Atividade da construção e utilização da bússola 1. Introdução Regina Costa A atividade da construção da bússola é uma atividade experimental introdutória para o estudo do magnetismo. Serve para explorar a magnetização dos materiais, como utilizar a bússola, perceber o campo magnético da Terra, discutir sobre os pólos norte e sul magnéticos da Terra e de um ímã. 2. Público-Alvo Esta atividade pode ser aplicada aos alunos do ensino fundamental ou médio, pois não necessita de um conhecimento prévio. O meu procedimento foi escrito para alunos do Ensino Médio. 3. Materiais necessários Faz parte da tarefa dada aos alunos que eles escolham os materiais que usarão para fazer uma bússola. Os alunos devem usar sua criatividade e materiais acessíveis no dia-a-dia. Podem pesquisar na internet ou na biblioteca como é feita essa construção e quais os materiais a serem utilizados. Um ímã é essencial, para magnetizar o material que usarão como bússola (que será uma agulha, clipe ou qualquer outro material ferromagnético). O próprio ímã poderia ser a bússola, se os alunos conseguirem resolver o problema de fazê-lo girar livremente. Alguns outros materiais poderiam ser, por exemplo, agulha, rolha, círculo com os pontos cardeais, água, pote pequeno onde caiba a agulha e rolha, ou então suporte e barbante, etc. 4. Cronograma A construção da bússola propriamente dita será feita em casa por duplas de alunos. Então, será necessária uma parte de uma aula para que o professor explique a atividade que farão. Após a apresentação da bússola pelos alunos, para a etapa de discussão dessa atividade, serão necessárias duas aulas. 5. Conteúdos Os conteúdos importantes tratados nesta atividade são os pontos cardeais, magnetização dos materiais, campo magnético da Terra e de um ímã, pólos magnéticos e geográficos da Terra e pólo magnético de um ímã. OBS. Poderia ser tratado também o conteúdo específico de formas de magnetização dos materiais e a explicação do porquê acontecer dessa forma, assim como a questão da estrutura da matéria dos materiais magnéticos. No meu planejamento, e o que eu quis especificamente nessa aula foi falar de como podemos
usar a bússola e como ela pode sentir os pólos de um ímã. Esse outro conteúdo, mais aprofundado, foi planejado para uma aula posterior. 6. Pré-requisitos A realização da atividade requer um conhecimento básico do aluno sobre os pontos cardeais. 7. Objetivos O objetivo é que o aluno manipule materiais de fácil acesso que tem em sua casa para construir um instrumento como a bússola; pelas escolhas do aluno o professor pode perceber quais as concepções; é bom perguntar porque ele escolheu e porque pensa que vai funcionar. É importante que ele possa utilizá-la para perceber o que acontece no espaço à sua volta, isto é, um instrumento que consegue "enxergar coisas" que seus olhos não enxergam e desse modo despertar curiosidade para elaborar perguntas e respostas sobre o comportamento desse instrumento em diferentes situações. O objetivo também é entender por que a agulha da bússola se movimenta e fica estável em determinada posição, reconhecer a bússola como um instrumento que percebe o campo magnético e que é atraído pelos pólos magnéticos da Terra e de um ímã, materiais magnéticos e não magnéticos e formas de magnetização. 8. Expectativas Conceituais: Os alunos apresentam as seguintes concepções espontâneas sobre a bússola: - Não acreditam serem capazes de construir uma bússola com materiais tão simples. - Quando magnetizam uma agulha para construir a bússola, não enxergam a agulha magnetizada como um ímã. - Acreditam que a agulha da bússola vai sempre indicar para o norte, mas essa indicação se parece confusa para o aluno quando ele percebe que a agulha tem duas extremidades. O aluno não sabe qual das extremidades é o pólo norte e não tem justificativa. - Não percebem a interferência de materiais magnéticos próximos da bússola quando precisam perceber a indicação da agulha para o norte. - Pensam que o pólo norte é a mesma coisa que pólo norte geográfico e pólo norte magnético. - Apresentam a concepção que o pólo norte fica na região dos pólos da Terra; assim como o pólo sul fica no pólo sul da Terra. - A bússola serve apenas para indicar o pólo norte e sul da Terra e não serve para determinar os pólos de um ímã.
