COMPREENDENDO E SIMULANDO AS ESTAÇÕES DO ANO Denis E. Peixoto PECIM/UNICAMP- NASE - Brasil

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João Tomé Casqueira
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1 COMPREENDENDO E SIMULANDO AS ESTAÇÕES DO ANO Denis E. Peixoto PECIM/UNICAMP- NASE - Brasil Introdução Quando levamos o estudo do fenômeno das estações do ano para sala de aula, comumente optamos por duas demonstrações clássicas para nossos alunos. A primeira demonstração consiste na simples exposição de um desenho da Terra e do Sol na lousa e a segunda, um pouco mais atraente, na demonstração do fenômeno em três dimensões com a utilização de esferas de isopor e uma simples lanterna. No entanto, acreditamos que tanto uma quanto a outra demonstração ainda possui diversos erros interpretativos e conceptivos, o que torna o fenômeno conceitualmente pouco assimilado pelos alunos. Acreditamos que com a inserção de outros fatores, principalmente do conceito de insolação, no estudo das estações do ano conseguimos trabalhar de maneira mais significativa com as diversas concepções alternativas dos alunos, demonstrando o fenômeno através do que se é observado e sentido por nós em nosso cotidiano. Dessa forma, demonstramos nesse artigo uma alternativa para o professor que deseja trabalhar esse fenômeno em sala de aula através da construção de um pequeno experimento, de baixo custo, que poderá auxiliá-lo em suas demonstrações em aula. Compreendendo as estações do ano Para o estudo das estações do ano devemos lembrar que a Terra faz parte de um sistema planetário e assim como todos os outros astros desse sistema, ela realiza diversos movimentos. Comumente somos levados a pensar que nosso planeta possui apenas dois movimentos sendo eles: a revolução, que é o movimento que fazemos ao redor de nossa estrela, o Sol e que nos dá o nosso ano e a rotação ao redor de si mesma que dentre outras coisas, nos dá o ciclo dia-noite. Porém a Terra realiza mais de dez movimentos planetários e não apenas os dois citados. No caso específico desse fenômeno, devemos levar em consideração não apenas a rotação e a revolução da Terra, pois podemos ser levados a crer que as estações se devem às distâncias Terra-Sol, uma vez que nossa órbita planetária é uma elipse e não uma circunferência perfeita. Dessa forma pensaríamos que quando afastada do Sol estaríamos no Inverno e quando estivéssemos mais próximos vivenciaríamos o Verão.

A primeira demonstração consiste na simples exposição de um desenho da Terra e do Sol na lousa e a segunda, um pouco mais atraente, na demonstração do fenômeno em três dimensões com a utilização de

2 Outros fatores devem ser levados em consideração para que possamos compreender e tentar visualizar de forma mais clara os reais motivos das estações, são eles: 1) a inclinação do eixo de rotação terrestre; 2) o movimento aparente do Sol no céu (aparente, pois na verdade essa movimentação é uma clara evidência de que é a Terra que está girando ao redor de si mesma e não o Sol que está girando ao nosso redor) e; 3) a variação da insolação no decorrer dos dias e meses. Com relação a primeira afirmação descrita acima devemos nos lembrar que a Terra não gira perpendicularmente ao plano da órbita solar. Ela possui um ângulo de 23º27, aproximadamente, com relação a uma reta perpendicular ao plano orbital. Isso faz com que nosso planeta seja iluminado de forma diferenciada em diferentes latitudes o que nos dá as zonas climáticas. O movimento aparente do Sol no céu também fará com que a insolação sofra alterações no decorrer dos dias. No solstício de Verão, no caso do hemisfério Sul, o Sol se encontra no ponto mais alto do céu (isso não quer dizer que ele está exatamente a cima de nossas cabeças) porém, com o passar dos dias podemos observar seu lento deslocamento para o Norte. Esse deslocamento para o Norte será máximo no solstício de Inverno, momento em que o Sol descreve sua menor trajetória aparente, iluminando menos a região e consequentemente diminuindo a temperatura média diária. A variação da insolação é uma consequência direta dessa movimentação aparente do Sol, pois na medida em que o Sol parece descer para o Norte ele terá que iluminar uma área bem maior, ocasionado uma diminuição da insolação. À medida que o Sol volta a se deslocar para a direção Sul (rumo a Primavera e Verão) essa área iluminada volta a diminuir e consequentemente a insolação volta a aumentar. A título de curiosidade a insolação é dada pela seguinte expressão matemática: (expressão 1) Para facilitar a visualização desse fenômeno e também da variação da insolação propomos a seguir a construção de um pequeno experimento com materiais de fácil acesso.

ao nosso redor) e; 3) a variação da insolação no decorrer dos dias e meses.

