RENATO CASSARO ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO

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RENATO CASSARO
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE FÍSICA
JI-PARANÁ, RO
AGOSTO 2012
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RENATO CASSARO
ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE FÍSICA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Departamento de Física de Ji-Paraná,
Universidade Federal de Rondônia, Campus de
Ji-Paraná, como parte dos quesitos para a
obtenção do Título de Especialista em Ensino
Física, sob orientação do Professor Doutor
Robinson Viana Figueroa Cadillo.
JI-PARANÁ, RO
AGOSTO 2012
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4
DEDICATÓRIA
Dedico:
A DEUS, a minha família, especialmente a
minha esposa e meu filho pela compreensão,
minha Mãe e ao meu amigo e companheiro de
trabalho João Batista Nicolini pela ajuda e apoio
nos momentos de estudos.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter me dado saúde e animo para que eu pudesse me deslocar de
Alvorada do Oeste a UNIR de Ji-Paraná (90 Km) de moto e durante todas estas viagens não
me aconteceu nada de ruim e pude terminar o meu sonho de concluir o curso de
especialização em Ensino de Física.
Ao professor Dr. Robinson Viana Figueroa Cadillo que me orientou neste trabalho,
tendo muita paciência comigo, pois não tinha muito tempo para me dedicar a este TCC e
também era inexperiente, pois este foi meu primeiro trabalho de conclusão de curso.
A minha Esposa e filho pelo apoio nas horas de estudo.
A minha Mãe pelo apoio e as vezes que substituiu no trabalho pra que eu pudesse
estudar.
A todos os meus professores do departamento de física de Ji-Paraná.
E aos colegas de turma, pela ajuda e pela companhia durante o curso.
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EPÍGRAFE
“Educai as crianças para que não seja preciso punir os adultos”
Pitágoras
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RESUMO
Este Trabalho tem como objetivo mostrar um pouco a realidade da disciplina de física no
Ensino Médio da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio Santa Ana de Alvorada do
Oeste – RO e também mostrar que esta disciplina pode ser trabalhada de modo diferenciado
relacionando diretamente a parte teórica com a parte experimental, fazendo com que o aluno
compreenda o universo e seu funcionamento e também fatos simples do seu cotidiano, como
por exemplo: porque existe o arco íris, porque os barcos flutuam e etc. Na referida escola têm
um laboratório de ciências e física, mas apenas os professores é que se dedicam ao
laboratório, mas esses professores sempre estão com carga horária máxima, e o mesmo requer
muito tempo para deixá-lo organizado e mesmo depois de organizado, sempre que for preciso
fazer uma experiência, o professor precisa ir antes e deixar tudo pronto e depois da aula dada
precisa limpar e guardar todos os materiais utilizados, e este trabalho às vezes não é possível.
O trabalho realizado vem de encontro a esta realidade, pois as atividades experimentais
selecionadas são simples e atingem os objetivos propostos nos conteúdos da série almejada,
que neste caso é o 2º ano do Ensino Médio na disciplina de Física. As experiências
desenvolvidas fizeram tanto sucesso, que nos dias que foram realizadas não só os alunos da
sala assistiam, teve atividade experimental que foi assistida também pelo Diretor,
Supervisora, Bibliotecário e outras pessoas. E aquele tema que foi trabalhado com atividade
experimental, a aprendizagem dos alunos foi mais que satisfatória, sem falar que na aula não
precisa ficar chamando a atenção dos alunos, pois todos prestam muita atenção até mesmo a
aqueles alunos bagunceiros, que nas aulas em sala ficam atrapalhando e dificilmente prestam
atenção. Portanto confirmo neste trabalho que as aulas de física com atividades experimentais
facilitam a aprendizagem do aluno.
Palavras – chaves: Atividade experimental. Ensino de Física.
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ABSTRACT
This work aims to show a little of the reality of physical discipline in High School State
School for Elementary and High School Santa Ana de Alvorada West - RO and also show that
this discipline can be crafted differently directly linking the theoretical with the experimental
part, causing the student to understand the universe and its functioning and also simple facts
of everyday life, such as: why is the rainbow, why boats float and so on. In this school have a
science lab and physical, but only the teachers are dedicated to the lab, but these teachers are
always with maximum load, and it requires much time to let it organized and even after
organized whenever you need to do an experiment, the teacher needs to go and get everything
ready before and after class given need to clean and store all the materials used, and this work
is sometimes not possible. The work done is against this reality, for selected experiments are
simple experiments that reach the proposed goals in the series desired content, which in this
case is the 2nd year of high school in the discipline of physics. Experiments have developed
so successfully, that the days were accomplished not only students attending the room, had
experience that was also attended by the Director, Supervisor, Librarian and others. And that
theme was that experience working with, students 'learning was more than satisfactory, not to
mention that on the day of the experiment need not be calling students' attention because
everyone pays attention even to those rowdy students that classes in room are disturbing and
difficult to watch. Therefore this paper confirm that the physics classes with experiential
activities to facilitate student learning.
Key - words: Activity and Experimental. Physics Teaching.
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Calores específicos a 20ºC e pressão = 1 atm ......................................
48
Tabela 2. Frequências e comprimentos de onda para várias cores, no vazio.......
49
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. As moléculas de um gás estão em constante movimento caótico....................... 39
Figura 2. Demonstra que os jatos de água abandonam o recipiente perpendicular a
superficie do mesmo............................................................................................................ 42
Figura 3. Demonstra que a pressão num ponto de um fluido em equilíbrio é a mesma
em todas as direções...........................................................................................................
42
Figura 4. Um corpo no interior de um fluido recebe forças perpendiculares a sua
superfície............................................................................................................................
43
Figura 5. Alguns insetos caminham por cima da água por causa da tensão superficial....
45
Figura 6. As setas em azul indicam o fluxo do ar próximo a asa de um avião. A seta em
vermelho na vertical representa a força de sustentação, resultante da pressão menor na
parte de cima da asa. A seta em vermelho na horizontal representa o arrasto do ar.........
46
Figura 7. Câmara escura de orifício ilustrando um homem (objeto) e sua respectiva
imagem................................................................................................................................
51
Figura 8. Espelhos paralelos............................................................................................... 52
Figura 9. Experiência do clipe flutuante que demonstra a tensão superficial da água (a)
montagem do experimento; (b) imagem do clipe flutuante...............................................
54
Figura 10. Experiência demonstrando a influência da altura na pressão da água. (a)
experiência realizada no laboratório; (b) experiência realizada no pátio da Escola...........
55
Figura 11. Experiência sobre Pressão Atmosférica..........................................................
56
Figura 12. Experiência sobre Barco de Arquimedes........................................................
57
Figura 13. Experiência sobre Flutuação do gelo. (a) montagem do experimento; (b)
imagem da flutuação do gelo............................................................................................
58
Figura 14. Experiência sobre princípio de Bernoulli. (a) montagem do experimento; (b)
imagem aluno realizando a experiência da moeda na xícara............................................... 60
Figura 15. Experiência sobre quente e frio......................................................................... 61
Figura 16. Experiência sobre o balão que não queima....................................................... 61
Figura 17. Experiência sobre disco de Newton.................................................................. 62
Figura 18. Experiência sobre Câmara escura de orifício.................................................... 63
Figura 19. Experiência sobre Espelhos em ângulos. (a) experiência realizada com uma
vela entre os espelhos e ângulo de 90 graus; (b) experiência realizada com uma caixa de
11
fósforos entre os espelhos e ângulo de 51,4 graus..........................................................
64
Figura 20. Experiência sobre imagens infinitas.................................................................
65
Figura 21. Experiência sobre um nanosegundo-luz na sua mão........................................
66
Figura 22. Barra representando um nanosegundo-luz na sua mão..................................... 67
12
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 13
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA SOBRE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS
NO ENSINO DE FÍSICA............................................................................................
15
3 EXEMPLOS DE TÓPICOS EXPERIMENTAIS DE FÍSICA BÁSICA
TRATADOS EM SALA DE AULA.........................................................................
39
3.1 ESTADO DA MATÉRIA...................................................................... 39
3.2 FLUIDOS: HIDROSTÁTICA E HIDRODINÂMICA......................... 41
3.3 TERMOLOGIA..................................................................................... 47
3.4 ÓPTICA................................................................................................. 49
4 EXEMPLOS DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS REALIZADAS EM
SALA DE AULA........................................................................................................... 54
5 O PROCESSO DE CONCEITUALIZAÇÃO EM SALAS DE AULA DE
FÍSICA..........................................................................................................................
68
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES............................................................................. 71
7 REFERÊNCIAS......................................................................................................... 73
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1 INTRODUÇÃO
As atividades experimentais no ensino de física pode ser parte fundamental para que o
aluno realmente adquira a aprendizagem significativa. Segundo Marco Antônio Moreira [1]
“a aprendizagem significativa é um processo por meio do qual uma nova informação
relaciona-se, de maneira substantiva (não-literal) e não-arbitrária, a um aspecto relevante da
estrutura de conhecimento do indivíduo”, de acordo com David Ausubel [2] “a aprendizagem
significativa ocorre quando os novos conhecimentos que se adquirem relacionam-se com o
conhecimento prévio que o aluno possui”.
Tem-se sobre estas atividades experimentais certo preconceito por parte de alguns
professores de física, pois atividade experimental é sinal de trabalho a mais para o professor
desenvolver.
Fala-se em aumentar a carga horária da disciplina de Física, pois duas aulas por
semana não são suficientes para trabalhar com os alunos nem a metade dos conteúdos da
proposta curricular. Mas o problema não esta nesta situação e, sim na falta de professores
formados na área de física, pois segundo o estudo do INEP “o país precisaria hoje de pelo
menos 55 mil professores de física para suprir a necessidade do País, a estimativa do INEP é
que até 2010 o país só vai formar mais 14.200 professores de física” [3]. E nada garante que
estes formados serão professores de física do Ensino Médio. Diante do pouco tempo de aula o
que o professor de física tem que fazer é aprimorar a qualidade de ensino nas salas de aulas.
Levando aos alunos atividades experimentais simples, os alunos captam muito mais
informações em menos tempo. Também com a atividade experimental acontece um dos fatos
mais interessantes observados, que é o aumento da concentração dos alunos nas aulas de física
demonstrativas. Pois a aula fica atrativa ao ponto dos alunos procurarem o professor um ou
dois dias antes da aula para saber se a próxima aula vai ser de atividade experimental, pois ele
não pode faltar para não perder a experiência. Alem disto alunos de outras turmas comentam
que quase nunca viram uma experiência feita em sala ou no laboratório.
A aula experimental ao contrário da teórica acaba muitas vezes se tornando um quase
espetáculo no qual os alunos não querem perder nenhum detalhe e, onde o professor é o artista
principal, pois é quem organiza e realiza a experiência. Segundo seja a apresentação da aula
demonstrativa, a experiência sempre motiva os alunos a fazerem perguntas sobre as dúvidas
que já tinham ou dúvidas que principalmente surgem durante a sua realização. Diante disto, o
projeto Atividades Experimentais de Física no Ensino Médio Coordenado pelo Professor
14
Doutor Robinson V. Figueroa Cadillo e colocado em prática pelo aluno pós-graduando
Renato Cassaro, foi implantado no ano de 2010, e teve como objetivo geral melhorar a
qualidade do Ensino de Física nas escolas da rede pública de Alvorada do Oeste. Um dos
objetivos específicos é incentivar o uso dos experimentos de Física instalados nos laboratórios
das escolas. Além disso, o projeto focalizará a aplicação de experimentos didáticos de Física
disponíveis nas escolas, e usar estratégias facilitadoras da aprendizagem significativa em
Física através de experimentos demonstrativos de baixo custo ou custo zero, utilizando
materiais que os alunos podem ter em sua casa.
Nesta proposta alternativa, foi utilizado materiais de baixo custo de aquisição para a
construção dos experimentos dando preferência a materiais que estão relacionados com o
cotidiano do aluno, aproximando assim a Física da realidade vivencial do aluno.
Além disto, este projeto permite ao aluno ver esta disciplina com outros olhos e com
mais interesse obtendo assim maior aprendizado.
Este trabalho de TCC se propõe a comprovar que as atividades experimentais é uma
ferramenta útil no Ensino de Física. Mas, atualmente, conhecendo as dificuldades envolvidas
na construção de experimentos e na aquisição de materiais, observamos que a utilização deste
importante recurso é escassa. Também percebemos que o uso de materiais de baixo custo
pode incentivar professores a adotar essa prática como uma ferramenta de ensino, a ser
aplicada ao longo do processo de ensino de Física.
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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA SOBRE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO
ENSINO DE FÍSICA.
2.1 SOBRE AS PROPOSTAS DE UTILIZAÇÃO DAS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS
NO ENSINO DE FÍSICA.
Muito se tem discutido sobre a importância do ensino de Física em todos os níveis de
escolaridade. Sabe-se que o acesso ao conhecimento científico se dá de diversas formas e, em
diferentes ambientes, mas é na escola que a formação de conceitos científicos é introduzida
explicitamente, oportunizando ao ser humano a compreensão da realidade e a superação de
problemas que lhe são impostos diariamente. Assim, deve-se ter em conta que o ensino de
Ciências, fundamentalmente, objetiva fazer com que o educando aprenda a viver na sociedade
em que está inserido com os recursos que a ciência e a tecnologia oferecem.
O conhecimento inicial do mundo ocorre pela percepção dos fenômenos e de seus
eventos associados. É a partir dessa percepção que nos tornamos capazes de gerar algum
conhecimento e uma explicação sobre eles. No entanto, o aprofundamento desse
conhecimento exigiu do ser humano o desenvolvimento das inúmeras ciências, sejam elas da
natureza, sociais, exatas ou quaisquer outras, de modo que a análise e a síntese, como
processos complementares, tornam-se indispensáveis para o conhecimento do mundo.
