1. Introdução. celeste). As duas vezes que ocorrem durante o ano, os dias e as noites têm exatamente a mesma duração.

Transcrição

1 GUIA DO PROFESSOR Título: As crônicas de Kepléria O Mistério dos ciclos Categoria: Física Subcategoria: Estações do Ano Efeito da força de atração gravitacional no Sistema Terra - Lua - Sol 1. Introdução Caro professor, pensando na importância da inclinação da Terra e de seu movimento de translação em torno do Sol para nossos dias atuais, apresenta-se As crônicas de Kepléria O Mistério dos ciclos no intuito de discutir questões cíclicas que desde os primórdios dos tempos despertou a atenção do ser humano e ajudou-o a organizar o tempo através de calendários, estabelecer residências fixas e cultivar plantações. A Física popular ou de conhecimento geral tem suas bases em livros de ficção, histórias de cientistas malucos e filmes mirabolantes. Em geral são essas idéias que prevalecem, algumas corretas e outras nem tanto. Quando o professor depara-se com o conteúdo programático de Gravitação é uma das chances que tem de discutir e revisar com seus alunos algumas dessas idéias. A utilização do OA possibilita também a revisão de algumas noções geográficas, como os pontos cardeais e a diferença entre solstício 1 e equinócio 2, aprendidas, em geral no Ensino Fundamental. 1 Quando o Sol atinge a posição mais afastada em latitude da linha do Equador. Ocorrem duas vezes por ano. No solstício de inverno o dia tem a menor duração e a noite é a mais longa do ano e no de verão, o dia tem a maior duração enquanto que a noite possui a menor duração do ano. 2 Quando o Sol cruza a linha do Equador celeste (que é a Linha do Equador terrestre projetada na esfera celeste). As duas vezes que ocorrem durante o ano, os dias e as noites têm exatamente a mesma duração.

2 Através da revisão de alguns livros didáticos observa-se que a diferença entre as estações do ano é devida aos pontos de afélio e periélio, respectivamente quando a Terra encontra-se no ponto mais afastado e mais próximo do Sol, o que interfere na porcentagem de raios luminosos que atingem cada ponto da Terra. O fator essencial que não permite a distribuição regular dos raios solares é a inclinação do eixo da Terra. Conclui-se daí que os verões brasileiros e de outros países do Hemisfério Sul são mais quentes que os verões americanos e de outros países do Hemisfério Norte. O OA se passa em uma civilização perdida governada por um bom imperador. A grande maioria da população local acredita em mitologia e paganismo e quando se deparam com determinados fenômenos naturais acabam se assustando e reproduzindo histórias e crendices. Segundo as profecias, um aprendiz de astrônomo está a caminho para ajudar a aldeia a evoluir juntamente com alguns sábios que já a habitam. Cada missão traz pistas de lugares, objetos e/ou pessoas que possivelmente poderão ajudar. O aluno deve ser encorajado a explorar, ler os textos de ajuda e instruções. Os desafios de cada caminho escolhido estão relacionados com a Física da pescaria, a força inteligente aplicada no campo e o domínio das pedras mágicas que simulam a Lua, o Sol e a Terra onde seus arranjos em um tabuleiro acarretam a alteração momentânea da realidade. 2. Objetivos Espera-se que o aluno, após a realização das atividades propostas, seja capaz de: Desenvolver o interesse pela leitura, pelo tentar fazer e, principalmente o explorar;

3 Relacionar a inclinação da Terra com a distribuição de radiação solar (energia), ou seja, os hemisférios mais ou menos iluminados; Observar e relacionar o caminho e a permanência que o Sol percorre no céu durante o dia: é mais longo no verão e mais curto no inverno, conseqüência do movimento de translação da Terra; Identificar exemplos, no seu dia-a-dia, dos benefícios trazidos ao homem pelas evoluções observações celestes. Marinheiros guiavam-se através das constelações que mudavam ao longo do ano devido aos movimentos da Terra. 3. Pré-requisitos A idéia inicial do objeto era de que o aluno fosse motivado, através do desafio de completar as missões, a realizar as atividades propostas sem que houvesse preparação prévia. Sugere-se uma rápida discussão prévia de estações do ano e instruções do objetivo do OA. É importante a preparação inicial do ambiente. O professor deve após ler o Guia, testar o objeto nos computadores disponíveis e planejar o número de alunos por computador. 4. Tempo previsto para as atividades Sugere-se que o OA seja trabalhado em uma aula de 50 minutos. O professor pode sugerir que os alunos, em grupos, reproduzam o experimento do gnomon, em anexo, como atividade fora da sala de aula. Os resultados são concluídos após um ano inteiro de observações esporádicas, porém são muito interessantes.

