Módulo de Ensino Inovador Gravitação

Transcrição

1 Módulo de Ensino Inovador Gravitação Os pitagóricos e a Terra em movimento Apresentação da Proposta Uma mudança qualitativa importante na cultura grega ocorreu a partir dos trabalhos desenvolvidos por Pitágoras e seus seguidores que, em oposição ao naturalismo Jônico, introduziram uma linha de pensamento mais mística e abstrata. Para eles a chave do enigma do universo estava na matemática e na geometria: o universo seria um modelo de números e formas geométricas associadas aos fenômenos. A harmonia geométrica deveria prevalecer e comandar os fenômenos terrestres e celestes. Algumas das importantes contribuições dos pitagóricos ao desenvolvimento do conhecimento cientifico podem ser assim sumarizadas: 1. Foram os primeiros a considerar esférica a forma da Terra, iniciando o predomínio dos círculos e esferas na descrição dos corpos celestes e seus movimentos. 2. Foram os primeiros a imaginar a Terra em movimento. 3. Introduziram a medida como modo importante de entender a natureza, por exemplo, estudando a harmonia musical teria descoberto a relação entre o som e o comprimento da corda de um instrumento musical, associaram, deste modo, números à escala musical. 4. Intuíram uma importância cósmica na utilização dos poliedros regulares por eles conhecidos: cubo, tetraedro e dodecaedro. Portanto, os pitagóricos, pela primeira vez na história, ligaram a Matemática à Física, dando margem a que Bernal lhes atribuísse a criação da Física-Matemática.

2 Conta-se entre os seus feitos a imposição do Número dez na descrição dos corpos celestes então conhecidos. O filósofo Filolau teria imaginado que a Terra estaria girando em torno de um fogo central, responsável pelo calor que a aquece. Nessa época eram conhecidos os seguintes elementos celestes: Terra, Lua, Sol, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter, Saturno, e a esfera onde estariam fixas as estrelas. Assim, seriam nove esses elementos conhecidos. Para completar a década, ele imaginou a existência de uma contra-terra que se movimentaria juntamente com o nosso planeta e que, a fim de impedir que este fosse torrado, estaria posicionada entre ele e o fogo central. Por isso esse fogo central não seria visível da Terra. Aristóteles, muitos anos mais tarde, chegou a utilizar a invenção de Filolau para ridicularizar os pitagóricos pelos quais não mostrava nenhuma simpatia. Filolau teria afirmado que: Todas as coisas que podem ser conhecidas têm número, pois não é possível que sem número qualquer coisa possa ser concebida ou conhecida. Dessa escola pitagórica originaram-se várias linhas de pensamentos. Duas são relevantes para o que aqui estamos estudando. Uma, defendida por Parmênides, enfatizava aspectos abstratos, lógicos e místicos na descrição dos fenômenos da natureza, deu origem ao idealismo de Platão. Outra, que contava com a argumentação de Leucipo, Demócrito e Epicuro, dava importância a um conteúdo materialista representado pela hipótese da existência de átomos. Parmênides tinha uma visão conservadora e estática, muitas vezes sintetizada numa frase como esta: o que é, o que não é, não é. Ele se opunha à idéia de transformação contínua de Heráclito. Demócrito, por outro lado, foi responsável pela introdução de dois elementos revolucionários no pensamento grego: a idéia de átomo e a existência do vácuo. Os átomos estariam em movimento no vácuo originando as mudanças visíveis.teriam diferentes substâncias conhecidas. Embora os pitagóricos imaginassem a Terra em movimento, por exemplo, através da hipótese de Filolau, essa não era uma visão dominante naquela época. Ou, como diria Thomas Kuhn, a Terra em movimento não era um paradigma daquele período. Ao contrário, o paradigma dominante era o que imaginava a Terra imóvel no centro do universo tendo os demais corpos celestes conhecidos girando ao seu redor. Era o famoso paradigma geocentrista.

3 Introdução e Justificativa A importância dos trabalhos de Newton consiste principalmente na criação e na organização de uma base utilizável, lógica e satisfatória para a mecânica propriamente dita. Mas estes trabalhos permanecem até o fim do século XIX o programa fundamental de cada pesquisador, no domínio da física teórica. Todo acontecimento físico deve ser traduzido em termos de massa, e estes termos são redutíveis à leis do movimento de Newton. A lei da força é a exceção. Em seguida era preciso alargar e adaptar e este conceito ao gênero de fatos utilizados pela experiência. O próprio Newton tentou aplicar seu programa à ótica, imaginando a luz composta de corpúsculos inertes.a ótica da teoria ondulatória também empregará a lei do movimento de Newton, após ter sido aplicada a massas distribuídas de maneira contínua.a teoria cinética do calor também baseia-se exclusivamente sobre as equações do movimento de Newton. Ora, esta teoria não apenas forma os espíritos para uma teoria dos gases, confirmada em todos os pontos, bem como uma concepção muito elaborada da natureza conforme o segundo principio da termodinâmica. A teoria da eletricidade e do eletromagnetismo desenvolveu-se de igual maneira até nossos dias, inteiramente sob a influência diretriz das idéias fundamentais de Newton (substância elétrica e magnética,forças agindo a distância). Até mesmo a revolução operada por Faraday e Maxwell na eletrodinâmica e na ótica, revolução que constitui o primeiro grande progresso fundamental das bases da física teórica depois de Newton, mesmo esta revolução se realiza integralmente dentro do esquema das idéias newtonianas. Com isso procuramos mostrar que Newton foi um dos responsável no desenvolvimento da física, tanto para o curso de segundo grau como para o curso superior. As suas leis estão muito relacionadas ao desenvolvimento da gravitação, além disso Newton foi o primeiro a deduzir a constante G da gravidade. Objetivo: dar aos alunos conhecimento, para que possam compreender os princípios básicos da Gravitação e demonstrar sua importância em nosso Planeta e no Universo