Mesmo assim, segundo Giordan [4], “muitas propostas de ensino de ciências ainda
esquecem a contribuição dos empiristas para a elaboração do conhecimento, ignorando a
experimentação ainda como uma espécie de observação natural, como um dos eixos
estruturadores das práticas escolares”. Tomar a experimentação como parte de um processo
pleno de investigação é uma necessidade, reconhecida por aqueles que pensam e fazem o
ensino de ciências, pois a formação do pensamento e das atitudes do sujeito ocorre
preferencialmente nos entremeios de atividades investigativas.
A experimentação enquanto atividade fundamental no ensino de Ciências tem atraído
as atenções de estudiosos e pesquisadores da área [4, 5, 6, 7].
Desde sua origem, o trabalho experimental nas escolas foi influenciado por aqueles
desenvolvidos nas universidades. Ou seja, pesquisadores buscavam novas ferramentas com o
objetivo de melhorar a aprendizagem do conteúdo científico. O tempo passou e o uso das
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atividades experimentais como ferramenta pedagógica continua presente no ensino de
Ciências.
Mesmo com várias pesquisas escritas sobre essa problemática, o ensino de ciências
continua deixando a desejar. Gil Pérez [8] diz que: “As atividades experimentais ainda são
apontadas como uma forma de contribuir para uma melhor aprendizagem no ensino de
Ciências”. Percebe-se também que historicamente, várias tentativas com relação à melhoria da
qualidade do ensino de Física, basearam-se na aplicação das atividades experimentais. Mesmo
assim, observa-se que ainda há um distanciamento entre a Física ensinada nas escolas e as
propostas apresentadas nos trabalhos científicos.
Além desses, no Brasil, alguns projetos estrangeiros foram traduzidos e auxiliaram no
avanço com relação às atividades experimentais. Esses projetos tinham como objetivo trazer
formas mais estimulantes e eficazes para as demonstrações e a verificação até então
apresentadas apenas nos livros ou por explanação do professor. Galiazzi [9] discutindo os
objetivos das atividades experimentais, cita Kerr [10] “que realizou uma pesquisa onde eram
apontados dez motivos para a utilização dessas atividades como recursos didáticos no ensino
da Física e esses motivos vem sendo constantemente encontrados em pesquisas mais
recentes”. São eles:
1. Estimular a observação acurada e o registro cuidadoso dos dados;
2. Promover métodos de pensamento científico simples e de senso comum;
3. Desenvolver habilidades manipulativas;
4. Treinar em resolução de problemas;
5. Adaptar as exigências das escolas;
6. Esclarecer a teoria e promover a sua compreensão;
7. Verificar fatos e princípios estudados anteriormente;
8. Vivenciar o processo de encontrar fatos por meio da investigação, chegando a seus
princípios;
9. Motivar e manter o interesse na matéria;
10. Tornar os fenômenos mais reais por meio da experiência.
Eles ressaltam o estímulo e a observação como fundamentais no desenvolvimento de
habilidades, tornando-os motivadores da aprendizagem.
Em síntese esses projetos tinham como objetivo trazer alternativas mais estimulantes e
eficazes para as demonstrações, levando a inovação para as escolas quanto à importância das
atividades experimentais no ensino das ciências.
17
Desde então a comunidade cientifica tem trabalhado na produção de experimentos
didáticos, tanto com materiais sofisticados quanto com aqueles de baixo custo ou materiais
recicláveis e reciclados.
O ensino de Física no Brasil tem recebido inúmeras contribuições de seus especialistas
que discutem questões que vão desde os aspectos sócio-histórico, filosófico, epistemológicos
[11, 12], até aquelas que dizem respeito à parte pedagógica e técnica [13, 14].
Dentre tantos aspectos, a discussão sobre o “gostar de Física” e a “necessidade de
estudá-la”, parece ser de extrema importância nos dias de hoje, tendo em vista que a Física faz
parte do nosso dia a dia e mesmo sem gostar, estamos inseridos num “mundo físico”. Se as
causas apontadas para justificar o fato de muitas pessoas não gostarem de Física têm bases
culturais e filosóficas, as questões se concretizam no âmbito do processo ensino e
aprendizagem e assim acreditamos que a maneira de ensinar a Física pode minimizar as
arestas existentes entre as partes, ou seja, vai depender de qual metodologia está sendo
aplicada. Nesse sentido, quando levantamos a questão de como trabalhar adequadamente a
Física em sala de aula, a problemática do ensino experimental se apresenta como uma opção
que apesar de bastante evidenciada na literatura, continua sendo tema de discussão.
Segundo Valadares [15]:
O ensino de ciências praticado no Brasil, na grande maioria das escolas de nível
médio e fundamental e, em grande extensão, também nas universidades, tem se
mostrado pouco eficaz. Com isso, percebe-se que pode estar contribuindo para o
estudante se afastar da disciplina de Física é por considerá-la desinteressante e difícil
de ser entendida, o que é diretamente relacionado com a maneira de ensinar.
Sendo assim, quando se trata de abordar a questão da prática pedagógica,
relacionamos o uso das atividades experimentais como sendo uma das ferramentas para
contribuir para minimizar o desinteresse e as dificuldades apresentadas pelos estudantes no
aprendizado de conceitos físicos.
Nesse sentido, grupos de estudiosos e pesquisadores vêm por um longo tempo
refletindo e propondo a utilização da experimentação como estratégia de ensino. Entretanto,
há uma distância entre o que está proposto nesses documentos e a prática escolar, cuja
superação tem se mostrado resistente e difícil.
A prática do uso de experimentos em sala de aula, para desenvolver a compreensão de
conceitos, segundo Carvalho [16]: “é uma forma de levar o aluno a participar de seu processo
18
de aprendizagem, sair de uma postura passiva e começar a perceber e a agir sobre o seu objeto
de estudo”.
A importância das atividades experimentais para o ensino de Física foi também
valorizado por Borges [17]:
Por considerar que se trata de um método de aprendizagem que permita a
mobilização do aprendiz, no lugar da passividade. Acredita que a riqueza das
atividades experimentais consiste em proporcionar aos estudantes o manuseio de
coisas e objetos num exercício de simbolização ou representação, para se atingir a
conexão dos símbolos.
2.2 ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA.
O tema atividades experimentais no ensino de ciências e o uso do laboratório para fins
didáticos, nesta área do conhecimento, geralmente despertam muito interesse e curiosidades,
não só nos professores da área de ciências como também nos de outras áreas, mas
principalmente nos alunos. Isso pode ser notado nas conversas do dia-a-dia nas escolas,
durante as reuniões pedagógicas, em reuniões com pais e nos contatos diários com os alunos,
especialmente nos momentos de desenvolvimento de estudos que visam formação de
conceitos científicos, nos diversos conteúdos científicos.
Pesquisadores e professores da área de ciências defendem a idéia da realização de
atividades práticas com os alunos, visando despertar, nos mesmos um maior interesse de
estudar os diversos conteúdos científicos e, como consequência, a obtenção de melhores
resultados na aprendizagem e a construção de um ambiente mais favorável para o
desenvolvimento do processo ensino-aprendizagem, nos mais diferentes aspectos.
Neste sentido, Hodson [18] inicia seu artigo, denominado Experimentos em Ciência e
no Ensino de Ciência, com a seguinte afirmação: “O ensino de ciências deve acontecer num
laboratório; pelo menos a respeito disso não existe controvérsia. Ambos, o professor e o
aluno, se encontram unido na crença de que o experimento é a ferramenta certa”.
E dando continuidade ao seu artigo, Hodson [18] pondera e especula sobre o motivo
de o trabalho prático ter atingido um status tão elevado na mitologia da classe dos professores
de ciências, e afirma o seguinte:
19
Poucos professores ou planejadores de currículos parecem questionar o ponto de
vista segundo o qual cursos de ciências devem conter uma quantidade significativa
de trabalhos de laboratório. Existe uma suposição, aceita quase que universalmente
por professores de ciências do segundo e terceiro graus, no sentido de que o enorme
investimento em tempo e energia, o custo de providenciar espaços, equipamentos e
material de consumo, específicos para laboratório, são justificados... Talvez os
professores de ciências estejam condicionados a considerar os experimentos como
parte necessária e integral no ensino de ciências, pelo fato de serem amplamente
usados na ciência. Entretanto, deve-se admitir que a defesa de uma oferta ampla de
trabalhos de laboratório fundamentava-se mais em fortes sentimentos que na
comprovação de sua eficácia mediante o resultado de pesquisas empíricas.
Os PCN’s [19] para o ensino de ciências da natureza, matemática e suas tecnologias
defendem que: “É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de
todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer,
manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis”.
De uma forma ou de outra, o fato é que o uso de atividades experimentais no ensino de
ciências acaba sempre sendo recomendado. Porém, na maioria das vezes o que se questiona é
o papel que elas podem e devem desempenhar no processo de ensino, assim também ocorre
com as análises referentes ao papel desempenhado pelo laboratório didático de ciências.
2.2.1 Caminho percorrido para investigar o problema de pesquisa.
Para investigar sobre o potencial das atividades experimentais no ensino de Física e
sobre o uso do laboratório escolar, foi proposto e executado um projeto de pesquisa do qual,
foram vivenciados três momentos diferentes.
O primeiro consistiu em um mapeamento dos artigos da área, publicados ao longo dos
anos de 2000 até 2006 nas revistas Caderno Brasileiro de Ensino de Física e Revista Brasileira
de Ensino de Física. Para isso, foram feitas leituras de resumos de artigos publicados nessas
revistas, até a obtenção de um número mínimo de artigos que tratam do tema escolhido.
O segundo consistiu em um mapeamento mais fino, em que foram feitas leituras de
trabalhos selecionados e elaboração de resumos estruturados, de artigos na área de ensino de
ciências.
20
No terceiro, houve a realização de uma releitura dos artigos, buscando responder
algumas problemáticas, como:
a) Quais são as problemáticas mais gerais encontradas nos artigos?
b) Que temáticas foram pesquisadas nestes artigos?
c) Em quais contextos educacionais as pesquisas foram conduzidas e em que contexto
acadêmico-científico elas se realizam?
d) Quais as orientações metodológicas prevalentes, métodos de análise utilizados e principais
interesses demonstrados pelos pesquisadores?
e) Quais as principais conclusões dos artigos?
2.2.2 Análise conjunta e sucinta dos artigos:
Analisando os artigos como um todo, é possível destacar duas tendências mais gerais
nas problemáticas trabalhadas. Uma delas trata do questionamento da importância, das
características e das maneiras encontradas para o uso das atividades experimentais no ensino
de Física, na atualidade, bem como do laboratório didático escolar de ciências naturais e das
polêmicas causadas pela vinculação entre o laboratório didático e o processo de ensinoaprendizagem de Física. A outra está centrada no estudo do potencial e das diferentes
possibilidades e tendências para a utilização de atividades experimentais como estratégia de
ensino de Física, sinalizando para o uso de atividades com características de investigação e
para o aproveitamento do laboratório didático como recurso importante na formação de
conceitos científicos e não apenas para o ensino do método experimental de ciências.
Nas três problemáticas iniciais, o foco das pesquisas está na discussão do papel das
atividades práticas e do uso do laboratório didático, bem como de suas relações com o
processo de ensino-aprendizagem de Física. Em vários dos trabalhos que apresentam esse
foco há uma ênfase na necessidade de se evitar uma valorização excessiva do método
experimental, tornando a realização de atividades práticas como um livro de receitas a seguir,
em detrimento de aspectos importantes que em conjunto formam a riqueza da atividade
científica e que deveriam ser trabalhados com os alunos, como, por exemplo, a elaboração de
hipóteses, a discussão prévia de procedimentos, a análise qualitativa conjunta de dados
coletados e das maneiras de sua apresentação.
21
As duas problemáticas restantes enfatizam a necessidade de se analisar a prática atual,
com o objetivo de apontar caminhos que possam ser viáveis para a obtenção de melhorias
significativas no processo ensino-aprendizagem de Física, apontando para a promoção de uma
aproximação maior da ciência escolar com a ciência dos cientistas, com a valorização das
concepções prévias dos estudantes, além da exploração em salas de aula de ciências, da
tecnologia encontrada no cotidiano dos alunos.
As temáticas pesquisadas nos artigos concentram-se nos assuntos: atividades
experimentais de física, laboratório didático escolar na prática atual e trabalhos como
investigação, além de iniciação dos alunos com atividades de investigação, conceitos de
transposição didática e aspectos metodológicos relacionados com as propostas de atividades
experimentais.
Todas essas temáticas estão centradas no processo de ensino de ciências em sala de
aula, destacando o modo pelo qual esse ensino acontece e/ou a maneira como o processo de
ensino poderia acontecer com o emprego (ou não) de atividades experimentais de Física e do
laboratório didático como recursos de ensino de modo a tornar o processo mais efetivo. A
análise individual dos artigos mostrou um número enorme de recomendações, conclusões e
implicações referentes aos estudos desenvolvidos pelos pesquisadores, havendo muitos
aspectos em comum entre eles e alguns que representam particularidades a respeito do tema
principal da pesquisa.
2.3 O PROCESSO DE CONCEITUALIZAÇÃO E AS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS
NO ENSINO DE FÍSICA.
2.3.1 Introdução
A pesquisa busca analisar a compreensão do ensino de Física associado ao contexto
prático, de modo a contribuir para a formação de uma postura mais crítica, para melhor
entender e agir no mundo em que vivemos. O objeto da pesquisa justifica-se face à
predominância de concepções tradicionais de ensino em muitas escolas. Neste tipo de ensino,
a transmissão do conhecimento é, ainda, a regra e, conforme Perrenoud [20] “leva o aluno a
22
acumular saberes, a passar nos exames, mas não consegue usar o que aprendeu em situações
reais”.
