz Co-elho, foi feito com sucesso h duas semanas. Mais dois testes devem ser feitos at que o VLM seja lanado, o que deve acon-tecer em 2013.

A torre brasileira antiga foi destruda em um incndio duran-te o lanamento do foguete VLS em 2003. O incidente matou 21 pessoas e afetou a credibilidade do programa espacial brasileiro.

Para Coelho, a chance de haver outro acidente agora prati-camente nula.

Ns contratamos especialistas russos para fazer uma varre-dura no nosso programa de satlites. A torre antiga no tinha rota de fuga. Agora temos.

QUILOMBOLAS

Os conflitos com a populao local de Alcntara, remanescente de quilombos, tambm tm atrasado o cronograma do lanamento de foguetes em Alcntara.

A regio onde est instalada a base era habitada por famlias quilombolas que viviam basicamente da pesca. Desde a dcada de 1980 essas famlias tm sido deslocadas para reas agrcolas longe do mar.

Eu sei que os quilombolas tm direitos garantidos por lei [como direito terra]. Mas preciso pensar nos benefcios que a sociedade como um todo ter com o programa espacial.

Eu sou maranhense e tenho discutido bastante com as co-munidades locais. Ontem passei trs horas com eles. No meio da reunio a luz acabou e eu continuei discutindo.

SETOR PRIVADO

Coelho disse ainda na reunio da SBPC que a dependncia brasi-leira da indstria estrangeira mina o setor espacial do pas.

Nenhuma pea que voa no espao fabricada no Brasil. Te-mos de importar cada pedacinho para fazer um satlite nacional.

Coelho deixou o Parque Tecnolgico de So Jos dos Campos em maio para assumir a agncia a pedido do ministro Marco An-tonio Raupp (Cincia), que j chefiou a prpria agncia e o Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Isso foi quase uma loucura. As coisas em Braslia no so fceis.


REFERNCIA BIBLIOGRFICA

ANNA, I. M. S.; MENEGOLLA. M. Didtica Aprender a ensinar. 7 ed. So Paulo: Loyola, 2002.

SITES

Sites: www.climatempo.com.br/

www.cptec.inpe.br/

Texto 1: g1.globo.com/bom-dia-brasil/noticia/2012/08/massa-de--ar-seco-dificulta-formacao-de-nuvens-e-deixa-tempo-firme.html.

Texto 5: www1.folha.uol.com.br/ciencia/892304-dilma-anuncia-in-vestimentos-no-programa-espacial-brasileiro.shtml.

Texto 6: www1.folha.uol.com.br/ciencia/1125030-lancamento-do--primeiro-foguete-binacional-brasil-ucrania-deve-atrasar-para-2014.shtml.

Autor: Leandro Batista Germano

Este trabalho parte da monografia de final de curso de Licencia-

tura, defendida em 27 de maro de 2012 no Instituto de Fsica da

Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ, com o ttulo Movi-

mento dos Satlites uma abordagem para o ensino de Fsica com

enfoque CTS.

Atualmente o autor leciona nas seguintes escolas: Ciep-201 Brizo-

lo Aaro Steinbruch (SEEDUC-RJ) e Sistema Elite de Ensino RJ.

Captulo 4

GUA DE LASTRO: UM PROBLEMA DE

HIDROSTTICA

Vitor Cossich de Holanda Sales

INTRODUO

Com este trabalho espera-se que o estudante desenvolva a com-preenso acerca de alguns fenmenos sobre equilbrio de corpos nos lquidos, contribuindo para a construo do conhecimento so-bre a Hidrosttica.

Espera-se que o aluno compreenda as diversas aplicaes dos conceitos trabalhados em sua vida cotidiana, alm da impor-tncia da Hidrosttica para a sociedade e para os avanos tecno-lgicos.

72 73 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS gua de lastro: um problema de Hidrosttica

As atividades aqui propostas dividem-se em etapas e utilizam problemas tpicos de um Laboratrio Aberto (CARRASCO, 1991). O desenvolvimento das atividades foi estruturado com base na sequncia proposta nos principais livros didticos utilizados no ensino mdio.

O trabalho iniciado com a leitura e a discusso sobre um texto em que abordado o tema gua de lastro. Esse texto possi-bilita discusses acerca dos problemas que podem ser provocados pelo uso da gua de lastro para o equilbrio de embarcaes im-pactos ambientais , bem como debater sugestes para evit-los.


