XIX SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICASNEF 2011 – MANAUS, AM

UMA PROPOSTA DE ENSINO DE MECÂNICA CONTEXTUALIZADO COM A

ASTRONOMIA E A ASTRONÁUTICA

Hugo Henrique de Abreu Pinto*Sérgio Eduardo Silva Duarte*

*CEFET / RJ – Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática.

Introdução Que referências curriculares os professores de física devem

utilizar no planejamento de seus cursos???

Reorientação curricular do Estado no Rio de Janeiro (2004):A presente proposta afasta-se um pouco da orientação sugerida nos Parâmetros Curriculares Nacionais no que diz respeito à organização dos conteúdos em temas estruturadores.

NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO, O QUE SEGUIR ENTÃO:OS PCNs OU A REORIENTAÇÃO CURRICULAR???

Objetivo: contribuir para a aproximação entre os PCNs e os conteúdos tradicionaisconteúdos tradicionais, através de uma experiência no ensino médio regular. Conteúdo curricular: mecânica. Tema estruturador: astronomia e astronáutica.

Introdução

Por que astronomia e astronáutica??? Ensino médio noturno: falta de motivação e altos índices de evasão. Tema “astronomia e astronáutica”: caráter motivador (evidência:

aplicação de olimpíadas de astronomia e astronáutica).

Aplicação das aulas: Uma turma de segundo ano do ensino médio (inicialmente 30

alunos) do Colégio Estadual Capitão de Fragata Didier Barbosa Vianna (cidade do Rio de Janeiro).

Período de aplicação: todo o ano letivo de 2010. Carga horária: 1 aula por semana (1 aula = 80 min).

Nesta apresentação: descreveremos os conteúdos e as atividades mais importantes das aulas dadas.

PRIMEIRA AULA DO ANO:PRIMEIRA AULA DO ANO:

QUESTIONÁRIO DE QUESTIONÁRIO DE CONHECIMENTOS PRÉVIOSCONHECIMENTOS PRÉVIOS

ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICAASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA

4ª Questão4ª Questão

A partir do que nós conhecemos sobre o Sistema Solar, A partir do que nós conhecemos sobre o Sistema Solar, por que ocorrem os dias e as noites?por que ocorrem os dias e as noites?

RESPOSTAS(Total de 15 alunos)

67%

13%

7%13% Por causa do movimento da

Terra em torno do Sol.

Por causa do movimento do Solem torno da Terra.

Por causa do movimento daTerra em torno de si mesma.

Não responderam.

resposta certa

1º BIMESTRE:1º BIMESTRE:

TEMA ESTRUTURADORTEMA ESTRUTURADOR

ASTRONOMIA E ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICAASTRONÁUTICA

Unidade temática 1Unidade temática 1

Qual é o tamanho do Qual é o tamanho do universo?universo?

(2 aulas)(2 aulas)

Unidade Temática 2Unidade Temática 2

Os corpos celestes Os corpos celestes se movimentam?se movimentam?

(3 aulas)(3 aulas)

UNIDADE TEMÁTICA 1:UNIDADE TEMÁTICA 1:

QUAL É O TAMANHO QUAL É O TAMANHO DO UNIVERSO?DO UNIVERSO?

Objetivo: apresentar um “mapa do universo”, desde a Objetivo: apresentar um “mapa do universo”, desde a Terra até as galáxias do universo.Terra até as galáxias do universo.

SISTEMA SOLAR SISTEMA SOLAR (FORA DE ESCALA DE TAMANHO E DISTÂNCIA)(FORA DE ESCALA DE TAMANHO E DISTÂNCIA)

ESCALAS DE TAMANHOESCALAS DE TAMANHO

ESCALAS DE TAMANHOESCALAS DE TAMANHO

ESCALAS DE TAMANHOESCALAS DE TAMANHO

Distância aproximada da Terra Distância aproximada da Terra

ao Sol:ao Sol:

150 000 000 km150 000 000 km(150 milhões de quilômetros)(150 milhões de quilômetros)

Distância aproximada da Terra à Distância aproximada da Terra à Próxima Centauri: Próxima Centauri:

40 000 000 000 000 km40 000 000 000 000 km(40 trilhões de quilômetros)(40 trilhões de quilômetros)

ESCALAS DE DISTÂNCIAESCALAS DE DISTÂNCIA

Distância aproximada da Terra Distância aproximada da Terra

ao Sol:ao Sol:

8 minutos-luz8 minutos-luz

Distância aproximada da Terra à Distância aproximada da Terra à Próxima Centauri: Próxima Centauri:

4 anos-luz4 anos-luz

ESCALAS DE DISTÂNCIAESCALAS DE DISTÂNCIA

25,5 anos-luz de distância

SOLSOL

PLANETA GLIESE 581

E

PLANETA TERRA

ESTRELAESTRELA GLIESE 581GLIESE 581

SISTEMAS PLANETÁRIOS

A Via Láctea: entre A Via Láctea: entre 200 e 200 e 500 bilhões500 bilhões de estrelas. de estrelas.

Fot

ogra

ria t

irada

por

Fili

pe d

a V

eiga

Ven

tura

Alv

es,

na S

erra

da

Est

rela

, Por

tugu

al.