Críticas sobre a problemática do ensino de Física também são apontadas pelos
Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio [19], ao sinalizarem que:
O ensino de Física tem-se realizado, freqüentemente, mediante a apresentação de
conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada, distanciados do mundo vivido
pelos alunos e professores e também por isso, vazios de significado. Privilegia a
teoria e a abstração, desde o primeiro momento, em detrimento de um
desenvolvimento gradual da abstração que, pelo menos, parta da prática e de
exemplos concretos.
Neste sentido, o ensino de Física deve contribuir para a formação de uma cultura
científica, possibilitando ao aluno a interpretação dos fenômenos físicos, bem como a
compreensão da evolução tecnológica da sociedade. Uma aprendizagem cujo significado dos
conceitos o aluno possa perceber no momento em que aprende, e não em um momento
posterior ao aprendizado.
Diante a interferência de uma estrutura historicamente instalada e consolidada pelo
sistema de ensino vigente, Bonadiman e Nonenmacher [21], apontam:
O aspecto da dificuldade, da resistência que envolve qualquer tipo de mudança que
se queira fazer. Particularmente, fica mais complicado ainda, se essa tentativa de
inovação partir de grupos isolados sem a participação direta do professor em
exercício e sem o necessário apoio e respaldo dos setores constituídos que
comandam a política educacional. Para isso, seria necessário romper barreiras ainda
difíceis de transpor, principalmente se o novo que está sendo proposto trouxer
insegurança e mais dificuldades operacionais e pedagógicas para o professor;
Para esses autores, a motivação e o interesse do aluno pela Física não irá se manifestar
se o conteúdo for repassado de uma forma linear, seguindo o tradicional livro-guia do
professor, para o caderno-receptor do aluno sem que haja, de ambas as partes, uma reflexão
consistente e aprofundada de seus significados e de suas relações específicas.
Desse modo, com a pesquisa pretendemos investigar certos aspectos no ensino de
Física, como a significação e construção conceitual, tendo como referencial a abordagem
teórica histórico-cultural de Vigotski, bem como as contribuições que outros teóricos trazem
sobre a experimentação no ensino de Física.
23
2.3.2 Detalhamento das atividades
Para o trabalho de investigação buscamos fazer revisões bibliográficas, selecionando,
estudando e analisando referenciais teóricos sobre a problemática da formação inicial e suas
implicações no âmbito escolar, especialmente no que se refere ao tratamento conceitual e o da
experimentação.
Procuramos investigar as tendências atuais do processo ensino-aprendizagem, como a
concepção dos professores e sua atuação no contexto escolar. Tendo por base a abordagem
histórico-cultural de Vigotski.
A pesquisa também compreende questionários com professores que exercem sua
prática pedagógica no ensino de Física a fim de pesquisar as relações/implicações de suas
formações nas práticas desenvolvidas em sala de aula. A entrevista, segundo Lüdke e André
[22], “representa um dos instrumentos básicos para a coleta de dados” e nela a possibilidade
de reconhecimento do que se propõe a estudar. Além do mais, na entrevista a relação que se
cria é de interação, havendo uma atmosfera de influência recíproca entre quem pergunta e
quem responde. Especialmente nas entrevistas não totalmente estruturadas, onde não há
imposição de uma ordem rígida de questões, o entrevistado discorre sobre o tema proposto
com base nas informações que ele detém e que no fundo é a verdadeira razão da entrevista.
Na medida em que houver um clima de estímulo e de aceitação mútua, as informações fluirão
de maneira notável e autêntica.
A verbalização que os professores entrevistados fizeram sobre como desenvolvem sua
ação educativa, em especial as práticas pedagógicas vivenciadas no contexto escolar, constitui
um dos principais materiais de análise desta investigação, pois, conforme Marques [23]:
As experiências vividas pelos professores podem dar testemunho do que procuramos
entender. A pesquisa, nesta perspectiva, passa a ter também a função de envolver o
professor na tarefa de analisar e refletir sobre a sua formação e o seu próprio
trabalho. Os depoimentos para esta pesquisa foram obtidos por meio de entrevista
semi-estruturada, entendida por nós como entrevista-diálogo, o que possibilitou para
que cada um pudesse compor sua resposta de maneira bem pessoal.
24
2.3.3 Significação dos conceitos
A aprendizagem dos alunos no ensino de Física desenvolve-se principalmente quando
os aprendizes conseguem construir conceitualmente os fenômenos físicos e relacioná-los com
o cotidiano. Em nossa escola tentamos realizar este trabalho conjuntamente com as atividades
experimentais.
Salienta-se que a aprendizagem de conceitos envolve uma multiplicidade de
capacidades que estão muito além da simples memorização de conteúdo. O aluno só adquire
novos significados no processo de aprendizagem quando o professor é capaz de perceber em
que níveis estão os conhecimentos dos alunos, orientando-os para a compreensão de novos
significados. Na relação pedagógica, conforme Maldaner [24] “cabe ao professor controlar os
significados em elaboração para os conceitos, diagnosticar em que níveis se encontram e
propor o nível desejável pedagogicamente para determinadas situações em estudo”.
Na concepção de Rego [25] “o desenvolvimento pleno do ser humano depende do
aprendizado que realiza num determinado grupo cultural, a partir da interação com os outros
indivíduos da sua espécie”. Dessa forma, percebe-se a importância das trocas interpessoais e a
aprendizagem interativa na construção do conhecimento.
Em Vigotski [26]:
É possível compreender a importância da significação dos conceitos, visto que é na
interação, mediada pela linguagem, que se formam os conceitos do cotidiano, que
reelaborados na mente dos indivíduos irão refletir as suas vivências do meio cultural.
Nesse caso, o aluno não é simples receptor mas faz parte de um processo de
construção dos conceitos que, inclusive, valoriza os conhecimentos do cotidiano,
parte deles para a construção de saberes mais sistematizados. Logo, saber Física
corresponde, a saber, empregar instrumentos conceituais para dialogar com o mundo
em vários níveis do seu contexto.
2.3.4 O papel das atividades experimentais.
Através da análise das entrevistas realizadas com os professores é notória a
importância que os mesmos atribuem à experimentação, pois acreditam que a mesma possui
25
papel relevante, principalmente no que se refere ao processo de construção conceitual no
ensino da Física. Podemos observar isso na fala de um dos professores entrevistados, ao
salientar que, muitas vezes é necessário desconstruir conceitos desenvolvidos pelo senso
comum, como exemplo podemos citar, o arco-íris que de acordo com o censo comum
representa aliança de Deus com a humanidade; se passar alguém por baixo do arco-íris inverte
a sexualidade; no ponto inicial do arco-íris tem um pote com o ouro escondido pelos deuses e
etc. De modo que é imprescindível que o educando visualize a situação, observe e analise os
resultados para perceber e mudar o seu pensamento, não apenas acatar o que o professor diz.
É importante que o estudo de um conceito físico, inicie com atividade experimental, caso
contrário, o aluno já saberá qual deverá ser o resultado do experimento e não se preocupará
em realizá-lo com atenção.
A esse respeito, Marques [23]:
Salienta que os aprendizados enriquecem a teoria e a prática, e as realimentam,
ambas, uma da outra, fazendo com que a prática não seja apenas descrita e narrada,
mas compreendida e explicada. A aprendizagem aconteceu nos contextos de
interação, pelo desenvolvimento das competências de relacionar mediante uma
reestruturação mais compreensiva e aberta às complexidades das articulações entre
as idéias, os dados, as percepções e os conceitos.
Conforme Zanon e Silva [27]:
As atividades práticas podem assumir papel fundamental na promoção de
aprendizagens significativas em ciências e, por isso, consideramos importante
valorizar propostas alternativas de ensino que demonstrem potencialidade da
experimentação através de inter-relações entre os saberes teóricos e práticos
inerentes aos processos do conhecimento escolar.
Contudo, o ensino experimental não tem cumprido com esse importante papel no
ensino de ciências. A ampla carência de embasamento teórico dos professores, aliada à
desatenção ao papel específico da experimentação nos processos da aprendizagem, tem
impedido a concretização do objetivo central que é o de contribuir para a construção do
conhecimento. O aspecto formativo das atividades práticas-experimentais tem sido
negligenciado, muitas vezes, ao caráter superficial, mecânico e repetitivo em detrimento aos
aprendizados teórico-práticos que se mostrem significativos.
26
Nesse sentido, é essencial, em relação aos processos interativos e dinâmicos que
caracterizam a aula experimental de ciências, a ajuda pedagógica do professor que, de forma
não simétrica, faz intervenções e proposições sem as quais os alunos não elaboram. De nada
adianta realizar atividades práticas em aula se as mesmas não propiciam o momento da
discussão teórica-prática, que transcende o conhecimento de nível fenomenológico e os
saberes cotidianos do aluno, e leve a novos entendimentos e produções.
Logo, o professor, em sua prática docente, deve contribuir para que o experimento não
se transforme na realização de uma “receita” em que o aluno fica sem saber o significado do
que fez.
Por fim, ainda, no que se refere à falta de compreensão da função da experimentação
no ensino, Maldaner [24] Coloca-nos:
A idéia de que a experimentação, quando não se compreende a sua função no
desenvolvimento científico, acaba tornando-se um item do programa de ensino e não
princípio orientador da aprendizagem. Para tanto, é possível perceber a relevância
atribuída às atividades experimentais e, ao serem realizadas, com determinado rigor
científico, as mesmas possam contribuir para com o processo ensino-aprendizagem.
2.4 REPENSANDO O PAPEL DA ATIVIDADE EXPERIMENTAL NA APRENDIZAGEM
DE FÍSICA EM SALA DE AULA.
A atividade experimental tem uma reconhecida importância na aprendizagem das
ciências, largamente aceita entre a comunidade científica e pelos professores como
metodologia de ensino, com resultados comprovados em muitas investigações. Contudo, nem
sempre o recurso da atividade experimental se traduz por melhor aprendizagem, pelo que
Hodson [18] defende “a necessidade da sua melhor aplicação à luz de uma perspectiva
construtivista social da natureza da ciência e da aprendizagem”. Assim, é pertinente repensar
o seu papel na educação em ciências e procurar formas de concretizar em aprendizagem
significativa as suas potencialidades. O objetivo deste trabalho foi o de fazer um levantamento
do tipo de atividade experimental que é, geralmente, implementado em sala de aula, bem
como de situações que se reconhece terem sido frutuosas em termos de favorecer
aprendizagem e de casos em que o contributo para a aprendizagem foi pobre. Neste último
27
caso, procurou-se que os inquiridos apontassem caminhos que, em sua opinião, tornassem a
atividade experimental mais eficaz na promoção da aprendizagem de Física.
2.4.1 Uma reflexão crítica a partir da experiência.
Nos últimos anos, a investigação em educação tem produzido frutos acerca da natureza
e do processo de criação do conhecimento e sobre a forma como as pessoas aprendem.
Refletir sobre a construção e natureza do conhecimento bem como procurar modelos para a
forma como as pessoas aprendem pode levar ao questionamento de métodos e finalidades, à
planificação e orientação de pesquisas que originem novos conhecimentos que eventualmente
robusteçam a teoria. Assim, após uma reflexão acerca da evolução do papel da atividade
experimental que parece ser privilegiado para a aprendizagem em ciências, apresentam-se
alguns contributos no domínio da psicologia (nomeadamente da Teoria da Aprendizagem
Significativa, a qual, de acordo com vários estudos, é um modelo promissor de
aprendizagem), da epistemologia e da didática, focando a atividade experimental como uma
ferramenta pedagógica.
Na primeira metade do século XX, Dewey [28] “considerava que os métodos
científicos eram pelo menos tão importantes quanto os próprios conhecimentos científicos,
defendendo uma abordagem experimental para o ensino das ciências”.
Na verdade, o estudo da psicologia evolutiva de Piaget [29] “evidencia bem a
necessidade de concretizar o ensino, dando-lhe um cunho essencialmente experimental,
embora sempre associado à argumentação teórica”. Na mesma linha, também Bruner [30]
“reconhece que a aprendizagem se deve basear na experimentação, recomendando todo o tipo
de material didático e a utilização frequente do laboratório, numa perspectiva de exploração
de alternativas de aprendizagem por descoberta dirigida”. Segundo Piaget [29] “se
pretendemos formar indivíduos criativos e capazes de fazer progredir a sociedade de amanhã,
é evidente que uma educação baseada na descoberta ativa da verdade é superior a uma
educação que se limita a transmitir verdades e conhecimentos acabados”.
No III Congresso Internacional sobre Aprendizagem Significativa, Moreira [31]:
Faz um avanço ainda mais ousado apresentando o conceito de Aprendizagem
Significativa Crítica e para a sua promoção propõe oito princípios a implementar em
28
sala de aula. Esta nova proposta visa preparar os alunos para lidarem com os
problemas de um mundo em rápida transformação, aceitando dúvidas e limitações. E
aos docentes falta refletir sobre as suas práticas fazendo-os sentir a necessidade
premente de quebrar com a rotina e ensaiar novas estratégias promotoras de
Aprendizagem Significativa, inclusive nas aulas de laboratório. E isto é tanto mais
importante no laboratório que parece ser o local privilegiado para refletir sobre
situações problemáticas, exercitando o pensamento crítico e dando largas à
criatividade. A atividade experimental é uma componente fundamental no ensino
das ciências, reconhecido por modelos ou tendências de ensino mais representativos,
apesar de estes lhe atribuírem ênfases e objetivos diferentes. Para o modelo
construtivista, a atividade experimental constitui um “banco de provas” que permite
aos alunos avaliar as suas idéias e os modelos científicos, favorecendo a
aprendizagem.
