Portal do Professor

- Utilizar os conceitos das aulas de lan?amentos da disciplina de F?sica.

- Aplicar, com o uso de simuladores, os recursos f?sicos sobre lan?amento de sat?lites.

- Analisar a import?ncia  para o desenvolvimento de uma Na??o, do uso da tecnologia de lan?amento de sat?lites.

- Reconhecer o uso do sensoriamento remoto e suas aplica??es.

- Desenvolver um sistema de lan?amento de foguetes com de voo controlado.

4 aulas de 50 minutos + um per?odo para competi??o

Para revisar os conte?dos que s?o pr?vios acerca deste assunto, o professor poder? sugeirir as visitas:

- Lan?amento Obl?quo http://www.brasilescola.com/fisica/lancamento-obliquo.htm

- Gravita??o Universal: http://www.brasilescola.com/fisica/gravitacao-universal.htm

- Lan?amento de sat?lites: http://www.brasilescola.com/fisica/gps-equacao-mru-uso.htm

Etapas da Aula

1) Sala de aula - Discuss?o do uso de sat?lites em sensoriamento remoto (1 aula)

Neste primeiro momento, o professor reunir? todos os seus alunos em sala de aula, com o objetivo de demonstrar a necessidade do uso de tecnologias do lan?amento de sat?lites no uso do sensoriamento remoto. O educador poder? vincular a tecnologia, ao desenvolvimento da na??o, pois apenas tr?s pa?ses possuem as t?cnicas de lan?amento de miss?es tripuladas ao espa?o, s?o eles: Estados Unidos, R?ssia e China. Quanto ao lan?amento de sat?lites ao espa?o, o n?mero ? maior: R?ssia;EUA;Fran?a Jap?o;China; Reino Unido;European Space Agency (ESA); ?ndia; Israel; Ucr?nia; Ir?;  Cor?ia do Norte e Cor?ia do Sul.

Procurando estabelecer um contexto hist?rico, o professor ir? sugerir a leitura do texto a seguir:

Os propriet?rios de terra eg?pcios anualmente enfrentavam um s?rio problema: as cheias do Nilo submergiam as demarca??es das terras, causando muita briga e confus?o: os coletores de impostos do fara? n?o sabiam o que cobrar de quem. Como a necessidade ? a melhor escola, o uso de mapas passou a ser extremamente importante para o governo. Mas o desenvolvimento de mapas n?o foi apenas causado por interesses econ?micos. Mapas antigos revelavam toda a vis?o de mundo da cultura que os produziu, toda a cosmologia da ?poca. Mapas tentavam encapsular n?o s? o reconhecimento geogr?fico da Terra, mas seu lugar nos c?us.