3 Materiais necessários 1 placa de isopor ou madeira; 1 tira de cartolina 1 lanterna pequena; 2 tachinhas para fixação; 1 tesoura; 1 caneta hidrocor. PROCEDIMENTOS: 1 - Corte o isopor (ou madeira) numa extensão de 30 x 45 cm, aproximadamente e desenhe os pontos cardeais com a caneta hidrocor. 45 cm 30 cm Placa de madeira com os pontos cardeais desenhados. 2 - Corte uma tira de cartolina com uma extensão de 8,5 x 65 cm. 3 - Meça o meio da tira de cartolina e faça um orifício, com cerca de 4 cm de diâmetro.

PROCEDIMENTOS: 1 - Corte o isopor (ou madeira) numa extensão de 30 x 45 cm, aproximadamente e desenhe os pontos cardeais com a

4 Tira de cartolina cortada já com o orificio confeccionado. 4 - Fixe as duas extremidades da cartolina na placa de isopor utilizando-se duas tachinhas. 5 - Corte as extremidades da tira para movimentá-la com maior facilidade. Extremidade da tira de cartolina fixada na placa com auxílio de uma tachinha.

5 6 - Insira a lanterna no orifício, de modo a iluminar a placa. Lanterna inserida no orifício da cartolina. 7 - Movimente a tira de cartolina no sentido Sul-Norte, com a lanterna acesa, e note a variação da área iluminada. Área iluminada com a tira próximo dos 90º Área iluminada com a tira próximo do Norte Nesse experimento a placa de isopor, ou de madeira, simula nosso horizonte visível, ou seja, o local de um observador em nosso planeta. A lanterna, obviamente simula nossa estrela, o Sol, enquanto que a tira de cartolina representa a eclíptica, que é definida como sendo o plano da órbita terrestre (MOURÃO, 1995). Se pudermos observar o movimento aparente no Sol na esfera celeste, notaremos que ele parece se mover sobre a eclíptica e a cada dia passado há uma pequena variação do local do seu nascer e ocaso, cerca de um grau por

Área iluminada com a tira próximo dos 90º Área iluminada com a tira próximo do Norte Nesse experimento a placa de isopor, ou de madeira, simula nosso horizonte visível, ou seja, o local de um

6 dia. Essa variação se dá no caso de um observador no hemisfério Sul, do horizonte Sul para o horizonte Norte, como visto anteriormente. É muito importante notar que nesse experimento a eclíptica ficará o tempo todo fixada aos pontos cardeais leste e oeste, porém sabemos que o Sol tem seu nascer e ocaso exatamente sobre os pontos cardeais leste e oeste apenas nos dias de equinócios. No restante dos dias o Sol nascerá mais para o Norte ou mais para o Sul. Através da movimentação da eclíptica em nosso experimento iremos notar que a área iluminada pela lanterna irá aumentar e, consequentemente a insolação irá diminuir. Se a área iluminada aumentar fica fácil notar através da expressão 1 que a insolação diminuirá de valor. Outro ponto importante é que quanto mais para o Norte estiver nossa eclíptica menos tempo um observador na Terra presenciará o Sol no céu desenvolvendo seu movimento aparente. Assim sendo, além da insolação diminuir também teremos dias mais curtos e consequentemente uma menor. Então... mãos à obra BIBLIOGRAFÍA MOURÃO, Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica, 2ª ed PEIXOTO, D.E. O conceito de insolação como facilitador da aprendizagem das estações do ano. Dissertação de mestrado, 138 p. Universidade Estadual de Campinas/PECIM, Campinas-SP, PEIXOTO, D. E, KLEINKE, M. U. O problema da dinâmica das esferas de isopor na explicação das estações do ano. IX Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências IX ENPEC, Águas de Lindóia, SP

cardeais leste e oeste apenas nos dias de equinócios. No restante dos dias o Sol nascerá mais para o Norte ou mais para o Sul.

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