De acordo com uma lista elaborada por Hodson [18] “existem basicamente cinco
motivos para envolver os alunos em atividade experimental”:
1. Motivar, estimulando o interesse e o prazer de investigar;
2. Treinar destrezas laboratoriais;
3. Enfatizar a aprendizagem do conhecimento científico;
4. Percepcionar o método científico e adquirir perícia na sua utilização;
5. Desenvolver certas “atitudes científicas” como abertura de espírito e objetividade.
Hodson [18] coloca:
Sérias reservas quanto à eficácia da atividade experimental como é usualmente
implementado na sala de aula e sugere a necessidade de repensar a sua abordagem,
referindo que se pretendemos explorar as suas enormes potencialidades há que se ser
claro quanto ao objetivo a atingir, selecionando uma atividade adequada. Afirma,
ainda, que muito se teria a ganhar se redefiníssemos a noção de atividade
experimental de forma a incluir um leque mais alargado de estratégias de ensino e de
aprendizagem, como o uso de simulações em computador, que considera uma
técnica poderosa que permite ao aluno envolver-se em aspectos mais criativos da
ciência, proporcionando uma compreensão da natureza da prática científica. Se a
educação em ciências pretende que o aluno compreenda o mundo físico e perceba e
utilize o conhecimento conceitual e processual que os cientistas desenvolveram para
auxiliá-los nessa tarefa, então uma parte importante do currículo é a familiarização
com esse mundo e o recurso ao laboratório é fundamental. Os alunos necessitam
manipular objetos e organismos de forma a construírem um corpo de experiências
pessoais. Se o aluno é encorajado a explorar e testar as suas idéias, então a atividade
experimental poderá ter um papel a desempenhar.
29
Mas esse papel só será importante quando as atividades são suportadas por uma teoria
bem compreendida pelo aluno.
Numa perspectiva epistemológica, considerando que a ciência avança impulsionada
pela vontade de explicar situações problemáticas, Gil Pérez [8] sugere que:
A abordagem de situações problemáticas abertas, com um nível de dificuldade
adequado, que motivem os alunos e os levem a elaborar um plano que permita obter
respostas, sem perder de vista que não se está a trabalhar para aumentar o corpo de
conhecimentos de ciências e que os alunos não são cientistas, mas que se pretende
que adquiram conhecimento conceitual e processual da ciência.
Há uma imensidão de possibilidades de recorrer a atividade experimental, desde
atividades de verificação de modelos teóricos e de demonstração, em geral conotados com
uma abordagem tradicional do ensino, até atividades de natureza investigativa, que já surgem
com alguma regularidade, e que, de alguma forma se relacionam com uma visão construtivista
do ensino. Contudo, para que o ensino se reflita em aprendizagem, cabe ao professor a seleção
da metodologia experimental mais adequada à aprendizagem pretendida, pois diferentes
modalidades de experimentação privilegiam diferentes objetivos educacionais. Os alunos
devem entender que a atividade científica é uma atividade complexa e construída socialmente.
E essa compreensão é atingida a partir do desenvolvimento de investigações de interesse
pessoal, mas também se centrando na aprendizagem de ciências e sobre ciências. A tendência
atual é a de apetrechar os jovens com os conhecimentos e as capacidades que lhes permitam
enfrentar uma sociedade tecnológica em transição.
2.4.2 A importância da atividade experimental
A atividade experimental é reconhecida pelos mais representativos modelos de ensino
das ciências pelo que somos levados a admitir que este possui efetivamente potencialidades
educativas relevantes. Mas, não são suficientes as atividades de “mãos na massa”; é
necessário também recorrer a experiências que envolvam “cabeça na massa”, ou seja, para lá
de manipular equipamento, é preciso manipular idéias. Nesta perspectiva, propiciar a
Aprendizagem Significativa implica colocar aos alunos situações problemáticas cuja procura
30
de solução conduza à reestruturação do conhecimento que já possui. Importa, pois salientar
alguns aspectos em que é necessário intervir se pretendemos melhorar a aprendizagem
centrada em atividade experimental:
• as tarefas propostas devem ser motivadoras, podendo assumir a forma de problemas abertos,
promovendo a discussão e desafiando o pensamento crítico dos alunos e permitindo-lhes dar
asas à sua criatividade;
• os materiais curriculares devem ser pensados e elaborados tendo em conta os conhecimentos
que os alunos já possuem e as aprendizagens que se pretendem promover, fazendo-os refletir
sobre os conceitos e suas relações;
• os professores devem ser sensibilizados para postura diferente em relação ao que é ciência e
fazer ciência, ultrapassando um posicionamento empirista da resposta única e correta;
• as escolas devem assegurar as condições físicas e temporais que permitam uma boa interrelação teoria/prática, no ensino das ciências.
Se pretendermos que os alunos aprendam significativamente, parece ser necessário
propiciar situações problemáticas que ajudem na construção de significados dos conceitos
envolvidos. O empenhamento dos alunos em tarefas que impliquem diversas fases de uma
investigação científica, desde o planejamento, passando pela proposta de hipóteses
explicativas e pela execução, incluindo a discussão com os seus pares e o professor (o que
muitas vezes leva a reformular as questões), contribui para a construção do seu conhecimento.
É nesta perspectiva que a atividade experimental deve ser entendida como uma atividade
investigativa e cooperativa, facilitadora de aprendizagem significativa.
O Sistema Educativo tem a responsabilidade de identificar e transmitir o melhor da
nossa herança cultural e a ciência é uma das partes mais importantes dessa herança. Deste
modo, parecem estar criadas condições para refletir sobre as características do trabalho
científico e do papel do indivíduo na construção do conhecimento, adiantado formatos de
atividade experimental que efetivamente promovam aprendizagem em ciências e sobre
ciências.
31
2.5 A RELAÇÃO COM O SABER PROFISSIONAL DE FÍSICA E O FRACASSO
DA IMPLEMENTAÇÃO DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO MÉDIO.
No dia-a-dia, não é difícil constatar, no entanto, que no ensino médio as atividades
experimentais de física são raramente utilizadas pela maioria dos professores, como assegura
o trabalho de Galiazzi [9]. Ao estudar esse comportamento, investigações apontam como
justificativas os seguintes fatores: indisponibilidade ou qualidade de material, excessivo
número de alunos em sala de aula, formação precária dos professores, pouca bibliografia para
orientá-los, restrições institucionais, como falta de tempo para as aulas, disponibilidade da
sala de laboratório estar à disposição quando se precisa, ausência de horário específico na
programação, necessidade de laboratorista, inexistência de programação e articulação entre
atividades experimentais com o curso, falta de atividades preparadas, ausência de tempo para
o professor planejar e montar suas atividades, carência de recurso para a compra e
substituição de equipamentos e de materiais de reposição. Como se percebe, os problemas
citados concentram na carência ou na deficiência de algo, a maior parte das explicações para
as resistências dos professores em usar experimentos na sua prática de ensino de física.
Com base na relação com o saber de Charlot [32], procuraremos, portanto, demonstrar
que se consegue ultrapassar o discurso um tanto desgastado da ausência e avançar no
problema da não utilização de atividades experimentais no ensino médio de física, levando o
debate para a relação com o saber profissional do professor. Para isso, por meio de entrevistas
com professores de física, temos como escopo mostrar que o emprego ou a inexecução de
atividades empíricas por eles passa por uma determinada configuração de vínculos que esses
profissionais mantêm com o seu saber profissional.
O discurso negativo proporciona benefícios para muitos profissionais do ensino de
física, o que o torna conveniente e resistente à mudança. Preserva-os de qualquer crítica
direta, pois o fracasso em promover atividades experimentais não lhes é imputável, mas, sim,
aos meios ou aos fatores externos. Os seus fundamentos arraigam-se numa experiência
profissional habitual, interpretada à luz de princípios que visam preservar, validar e legitimar
a prática diária de grande parte do corpo docente. Trata-se de uma postura e de um significado
que se dá à profissão. Frente a isso, é inútil argumentar termo a termo; a crítica dirige-se ao
modo próprio de ler o entorno e, com isso, interpretar a experiência cotidiana. É verdade que
o fracasso tem alguma relação com as ausências levantadas pelos problemas citados no início
desta seção. Porém, isso não permite, em absoluto, dizer que os problemas de ausência são a
32
causa do insucesso da implementação de situações experimentais. Pensar assim é pensar de
forma incompleta e limitada, já que é possível constatar que há professores que alcançam
sucesso nesse empreendimento em semelhantes condições.
Por mais interessante que seja o ponto de vista amparado na causalidade da falta, a
análise do fenômeno aqui chamado “fracasso experimental” não integra, por essa via, todas as
dimensões desse fenômeno. Ao não tratar da relação com o saber, acaba por excluir a
dimensão mais significante. Em razão disto, é fundamental que se procure considerar a
história e a singularidade do indivíduo, seus significados, modos de pensar, agir, sentir, assim
como, os valores, princípios e desejos que o professor ou a professora confere à sua profissão
e à sua vida. O docente, mesmo, ocupa certa posição na sociedade. Essa posição tem a ver
com o curso que fez, mas não se reduz a ele, e depende, igualmente, do conjunto de relações
ou vínculos que mantém com os seus colegas professores, com a sua posição universitária, a
experiência mantida com os alunos, com a interpretação que dá à profissão e a atividade
exercida entre outras.
No entanto, o aprendiz jamais é um puro sujeito do saber, porém, mantém com o
mundo relações de diversas espécies.
Um exemplo citado por Charlot[32]:
É o caso de um estudante que aprende para evitar uma nota baixa ou uma surra, para
passar de ano, para ter uma profissão mais tarde, para agradar o professor que
considere simpático etc. Nesses casos, a apropriação do saber é frágil, pois adquire
sentido em outro sistema de sentido.
Ao mesmo tempo, a relação com o Mundo comporta uma relação consigo mesmo, de
identidade, com o Eu. Aprender faz alusão à história do sujeito, às suas expectativas, às suas
referências, às suas necessidades fundamentais para a vida, à sua concepção de vida, às suas
relações com os outros, à imagem que tem de si e à que quer dar de si aos outros. Faz alusão
às fantasias formuladas, às ilusões criadas, aos sentidos, objetivos e certas significações às
quais a pessoa se apega ou se atrela e que se tornam internalizadas, portanto, dela própria.
Como resultado de tudo isso, o sujeito pode fantasiar uma situação de onipotência
cognitiva, ou ainda, pensar que ao crescer (no caso de um estudante) ou com o passar do
tempo (no caso de um professor) conseguirão saber e, assim, é só esperar.
É preciso estar a atentar que não é intenção estabelecer um juízo de valor entre o
fracasso experimental e a relação com o saber profissional. Não é porque um professor ou
33
professora não se serve de práticas empíricas, convencido da inutilidade pedagógica ou
epistêmica desse procedimento, por exemplo, que se estará a dizer que a relação com o saber
profissional desses docentes desvia-se de um ideal de bom praticante desse ofício. Inclusive,
na literatura há trabalhos pontualmente mencionando algumas críticas para a inconveniência
de práticas de laboratório. Portanto, a constatação do não emprego experimental não implica
inferir a existência de um vínculo debilitado do professor com o seu saber profissional.
Também, contrariamente, não se pode concluir que um professor ou professora que pratica
atividades empíricas por alguma mera conjuntura impositiva, preserve uma insuspeita relação
com o ofício. Então, como mostraremos, é a configuração relacional particular mantida com o
saber profissional, o fator determinante para o emprego ou não de atividades empíricas, sem
que estas iniciativas se reduzam a uma esperada vocação ou inaptidão para o magistério.
2.5.1 Métodos.
Para a coleta de dados selecionamos três professores de física do ensino médio, com
experiência de magistério variando entre três e doze anos. Estes tomaram parte de um estudo
que envolvia maior número de professores de física, ocorrido em escolas da cidade de
Londrina, no estado do Paraná. Os professores e as escolas foram escolhidos por
conveniência.
Todos os professores eram formados em licenciatura em física pela Universidade
Estadual de Londrina e, por conseguinte, passaram pela disciplina de Instrumentação para o
Ensino de Física (136 h), que tinha como objetivo principal preparar o licenciando para as
atividades experimentais na escola. É significante dizer que essa disciplina tinha como
proposta principal de ementa a realização de atividades experimentais de baixo custo, com
materiais acessíveis do dia-a-dia e de fácil construção pelo professor ou pelos alunos,
dispensando, em muitas atividades, o espaço formal do laboratório didático e que considerava
as insatisfatórias condições materiais e de trabalho que o professor pudesse enfrentar. Alguns
kits experimentais eram construídos pelos alunos durante a disciplina e podiam ser levados
para casa.
Para checar as respostas às perguntas sobre relação com o saber profissional de física e
o fracasso da implementação de atividades experimentais no Ensino Médio, teve-se a
34
preocupação de perguntar, para alguns (3 a 4) alunos, se eles viram ou praticaram algum tipo
de atividade experimental durante as aulas desses professores.
2.5.2 Análise.
Passamos a analisar as entrevistas de Kanbach [33]. “segundo o referencial teórico
proposto, a fim de compreender a influência das relações com o saber profissional na
realização ou inexecução das atividades experimentais”.
O parágrafo inicial de cada entrevistado descreve algumas informações gerais a
respeito dos professores, identificados com nomes fictícios. Para um melhor esclarecimento
do que está sendo interpretado, destacamos alguns trechos da entrevista realizada ao longo de
toda a análise. Esses trechos estão colocados entre parênteses, aspas e em itálico e conservam
os mesmos vocábulos empregados pelos entrevistados. Para facilitar o entendimento ou
esclarecer o que está sendo dito, deixamos também entre parênteses alguns comentários
nossos.
