Conceituar e discutir a Lei da Gravitação Universal descoberta por Newton;

Calcular a Força de interação entre dois corpos; e

A história de Newton (Isaac Newton) e a importância de suas descobertas para a humanidade.

Força.  

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• Uso do Laboratório de Informática ou Sala de Vídeo, pois o vídeo proposto pode ser salvo em DVD.      

Motivação: 

O professor deverá iniciar a aula estimulando a curiosidade dos alunos sobre o tema a ser estudado (Ondulatória), fazendo a seguinte pergunta a eles:   

“Antigamente, quando se acreditava que a Terra estivesse em repouso no centro do Universo, os navegadores orientavam-se pela observação do movimento, para eles real, das estrelas no firmamento. Hoje, embora com técnicas e instrumentos modernos, os navegantes ainda podem orientar-se pelas estrelas, admitindo que a Terra esteja em repouso no centro do Universo. Como você justifica a viabilidade desse procedimento? Não é um erro supor que a Terra esteja em repouso no centro do Universo (Fig. 1)?"   

Figura 1 – Geocentrismo.

Imagem disponível em: http://3.bp.blogspot.com/_tWutkY29__4/S84m_WM1ZcI/AAAAAAAAAV4/Pk7xGFbMvLk/s320/geocentrismo%281%29.jpg. Acesso em: 06 Out. 2010    

Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que eles poderão responder esta pergunta durante o desenvolvimento desta aula.   

Atividade 1 

Em seguida, o professor deverá exibir o vídeo “Gravitação – Parte III” (Fig. 2), o qual demonstra o conceito de Força Gravitacional. Este vídeo, conforme postado abaixo, tem a duração total de 5 minutos e 50 segundos.   

Link do Recurso: “Gravitação – Parte III” no site do Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=28321      

Figura 2 – Imagem do vídeo “Gravitação – Parte III”.

Sugestão: O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.    

Este vídeo explica e demonstra a Força Gravitacional entre dois corpos, principalmente sobre dois corpos celestes (planetas ou estrelas).   

Após a apresentação do vídeo, promova uma discussão com os alunos, conforme roteiro postado abaixo. Para isto, sugerimos que os alunos sejam divididos em grupos de quatro (4) pessoas.      

Roteiro de discussão:

• O que vocês acharam do vídeo?
• O estudo da Força Gravitacional é importante para as viagens espaciais?
• Por que a Lua não se choca com a Terra?
• O estudo da Força Gravitacional entre dois corpos depende de quais grandezas?      

Os alunos deverão primeiramente discutir estas questões em grupo -  escrevendo as suas respostas numa folha de papel e, então, compartilhar com a sala de aula estas informações.   

Observamos que este momento é importante tanto para socializar informações entre os alunos, como também para corrigir conceitos errôneos, esclarecer dúvidas, além de possibilitar trabalhar a competência oral dos alunos!      

Atividade 2 

Com intuito de favorecer a compreensão do conceito de Força Gravitacional e da movimentação dos astros, o professor deverá solicitar aos grupos, dispostos na sala de informática, que façam pesquisas em sites da Internet, bem como em livros didáticos, sobre os tópicos sugeridos abaixo. Para isto, cada grupo deverá escolher um dos tópicos, de forma que estes sejam trabalhados por, pelo menos, um grupo.    

Tópicos para Pesquisa:  

• Sistema Solar (Fig. 3) – Translações, rotações e tamanho dos planetas;
• Força Gravitacional dos planetas dispostos no Sistema Solar – Valor das Forças Gravitacionais entre planetas e o Sol;
• Isaac Newton e a Força Gravitacional – Como Isaac Newton concluiu a Força Gravitacional;
• Órbitas planetares e Kepler – Especificar as órbitas dos planetas em torno do Sol;
• Relação entre a inclinação terrestre e as suas estações – Por que as estações da Terra se invertem no pólo Norte e Sul;
• Navegação marítima e estrelas – Como os marinheiros conseguem se orientar pelas estrelas.   

Sugestões de sites para a realização das pesquisas:

http://astro.if.ufrgs.br/ssolar.htm  

http://educacao.uol.com.br/fisica/forca-gravitacional.jhtm  

http://wfera.tripod.com/respostasaoimpossivel/id4.html  

http://nautilus.fis.uc.pt/astro/hu/gravi/gravitacao_universal.html  

http://www.oba.org.br/cursos/astronomia/primeiraleidekepler.htm  

http://www.zenite.nu/  

http://www.tecepe.com.br/nav/Nav_c11.htm  

http://astro.if.ufrgs.br/tempo/mas.htm  

http://astro.if.ufrgs.br/planetas/planetas.htm  

http://educacao.uol.com.br/fisica/orbitas-planetares.jhtm  

http://www.ancruzeiros.pt/ancastro-estrelas-54.html  

http://cdcc.sc.usp.br/cda/ensino-fundamental-astronomia/parte2.html 

Figura 3 – Sistema Solar.

