Física Quântica.

Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.

Os alunos precisam ter conhecimento dos conceitos gerais da Física.

As estratégias utilizadas serão:
• Aula interativa;
• Aula conceitual;
• Uso do Laboratório de Informática;
• Uso do Laboratório de Informática ou Sala de Vídeo, pois os recursos propostos nas atividades, que são vídeo podem ser salvos em DVD.

Observação: O tema que será estudado nestas aulas, Física Quântica, por ser complexo, raramente é discutido em sala de aula. Contudo, as dificuldades geradas pela complexidade do tema, não tiram à importância e a necessidade deste ser trabalhado em sala de aula. Além disso, através da Física Quântica podemos entender, por exemplo, como as substâncias são criadas e de onde vem a luz.

 

Motivação

A Física Quântica não é um tema fácil de trabalhar ou até mesmo de explicar (como já apontamos no início destas aulas). Contudo, há vários métodos de ensiná-la de forma a transmitir sua idéia central, seus conceitos, de forma prazerosa. Um destes métodos é a utilização de filmes e ou documentários.

Um filme muito interessante para o ensino de Física Quântica, e que pode ser facilmente encontrado nas locadoras de vídeos, é “Quem Somos Nós?” (Fig. 1).

Figura 1 – Capa do Filme “Quem Somos Nós?”
Imagem disponível em: http://mundoveio.files.wordpress.com/2008/04/1695564_4.jpg. Acesso em: 05 abr. 2009

 

 De acordo com o especialista em filmes Rubens Ewald Filho:, “este filme aborda a Física Quântica de forma leve, deixando-a menos didática e chata, além de questionar o tempo todo o que seria o que vemos. O que é real ou irreal. E como damos valor exato, verdadeiro, para as coisas que nos apresentam no universo. Mais exatamente, se podemos ou não ter certeza se certos objetos "são o que são". Na parte final do filme, um cientista é questionado sobre a existência de Deus. Responde que tem dúvidas, mas se sente como um peixe no oceano. Neste exemplo do peixe, é como se quisessem mostrar o que seria essa dimensão quântica. Os peixes seríamos nós, e o oceano, seria Deus. Depois falam da utilidade de se pensar quanticamente e como esta nova maneira de ser poderia nos ajudar no dia a dia” ⁽¹⁾.

Após a visualização do filme, estando os alunos organizados no Laboratório de Informática, peça para os alunos se organizarem em duplas ou trios nos computadores e realizarem uma rápida pesquisa (de até dez minutos) na internet sobre Física Quântica ou Mecânica Quântica.

Sugestão de Sites:

http://pt.shvoong.com/books/377533-que-%C3%A9-fisica-quantica/
http://www.infoescola.com/fisica/quantica/
http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/fisica_quantica.htm

 

Após a realização da pesquisa, é importante que o professor converse com os alunos sobre o que eles entenderam sobre o que é Física Quântica, favorecendo que eles concluam que ela é uma área da Física que estuda as partículas elementares (nêutrons, elétrons, prótons, etc.), ou seja, os átomos e tudo mais que o envolve.

 Em seguida, sugerimos que o professor apresente para os alunos a figura abaixo (Fig. 2) e pergunte se eles sabem o que ela representa. Observamos que isto poderá ser feito utilizando um retroprojetor ou data show ou até mesmo pedindo para os alunos abrirem as imagens no computador.

 

Figura 2 – Representação de um átomo.
Imagem disponível em: http://br.geocities.com/patricialinsdepaula/atomo.jpg. Acesso em: 05 Maio 2009.

 

Ajude-os a compreender que este é o modelo atômico atual, mas para se chegar nele tivemos outros modelos, com esta idéia é sugerido que os alunos visualizem um vídeo que fala sobre a evolução do átomo e dos conceitos da Física Quântica na próxima atividade.

 

Atividade 1

Neste momento, o professor deverá apresentar o recurso (que se trata de um vídeo) postado abaixo.
Sugestão: Sugerimos que o professor grave o vídeo em DVD e, que os alunos estejam na Sala de Vídeo da escola para assistirem o recurso (vídeo), para que todos possam ao mesmo tempo assisti-lo.

Recurso:

 

Link do Recurso no site do Portal do Professor:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/12653/mecanicaquantica.zip

Figura 3 – Imagem do vídeo “Princípios da Mecânica Quântica”.

 

O vídeo (Fig. 3) postado acima explica de maneira simples os seguintes conceitos da Física Quântica:

• Modelo atômico de Dalton;
• Modelo atômico de Thompson;
• Modelo atômico de Bohr;
• Modelo atômico de Rutherford;
• Conceito de Planck (quantum);
• Conceito de Einstein (fóton).

