XIX SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA SNEF 2011 – MANAUS, AM UMA PROPOSTA DE ENSINO DE MECÂNICA CONTEXTUALIZADO COM A ASTRONOMIA E A ASTRONÁUTICA Hugo Henrique de Abreu Pinto* Sérgio Eduardo Silva Duarte* *CEFET / RJ – Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática.

Introdução Que referências curriculares os professores de física devem utilizar no planejamento de seus cursos??? Reorientação curricular do Estado no Rio de Janeiro (2004): A presente proposta afasta-se um pouco da orientação sugerida nos Parâmetros Curriculares Nacionais no que diz respeito à organização dos conteúdos em temas estruturadores. NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO, O QUE SEGUIR ENTÃO: OS PCNs OU A REORIENTAÇÃO CURRICULAR??? Objetivo: contribuir para a aproximação entre os PCNs e os conteúdos tradicionais, através de uma experiência no ensino médio regular. Conteúdo curricular: mecânica. Tema estruturador: astronomia e astronáutica.

Introdução Por que astronomia e astronáutica??? Aplicação das aulas: Ensino médio noturno: falta de motivação e altos índices de evasão. Tema “astronomia e astronáutica”: caráter motivador (evidência: aplicação de olimpíadas de astronomia e astronáutica). Aplicação das aulas: Uma turma de segundo ano do ensino médio (inicialmente 30 alunos) do Colégio Estadual Capitão de Fragata Didier Barbosa Vianna (cidade do Rio de Janeiro). Período de aplicação: todo o ano letivo de 2010. Carga horária: 1 aula por semana (1 aula = 80 min). Nesta apresentação: descreveremos os conteúdos e as atividades mais importantes das aulas dadas.

QUESTIONÁRIO DE CONHECIMENTOS PRÉVIOS ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA PRIMEIRA AULA DO ANO: QUESTIONÁRIO DE CONHECIMENTOS PRÉVIOS ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA

4ª Questão A partir do que nós conhecemos sobre o Sistema Solar, por que ocorrem os dias e as noites? resposta certa

1º BIMESTRE: TEMA ESTRUTURADOR ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA Unidade temática 1 Qual é o tamanho do universo? (2 aulas) Unidade Temática 2 Os corpos celestes se movimentam? (3 aulas)

QUAL É O TAMANHO DO UNIVERSO? UNIDADE TEMÁTICA 1: QUAL É O TAMANHO DO UNIVERSO? Objetivo: apresentar um “mapa do universo”, desde a Terra até as galáxias do universo.

SISTEMA SOLAR (FORA DE ESCALA DE TAMANHO E DISTÂNCIA)

ESCALAS DE TAMANHO

ESCALAS DE TAMANHO

ESCALAS DE TAMANHO

ESCALAS DE DISTÂNCIA Distância aproximada da Terra ao Sol: 150 000 000 km (150 milhões de quilômetros) Distância aproximada da Terra à Próxima Centauri: 40 000 000 000 000 km (40 trilhões de quilômetros)

ESCALAS DE DISTÂNCIA Distância aproximada da Terra ao Sol: 8 minutos-luz Distância aproximada da Terra à Próxima Centauri: 4 anos-luz

SISTEMAS PLANETÁRIOS 25,5 anos-luz de distância SOL PLANETA TERRA ESTRELA GLIESE 581 PLANETA GLIESE 581 E 25,5 anos-luz de distância SOL PLANETA TERRA

GALÁXIAS A Via Láctea: entre 200 e 500 bilhões de estrelas. Fotograria tirada por Filipe da Veiga Ventura Alves, na Serra da Estrela, Portugual.

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

UNIDADE TEMÁTICA 1 CONCEITOS FÍSICOS TRABALHADOS Conceitos geralmente apresentados como “introdução à física”: Escalas de tamanho e distância. Unidades de medida (km e anos-luz). Ordens de grandeza.

OS CORPOS CELESTES SE MOVIMENTAM? UNIDADE TEMÁTICA 2: OS CORPOS CELESTES SE MOVIMENTAM? Objetivo: utilizar a mecânica newtoniana para descrever e explicar movimentos astronômicos e astronáuticos.

OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: SOL Equador Celeste Oeste Sul Norte Horizonte Leste Sol culminando no primeiro dia de primavera e de outono, no Rio de Janeiro.

OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: LUA Fotos da Lua tiradas durante uma noite.

OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: ESTRELAS Fotos de estrelas tiradas durante uma noite inteira.

SISTEMA SOL-TERRA-LUA Animação representando os movimentos de translação da Terra e da Lua.

SISTEMA SOL-TERRA-LUA Globo terrestre com lanterna para simular os dias e as noites.

COMO EXPLICAR O QUE VEMOS NO CÉU? Vídeo filmado dentro de um brinquedo de parque de diversões.

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

O experimento do “foguete de garrafa pet”. ASTRONÁUTICA O experimento do “foguete de garrafa pet”. fonte da foto da direita: http://www.fozbartolomeumitre.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=182

ASTRONÁUTICA LEI DA AÇÃO E REAÇÃO Força que o combustível faz no foguete (ação) Força que o foguete faz no combustível (reação)

ASTRONÁUTICA LEI DA INÉRCIA

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA ASTRONÁUTICA PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA Força de resistência do ar (para frear).

GRAVITAÇÃO UNIVERSAL

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

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

UNIDADE TEMÁTICA 2 CONTEÚDOS FÍSICOS TRABALHADOS Trajetória Referenciais Leis de Newton Gravitação Universal

RESTANTE DO ANO LETIVO: MECÂNICA (ESTRUTURA TRADICIONAL) Com os temas do primeiro bimestre utilizados como elementos motivadores e exemplos.

AULAS DO RESTANTE DO ANO Exemplo: questão da prova do 4º bimestre Solução P = m . g = 20 000 000 N FRES = E – P = 40 000 000 N FRES = m . a a = FRES / m a = 20 m/s2 = 2 g E P Dado no problema: m = 2 000 000 kg g = 10 m/s2 E = 60 000 000 N a = ?

Conclusões www.hugo.pro.br Possibilidade de ensino de física com temas estruturadores (pelo menos no primeiro bimestre), sem deixar de lado os conteúdos tradicionais. Registros da experiência em sala: evidências do caráter motivador do tema “astronomia e astronáutica”. Projeto em andamento: transformação das aulas em um hipertexto disponível na internet. www.hugo.pro.br

Referências AGUIAR, C. E.; GAMA, E.; COSTA, S. M. Física no Ensino Médio, In Reorientação Curricular - Livro II - Ciências da Natureza e Matemática. Governo do Estado do Rio de Janeiro, p. 157-166, 2005. ALBAGLI, S. Divulgação científica: informação científica para a cidadania? Ciência e Informação, Brasília, v. 25, n. 3, p. 396-404, set./dez. 1996. BRASIL. PCN+ Ensino Médio - Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais - Física. Ministério da Educação, p. 59-86, 2002. CANALLE, J. B. G. O Sistema Solar numa representação teatral. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v. 11, n. 1, p. 27-32, 1994. CARVALHO, C. P. Alternativas para o trabalho pedagógico voltado ao ensino noturno. Série idéias, São Paulo: FDE, p. 75-89, 1998. CASAS, R. Contando estrelas. Observatório Astronômico Frei Rosário, UFMG, 1/2/1999. Disponível em: <http://www.observatorio.ufmg.br/pas08.htm> Acesso em: 30/9/2010. OLIVEIRA FILHO, K. S.; SARAIVA, M. F. O. Planetas extrasolares, In: Astronomia e Astrofísica, Departamento de Astronomia, Instituto de Física, UFRGS. Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/esp.htm> Acesso em: 30/9/2010. SILVEIRA T. A. História do calendário. Departamento de Física e Química, PUC-Minas, junho 2001. Disponível em: <http://www.dfq.pucminas.br/spin/spin_ano1%20n2/ano1n2a.htm> Acesso em: 30/9/2010. ZIBAS, D. M. L. Ensino noturno de 2º grau: a voz do corpo docente. Cadernos de Pesquisa, São Paulo (78), p. 41-50, agosto 1991.