O estudo da Hidrosttica se apoia em dois conceitos: presso e em-puxo. Assim sendo, as atividades so propostas por meio de uma sequncia de atividades para cada parte.

Para dar incio s atividades, ser discutido o tema gua de lastro com a turma, atravs da leitura de um texto com os alunos. A ideia principal levantar a discusso sobre o porqu de se arma-zenar gua dentro do navio quando ele est descarregado. Espera--se obter a resposta a partir do estudo da Hidrosttica.

As atividades so realizadas por meio de desafios feitos turma.

Atividade 1: Presso

1.1. Apresentao do desafio

Beber um leite de caixinha atravs do canudo sem, no entanto, sugar o lquido atravs dele.

Beber um lquido utilizando dois canudos, um dentro e um fora do copo (ou utilizando um canudo furado). Ver Figura 1 adiante.

Figura 1. O lquido deve ser bebido atravs do canudo dentro do copo,

mas ambos os canudos devem estar na boca.

1.2. Tpicos a serem abordados

Dentro do estudo da Hidrosttica, os tpicos de Fsica a serem de-senvolvidos nessa atividade so:

Presso

Presso Atmosfrica

Vasos Comunicantes

1.3. Conceitos a serem trabalhados

Essa atividade pretende introduzir tpicos que esto apoiados, ba-sicamente, em trs conceitos que sero utilizados e desenvolvidos ao longo da atividade:

Fora

74 75 Temas para o Ensino de Fsica com Abordagem CTS gua de lastro: um problema de Hidrosttica

Densidade

Teoria Cintica dos Gases

1.4. Fenmenos a serem estudados

Dentre as diversas possibilidades de observaes a se fazer com o material utilizado, podemos citar:

Presso exercida por um corpo/fora em determinada rea

Existncia do ar

Influncia do ar nos lquidos

Presso exercida por lquidos e gases

Relao entre presso e volume de um gs em um sistema hermeticamente fechado

1.5. Desenvolvimento da atividade

Essa atividade se divide em etapas, com o objetivo de introduzir os diversos conceitos.

Tais etapas so importantes para ajudar os alunos a iniciarem a discusso, levantarem as variveis relevantes e fazerem hipte-ses. So elas:

I. Em primeiro lugar, o professor poder solicitar aos alu-nos que segurem um lpis apoiando o polegar na parte de trs e o mnimo na ponta, apertando suavemente. Espera--se que os alunos, ao faz-lo, digam que no dedo mnimo (ponta do lpis) onde sentem mais dor, e justificativa es-perada : porque a fora maior. Nesse momento, o pro-fessor pode arguir sobre as Leis de Newton, tentando fa-

zer que os alunos percebam o equvoco nessa justificativa e ajud-los a chegar ideia de que a diferena est na rea de aplicao da fora. O professor pode utilizar as respostas dos alunos para construir o conceito de presso (fora por unidade de rea).

II. Na segunda etapa, o conceito de presso aplicado ao estudo sobre gases, utilizando uma seringa com o mbolo na marcao zero, isto , no incio, o professor poder indagar turma o que acontecer se ele tampar a sada da seringa e puxar o mbolo, soltando-o em seguida, e por qu. Aps as respostas, poder ser feita a mesma pergunta para o caso contrrio, ou seja, o que ocorrer se, com o m-bolo na ltima marcao da seringa, isto , no fim, ele em-purrar o mbolo. A ideia esperar que os alunos utilizem a Teoria Cintica dos Gases aplicada ao ar dentro da se-ringa. Entretanto, podem surgir ideias alternativas, como: fazemos um vcuo; ento, como no pode haver vcuo, o mbolo volta. O professor, ento, pode puxar o mbolo, deixando entrar um pouco de ar, e repetir a pergunta, puxando-o novamente. Uma possvel resposta seria: porque fazemos uma presso para tirar o ar da seringa e depois paramos; ento, o ar entra de novo, ao que o professor pode perguntar: por onde o ar entra e sai, se a seringa hermeticamente fechada?. Em uma terceira, e provavelmente ltima tentativa, um aluno poderia afirmar: porque no h nada dentro da serin-ga; logo, no h presso interna, s externa, que a presso do ar (atmosfrica).

III. Em seguida, poder ser revisado com a turma o concei-to de densidade, atravs de um experimento demonstra-tivo da mistura de determinada quantidade de gua com outra de leo. O objetivo dessa fase que os alunos obser-vem que o leo permanece acima da gua por ser menos

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