 

Após os alunos assistirem o vídeo, sugerimos que o professor promova uma discussão com os alunos sobre o uso da Física Quântica no nosso cotidiano e questione-os sobre a importância dela na vida do homem. Isto é importante para que os alunos compreendam que a Física Quântica está presente no cotidiano deles! Explique que somente graças a este estudo (da Física Quântica) atualmente temos o aparelho de televisão (Fig. 4), o computador, o raio-X, o microondas (Fig. 5) e muitos outros equipamentos.

Figura 4 – Televisor.
Imagem disponível em: http://www.skeletro.com.br/foto_peq/televisor_14_lg.jpg. Acesso em: 05 Maio 2009.

 

Figura 5 – Microondas
Imagem disponível em: http://www.enciclopedia.com.pt/images/microondas.jpg. Acesso em: 05 Maio 2009.

 

Neste momento, o professor deverá solicitar que os alunos dêem mais exemplos de equipamentos que eles acham que foi descoberto graças a Física Quântica. Para isto, eles poderão fazer pesquisas na internet. Observamos que abaixo estão alguns sites nos quais os alunos poderão fazer estas pesquisas.

www.adorofisica.com.br/trabalhos/fis/equipes/televisao/tecnologia.html

tecnocientista.info/hype.asp

tek.sapo.pt/noticias/computadores/teoria_quantica_ao_servico_da_seguranca_890902.html

 

Após a realização das pesquisas, sugerimos que o professor promova uma discussão na qual todos os grupos possam apresentar os resultados de suas pesquisas, e na qual o professor poderá fazer esclarecimentos, se necessário.

 

Atividade 2

Considerando que nas atividades anteriores os alunos puderam aprender o que é Física Quântica e compreender que ela está presente no cotidiano do homem, é importante que os alunos aprendam um pouco mais sobre um dos maiores físicos do mundo - Albert Einstein, que descobriu a existência do fóton (como visto no vídeo). Assim, sugerimos que o professor peça para os alunos acessarem o vídeo postado abaixo:

http://www.youtube.com/watch?v=LkQPEFE6jbc

Este vídeo é uma parte de um programa muito famoso na década de 90 - coloque o nome correto entre aspas “O Mundo de Beakman” (Fig. 6). Nele um cientista chamado Beakman e seus dois assistentes (Laisa e Lester) demonstram a ciência de um jeito muito divertido e instrutivo. Neste episódio a assistente (Laisa) lê uma carta que supostamente foi enviada ao programa perguntando sobre a fórmula de Einstein ou da relatividade, (E = m.c²). A pergunta é respondida de forma simples, objetiva e muito descontraída.

Após isto, discuta com os alunos sobre a importância das descobertas de Einstein para a humanidade, como a teoria da relatividade e até mesmo a ajuda na construção da bomba atômica.

Figura 6 – Imagem do vídeo “O Mundo de Beakman”

 

Com o término das atividades um (1) e dois (2), o professor deverá explicar aos alunos que a Física Quântica está tão presente no nosso cotidiano quanto a Física Clássica, mas que a diferença delas está, principalmente, em que esta última (Física clássica) explica os acontecimentos mais visíveis a olho nu como, por exemplo, uma queda de um objeto - podendo se calcular sua velocidade, massa, tempo de queda, etc.. Já a Física Quântica explica os acontecimentos no mundo microscópio.

Ao fim da aula é esperado que todos os alunos compreendam que a Física Quântica é extremamente importante e os estudos sobre esta área da Física foi fundamental para o descobrimento de diversos equipamentos modernos, por exemplo, TVs, microondas, rádios, computadores, celulares e muitos outros utensílios muito usados por nós.

 

Referências Bibliográficas
1. Uol. Quem Somos Nós?. Disponível em: < http://cinema.uol.com.br/dvd/quem-somos-nos.jhtm >. Acesso em: 27 abr. 2009

Nome	Tipo
Princípios da Mecânica Quântica	Vídeo

Teoria e experimentos: http://www.fisica.net/quantica/

Avalie a participação dos alunos nas atividades, nas discussões e num debate feito logo após o términos da aulas. Debata com os alunos sobre as ideias do filme, como a Física Quântica pode ajudá-los e como ela os pode ajudar a esclarecer algumas dúvidas que eles possam, por ventura, ter, como por exemplo, o funcionamento de algum aparelho elétrico, como são os átomos, quem foi Einstein, a relação entre a Física Quântica com a televisão e o computador, entre outras. Sugerimos ainda que as perguntas feitas no início destas aulas, sejam retomadas e utilizadas como forma de avaliar o aprendizado dos alunos no decorrer destas aulas.