2.5.3 Apresentação e discussão dos dados.
Professor Júlio (nome fictício) atua há 5 anos no ensino médio público; formado no
curso de licenciatura em Física pela UEL, com especialização na área de ensino de Física. O
Professor Júlio diz em vários momentos da entrevista que ministra aulas experimentais eu
sempre procuro fazer aulas experimentais com eles e garante a importância pedagógica das
mesmas eu acho que é importantíssimo o aluno fica duas vezes mais ligado. Ele vê a teoria e
depois você mostra uma aplicação disto para ele, aí ele acaba vivenciando uma realidade e
isso fica na cabeça do aluno, o aluno fica mais ligado na matéria, ele se envolve mais a
prática ajuda o aluno a vivenciar de uma maneira mais clara a física. Então eu acho, ou
melhor, eu tenho certeza que o aluno aprende melhor com aulas experimentais.
Contudo, esse discurso de Júlio permanece apenas no plano da retórica, pois os seus
alunos entrevistados afirmam que não são realizadas aulas experimentais, resumindo-se a
aulas teóricas e resolução de exercícios.
35
Para entender por que Júlio, na realidade, não emprega atividades experimentais
busquemos a sua relação como o saber profissional, que não se acha na licenciatura em física,
pelo menos, num sentido amplo, que englobe aquelas atividades. É possível constatar que o
objetivo maior de Júlio sempre foi cursar engenharia eletrônica, apesar de dizer que gosta de
Física e de dar aulas. A relação com o Eu/Mundo de Júlio se dá com o curso de engenharia eu
queria fazer engenharia, prestei vestibular duas vezes para engenharia, em nenhuma delas eu
consegui passar, aí eu resolvi partir para a Física (atualmente); eu tive tendo vontade de
fazer engenharia de novo, eu iria dar aula só à noite e durante o dia eu faria o curso de
engenharia e em melhorar sua situação financeira para mim, a licenciatura seria o meio mais
rápido de eu ganhar dinheiro, se eu tiver uma oportunidade melhor, com certeza eu deixo de
dar aula, eu viso uma coisa (situação financeira) melhor para mim; tenho a intenção de ter
uma família e com esse salário de professor eu acho que é pouco para conseguir isto. Só com
aula eu não pretendo ficar para o resto da minha vida, não. Destas falas, vê-se que a relação
de identidade de Júlio acha-se na expectativa de constituir uma família, além de sua referência
ser o curso de engenharia, que para ele, como se pode inferir, deve dar conta da parte
financeira, logo, da expectativa desejada.
Também, vemos que a relação com o Outro burocrático dá um aval para que as aulas
práticas sejam colocadas em segundo plano ou desconsideradas, no processo de ensino, por
este professor. Por tudo isso, a não utilização de atividades experimentais por esse professor
fica fundamentada.
Professora Magda (nome fictício) atua no ensino médio público há 3 anos; formada no
curso de licenciatura em física pela UEL. Embora ache que é interessante começar um
assunto com experiência, pois as atividades experimentais, sempre incentivam os alunos, a
professora Magda afirma que não utiliza experimentos durante as aulas. Numa primeira
leitura pode parecer que tal motivo se justifica pelo discurso da escassez de tempo Primeiro é
a falta de tempo para preparar (as atividades experimentais). Mas, semelhante a Júlio, uma
leitura mais completa da entrevista de Magda indica que esse argumento não tem uma
sustentação maior, já que a questão com a insatisfação financeira é o ponto relevante para ela.
Eu recebo o equivalente há quarenta horas para trabalhar, e para montar os equipamentos,
eu teria que ficar o dia inteiro na escola e isso eu acho que é realmente um desincentivo ao
professor, o professor deveria ganhar hora extra. A falácia do argumento da falta de tempo
também se constata por uma contradição quando Magda atesta não entender como as pessoas
casadas acham tempo para preparar aulas experimentais; o que não é o seu caso, pois ela é
36
solteira: Eu ainda sou solteira, eu não sei como é que um professor que tem família consegue
arrumar tempo para montar as aulas experimentais. Eu, sinceramente, não sei dizer como e
quando estas aulas experimentais podem ser montadas. Em princípio, então, a falta de tempo
não é o motivo fundamental para a professora não ministrar aulas práticas, pois o tempo
deixaria de ser um impedimento se houvesse remuneração extra ou para pessoas solteiras, que
é o seu caso. Para reforçar a posição quimérica do seu argumento, indicamos que a disciplina
de Instrumentação cursada por Magda destaca o emprego de materiais simples e de baixo
custo, que os alunos podem comprar ou arranjar e montar com facilidade. Todavia, essa
orientação do curso parece ter sido prejudicada em função da observação da professora, que
caracteriza a sua relação consigo mesma (Eu) durante o curso: Enquanto aluno, a gente não
aproveita como deveria e eu posso dizer que o meu aproveitamento nestas disciplinas foi
mínimo, como todo aluno. Eu acho que a grande maioria está interessado em passar. Não
obstante, Magda apreendeu algumas recomendações dessa disciplina como se vê: Eles (os
experimentos) não são difíceis de serem construídos. Uma saída (para a falta de tempo) seria
trabalhar junto com os alunos durante o período das aulas mesmo. Pedir para eles trazerem
equipamentos e trabalhar com eles na sala de aula. Por esta fala, novamente, vemos outra
contradição de Magda ao assinalar a inexistência de tempo para montar e preparar atividades
práticas, já que ela tem consciência de como superar essa questão.
A corroborar fortemente as nossas conclusões, observamos uma outra afirmação sua:
Se eu pudesse trocar (as aulas de física) por uma outra atividade para ganhar a mesma coisa,
eu trocaria. Eu acho que é muito cansativo(a) esta rotina de dar aulas. Uma vez que não se
consegue observar em Magda uma relação com o saber profissional, a não realização de
atividades experimentais é uma conseqüente decorrência. Em suma, a relação mantida por
Magda com o seu trabalho é de emprego e não de profissão.
Professor Pedro (nome fictício) atua há 12 anos no ensino médio público; formado em
engenharia civil, bacharelado e licenciatura em Física na UEL; cursa especialização em
Ensino de Física. O professor Pedro, de início, só ministrava aulas teóricas e, com o tempo,
começou a introduzir experimentos, o que se tornou uma paixão para ele, como é constatado
em vários momentos da entrevista: (Eu realizo) Menos (atividades experimentais) do eu
gostaria. É o que eu mais gosto de fazer. O prazer de construir alguma coisa, de montar
alguma coisa e com isso poder demonstrar princípios e fenômenos físicos eu sou fascinado
pela introdução dos experimentos no ensino de Física, se eu for fazer um balanço destas
aulas, elas estão muito aquém do que eu gostaria. Isto talvez por falta de criatividade em
37
introduzir um experimento num dado conteúdo da aula. Sua paixão é tamanha que chega a
dizer: Quando eu não preparo aula, a aula é formal, quando eu preparo a aula, ela é
experimental. As passagens anteriores são o testemunho inequívoco de uma forte relação com
o Eu e as atividades experimentais. Elas demonstram que Pedro é aficionado por esse tipo de
atividade. As relações antecedentes encaminham Pedro, de uma forma um tanto imprevista,
para o professorado e, com o tempo, esta profissão se torna uma forte relação construída de
identidade, como se vê nas seguintes falas: É minha profissão, eu me sinto realizado, no
sentido de fazer o que gosto, mas ainda meio triste por não ter condições para trabalhar da
maneira que eu gostaria. Falta de equipamentos, salário baixo etc. comentando mais a frente,
igualmente, da falta de tempo para montar e testar um experimento para as aulas eu me sinto
meio cansado em tentar mudar as coisas e parecem que as coisas só pioram. As coisas
pioram sempre. Mas por trás tem a força, à vontade de tentar dar o melhor de mim. Sempre
surgem desafios novos e eu não estou preparado para qualquer coisa realizar qualquer
atividade experimental, mas eu estou preparado para buscar. Eu acho que o mais importante
é ir buscar a informação. Como se percebe, apesar dos problemas localizados no domínio da
ausência, há em Pedro um desejo pela atuação profissional, que ultrapassa o discurso da falta.
Para ele, estes problemas se tornam condições que se encontram na esfera do suficiente e não
do necessário. A despeito de o professor Pedro criticar de forma genérica a sua formação de
licenciado em vários instantes da entrevista, ele informa que as disciplinas de Psicologia da
Educação e de Instrumentação foram exceções. No caso desta última, é possível constatar a
sua influência positiva dentro da relação com o Mundo de Pedro, que o ajudou a superar
alguns dos problemas postos na fala anterior, como se percebe na declaração: Mas no fundo,
eu acho que os experimentos têm que ser feitos na sala de aula mesmo. O laboratório não é
tão importante eu procuro fazer os experimentos com materiais de fácil acesso, conforme
observações especificadas na seção precedente.
Continuando a correspondência vinculada com o Mundo, na relação particular com os
conhecimentos exigidos, é possível identificar dois motivos que levam Pedro a realizar
experimentos. Vemo-lo sustentando, primeiramente, uma relação de ordem epistêmica com o
conhecimento da Física, em que está suposta a importância do professor conseguir poder
demonstrar princípios e fenômenos físicos, por meio de experimentos. A essa ordem
epistêmica está suposta ademais, a necessidade do aluno, fazer relação entre (a) teoria e o
mundo real, assim como, transmitir a ele o gosto pela ciência, o gostar de mexer com a
natureza. Simultaneamente, um segundo motivo, agora de ordem pedagógica, está à
suposição intuitiva da concepção de a atividade experimental ser fundamental para
38
aprendizagem do aprendiz. O experimento dá significado e sentido ao conteúdo trabalhado.
O aluno consegue não aprender a teoria, mas ele consegue relacionar aspectos da teoria com
o que ele está vendo ali na frente dele, eu tento relacioná-las as atividades experimentais com
o conteúdo trabalhado. De certa forma, eu acho que assim ele vai conseguir lembrar do
conteúdo. Ele lembra do experimento e automaticamente ele lembra do conteúdo. O sentido
(que as atividades experimentais têm) é ilustrar o conteúdo. Logo, há por parte de Pedro uma
verdadeira preocupação com a aprendizagem dos seus alunos, característica da dimensão da
relação com o Eu, na parte que toca às relações do sujeito com os outros, como vimos neste
trabalho e que se nota pelas declarações: Tinha que ter outros mecanismos para fazer o aluno
entender, aí eu comecei a usar o lado lúdico, as brincadeiras, de ver que ele não aprendia
nada na forma tradicional ou se aprendia, não se lembrava de nada. Mas o que mais me
levou à mudança (do tipo de instrução do ensino tradicional para as atividades experimentais)
foi o aluno. Passando pelas atividades empíricas, o emprego de meios para atrair o aprendiz
para a aprendizagem, como explicitados nos grifos, é reconhecível e está personificado em
Pedro.
39
3 EXEMPLOS DE TÓPICOS EXPERIMENTAIS DE FÍSICA BÁSICA TRATADOS
EM SALA DE AULA
3.1 ESTADO DA MATÉRIA
3.1.1 Estado gasoso
A palavra gás, do grego "chaos" que significa espaço vazio, foi usada pela primeira
vez pelo químico Jean-Baptiste von Helmont que, estudando a fumaça que saia da queima de
alguns materiais, verificou que era diferente do ar e do vapor de água e que existia vários
tipos de fumaça, logo deveria haver vários tipos de gases.
Um gás, ao contrário dos líquidos e sólidos, pode se expandir até preencher todo o
espaço que lhe estiver disponível, pois suas moléculas se mantêm afastadas uma das outras e
as forças de coesão entre elas são, praticamente, desprezíveis. Porém, o volume dos gases
sofre a influência da temperatura e da pressão a que o gás está submetido, pois os gases são
altamente compressíveis.
Ao estudarmos a variação de volume dos sólidos e líquidos, devido a variação de
temperatura, ou seja, a dilatação, não precisamos nos preocupar com a influência da pressão
(força aplicada sobre uma determinada área), pois corpos nesses estados são, praticamente,
incompressíveis.
No estado gasoso as moléculas se movem com um enxame de abelhas “enfurecidas”; a
cada instante há moléculas movendo-se em todas as direções, com velocidades diferentes. As
mudanças de direção ocorrem em virtude das eventuais colisões entre elas.
Figura1. As moléculas de um gás estão
em constante movimento caótico.
40
Hoje sabemos que o número de partículas de um mol (quantidade de matéria) de um
gás é igual a 6,023x1023 moléculas desse gás e esse número é chamado número de
Avogadro.
O volume da molécula é desprezível quando comparado ao volume do gás.
Uma certa porção de gás não tem forma nem volume definido, ela assume a forma ou
volume do recipiente que a contém. Se não houver um recipiente para conter o gás, sua
tendência é preencher o espaço inteiro, no caso da atmosfera terrestre, a atração gravitacional
da terra impede que o ar se espalhe por todo o universo.
3.1.2 Estado Líquido.
No estado líquido as moléculas estão mais próximas que nos gases e não se movem
tão depressa e livres, embora ainda tenham um movimento quase caótico. A distância média
entre as moléculas vizinhas é mais ou menos constante o que faz com que o volume do
líquido dificilmente seja alterado por forças aplicadas sobre ele.
Quanto ao formato do líquido, irá depender do recipiente que o contém, desde que
esteja sob a ação da gravidade Terrestre. Na ausência da gravidade, o líquido tende a assumir
a forma esférica, devido ás forças de tensão superficial da água.
3.1.3 Estado sólido
A matéria no estado sólido mantém forma e volume aproximadamente constantes. É
muito mais difícil fazer variar a forma e o volume de um sólido que de um líquido ou de um
gás. Isso ocorre porque as moléculas já não estão livres para se movimentar caoticamente,
pois elas estão bastante ligadas entre si.