GALÁXIASGALÁXIAS

Cada “mancha” na foto é uma galáxia. Imagem: Telescópio Huble.

GALÁXIASGALÁXIAS

Conceitos geralmente apresentados Conceitos geralmente apresentados como “introdução à física”:como “introdução à física”:

Escalas de tamanho e distância.Escalas de tamanho e distância. Unidades de medida (km e anos-luz).Unidades de medida (km e anos-luz).

Ordens de grandeza.Ordens de grandeza.

UNIDADE TEMÁTICA 1UNIDADE TEMÁTICA 1CONCEITOS FÍSICOS TRABALHADOSCONCEITOS FÍSICOS TRABALHADOS

UNIDADE TEMÁTICA 2:UNIDADE TEMÁTICA 2:

OS CORPOS CELESTES OS CORPOS CELESTES SE MOVIMENTAM?SE MOVIMENTAM?

Objetivo: utilizar a mecânica newtoniana para Objetivo: utilizar a mecânica newtoniana para descrever e explicar movimentos astronômicos e descrever e explicar movimentos astronômicos e

astronáuticos.astronáuticos.

Sol culminando no primeiro dia de primavera e de outono, no Rio de Janeiro.

NorteSul

Oeste

Leste

Equador Celeste

Horizonte

OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: SOLSOL

Fotos da Lua tiradas durante uma noite.Fotos da Lua tiradas durante uma noite.

OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: LUALUA

Fotos de estrelas tiradas durante uma noite inteira.Fotos de estrelas tiradas durante uma noite inteira.

OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: ESTRELASESTRELAS

SISTEMA SOL-TERRA-LUASISTEMA SOL-TERRA-LUA

Animação representando os movimentos de translação da Terra e da Lua.Animação representando os movimentos de translação da Terra e da Lua.

SISTEMA SOL-TERRA-LUASISTEMA SOL-TERRA-LUA

Globo terrestre com lanterna para simular os dias e as noites.Globo terrestre com lanterna para simular os dias e as noites.

COMO EXPLICAR O QUE COMO EXPLICAR O QUE VEMOS NO CÉU?VEMOS NO CÉU?

Vídeo filmado dentro de um brinquedo de parque de diversões.

POR QUE A TERRA (E POR QUE A TERRA (E OUTROS CORPOS) SE OUTROS CORPOS) SE

MOVIMENTAM?MOVIMENTAM?

ASTRONÁUTICAASTRONÁUTICA

O experimento do “foguete de garrafa pet”.

fonte da foto da direita: http://www.fozbartolomeumitre.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=182

ASTRONÁUTICAASTRONÁUTICA

Força que o Força que o combustível combustível faz no faz no foguete foguete (ação)(ação)

Força que o Força que o foguete faz no foguete faz no combustível combustível (reação)(reação)

LEI DA AÇÃO E REAÇÃOLEI DA AÇÃO E REAÇÃO

ASTRONÁUTICAASTRONÁUTICA

LEI DA INÉRCIALEI DA INÉRCIA

ASTRONÁUTICAASTRONÁUTICA

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICAPRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA

Força de Força de resistência resistência do ar do ar (para (para frear).frear).

GRAVITAÇÃO UNIVERSAL

GRAVITAÇÃO UNIVERSALGRAVITAÇÃO UNIVERSAL

Programa do Modellus realizando o experimento mental da “montanha de Newton” com um satélite artificial.

GRAVITAÇÃO UNIVERSALGRAVITAÇÃO UNIVERSAL

Órbitas de um satélite, da Terra e da Lua, com o programa do Modellus.

UNIDADE TEMÁTICA 2UNIDADE TEMÁTICA 2CONTEÚDOS FÍSICOS TRABALHADOSCONTEÚDOS FÍSICOS TRABALHADOS

TrajetóriaTrajetória ReferenciaisReferenciais

Leis de NewtonLeis de Newton Gravitação UniversalGravitação Universal

Com os temas do primeiro bimestre Com os temas do primeiro bimestre utilizados como elementos utilizados como elementos motivadores e exemplos.motivadores e exemplos.

RESTANTE DO ANO LETIVO:RESTANTE DO ANO LETIVO:

MECÂNICAMECÂNICA(ESTRUTURA TRADICIONAL)(ESTRUTURA TRADICIONAL)

E

P

Solução

P = m . g = 20 000 000 N

FRES = E – P = 40 000 000 N

FRES = m . a

a = FRES / m

a = 20 m/s2 = 2 g

AULAS DO RESTANTE DO AULAS DO RESTANTE DO ANOANO

Exemplo: questão da prova do 4º bimestre

Dado no problema:

m = 2 000 000 kg g = 10 m/s2

E = 60 000 000 N a = ?

Conclusões

Possibilidade de ensino de física com temas estruturadores (pelo menos no primeiro bimestre), sem deixar de lado os conteúdos tradicionais.

Registros da experiência em sala: evidências do caráter motivador do tema “astronomia e astronáutica”.

Projeto em andamento: transformação das aulas em um hipertexto disponível na internet.

www.hugo.pro.br

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