4 Apresentando as sua principais leis que regem o nosso Planeta. Destacando as leis de Newton e as leis de Kepler. Mostrando aos alunos como que estas leis se manifestam em nosso Planeta e em nossa Galáxia. Apresentando exemplos e justificativa das leis da Gravitação. Público alvo Alunos do 1 colegial Conteúdo Físico a ser trabalhado Gravidade e força peso A 1ª e a 2ª leis de Newton A 3ª lei de Newton A constante G gravitacional A lei da gravitação Universal A 1ª lei de Kepler A 2ª lei de Kepler A 3ª lei de Kepler Campo gravitacional Plano de aula 1 Aula introdutória:os pitagóricos e a Terra em

5 movimento 2 Gravidade e força peso 3 1 e 2 leis de Newton 4 3 lei de Newton 5 Constante G da gravitação universal 6 lei da gravitação universal 7 1 e 2 leis de Kepler 8 3 lei de Kepler 9 Campo Gravitacional Temática de Interesse Neste módulo procuramos desenvolver um conhecimento Físico da gravidade que atua em nosso planeta como em toda a nossa galáxia. A partir do conhecimento inicial

6 dos alunos, sempre destacando a importância de cada lei envolvida na gravitação como em nosso mundo em geral. A gravidade agem como uma força da natureza, porque se ela não existisse o próprio sol poderia se chocar com a Terra ou se afastaria dela.como o sol aquece o nosso planeta seria com certeza nossa destruição. Os objetos em nosso planeta estariam todos flutuando pelo ar.a própria astronomia está interligada com a gravitação.pelo fato de estudar os movimentos dos planetas e o Universo.Além disso todas as viagens espaciais se deu porque já se possuía um bom conhecimento tanto dos movimentos dos planetas como de suas posições em relação ao nosso planeta. Com o conhecimento da gravitação foi possível descobrir a força da gravidade em todos os planetas da nossa Galáxia. Não só a astronomia está ligada com a gravitação, mais também a meteorologia, porque com o movimento do nosso planeta em torno do sol parte dele se aquece e a outra parte se esfria. Criando assim frentes frias, choque de ar quente com ar frio e com sequentemente fortes chuvas etc.

7 Anexos:texto sobre os pitagóricos e a Terra em movimento, destacando algumas contribuições feitas pelos pitagóricos,foram os primeiros a admitir que a Terra era esférica,e os primeiros a admitir que a Terra se movia no espaço etc. livros que podem ser indicados para os alunos como leitura complementar: física e realidade, autores:gonçalves e Toscano, Física,autor:Tipler Newton e a Gravitação,autor:Steve Parker Descrição das aulas Aula 1 Tema da aula: aula Introdutória:Os pitagóricos e a Terra em movimento Objetivo:Nesta 1 aula do módulo, procuramos fazer uma breve História do inicio do estudo da gravitação, destacando algumas contribuições feitas pelos pitagóricos no desenvolvimento da Gravitação. Motivação:chamar a atenção dos alunos a respeito da grande importância da gravitação em nosso planeta.

8 Conteúdo físico enfocado na aula: Nenhum Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: Aula expositivas, slides, data-show ou transparência e filmes Comentários finais: 2 aula Tema da aula: gravidade e força-peso Objetivo: dar aos alunos noções de gravidade e de Força-peso. Motivação: mostrar aos alunos há existência da força da gravidade e a sua importância em nosso planeta Conteúdo Físico enfocado na aula: aceleração da gravidade: força da gravidade, força peso etc. Recursos Introducionais a serem utilizados nesta aula:aula expositivas, slides e transparências Comentários finais:a força da gravidade em nosso planeta age de uma forma a equilibrar os movimentos dos corpos e

9 a fixar a posição dos mesmos. Aula 3 Tema da aula: 1 e 2 leis de Newton Objetivo:Enuncia cada uma das leis de Newton, dando exemplos do momento, quando cada uma das lei estão envolvidas,com exemplos e demonstrações. Motivação:mostrar aos alunos que estas leis agem durante nosso dia e estão sempre presente em nossa vida. Conteúdo Físico enfocado na aula: 1 lei de Newton ou lei da inércia, 2 lei de Newton ou principio fundamental da dinâmica etc. Recursos Introducionais a serem utilizados nesta aula: Aula expositiva, slides, transparências. 4 aula Tema da aula: 3 lei de Newton: Objetivo:Enuncia a 3 lei de Newton, dado exemplos do Momento, quando ela está sendo envolvida. Com exemplos e demonstrações. Motivação:mostrar aos alunos que a partir da 3 lei Newton,