41
3.2 FLUIDOS: HIDROSTÁTICA E HIDRODINÂMICA
Os gases e os líquidos são genericamente denominados fluidos, pois “fluem”
facilmente. Devido a isso, o estudo da mecânica dos fluidos é chamado de Fluidomecânica ou
Fluidodinâmica. As variações de temperatura influem pouco no movimento dos líquidos, mais
influenciam bastante no movimento dos gases.
Por sua abundância e facilidade de manipulação, a água foi o primeiro fluido a ser
estudado. A palavra grega para água é hýdor. Assim, por razões históricas, a Fluidodinâmica é
também chamada de Hidrodinâmica que é o estudo da dinâmica dos fluidos, e a Fluidostática
de Hidrostática que é o estudo de fluidos em repouso.
3.2.1 Pressão em Fluidos
As forças exercidas pelo fluido sobre uma superfície com a qual esteja em contato são
perpendiculares á superfície. Portanto, o fato das forças exercidas por fluidos em repouso e
sob a ação da gravidade serem perpendiculares às superfícies é decorrência dos fluidos
fluírem, isto é, não resistirem a esforços tangenciais. Como o fluido está em repouso, isso
significa que não existem forças tangenciais agindo. Essa propriedade dos fluidos pode ser
verificada facilmente enchendo-se com água um recipiente de plástico ou uma bexiga e em
seguida fazendo alguns furos no recipiente. Você perceberá que os pequenos jatos d’água
abandonam o recipiente perpendicular a ele. Conforme se observa na Figura 2.
42
Figura 2. Demonstra que os jatos de
água
abandonam
o
recipiente
perpendicular a superficie do mesmo.
A pressão atmosférica atua em todos os objetos imersos nesse imenso mar de ar,
palavras de Torricelli e como sabemos, ao nível do mar: 1 atm = 1kgf/cm2.
Assim, o nosso corpo suporta uma força de aproximadamente 1 kgf para cada cm2.
Como suportamos isto? Acontece que as nossas células têm uma pressão interna que equilibra
esta pressão externa do ar.
A pressão num ponto de um fluido em equilíbrio é a mesma em todas as direções, isto
é, seu valor não depende da orientação da superfície usada para medi-la. Conforme figura 3.
Figura 3. Demonstra que a pressão num
ponto de um fluido em equilíbrio é a
mesma em todas as direções.
43
3.2.2 Princípio de Arquimedes
Quando um corpo esta no interior de um fluido em equilíbrio e sob ação da gravidade
recebe do fluido, forças perpendiculares a superfície de contato, cujas intensidades aumentam
com a profundidade.
Figura 4. Um corpo no interior de um
fluido recebe forças perpendiculares a sua
superfície.
3.2.3 Empuxo.
A força exercida por um fluido em repouso (e sob ação da gravidade) sobre um corpo
total ou parcialmente submerso é chamada de empuxo. A intensidade do empuxo exercido
sobre um corpo imerso em um fluido em equilíbrio é igual ao peso do fluido que caberia
dentro do espaço ocupado pelo corpo.
Se o corpo estiver parcialmente submerso, como é o caso do navio, o empuxo será
igual ao peso do líquido que caberia no espaço ocupado pela parte submersa do corpo, isto é,
pela parte do corpo que está abaixo da superfície do líquido. O fluido que caberia no espaço
ocupado pela parte submersa do corpo foi chamado por Arquimedes de fluido deslocado.
44
3.2.4 Lei de Stevin
Simon Stevin (1548-1620) realizou importantes trabalhos em Física, suas pesquisas se
concentraram na estática e na hidrostática. Na hidrostática estudou a pressão nos fluidos.
No estudo da Hidrostática ele demonstrou a seguinte equação:
PX = PY + dgh (Lei de Stevin)
(3.1)
Sendo:
PX → Pressão na face superior;
PY → Pressão na face inferior;
d → Densidade do fluido;
g → Força da gravidade Terrestre;
h → Altura da coluna líquida.
Essa equação foi deduzida das leis da Mecânica, e assim poderia ser chamada de
Teorema de Stevin em vez de Lei de Stevin. No entanto, por razões históricas, costuma ser
chamada de Lei de Stevin, pois foi obtida experimentalmente antes do estabelecimento das
leis da mecânica.
A superfície livre do líquido sofre a ação da pressão atmosférica. Com isso a pressão
em um líquido aumenta conforme a aumenta a profundidade.
Um modo simples de perceber que a pressão aumenta com a profundidade é fazer a
experiência vista na figura 3.
3.2.5 Tensão Superficial
Você já deve ter observado pequenos insetos caminhando sobre a água, sem afundar.
Isso (figura 5) é possível porque a superfície da água comportasse como uma membrana
esticada, podendo resistir a “pequenas” pressões. Essa propriedade da água, e de outros
líquidos, é chamada tensão superficial.
45
Figura 5. Alguns insetos caminham por cima
da água por causa da tensão superficial.
Outros exemplos que podemos comentar é: colocando com cuidado um clipe metálico
de prender papel sobre a água ele flutua, apesar de ser feito de aço, cuja densidade é maior
que a da água (deveria, portanto, afundar, de acordo com Principio de Arquimedes). Se
comprimirmos o clipe com o dedo, vencendo a tensão superficial ele afundará.
Se enchermos um copo com água até a boca, é possível (com algum cuidado) colocar
um pouco a mais de água de modo que a superfície adquira uma forma curva, um pouco
acima da extremidade do copo. A tensão superficial impede que a água transborde.
Outra situação bem familiar é a formação de pequenas gotas na extremidade de um
conta-gotas. Sendo a gota “pequena”, a tensão superficial impede que o líquido escorra.
O fenômeno da tensão superficial pode ser entendido considerando-se as forças
exercidas entre as moléculas do líquido. Essas moléculas exercem entre si, forças atrativas de
natureza elétrica.
Os líquidos não têm forma definida, assumindo a forma do recipiente que a contem.
Isto é verdade apenas sob ação da gravidade. Na ausência da gravidade, a tendência dos
líquidos é assumir a forma esférica, por causa da tensão superficial.
Existem substâncias que, ao serem adicionadas a um líquido, diminuem a tensão
superficial. Tais substâncias são chamadas de surfactantes. No caso da água, são os
detergentes e os sabões. Essas substâncias diminuem a tensão superficial e facilitam, por
exemplo, a penetração da água nos pequenos espaços, ajudando na limpeza.
46
3.2.6 Princípio de Bernoulli
Consideremos um avião movendo-se horizontalmente, da esquerda para direita. Para
um observador no avião tudo se passa como se o avião estivesse em repouso e o ar se
movendo da direita para a esquerda. A forma da asa do avião é tal que as linhas de corrente
próximas a ela se curvam como na figura 6. Na região acima da asa, as linhas de corrente
estão mais próximas que na região abaixo da asa. Podemos concluir, então, que a velocidade
do ar (em relação ao avião) é maior acima da asa que abaixo dela e assim, acima da asa a
pressão é menor que abaixo dela. Consequentemente, há uma força sobre a asa, como indica a
figura, que sustenta o avião movendo-se no ar.
No trecho em que a velocidade é maior, a pressão é menor.
A lei obtida pelo físico e matemático suíço Daniel Bernoulli e conhecida como
Princípio de Daniel Bernoulli, nos da à diferença de pressão entre dois pontos de um fluido
em movimento.
Figura 6. As setas em azul indicam o fluxo do ar próximo
a asa de um avião. A seta em vermelho na vertical
representa a força de sustentação, resultante da pressão
menor na parte de cima da asa. A seta em vermelho na
horizontal representa o arrasto do ar.
47
3.3 TERMOLOGIA
3.3.1 Temperatura
Desde o seu aparecimento, o ser humano conhece as sensações de quente e frio. Ele
logo percebeu que o Sol aquecia o seu corpo, as pedras, o solo, e comparou o efeito do Sol,
que aquecia, com o do gelo, que esfriava. Com a descoberta do processo de produção do fogo,
há pelo menos 500.000 anos, descobriu-se uma nova fonte de aquecimento.
O estudo do calor, que é chamado de Termologia (termo vem do grego thermé, que
significa “calor”).
3.3.2 Calor
Primeiramente o ser humano contentou-se em apenas usar o calor, para o seu
aquecimento, para cozinhar e para produzir alguns materiais, como a cerâmica, o vidro e o
bronze. Mas, a partir do surgimento do pensamento racional, com os gregos da era clássica as
pessoas passaram a se questionar sobre o que é calor.
Ao longo dos tempos surgiram principalmente duas teorias sobre o calor: a teoria do
calor como fluido e a teoria do calor como resultado do movimento.
Um dos primeiros fatos observados foi que a maioria dos materiais se dilata ao serem
aquecidos e se contraem ao serem resfriados.
Outro fato observado é que alguns materiais sólidos, sendo suficientemente aquecidos,
entram em ebulição, transformando-se em vapor ou gás. O primeiro exemplo dessas
transformações foi provavelmente observado com o gelo, que, ao ser aquecido, se transforma
em água líquida, e esta ao ser aquecida, pode ferver, transformando-se em vapor d’água.
Mas para estudar essas transformações com mais detalhes era necessário estabelecer
um modo de decidir se um corpo A esta mais quente (ou menos quente) que um corpo B.
Logo se percebeu que nosso tato não é adequado para verificar isso, por vários motivos, como
por exemplo, não podemos tocar objetos muito quente ou muito frio (ninguém vai colocar a
mão em óleo fervente e depois em água fervente, para decidir qual está mais quente).
48
Com a experiência de quente e frio podemos compreender melhor a idéia de quente e
frio.
3.3.3 Calor específico
O calor específico é igual à quantidade de calor necessária para elevar de 1 unidade a
temperatura de 1 unidade de massa do material.
Assim, por exemplo, quando dizemos que o calor específico de determinado material é
c = 0,2 cal/gºC. Isso significa que precisamos de 0,2 caloria para elevar de 1ºC a temperatura
de 1 grama desse material.
Tabela 1. Calores específicos a 20ºC e pressão = 1 atm.
Substância
Calor específico (c) (cal/gºC)
Água
1,0
Álcool etílico
0,58
Ar
0,24
Ferro
0,113
Cobre
0,092
Mercúrio
0,033
Alumínio
0,215
Na tabela 1 vemos alguns valores de calor específico. Devemos observar que, do
mesmo modo que a capacidade térmica, o calor específico também varia um pouco com a
faixa de temperaturas, porem como essa variação é pequena em geral a desprezamos.
Um aspecto que podemos observar na tabela 1 é que a água tem um grande calor
específico, se comparada com outras substâncias.
49
3.4 ÓPTICA
3.4.1 A cor de um corpo
Sabemos que a luz branca amarelada do sol é uma mistura de todas as cores do arcoíris com maior ênfase na região do amarelo, sendo a cor determinada pela freqüência da luz.
Quando a luz branca incide sobre um corpo opaco, parte da luz poderá ser refletida e parte
absorvida pelo corpo.
A radiação visível vai aproximadamente de 384x1012Hz até cerca de 769x1012 Hz.
Tabela 2. Frequências e comprimentos de onda para várias cores, no vazio.
Comprimento de onda
Frequência (1012
(nm)
Hz)
Vermelho
780 – 622
384 - 482
Laranja
622 – 597
482 - 503
Amarelo
597 – 577
503 - 520
Verde
577 – 492
520 - 610
Azul
492 – 455
610 - 659
Violeta
455 – 390
659 - 769
Cor
A quantidade de energia absorvida e refletida depende de dois fatores: a freqüência da
luz e o tipo de material de que é feito o corpo. Quando o corpo reflete toda luz que recebe, ele
nos parece branco, e, quando absorve toda luz que recebe, nos parece negro. Entre esses dois
extremos temos situações em que o corpo absorve algumas das cores e reflete outras.
Consideremos, por exemplo, um abacate e uma maça vermelha.
Quando a luz incide sobre o abacate, este absorve todas as cores, com exceção da luz
verde, a qual é refletida difusamente, e por este motivo ele nos parece verde. Quando a luz
braça incide sobre a maça, esta absorve todas as cores, com exceção da luz vermelha, a qual é
refletida difusamente, e por esse motivo a maça nos parece vermelha.
Há fontes de luz que, diferentemente do sol, não emitem todas as cores básicas; assim,
a cor de um corpo quando iluminado por essas fontes pode ser diferente da cor apresentada ao
50
ser iluminado pelo sol. Desse modo, por exemplo, um corpo que é vermelho sob luz solar
fica marrom-escuro quando iluminado com a luz utilizada em alguns túneis e estradas. Por
uma convenção, a cor de um corpo é a que ele apresenta quando iluminado por luz solar.
3.4.2 A cor da pele Humana
Em um artigo da Revista Ciências Hoje das Crianças [34] ela relata que “Você já deve
ter reparado que em lugares onde o Sol é mais intenso, como na África, as pessoas, em geral,
têm a pele mais escura. Por outro lado, a população de lugares com menos Sol, tem a pele
mais clara”.
A pele escura da maior parte dos africanos é conseqüência de um pigmento chamado
melanina, que age como um guarda-sol natural, protegendo a pele da incidência de raios
solares. Já as pessoas com pele clara nessas regiões de muito Sol correm risco de
desenvolverem doenças como o câncer de pele.
Em outras palavras, quanto mais escura a pele, mais protegida ela esta dos efeitos
negativos dos raios solares. Assim, ao longo de milhares de anos, nos lugares mais
ensolarados, os humanos de pele escura tiveram mais sucesso em sobreviver e ter filhos. Isso
porque a seleção natural fez com que a pele escura se tornasse mais comum.