Devemos pedir aos alunos que percebam qual é a orientação da maior parte das agulhas das bússolas dos alunos e perguntar por que as agulhas têm esse comportamento, para encaminhar uma discussão. Os alunos deverão dar uma explicação para a orientação da agulha da bússola e professor deve interferir lembrando que a agulha magnetizada se torna um ímã, e apresenta o comportamento de atração, quando os pólos são diferentes, e repulsão, quando os pólos são iguais. 9. Procedimento A proposta principal desta atividade é a construção da bússola pelos próprios alunos e que eles percebam como podemos utilizá-la. É interessante que a construção da bússola seja feita em dupla, pois é interessante a interação entre os alunos da dupla e a troca de idéias entre eles. Os alunos deverão ser orientados a pesquisar sobre a construção da bússola através de livros ou pesquisa na internet. Nesta construção ele deverá perceber que precisa de uma agulha, clipes ou material magnético para magnetizar (isto é, ele deve avaliar tipos de material que podem se tornar ímãs, enquanto que existem outros materiais que não podem ser magnetizados, por exemplo, plástico, alumínio). Sabemos que os materiais magnéticos são somente o ferro, o níquel, o cobalto e algumas ligas que contêm esses elementos, devido a certas propriedades magnéticas dos átomos desses materiais, que poderão ser discutidas com os alunos se for interessante para o professor. A partir da escolha do material correto a ser magnetizado, o aluno deverá seguir um procedimento para magnetizar o material, o que significa torná-lo um ímã. Poderá fazêlo de diferentes maneiras, desde aproximar de um ímã e deixar certo tempo, ou mesmo, passar diversas vezes um ímã próximo da agulha, sempre num determinado sentido. Se os alunos são do ensino médio e estudaram corrente elétrica, é interessante discutir por que existem materiais que são magnetizados e outros não. Para isso é interessante lembrar que no modelo atômico da matéria, onde existem os elétrons, que são partículas negativas e se movem em torno do núcleo do átomo. Nesse momento cada elétron passa a constituir uma "corrente elétrica", que circula em torno do núcleo. Essa movimentação dos elétrons dá origem a um efeito magnético, ou mesmo, formam imãzinhos com pólos norte e sul. Em vários átomos esses efeitos somados resultam em um comportamento de um "imãzinho" em cada átomo. Em outros casos os efeitos se cancelam completamente, então o átomo é chamado não magnético. Um corpo qualquer que é constituído por um número muito grande de átomos com esse comportamento nunca vai se constituir um ímã, logo, é um material não magnético. Se por outro lado, um material com grande número de átomos que apresentam comportamento magnético e não se anulam, pois têm a disposição das orientações de seus pequenos "ímãzinhos" desordenada, esse material pode ser magnetizado, o que significa orientar esses imãzinhos para que fiquem com uma orientação praticamente igual, e são os materiais magnéticos.