Imagem Disponível em: http://2.bp.blogspot.com/_23GsR1c17rU/Sw2jAU55YnI/AAAAAAAAPGo/OQCKo0HmxBw/s1600/sistema+solar+%2815%29.jpg. Acesso em: 06 Out. 2010.    

Além disso, o professor deverá informá-los que deverão compartilhar as informações de suas pesquisas com todos da sala, e que isto será feito, sob a orientação e supervisão do professor, discutindo com todos os alunos na sala de aula. Inicialmente cada grupo deverá levantar e explicar o tema pesquisa por ele, ao término de todos os grupos terem explicado seus temas, o professor deverá orientar com que cada grupo comete a explicação de um determinado grupo escolhido por eles, sendo que não poderão ser repetido os temas comentados.  

Para cada item do roteiro de discussão (sugerido no início da pesquisa), sugerimos um debate de no máximo 5 minutos.   

Retome a questão inicial da aula (da navegação) e complemente a discussão dos alunos com a informação de que não é errado supor que a Terra esteja "fixa" e o Sol, os planetas e as estrelas gire em torno dela. É um procedimento comum em Física a escolha do referencial no local mais adequado aos nossos objetivos. O que está errado é admitir, como propunha o modelo geocêntrico, que a Terra é o centro do Universo e, com base nisso, descrever o movimento dos astros que a circundam. Em outras palavras, embora os astrônomos estudem o movimento de um planeta considerando um referencial fixo na Terra, a teoria que descreve esse movimento foi construída com base no modelo heliocêntrico ⁽¹⁾.   

Atividade 3 

Dando continuidade ao estudo em questão, será feita uma pergunta aos alunos sobre a Força Gravitacional.   

“Se a Lei da Gravitação Universal vale para todos os corpos do universo, por que um lápis e uma borracha, colocados sobre uma mesa (Fig. 4), não se atraem?”   

Figura 4 – Lápis e borracha.

Imagem Disponível em: http://2.bp.blogspot.com/_lF3JyCMzg6o/TAgJHHsLJDI/AAAAAAAAADo/ntKypX6C3f0/s1600/l%C3%A1pis+e+borracha.jpg. Acesso em: 06 Out. 2010.    

É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta, bem como medie esta, favorecendo a formação da construção do saber de que, eles se atraem, mas a intensidade dessa atração é muito pequena, da ordem de 10-15 N. Uma força dessa intensidade, mesmo que única, daria aos corpos uma aceleração tão pequena que seriam necessários milhares de anos para que seus efeitos fossem visíveis ⁽²⁾.     

Sugestões: 

1. O estudo da Astronomia é muito prazeroso e interessante, mas como toda e qualquer aprendizagem, é necessária a visualização do que está sendo estudado. Por esse motivo, orientamos com que o professor converse com a direção da escola e, tente promover uma excursão a algum observatório disponível no território Brasileiro. Para auxiliar essa busca, orientamos a consulta ao site abaixo, o qual disponibiliza os observatórios no Brasil. http://www.uranometrianova.pro.br/observatorios/obsbrasil.htm    

2. Sugerimos que o professor, juntamente com a coordenação da escola, promova uma Feira de Ciência, visando à possibilidade de mostrar os trabalhos feitos pelos alunos para todos da escola. Peça para que os alunos montem cartazes e demonstrações experimentais dos temas pesquisados na Atividade 2.     

Referências Bibliográficas  

1. Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. p. 180, 2008.   
2. Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. p. 182, 2008.  

Teoria e experimentos:

http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/celeste/kepler4/kepler4.html     

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos pesquisem na internet, sobre o planeta Gliese 581c. Este planeta esta sendo considerado um possível planeta habitável pelos humanos, pois sua temperatura é muito semelhante a da Terra.

Promova na próxima aula uma discussão sobre a possível ocupação de planetas, seguindo o roteiro postado abaixo:

• Um dia poderemos ocupar outros planetas do universo? Por quê?
• Por quais motivos poderemos ser forçados a mudar do planeta Terra?
• Quais recursos naturais são fundamentais para a sobrevivência do ser humano em qualquer planeta?
• Qual a maior dificuldade para ocuparmos novos planetas? Transporte ou distância ou adaptação ou outro motivo? Por quê?