4 5. Na sala de aula São indispensáveis a orientação e apoio do professor aos alunos. Podese acompanhar o desenvolvimento geral da classe observando o inventório, espécie de banco de dados onde se resume a situação do aluno: quantas moedas proporcionais às respostas e atividades corretas, quantos objetos achou/pegou e se possui as pedras mágicas, parte experimental principal do jogo que permite a montagem de esquemas relacionados às estações do ano. 6. Preparação É importante definir aos alunos os objetivos da aplicação do módulo. A leitura dos textos de apoio sugeridos na catacumba é uma prévia dos assuntos a serem abordados nas atividades. Porém, convém respeitar o desenvolver natural onde cada aluno cumpra as etapas por si só. Pode-se utilizar novamente o OA, visto que são três histórias aleatórias que têm a duração aproximadamente uma aula. 7. Requerimentos técnicos Para utilização do OA é necessário navegador WEB com plug-in do Adobe Flash Player ou superior. Dica: o plug-in está disponível em 8. Durante a atividade Durante a realização das atividades, o aluno será convidado a utilizar conhecimentos de outros conceitos básicos de Mecânica (momento angular, tensão). Entretanto, nas catacumbas de Kepléria existe um acervo de

5 pergaminhos que auxiliarão o aluno a revisar o conteúdo requerido em todas as missões. 9. Depois da atividade Uma atividade que pode despertar a curiosidade dos alunos e é bastante simples de ser realizada são as noites de observação 1 do céu, especialmente numa noite estrelada e de luar. A observação do céu pode ser através de uma luneta ou de um binóculo ou até mesmo a olho nu. Levante questões como: A Terra não está parada; As estrelas que enfeitam o céu no inverno não são as mesmas que aparecem no verão; A Lua apresenta diferentes formas; Estas formas são cíclicas e tornam a ocorrer depois de um período de 28 dias; O que isto tem a ver com os meses (lunação)? E por que existem anos bissextos? Pesquise por quais constelações os antigos costumavam se orientar? Tente localizá-las no céu; Note a periodicidade das constelações. Por exemplo, a Constelação de Órion, visível a noite toda em dezembro, é típica constelação de verão e facilmente localizada através das três Marias (que compõem o cinturão do caçador). Diz a lenda que existiu na Grécia um valente caçador que se chamava Órion, filho de Netuno e da ninfa Euriale. Era um gigante forte de incrível habilidade no manejo do arco, porém a humildade não fazia parte de seus atributos. Um dia, Órion gabou-se de que, se quisesse, seria capaz de exterminar todos os animais da Terra, o que certamente enfureceu a deusa Gaia, protetora da Terra e de todos os seus habitantes. Vingativa, a deusa enviou um escorpião que pôs fim aos planos arrogantes do caçador. 1 Grupo de Atronomia FCT Unesp Presidente Prudente- atende a comunidade em geral nas variadas praças públicas da cidade munidos de um telescópio Celestron 8 e multimídia (notebook e painel de exibição) com vídeos e imagens das atrações da noite.

6 Coincidência ou não, quando finda o verão e inicia o inverno a constelação de Órion dá lugar à Constelação de Escorpião, resultando numa perseguição eterna (Outros exemplos de mitos das constelações podem ser encontrados nos sítios eletrônicos da bibliografia). 10. Questões para discussão Por que é verão no hemisfério Norte enquanto que no hemisfério Sul é inverno? O aluno deverá relacionar a inclinação da Terra e o movimento de translação com as diferenças de estações dos Hemisférios. Este tema é tratado na missão O Retrato do Imperador. Será que todos os dias do ano ao meio dia o sol está a pino, isto é, não se tem sombra? Quais são os efeitos visíveis do movimento de translação da Terra. Quando os dias são mais longos ou quando ocorre o caminho mais longo aparente que o Sol percorre o céu? Como é a iluminação natural de nossa casa? De nosso local de trabalho? Será que nossas construções aproveitam a luz natural? No hemisfério sul seria interessante que nossas casas tivessem janelas voltadas para o nordeste ou noroeste para que no inverno a luz da manhã ou da tarde incida sobre elas e possa aquecer o ambiente. No sudeste ou sudoeste podemos plantar árvores para que a sombra possa refrescar o ambiente no verão. Seria interessante que a inclinação do telhado de nossa casa fosse voltada para o norte para propiciar a instalação de placas de captação de energia solar. 11. Dica

7 O professor pode orientar um debate, ao término da atividade, com as seguintes questões: O que aconteceria se a Terra parasse? Algumas estrelas nunca seriam visíveis em um dos hemisférios, pois a luz do Sol ofuscaria e principalmente não haveria o dia e a noite, caso não existisse mais o movimento rotacional. Em um dos lados ficaria extremamente frio enquanto que o lado oposto extremamente quente. Entre os extremos também seria inabitável porque haveria um grande choque térmico que provocaria tempestades muito violentas e furacões. Os ventos e a temperatura seriam tão rigorosos que a vida seria impossível. Por que o início das estações do ano não coincide com a sensação térmica? Percebemos que o início das estações não coincide com as datas de solstício e equinócio estabelecidas no calendário. Isso acontece devido a Terra reter calor, isto é, enquanto estamos saindo do Verão (exatamente no equinócio onde se inicia o outono), a Terra ainda armazena o calor absorvido nesta estação e demora certo tempo para sentirmos o clima ameno de outono. Pesquise sobre os monumentos antigos como Stonehenge no sul da Grã-Bretanha que provavelmente serviu de observatório astronômico e de orientação para os povos há milênios. 12. Avaliação O OA por si mesmo é composto de alguns desafios capazes de avaliar o aprendizado do aluno, tendo em vista que o aluno, ao completar corretamente as missões, terá que elaborar uma frase com palavras em ordem prédeterminadas (combobox) relacionadas ao conceito estudado e em caso de sucesso receberá a recompensa em moedas do imperador.