O material magnetizado deverá ter uma livre movimentação para indicar uma determinada direção. O aluno poderá fazer este procedimento de diferentes maneiras, desde colocando o material magnetizado sobre uma fina camada de rolha sobre a superfície da água dentro de um recipiente, ou mesmo colocar a agulha suspensa por uma linha e fixá-la em um ponto. O aluno deverá construir os pontos cardeais e perceber como pode utilizá-los com o material magnetizado (agulha). É importante o professor ter algumas perguntas orais elaboradas para fazer aos alunos no dia da atividade, que estejam diretamente relacionadas com o objetivo da aula. Quando os alunos constroem alguma coisa eles gostam de falar sobre ela e contar como construíram, as dificuldades, as idéias, os imprevistos que aconteceram durante a construção, quais os materiais que utilizaram, o que observaram, como explicam o que observaram, logo todos querem falar sobre a sua atividade construída em casa e em dupla. 10. Descrição da aula Fiz uma fileira de carteiras paralela à lousa, e pedi que colocassem todas as bússolas sobre as carteiras, para que pudéssemos ver melhor cada uma delas e comparar o que estava acontecendo com as agulhas das mesmas. Os alunos apresentaram e davam explicações sobre algum comportamento diferente de alguma bússola. Eu fui introduzindo as perguntas, conforme eu percebi o encaminhamento das discussões durante as apresentações das bússolas. Não entregaram nada por escrito, apenas falaram, e muito. 11. Possíveis problemas/dicas importantes É interessante que o professor estimule o aluno para construir a bússola através de consulta na internet, oriente os passos dessa construção e que faça o aluno perceber que é em sala de aula, com os colegas e professor, que terá oportunidade para conhecer melhor o fenômeno que envolve a bússola, através de observações, questionamentos, comparações, perguntas e respostas. Nesta atividade com a bússola construída pelo próprio aluno, é importante deixá-lo perceber o que acontece com a agulha; o professor deve ter paciência para aguardar o aluno observar e comparar a orientação da agulha da sua bússola com as dos colegas da sala e perceber se existe alguma influência de algum material magnético próximo que altere a direção da agulha. Devemos deixar o aluno apresentar propostas de solução para uma situação inesperada e pedir ajuda dos outros alunos da sala. Sugerimos também que o professor procure construir uma bússola antes de realizar a atividade com os alunos, tanto para ter maior previsibilidade quando a
possíveis dificuldades, dúvidas, perguntas, como para ter bem definido seu objetivo com esta atividade, isto é, o que o professor quer que os alunos observem e aprendam com esta atividade. 12. Comentários Finais Logo que a atividade é apresentada para os alunos, eles não demonstram grande interesse, pois acreditam que já saber tudo que envolve a bússola. Vão demonstrando certo interesse na medida em que começam a se envolver com construção da bússola. Os materiais necessários são simples e todos têm com facilidade em suas casas. O interesse aumenta para perceber o que acontece com o material magnetizado e qual a explicação para o que estão observando, isto é, porque a posição da agulha é sempre a mesma e em todas as bússolas. É uma aula motivadora, pois como é uma construção simples, a maioria dos alunos faz suas bússolas com muita criatividade, de diferentes maneiras. O resultado final desta atividade é positivo, pois a participação é geral dos alunos, fazem muitas perguntas, procuram encontrar respostas em diferentes situações, fazem hipóteses, enfim, é uma aula onde todos aprendem juntos inclusive o professor. Algumas bússolas que meus alunos fizeram em 2007
Avaliação a partir do experimento de construção de uma bússola Regina Costa Questões para conduzir a aula 1- Para que serve uma bússola? 2- Quais os materiais necessários para construir uma bússola? 3- Porque precisamos de um material magnético para construir a agulha da bússola? 4- Podemos construir uma bússola com um ímã? Justifique. 5- Como podemos utilizar uma bússola? 6- Como podemos saber onde fica o polo norte magnético usando uma bússola? 7- Como podemos saber onde fica o polo sul geográfico utilizando uma bússola? 8- Como podemos determinar os polos de um ímã utilizando uma bússola? 9- Por que diferentes agulhas de bússolas ficam sempre em direções paralelas? 10- Afastando da bússola um ímã, qual é a direção assumida pela agulha? 11- Que direção assumiria a agulha da bússola se ela não estivesse submetida à influência de nenhum ímã? 12- Por que o polo norte geográfico é considerado o polo sul magnético? 13- Por que a Terra pode ser considerada um grande ímã? 14- Como a agulha pode ser magnetizada? 15- Porque a agulha pode ser magnetizada? 16- Por que alguns materiais não podem ser magnetizados? 17- Por que a agulha da bússola precisa ficar pendurada, no seu centro, ou mesmo, ficar sobre uma fina camada de rolha sobre a água? 18- O que significa magnetizar um material? 19- Por que a agulha da bússola tem sempre a mesma direção? 20- Por que a bússola é considerada um instrumento de orientação?