No s?culo 3 a.C., Erat?stenes de Cirena mediu pela primeira vez a circunfer?ncia da Terra. Juntamente com o grande astr?nomo grego Hiparco, Erat?stenes desenvolveu a linguagem da cartografia em termos do globo terrestre e do sistema de latitude e longitude, usada at? hoje.
Depois de um intervalo de 15 s?culos durante a Idade M?dia, a cartografia passou por um per?odo de grande renova??o com a expans?o das viagens explorat?rias dos portugueses e espanh?is. O desenvolvimento da cartografia aliava interesses econ?micos aos de sobreviv?ncia das tripula??es dos navios, assim como estrat?gias b?licas: para conquistar o territ?rio do inimigo ou para explorar as riquezas de uma col?nia, nada mais b?sico do que conhecer seus detalhes geogr?ficos.
Passados 500 anos, n?s entramos em uma nova fase de cartografia terrestre. Com a ajuda do ?nibus espacial Endeavour, cientistas da Nasa, a ag?ncia espacial dos EUA, dever?o criar um mapa praticamente completo da superf?cie terrestre, n?o s? em latitude e longitude, mas tamb?m em altitude, isto ?, um mapa tridimensional de nosso planeta.
A resolu??o do mapa ser? de 30 metros, contra a resolu??o dos mapas atuais, que ? de 90 metros, e a precis?o das medidas de altitude ser? entre 6 metros e 18 metros.
A quantidade absurda de dados gerada pelos radares da Endeavour encher? o equivalente a 13.500 CDs. A miss?o reflete uma tend?ncia cada vez maior na pesquisa de ponta, que ? a cria??o de colabora??es internacionais, no caso com as ag?ncias espaciais italiana e alem?.
Claro, esse tipo de empreendimento n?o foge ? regra geral dos mapas do s?culo 16: existem interesses econ?micos e militares em jogo, se bem que a propaganda vai para o lado dos benef?cios que o novo mapa trar? para a sociedade. Por exemplo, os dados sobre as varia??es em altitude ajudar?o os estudos sobre eros?o em diversos terrenos, terremotos, enchentes, vulc?es e mudan?as clim?ticas. Os mapas ajudar?o tamb?m na manuten??o das florestas e na identifica??o de ?reas prop?cias ? implanta??o de antenas e outros dispositivos usados em telecomunica??o. ? curioso: hoje n?s temos mapas topogr?ficos mais precisos das superf?cies de V?nus e de Marte do que da Terra.
Um dos maiores interessados no projeto ? o Departamento de Defesa Norte-Americano, que entrou com US$ 200 milh?es no financiamento. Detalhes da ordem de 30 metros s?o suficientes para localizar f?bricas e dep?sitos clandestinos de armamentos, sejam eles nucleares ou bioqu?micos.
Com isso, apenas dados com resolu??o de 90 metros ser?o liberados ao p?blico em geral. Acesso a dados com maior precis?o tem de ser autorizado individualmente. Imagino que o Departamento de Defesa tamb?m esteja planejando usar os dados n?o s? para defender, mas para atacar; caso uma f?brica clandestina de enriquecimento de materiais nucleares seja encontrada, seria f?cil destru?-la remotamente, usando m?sseis bal?sticos. Com o final da Guerra Fria, o inimigo tornou-se invis?vel, um grupo terrorista isolado, em vez de uma na??o.
Para produzir esse mapa, o ?nibus espacial usar? duas antenas, uma na nave e outra na extremidade de um mastro de 60 metros, o maior j? usado no espa?o. As duas antenas captar?o as ondas emitidas pela nave, ap?s elas serem refletidas pela superf?cie da Terra. A pequena diferen?a de dist?ncia entre as antenas gerar? dois mapas que, quando comparados, produzir?o informa??o sobre a altitude. Do c?u, nada se esconde.

Texto de Marcelo Gleiser, extra?do do s?tio http://www1.folha.uol.com.br/fsp/ciencia/fe2002200005.htm em 19.05.2013

Neste momento, h? um estabelecimento hist?rico da necessidade da informa??o e do conhecimento do uso de mapas para fins estrat?gicos econ?micos, militares, defesa, controle, comunica??o e in?meras outras aplica??es. Os alunos j? ter?o criado o v?nculo entre desenvolvimento e esta tecnologia, ou seja, nenhum pa?s ser? efetivamente desenvolvido, caso n?o seja detentor da tecnologia de constru??o e lan?amento de sat?lites.

O Brasil ? um pa?s que atrav?s de suas parcerias, ? capaz de construir seus sat?lites, embora n?o seja capaz de lan??-los. Em nossa Hist?ria estivemos perto deste feito. Em agosto de 2003, uma tentativa frustrada de lan?amento de um sat?lite meteorol?gico, vitimou  21 cientistas e destruindo o foguete com sua base.

Ao final desta aula, o professor sugere aos alunos a leitura do texto sobre sensoriamento remoto:http://geografia.uol.com.br/geografia/mapas-demografia/26/o-nascimento-do-sensoriamento-remoto-trata-se-de-uma-tecnica-145856-1.asp,

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2) Sala de inform?tica ? Uso do sensoriamento remoto (2 aulas)

Ap?s a aula anterior, o aluno j? ter? estabelecido a import?ncia desta tecnologia, agora ? a hora de aplic?-la.

 A visita ao portal do INPE em http://www.dgi.inpe.br/CDSR/, permitir? ao professor obter imagens de sat?lites de sua cidade e as comparar com outras. Esta possibilidade permite a discuss?o geogr?fica de ocupa??o, desmatamento e tantos outros temas transversais.

Por exemplo: Na barra de ferramentas selecione em Pa?s: Brasil, em cidade: Manaus, clicando em seguida no comando executar. Pe?a aos alunos para observarem as cores da ?rea de ocupa??o humana, dos rios e suas cores. O professor poder? pedir aos alunos para entrarem em outras cidades para eventuais compara??es em todos as situa??es.