8 Bibliografia BONDI, H O Universo como um todo - EDART-SP Livraria Editora Ltda, São Paulo, BOZCKO, R. Conceitos de Astronomia Editora Edgard Blücher Ltda, 2ª Edição, 1998 CANIATO, R. O que é Astronomia Editora Brasiliense, São Paulo, 1998 CANIATO, R. - A Terra em que vivemos - Projeto de Ciência Integrada vol.1 Editora Papirus 1984 FARIA, R. P.; ALARSA, Flávio; PIMENTA, Aulus P.; MARINO, Luis Antônio A. ; OLIVEIRA, Renato da S. ; CARDOSO, Walmir T.. Fundamentos de Astronomia - Atual Papirus, 3ª Edição. São Paulo. GASPAR, A. Física 1 Editora Ática, 1ª Edição, SMART, W. M. A Origem da Terra Zahar Editora, 1961 Sites pesquisados: site de Astronomia. Acesso em 16/01/ Parâmetros Curriculares Nacional para disciplina Física. Acesso em 28/01/2008

9 ANEXO 1 Texto e Atividade Gnômon 2 Introdução Freqüentemente ouvimos dizer que o sol nasce no leste e se põe no oeste. Onde você mora o sol nasce todo dia à mesma hora? Será que o sol nasce sempre no mesmo local? Você sabe como conseguir a direção Norte-Sul geográfico a partir das sombras de uma haste marcadas durante um dia? O Movimento Aparente do Sol Quando viajamos de carro ou ônibus observamos que as estacas de madeira das cercas próximas às rodovias ficam para trás. O movimento aparente destas cercas é no sentido contrário ao movimento real do carro. Sabese que a Terra gira no sentido de seu eixo de oeste para leste, porém observamos o movimento circular aparente de leste para oeste. A importância do Sol no cotidiano, e o reconhecimento deste fato pelas civilizações antigas levaram ao seu endeusamento por muitas delas. Algumas tribos indígenas utilizam uma haste fincada no chão chamada gnômon como relógio e constrói suas aldeias seguindo uma orientação precisa baseada na direção do nascimento do sol. Ilustração 1- Raios solares e semicircunferência de sombra 2 Disponível em :

10 Se observarmos diariamente o nascimento do Sol de uma mesma posição (uma janela ou a porta de sua casa, por exemplo) durante um intervalo de dias observamos que o Sol não nasce na mesma posição. Gnômon: Um Relógio de Sol Vertical Ilustração 2- Sombra mínima de um gnômon vertical nos dias de solstícios SV e SI e nos Equinócios E em uma latitude entre os trópicos. A trajetória aparente que o Sol descreve no céu durante o dia é um arco de circunferência em torno do eixo terrestre. Sendo assim, a direção da sombra de um gnômon varia de posição e de tamanho durante o dia diminuindo até o meio dia solar verdadeiro quando o sol atinge o ponto mais alto no céu (zênite) e depois vai aumentando à medida que vai entardecendo. A localização do Pólo Sul Celeste pelo Cruzeiro do Sul também é imprecisa. Podemos determinar a direção N S com melhor precisão usando a projeção da sombra solar de um gnômon seguindo a trajetória percorrida pelo Sol na esfera celeste. O monumento megalítico Stonehenge na Inglaterra, por exemplo, permite observar através das sombras das pedras fenômenos astronômicos como os eclipses, solstício de verão e inverno. Linha Meridiana, Divisão de Ângulos e a Rosa-dos-Ventos

11 O percurso da sombra do gnomôn durante o dia indica a linha meridiana, que nos dá a direção Norte Sul conforme a figura abaixo. Ilustração 3- Pontos cardeais formados a partir da trajetória da sombra do gnômon. Os pontos oeste e leste são formados a partir de uma reta perpendicular à linha meridiana. Seguindo a mesma orientação para os pontos colaterais que são os pontos localizados entre os pontos cardeais basta traçar bissetrizes nos quatro quadrantes. O endereço eletrônico da ilustração abaixo explica todos os passos da construção de uma rosa dos ventos. Os pontos colaterais Noroeste (NO) e Sudoeste (SO) podem variar respectivamente para as siglas NW e SW, do inglês Northwest e Southwest.

12 Ilustração 4 Rosa dos Ventos. Disponível em Texto adaptado de José Antonio Salvador (MATEMÁTICA DO SOL, GNÔMON E SOMBRA) disponível em: T.doc - Acesso em 04/01/2009.