Por outro lado, em lugares com menos Sol, como na Europa, ter a pele clara é uma
vantagem. Nessa região do planeta, a intensidade da luz solar é muito menor. O inverno lá é
mais longo e com menos luz. Nesse caso, a pele escura não traria uma vantagem tão marcante.
Na verdade, ter a pele mais clara nessas regiões facilita a absorção e o uso da pouca luz
disponível, para que o organismo produza vitamina D, que é fundamental para o
desenvolvimento dos ossos, por exemplo. É pó isso que podemos dizer que as pessoas de pele
clara, pela seleção natural, foram favorecidas na Europa.
3.4.3 Câmara escura de orifício
Uma evidência da propagação retilínea da luz é a câmara escura de orifício,
esquematizada na figura 7.
51
Figura 7. Câmara escura de orifício ilustrando um homem (objeto) e
sua respectiva imagem.
Trata-se de uma caixa de paredes opacas com um pequeno orifício em uma das
paredes. Tomemos um ponto qualquer desse objeto. Esse ponto emite luz em todas as
direções, mas um feixe estreito passa pelo orifício, atingindo a parede oposta e formando uma
minúscula área luminosa, com a mesma forma do orifício, e isso ocorre com todos os outros
pontos do objeto, de modo que obteremos nessa parede uma figura semelhante ao objeto,
chamada imagem, a qual é invertida em relação ao objeto. Se essa parede do fundo for
substituída por uma placa translúcida, como, por exemplo, papel vegetal, um observador
poderá ver essa imagem.
Quanto menor o orifício, mais nítida a imagem, e, desde que o orifício seja pequeno,
não importa sua forma. Isso pode ser verificado, por exemplo, observando-se o chão abaixo
de uma árvore num dia ensolarado e sem nuvens. Podemos ver pequenas áreas luminosas e
em sua maioria circulares; são as imagens redondas do Sol, formadas através de orifícios não
circulares entre as folhas.
3.4.4 Associação de Espelhos Planos
Quando colocamos um objeto entre dois espelhos planos podemos obter mais de uma
imagem. Conforme iremos ver, o número de imagens vai depender do ângulo entre os
espelhos e da posição do objeto.
52
Dois espelhos podem formar várias imagens e o número de imagens depende do
ângulo formado pelos espelhos.
3.4.5 Espelhos Paralelos
Analisemos agora o caso particular em que os espelhos são paralelos.
Figura 8. Espelhos paralelos.
A imagem de F em relação a E é o ponto I1. Este funciona como objeto para E’,
produzindo a imagem I2, a qual vai funcionar como objeto para E, e assim por diante.
Analogamente, a imagem de F em relação a E’ é o ponto I3, o qual funcionará como objeto
para E, produzindo a imagem I4, e assim por diante. Desse modo, são formadas infinitas
imagens, como mostra a figura 8.
3.4.6 A velocidade da luz
Desde a época dos primeiros filósofos gregos, uma das questões sobre a luz que
intrigava os estudiosos era sua velocidade. Analisando a velocidade tudo levava a crer que a
velocidade da luz era muito grande, como mostrava, por exemplo, o caso do relâmpago. O
som do trovão era sempre ouvido depois da percepção da luz do relâmpago, o que indicava
ser a velocidade da luz maior que a do som. Mais tarde, quando foram inventados os canhões,
observou-se que, quando ocorria o disparo de um canhão de um lugar distante, a luz resultante
da explosão era percebida antes do som. Alguns chegaram a sugerir que a velocidade da luz
seria infinita.
53
A primeira evidencia de que a velocidade da luz é finita foi obtida por processos
astronômicos, observando-se as luas do planeta Júpiter. Chegando a conclusão que a
velocidade não é infinita, é grande, porém finita.
Hoje há processos que permitem calcular a velocidade da luz com grande precisão. No
vácuo, o valor dessa velocidade é representado por c e é dado por: c = 2,99792458 . 108 m/s
podendo ser escrito como 3,0 . 108 m/s
A letra c parece ter sido tirada da palavra latina célere, que significa “rápido”.
Nos meios materiais, a velocidade da luz é menor do que no vácuo e depende da cor
da luz. Porém no vácuo o valor é sempre c, para qualquer cor.
No ar, a velocidade da luz é um pouco menor que c; no entanto essa diferença é tão
pequena que na maioria das aplicações práticas é desprezada.
54
4 EXEMPLOS DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS REALIZADAS EM SALA DE
AULA
4.1 ATIVIDADES EXPERIMENTAIS EM FLUIDOS
4.1.1 Experimento de Tensão Superficial.
Coloque um pouco de água em um recipiente. Pegue uma clipe de papel com os dedos
polegar e indicador e deposite-o, cuidadosamente, sobre a superfície da água de forma que
flutue. Observe a superfície da água perto do clipe. A superfície da água se comporta diferente
do resto dos líquidos, nela aparece uma força que tenta impedir que a superfície se divida.
Chamamos esta força de tensão superficial. Com um palito, acrescente detergente à superfície
da água. O que aconteceu? Por que o clipe afunda? O detergente reduz a tensão superficial.
(Se estiver difícil manter o clipe na superfície, você pode tentar passar um pouco de óleo nele
ou então colocá-lo sobre um pedacinho de papel jornal. O papel, ao molhar, afundará e o clipe
ficará flutuando. O clipe também pode ser trocado por uma lâmina de barbear).
(a)
(b)
Figura 9. Experiência do clipe flutuante que demonstra a tensão superficial da água (a)
montagem do experimento; (b) imagem do clipe flutuante.
55
4.1.2 Experimento com pressão de fluidos.
Faça alguns furos, a alturas diferentes num cano com as extremidades tampadas. Tire a
tampa superior. Encha o cano de água e coloque-o na borda de uma pia ou aonde não em
problemas molhar o chão. Acrescente água para que a água se mantenha à mesma altura.
Observe que à medida que o furo for mais próximo da base o jato de água vai mais longe.
Nesta experiência você pode ver claramente como a pressão exercida pela água depende da
altura da água no interior de um recipiente. Como nota final, no lugar do cano você pode usar
uma lata de óleo ou uma garrafa plástica de refrigerante.
(a)
(b)
56
Figura 10. Experiência demonstrando a influência da
altura na pressão da água. (a) experiência realizada no
laboratório; (b) experiência realizada no pátio da Escola.
O fato de a pressão aumentar com a profundidade pode ser percebido pelos moradores
de um edifício em que a caixa d’água está no teto. Nos andares mais baixos a água jorra com
maior pressão que nos andares mais altos.
4.1.3 Experimento de efeitos da pressão atmosférica.
Com este experimento pretende-se estudar a pressão e temperatura de uma massa
gasosa a volume constante. Para isto, pegue uma garrafa de plástico vazia e sem tampa. A
pressão do ar externo é equilibrada pela pressão do ar interno, e a garrafa não se deforma. Se
você jogar um pouco de água quente dentro da garrafa, o ar interno vai se aquecer e dilatar, de
modo que um pouco de ar sairá da garrafa. A seguir, tampe a garrafa e coloque-a dentro de
um recipiente com água muito fria ou jogue água fria sobre a garrafa. O ar interno, ao esfriar,
vai se contrair, diminuindo a pressão interna. A pressão externa, então, ficará maior que a
interna, e a garrafa será amassada pelo ar externo.
Figura 11. Experiência sobre Pressão Atmosférica.
57
4.1.4 Experimento com o Barco de Arquimedes.
Faça um pequeno barco com uma folha de papel alumínio para demonstrar a
flutuabilidade do barco. Coloque alguns objetos pesados dentro do barco, como: parafusos,
porcas e borrachas, e coloque o barco em um recipiente com água. A massa de líquido
deslocada é maior que a massa do barco, e ele flutuará. Agora amasse a folha de papel de
alumínio ao redor dos parafusos e outros objetos. A folha de papel alumínio afundará porque
já não desloca muito líquido.
Figura 12. Experiência sobre Barco de Arquimedes.
4.1.5 Experimento de flutuação do gelo.
De modo geral, ao passar do estado líquido para o estado sólido, as substâncias sofrem
contração, isto é diminuem seu volume e consequentemente aumentam sua densidade. No
entanto, a água tem comportamento diferente. Ao passar do estado líquido para o estado
sólido (transformando-se em gelo), a água sofre uma expansão, aumentando seu volume e,
desse modo, diminuindo sua densidade. À temperatura de 0ºC, a densidade do gelo é
0,917g/cm3. É por isso que o gelo flutua na água, ficando com uma parte para fora. Para
realizar esta atividade, coloque água em recipiente até que fique quase cheio. Coloque dentro
da água um cubo de gelo. Continue acrescentando água até que a água nivele com a
58
extremidade do recipiente. A pergunta é: A água transbordará quando o gelo derreter? A
mudança de estado de gelo para água implica numa mudança de volume?
Devido a essa expansão do volume da água ao solidificar-se, não é recomendável
guardar garrafas de vidro cheias de água (ou refrigerante) no congelador. Ao passar para o
estado sólido, a água se expande e pode quebrar a garrafa.
(a)
(b)
Figura 13. Experiência sobre Flutuação do gelo. (a)
montagem do experimento; (b) imagem da flutuação do
gelo.
59
Façamos uma estimativa da fração do volume total do gelo que fica acima do nível da
água.
dL V2g = dGVg
(4.1)
V2 0,917V = 91,7% de V
Sendo:
V → volume total do gelo;
V1 → volume emerso;
V2 → volume submerso;
dG → densidade do gelo ;
g → gravidade;
dL → densidade da água.
Portanto, a parte imersa é 91,7% do volume total, e a parte emersa é apenas 8,3%.
Por outra parte, próximo dos pólos da Terra, aparecem no mar blocos de gelo
flutuantes, denominados icebergs. Essa palavra parece ter sido derivada do dinamarquês
isberg, em que is significa “gelo” e Berg significa “montanha”. A palavra is aparece também
em Islândia (que significa “terra de gelo”). Por causa do sal a densidade da água do mar é um
pouco maior que a da água pura, variando de 1,01 a 1,03 g/cm3. Por isso, no caso do iceberg,
a fração do volume que está fora da água é pouco maior que calculada acima:
aproximadamente 10%.
4.1.6 Experimento do princípio de Bernoulli.
Uma experiência que demonstra bem esta questão do fluxo de ar é a experiência da
moeda na xícara, a qual é uma demonstração do princípio de Bernoulli. Coloque uma moeda
de um centavo aproximadamente a 5 ou 8 cm da extremidade de uma mesa. Incline uma
xícara atrás da moeda. Aproxime a boca de forma que seus lábios fiquem aproximadamente
2 cm acima da mesa e 8 cm atrás da moeda. Dê um sopro forte e seco em cima da moeda. A
moeda deve levantar e pular para dentro da xícara.
60
(a)
(b)
Figura 14. Experiência sobre princípio de Bernoulli. (a) montagem do experimento da
moeda em uma xícara; (b) imagem aluno realizando a experiência da moeda na xícara.
4.2 ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DE TERMOLOGIA
4.2.1 Experimento de Calor
O objetivo deste experimento é demonstrar que nossa sensibilidade térmica não nos
pode dar noção exata da temperatura. Para isto realize os seguintes passos. Em três bacias:
uma com água fria, uma com água morna e outra com água quente. Mergulhe uma das mãos
na água fria e outra na água quente. Por alguns segundos. Cuidado: a temperatura deve ser
suportável. A seguir, coloque as duas mãos na água morna. Ela parecerá fria para a mão que
veio da água quente e parecerá quente para a mão que veio da água fria.
61
Figura 15. Experiência sobre quente e frio.
4.2.2 Experimento do Calor específico.
Verificar que a água tem maior condutibilidade térmica que a borracha. A – Infle a
bexiga e aproxime-a de uma chama (vela, lamparina ou fósforo). Ela explode, assim que a
chama atinge a película de borracha. B - Encha outra bexiga, contendo um pouco de água.
Leve-a para cima da chama, segurando-a com uma das mãos ou apoiando-a em um tripé e,
nada de explosão! Observe a bexiga chamuscada pela chama não explode.
Figura 16. Experiência sobre o balão que não queima.
62
4.3 ATIVIDADE EXPERIMENTAL EM ÓTICA
4.3.1 Experimento da cor de um corpo
Para comprovar que a luz branca é uma mistura de várias cores, tome um disco de
cartolina branca de 10 cm de diâmetro e divida-o em 21 partes iguais. Cole o disco num
papelão grosso. Pinte cada uma das partes de uma cor, nesta ordem: vermelho, alaranjado,
amarelo, verde, azul, anil e violeta. Repita a seqüência de cores até pintar o círculo todo. Faça
um furo no centro do círculo e passe por ele um lápis. Prenda o lápis no círculo com fita
adesiva. Faça o disco girar rapidamente sobre uma mesa. Você verá o disco tornar-se
praticamente branco. Tente analisar o que está acontecendo.
Figura 17. Experiência sobre disco de Newton.
4.3.2 Experimento da câmara escura de orifício
Pegue uma caixa de sapatos, vazia, e recorte o fundo com uma tesoura. Faça um furo
pequeno no centro do fundo da caixa. Cubra a abertura superior da caixa com papel vegetal
63
(ou um pedaço de bexiga branca esticada), para funcionar como "filme". Acenda uma vela e
escureça o ambiente. Coloque a vela junto ao fundo da caixa, de tal forma que a chama da
vela fique perto do furo. Observe o papel vegetal, nele a imagem da chama da vela aparecerá
invertida.
Observação: Você pode trocar a caixa pelo tubo de papelão de um rolo de papel
higiênico ou outra recipiente onde possa criar um ambiente fechado.
Figura 18. Experiência sobre Câmara escura de
orifício.