Devemos nos lembrar que todos os corpos emitem radia??o eletromagn?tica, e nem sempre esta ser? compreendida dentro da faixa do vis?vel. Portanto, podemos escolher um  filtro no sat?lite, capaz de evidenciar um espectro que nesta an?lise deva ser mais ressaltado. Por exemplo, em uma an?lise clim?tica as nuvens dever ser evidenciadas; em uma an?lise demogr?fica, a ?rea ocupada deve sobressair-se perante ?s demais. e assim por diante.  

 

Figura 1 ? Tela de captura de imagens em sensoriamento remoto. Fonte INPE

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O educador dever? a todo instante procurar estabelecer a dificuldade da posse deste conhecimento, uma vez que poucas na??es o possuem, uma vez que  seu uso militar e econ?mico o coloque numa elevada escala de sigilo. O Brasil estabeleceu em 1988, uma parceria tecnol?gica com a China para constru??o e lan?amento de sat?lites. Este conv?nio, os vem lan?ando, desde 1999. Mais detalhes da parceria em: http://www.sat.cnpm.embrapa.br/conteudo/cbers.htm  

A discuss?o inicia-se com o lan?amento de proj?teis. Como sabemos dependendo do ?ngulo e da velocidade inicial de lan?amento, haver? um alcance, que poder? ser discutido com a simula??o em http://phet.colorado.edu/sims/projectile-motion/projectile-motion_pt_BR.html. Neste aplicativo, o professor poder? aplicar todos os conceitos desenvolvidos nas aulas de cinem?tica de lan?amentos. O est?mulo da proposta do exerc?cio, sua previs?o atrav?s do c?lculo e simula??o, poder? gerar uma competi??o entre os alunos.

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Figura 2 ? Simulador de Lan?amento Obl?quo PHET. Fonte: phet.colorado

Ap?s esta an?lise, o professor poder? revisar com seus alunos todos os conceitos de corpos em ?rbitas, vinculando energia, velocidade de lan?amento, raio orbital e todos os demais conceitos ligados a corpos em ?rbita.O exerc?cio do lan?amento de um sat?lite ser? feito em http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/gravity-and-orbits. 

Figura 3 ? Simulador de Corpos em ?rbita PHET. Fonte: phet.colorado

No simulador citado acima, o professor poder? modificar os par?metros respons?veis por uma ?rbita, al?m de ligar todo conhecimento ? F?sica e a tecnologia para o sucesso de um lan?amento.

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3) Sala de Aula ? Lan?amento de Foguetes (1 aula)

Neste momento, o professor ir? sugerir uma atividade pr?tica que ser? a competi??o de lan?amento de foguetes. Trata-se de uma competi??o simples, mas que requer cuidados que devem ser seguidos a risca. O desafio est? no v?nculo tra?ado entre as dificuldades em se obter grandes valores de energia no lan?amento de foguetes,e a obten??o de grandes alcances. Para lan?armos um foguete que estar? em ?rbita o desafio ? o mesmo, por?m em uma escala muito maior. O professor poder? mostrar que os problemas enfrentados pelos alunos, s?o uma pequena amostra das dificuldades do lan?amento profissional. No lan?amento que levar? o sat?lite de sensoriamento remoto, ter? de ter uma energia cin?tica t?o grande, que o mesmo ser? capaz de entrar em ?rbita. 

Para tanto,o educador dividir? a sala em grupos para transmitir o regulamento. Trata-se de uma competi??o onde quem ganha ? quem lan?a o foguete, de combust?vel com vinagre e bicarbonato de s?dio, mais longe. A competi??o dever? ser marcada em um prazo de 2 meses, pois os alunos far?o muitos testes e precisar?o de bastante tempo para construir seus equipamentos.

O professor dever? ressaltar as regras de seguran?a, como:

1)     o lan?amento em locais absolutamente descampados e sem a possibilidade de nenhuma pessoa ? frente do campo de lan?amento do foguete.

2)     o uso de ?culos de seguran?a no momento do disparo.

3)     a leitura das regras do campeonato de lan?amento de foguetes OBFOG, seja lida e disponibilizada a todos os alunos.