10 Newton pode deduzir A lei da força gravitacional.força está que age nos planetas e na Terra Conteúdo Físico enfocado na aula: 3 lei de Newton,noções de força Gravitacional. Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: Aula expositiva,slides, transparências. 5 aula Tema da aula: Constante G da gravitação universal Objetivo: mostrar ao aluno a forma que Newton fez para Deduzir a constante G da gravitação universal.com exemplos Motivação: mostrar aos alunos a importância da constante da Gravitação e sua utilidade em relação aos planetas. Conteúdo Físico: cálculo do volume da esfera terrestre, Cálculo da densidade da Terra e o cálculo da constante da gravitação Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: aula Expositiva, slides, transparências etc. 6 aula Tema da aula: Força gravitacional universal Objetivo: enuncia a lei da força gravitacional, dando exemplos De como esta lei age em nosso universo. Motivação: mostrar aos alunos qual a finalidade de lei e por que

11 Ela é tão importante em nosso mundo. Conteúdo Físico: a lei da gravitação universal Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: aula Expositiva, slides, transparências etc. 7 aula Tema da aula: 1 e 2 leis de Kepler Objetivo: enuncia a 1 e a 2 lei de Kepler, dando exemplos de Como estas leis agem nos planetas. Motivação: mostrar aos alunos a importância de cada lei, e Suas utilidades em nosso mundo e no universo. Conteúdo Físico: 1 e 2 lei de Kepler Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: aula Expositiva, slides, transparências etc. 8 aula Tema da aula: 3 lei de Kepler Objetivo:enuncia a 3 lei de Kepler, dando exemplos de como Esta lei age nos planetas. Motivação: mostrar aos alunos a importância desta lei e sua Utilidade em nosso mundo e no universo. Conteúdo Físico: 3 lei de Kepler Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: aula Expositiva, slides, transparências etc. 9 aula Tema da aula: Campo gravitacional

12 Objetivo: dar Noção de campo gravitacional ao aluno Motivação: Mostrar ao aluno que a Terra cria um campo Gravitacional e que este campo age como um ímã. Conteúdo Físico: A fórmula do campo gravitacional Na superfície da Terra. Recursos introducionais a serem utilizados nesta aula: aula Expositiva, slides, transparências etc. Quadro sintético das aulas Tema: Aula introdutória: Os pitagóricos e a Terra em movimento Momento da aula:mostrar aos alunos a importância das descobertas Feitos pelos pitagóricos à respeito do Nosso planeta naquela época. Tempo da aula 40 minutos. Tema da aula gravidade e força-peso. Momento da aula:problematizar a influência da gravidade no universo E na vida diária, através da discussão de três situações:ausência De gravidade, gravidade muito pequena e ausência de peso. Tempo da aula 40 minutos. Tema da aula: 1 e 2 leis de Newton Momento da AULA: enunciar e aplica cada uma das leis Newton. Identificar as condições de validade de cada uma Das leis. Tempo da aula 40 minutos. Tema da aula:3 lei de Newton Momento da aula:enunciar e aplicar a terceira lei de Newton

13 Escrever a equação de movimento a partir da terceira e da Segunda leis de Newton em diferentes situações Mostrar vetorialmente as forças envolvidas devido à terceira lei Tempo da aula 40 minutos. Tema da aula: A constante da gravitação universal Momento da aula: Demonstrar a importância e a utilidade da Constante de gravitação em nosso mundo e no universo, e a Forma que Newton fez para deduzi-la. Tempo da aula 40 minutos. Tema da aula: lei da gravitação universal. Momento da aula: Conceituar gravidade de acordo com a Concepção de Newton. Formular e aplicar a lei da gravitação universal ou Lei do inverso do quadrado. Tempo de aula 40 minutos. Tema da aula: A primeira lei de Kepler. Momento da aula:enunciar a primeira lei de Kepler, demonstrando Como ela se manifesta no universo Tempo de aula 30 minutos. Tema da aula: A segunda lei de Kepler Momento da aula:enunciar a segunda lei de Kepler, demonstrando como ela se manifesta no universo e apresentando exemplos. Tempo de aula: 30 minutos Tema da aula: A terceira lei de Kepler Momento da aula:enunciar a terceira lei de Kepler, demonstrando como ela

14 Se manifesta no universo e apresentando exemplos de sua aplicação. Tempo de aula: 30 minutos Tema da aula:campo gravitacional. Momento da aula:conceituar campo gravitacional e utilizar as Expressões que permitem calcular seu módulo. Conceituar massa gravitacional e diferenciá-la de massa inercial Tempo de aula: 40 minutos. Além das aulas dada gerar discussões de cada assunto analisado e Estuda durante as aulas. Anexos: Força de gravitação universal