4.3.3 Experimento com associação de espelhos planos
Disponha dois espelhos planos sobre uma mesa e ligue-os, formando um ângulo de
90º. Coloque entre eles um objeto qualquer (uma vela, por exemplo) e procure observar as
três imagens fornecidas pelos dois espelhos. Reduza o valor do ângulo entre os espelhos e
verifique que o número de imagens do objeto se torna cada vez maior. Conte o número de
imagens.
Verifique a validade da expressão N=(360/alfa) – 1
64
(a)
(b)
Figura 19. Experiência sobre Espelhos em ângulos. (a)
experiência realizada com uma vela entre os espelhos e
ângulo de 90 graus; (b) experiência realizada com uma caixa
de fósforos entre os espelhos e ângulo de 51,4 graus.
65
4.3.4 Experimento com Espelhos Paralelos
Disponha, paralelamente, dois espelhos com as faces refletoras voltadas frente a
frente. Coloque entre eles um objeto qualquer (uma flor ou uma vela acesa, por exemplo).
Vão se formar inúmeras (teoricamente infinitas) imagens enfileiradas.
Figura 20. Experiência sobre imagens infinitas.
4.3.5 Experimento da velocidade da luz
Desenhe ou imprima uma folha com o modelo descrito na figura 22. Corte o modelo
seguindo as linhas externas. Passe cola branca na parte de trás do modelo e cole em uma
cartolina ou outro tipo de papel mais espesso e resistente. Pressione bem e deixe secar. Corte
o modelo colado na cartolina seguindo as linhas externas. Dobre o modelo formando um
prisma triangular. A sua barra de um nanosegundo-luz está pronta.
Um nanosegundo-luz é o tempo que a luz gasta para atravessar de uma extremidade a
outra da barra construída.
De posse dos dados contidos na barra, os alunos podem responder:
Quanto tempo leva para a luz viajar do Oiapoque ao Chuí (distância de uns 4.200
Km)?
300.000 km – 1 segundo
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4.200 km – 0,014 segundo
Quanto tempo levaria para a luz dar uma volta no planeta Terra ao redor do equador
(40 mil quilômetros)? (lembrando que a luz viaja em linha reta, a idéia é só para pensar em
distâncias cada vez maiores)
300.000 km – 1 segundo
40.000 km – 0,133 segundo
Quanto tempo leva para a luz viajar da Lua até a Terra? (distância de 380 mil
quilômetros)
300.000 km – 1 segundo
380.000 km – 1,266 segundo
Se a distância média da terra ao sol é de 150 milhões de quilômetros, quanto tempo
leva
para a luz do Sol chegar aqui?
300.000 km – 1 segundo
150.000.000 km – 500 segundos = 8,3 minutos
Qual é a distância que a luz percorre em um segundo? Em uma hora? Em um dia? O
que é um ano-luz?
Figura 21. Experiência sobre um nanosegundo-luz na sua mão.
67
Figura 22. Barra representando um nanosegundo-luz na sua mão.
68
5 O PROCESSO DE CONCEITUALIZAÇÃO EM SALAS DE AULA DE FÍSICA
As atividades experimentais descritas no capitulo anterior foram relevantes no trabalho
de pesquisa observacional do processo de conceitualização dos alunos escolares. Ressalta-se
no objetivo desta pesquisa a busca de uma melhor compreensão sobre o ensino de Física para
alunos de escolas públicas. Busca-se evidenciar as compreensões desses alunos sobre o
processo de sua aprendizagem/participação, suas formas de atuação nas salas de aula e,
especialmente, o aspecto da significação dos conceitos científicos e a influência das atividades
experimentais. Desde esse contexto, em cada uma das atividades experimentais realizadas,
foram aplicados questionamentos com os alunos para verificação dos conhecimentos prévios
sobre o assunto a ser tratado na atividade experimental.
Assim como a pesquisa observacional anterior, em toda atividade experimental foi
realizado questionamentos para que assim pudesse despertar ainda mais a curiosidades dos
alunos relacionados a conteúdos a serem tratados. Verificando que com a realização de
atividades experimentais relacionamos o conhecimento que o aluno tem do seu mundo com o
conteúdo de Física e com isso faz com que a disciplina tenha importância para o aluno.
As atividades experimentais podem permitir que tais objetivos de aprendizagem sejam
alcançados, uma vez que priorizam a participação mais ativa do aluno na solução de um
problema, mediado pelo professor. Os alunos têm a oportunidade de elaborar hipóteses,
analisar os dados, propor conclusões e expor esses pensamentos para os colegas e para o
professor, as atividades experimentais permitem a criação de um ambiente estimulante ao
desenvolvimento da argumentação, como por exemplo, a elaboração e execução de atividades
que proporcionem a proposição de hipóteses pelos alunos; entretanto é preciso que o professor
esteja preparado para criar este ambiente de investigação e diálogo, para que os alunos
argumentem e discutam tais idéias.
Considerando que o trabalho prático tenha prioridade nas aulas de Física e que as
habilidades de argumentar possam ser promovidas com seu auxílio, pesquisadores e
professores têm destacado a necessidade em desenvolver e implementar atividades
experimentais investigativas nas aulas de Física.
69
5.1 ANÁLISE DE ALGUMAS ATIVIDADES EXPERIMENTAIS
5.1.1 Experimento de Tensão Superficial.
No experimento sobre tensão superficial foi questionado se o clipe metálico afundaria
ou não na superfície da água. Em uma turma com 36 alunos, a maioria da turma, 28 alunos,
responderam que o clipe afundaria (baseados na densidade do clipe metálico ser maior que a
densidade da água) dando um percentual de 77.8 % que erraram a resposta. Por este motivo
quando a experiência foi realizada foi uma surpresa geral na turma, vendo o clipe flutuando
sobre a superfície da água. Observou-se nesta experiência uma evolução nos alunos com o
novo conceito, tal como a força superficial (força resultante na superfície devida a coesão das
moléculas de água). Conclui-se que esses alunos não vão mais ter dúvidas sobre a tensão
superficial da água, pois comprovaram na prática que realmente ela existe e esta presente no
nosso dia-a-dia.
5.1.2 Experimento de flutuação do gelo.
No experimento sobre flutuação do gelo foi questionado se a água derramaria ou não
quando o gelo derretesse com forme mostra a figura 13 (b). Em uma turma com 43 alunos, a
maioria da turma, 30 alunos, responderam com certeza que a água transbordaria (baseados no
volume do gelo estar acima da superfície da água) dando um percentual de 69.8 % que
erraram a resposta. Por este motivo quando a experiência foi realizada foi uma surpresa geral
na turma, vendo que a água não transbordou. Observou-se nesta experiência uma excelente
aprendizagem. Conclui-se que esses alunos não vão mais ter dúvidas sobre a informação de
que a água aumenta seu volume ao passar do estado líquido para o sólido. Justificando
também um fato do dia-a-dia que se refere em colocar água para congelar em recipiente de
vidro, pois quando a temperatura chega do ponto de fusão, a água se dilata e o vidro não, por
isso o vidro quebra.
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5.1.3 Experimento do Calor específico.
No experimento sobre o balão que não queima foi questionado se a bexiga com um
pouco de água, estoura se colocada sob a chama de uma vela conforme figura 16. Em uma
turma com 36 alunos, a maioria da turma, 27 alunos, responderam que a bexiga iria estourar
(baseados na bexiga ser muito fina e estando vazia não resiste ao fogo estourando facilmente)
dando um percentual de 75 % que erraram a resposta, mais assim mesmo percebe-se nos
alunos que falaram que o balão iria estourar uma certa dúvida, ou disseram só para ser do
contra. Por este motivo quando a experiência foi realizada foi uma festa na turma, vendo que
a chama da vela não causou nada na bexiga. Tinha aluno de olho tampado com as mãos, aluno
tampando os olvidos para não ouvir o estouro, os alunos mais próximos tiraram os matérias
para não molhar até um aluno que tinha certeza que a bexiga não iria estourar tirou os
materiais rapidamente com medo de estourar. Observou-se nesta experiência uma excelente
aprendizagem. Conclui-se que esses alunos não vão mais ter dúvidas sobre a informação de
que a água tem grande capacidade térmica comparada com outras substancias. Comprovando
uma dúvida do dia-a-dia do aluno que é possível ferver água em uma garrafa pet.
5.1.4 Experimento do Princípio de Bernoulli.
No experimento sobre o Princípio de Bernoulli foi questionado se seria possível
colocar com um sopro a moeda de um centavo dentro da xícara conforme figura 14 (a e b).
Em uma turma com 36 alunos, a maioria da turma, 25 alunos, responderam que a moeda não
entra na xícara com um sopro (baseados na moeda ser mais pesada que o sopro e altura entre a
xícara e o chão ser de 2 cm) dando um percentual de 70 % que erraram a resposta. Por este
motivo quando a experiência foi realizada foi uma surpresa, vendo que a moeda com um
simples sopro salta para dentro da xícara. O mais interessante foi que um aluno ao tentar fazer
a experiência conseguiu facilmente e por isso foi aumentando a altura da xícara colocando um
livro embaixo dela e depois outro, e cada vez que o aluno conseguia era uma festa, foi assim
até chegar a aproximadamente 12 cm de altura. Conclui-se que esses alunos captaram bem o
conteúdo sobre (Princípio de Bernoulli) fluxo de ar.
71
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES
Com o projeto Atividades Experimentais de Física no Ensino Médio, conclui-se que a
Física pode ser uma disciplina divertida e chamativa, onde os alunos se preocupem em não
perder as aulas, e também prestar mais atenção nas aulas de Física, faz com que a disciplina
de Física deixe de ser complicada e passa a ser divertida como outras disciplinas que os
alunos tanto gostam. Como, por exemplo, Educação Física. Inferiu-se também com as
observações deste projeto que a maioria dos professores que lecionam Física não tem
formação na área de Física e tem casos em que o professor ainda não tem nem nível superior.
Mesmo assim, eles são contratados como emergencial pois a carência é muito grande nesta
área e esta é uma maneira de resolver o problema da falta de professor. Conseqüência disto
teremos menor número de alunos ficando com aula vaga, porém com a aprendizagem dos
alunos sem aprimoramentos nos conceitos da Física. Isto é explicado facilmente, dado que os
professores formados em outras áreas muitas vezes durante sua formação, não tiveram contato
com aulas práticas, como laboratório ou até mesmo a montagem de experimentos simples.
O resultado sobre as turmas de alunos avaliados mostrou que os alunos já conheciam
previamente o assunto abordado, pois alguns assuntos se relacionavam com o seu cotidiano,
no entanto, foram identificados vários erros conceituais nas respostas dos alunos. Com a
apresentação das experiências, explicação dos fenômenos envolvidos e com o contato de
alguns alunos com o material, pôde-se constatar que alguns dos erros conceituais foram
superados além da manifestação por parte dos alunos de que o experimento nas aulas de física
ajuda a entender melhor o fenômeno estudado.
Observa-se uma grande atenção de pesquisadores com relação à contribuição do
experimento didático na educação científica. Esse trabalho vem ilustrar a utilização das
atividades experimentais propostas, como sendo um dos instrumentos possíveis de serem
utilizados para a aprendizagem de Física no ensino médio. Na interação com os professores
das escolas, isso também é plausível, uma vez que passaram a admitir suas dificuldades em
realizar um trabalho pedagógico em Física que valorize o conhecimento cotidiano dos
estudantes e a significação de conceitos. Isso é um passo importante para mudar a ação
pedagógica, abandonar a postura de professor transmissor, e adotar uma prática dialógica que
estabeleça conexão entre conhecimentos do cotidiano e científico e as condições através das
quais o aluno aprende.
72
A revisão bibliográfica vem tornando mais visível o papel da experimentação como
estratégia de ensino que vincule dinamicamente a ciência com vivências do aluno. Nesse caso,
extrapola a visão desconectada e distante, os meros pacotes de conteúdos a serem
reproduzidos sem inserções/inter-relações efetivamente problematizadoras das formas de ver
e lidar com situações, fatos e fenômenos, nas vivências de dentro e fora da escola. Em outras
palavras, pretende-se valorizar a visão do conhecimento escolar como um saber mediador,
dinâmico, provisório, capaz de articular o prático com o teórico, o cotidiano com o científico,
e vice-versa.
O maior número de dados da investigação nos permitem sugerir, auxiliados pelo
referencial proposto, que o fracasso experimental quase generalizado nas escolas se evidencia,
com certa freqüência, a partir de um tipo de relação com o saber profissional de simples
emprego e não de vocação. O afastamento desta última condição para o de simples ganha pão,
dada pela primeira condição, parece ter origem na entrada da universidade ou durante a
profissão. Na primeira situação, há indicações de que a opção profissional escolhida se deu
por equívoco ou por conveniência. A opção equivocada se evidencia na medida em que o pré
- universitário adentra num curso universitário por desinformação e persiste no mesmo com
indesejável sentimento. Tentamos mostrar que a análise do problema da implementação
experimental no ensino médio pelo professor de física, não se reduz à simples leitura negativa
fundamentada na falta de material, de laboratório, de horário na grade escolar etc. Sem
desconsiderar a importância desses fatores, vimos que eles não são condições necessárias e
nem a leitura subjacente a eles é suficiente para se compreender a totalidade daquele
problema. Decorre que uma mais completa compreensão dessa questão traspassa uma leitura
da relação com o saber profissional do professor, sendo que a configuração dos vínculos
estabelecida nas relações com o Eu, Outro e Mundo determina, fundamentalmente, a prática
ou não de atividades empíricas na escola.
As atividades experimentais sugerem o melhor caminho para a aprendizagem
significativa dos alunos na disciplina de Física no Ensino Médio.
Portanto, o trabalho em questão é uma alternativa para que os professores busquem
melhores meios de ensinar física utilizando a prática da física experimental.
73
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