A sugest?o da constru??o da base e do foguete e todos os detalhes da competi??o, podem ser obtidos em: http://www.oba.org.br/sisglob/sisglob_arquivos/2013/INSTRUCOES%20GERAIS%20DA%20VII%20MOBFOG%20DE%202013.pdf

O professor dever? acompanhar a evolu??o do desenvolvimento do projeto ao longo de suas aulas estimulando a todos e ajudando no aprimoramento dos detalhes, mas sempre frisando as regras de seguran?a e todos os cuidados citados acima.

 

4) Ambiente livre ? Lan?amento de Foguetes (1 Per?odo de aula)

A sugest?o, ? que esta atividade aconte?a em um per?odo de aulas, ou fora dele, mas que haja a mobiliza??o de todos para acompanhar esta competi??o. O professor organizar? uma sequ?ncia de lan?amento por grupos. Repetimos mais uma vez os cuidados de que o local seja descampado e que nenhuma pessoa esteja ? frente dos foguetes antes de seus lan?amentos. Ap?s a primeira bateria, o professor ir? com todos os alunos encontrar os foguetes e medir seus alcances, podendo assim retornar ao ponto de partida. Recomenda-se que cada grupo efetue tr?s tiros, resultando ao final o seu maior alcance. Vence a competi??o o grupo que ao final de todas as baterias, obtiver o maior alcance.

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A competi??o poder? ser promovida logo no in?cio do ano, pois se estiver finalizada at? o in?cio de maio, os resultados poder?o ser inclu?dos na Olimp?ada Brasileira de Foguetes (OBFOG), e desta forma, os alunos poder?o participar de uma competi??o nacional, recebendo certificados e com chance de poderem estar na amostra nacional de lan?amento de foguetes, organizado pela mesma entidade.

Os alunos tamb?m poder?o se aprofundar no uso de imagens do sensoriamento em: http://www.cbers.inpe.br/#, explorando o s?tio e tecendo an?lises sobre o uso desta tecnologia. O portal do INPE ? extremamente vasto e sua explora??o requer muito tempo, mas alunos que tiverem um maior envolvimento neste conte?do, poder?o esmiu??-lo detalhadamente.

Assistir a v?deos sobre o projeto espacial brasileiro, tamb?m pode ser oferecido para um maior conhecimento sobre o assunto:

https://www.youtube.com/watch?v=xNpT0FxqzLI

https://www.youtube.com/watch?v=ALlaf3Tt6SM

https://www.youtube.com/watch?v=FZLK0aTex30

Uma parceria com o professor de Qu?mica, discutindo como o processo da rea??o entre o ?cido ac?tico e bicarbonato de s?dio, pode ser descrita e potencializada,  podendo aprimor?-la na competi??o.

O objetivo deste projeto ? que na verdade ele sempre fique aberto, pois as discuss?es do uso desta tecnologia e de suas implica??es pol?ticas e econ?micas estar?o aparecendo em todos os instantes.

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Na competi??o de foguetes o professor pode utilizar os valores do alcance, para obter uma nota em sua disciplina. Os valores abaixo s?o apenas uma sugest?o, pois dependendo do n?vel dos trabalhos, os valores podem ser corrigidos.

Tabela de Notas

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Alcance (m)	Notas
at? 10	6,0
entre 10 e 20	7,0
entre 20 e 30	8,0
entre 30 e 40	9,0
superior a 50	10,0

Sugerimos tamb?m que o vencedor da competi??o obtenha um b?nus de 1,0 ponto na m?dia final, isto pode elevar de maneira saud?vel a competi??o entre os alunos.

Quest?es discursivas acerca deste assunto, tamb?m podem ser inclu?das em avalia??es e podem ser obtidas na prova de Astron?utica da Olimp?ada Brasileira de Astronomia em:

http://: http://www.oba.org.br/site/index.php?p=conteudo&idcat=9&pag=conteudo&m=s

No sensoriamento remoto, o professor poder? sugerir um estudo temporal do meio, atrav?s da an?lise de uma regi?o previamente estabelecida na atividade. Cada aluno registrar? em um certo instante, uma dada regi?o do mapa. Da mesma regi?o, ap?s um certo intervalo de tempo que fora registrado,a imagem permitir? analisar os impactos ambientais e as possibilidades de discuss?o das raz?es que permitiram este processo. Dessa forma, o professor ter? recursos completos de an?lise de toda  evolu??o, desde o lan?amento de um foguete que est? em ?rbita, at? as imagens que trar?o informa??es necess?rias ao pa?s.