• Conhecer a evolução histórica dos acontecimentos que fundamentarão a teoria da Gravitação Universal de Newton, e que foram baseados em observações astronômicas;
• Entender as Leis de Kepler e as propriedades de uma elipse;
• Fazer a leitura de cartas celestes e analisar o movimento de corpos no céu.

3 horas/aula

• Noções sobre gravitação.

PREPARAÇÃO DA AULA:

Esta aula utilizará a rede social Facebook como ferramenta pedagógica. Assim, o professor deverá criar uma conta para a turma nesta rede social e certificar-se de que todos os alunos sejam adicionados. Será necessário que todos os alunos possuam um email pessoal. Sugere-se, então, que esta etapa seja realizada junto com os discentes antes de iniciar as atividades dessa aula. O docente poderá utilizar um projetor data-show para que todos visualizem seus passos e participem deste processo. Tutorais para a criação de uma conta no Facebook são indicados nos recursos complementares.

 

ATIVIDADE 1: A História da Gravitação

PREPARAÇÃO DO AMBIENTE:

Nesta atividade será necessário o uso de computadores, alfinetes ou percevejos, barbante, folha de isopor, réguas, folhas de papel ofício e caderno e lápis ou caneta para anotações. O professor deverá acordar com os alunos a formação de grupos e a participação ativa de todos no passo-a-passo da atividade.

ORIENTAÇÕES QUANTO AO USO DO SOFTWARE:

Serão utilizados os seguintes objetos educacionais:

1 -A física e o cotidiano: Gravitação - Parte I  é um vídeo que aborda a histórica da gravitação desde a Grécia Antiga até os nossos dias e enfatiza os modelos geocêntrico e heliocêntrico e algumas contribuições de Galileu, Newton e Einstein. Também chega a comentar sobre o surgimento dos cometas e a formação das marés. O recurso está disponível no Banco Internacional de Objetos Educacionais no endereço http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/14357.

2 - As leis de Kepler é um objeto educacional que apresenta animações simples sobre as leis de Kepler. Poderá ser encontrado para download no Banco Internacional de Objetos Educacionais no endereço http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/handle/mec/14809, mas também pode ser acessado online.

DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE:

Introdução

O professor irá iniciar a atividade perguntando se os alunos conhecem a famosa história da maça que ajudou Isaac Newton a construir a teoria da gravitação. Se os alunos não conhecerem, o professor deverá gastar alguns minutos compartilhando esta história com os discentes. Em caso afirmativo, deverá ser feita a seguinte pergunta à turma:

- Vocês acham que Newton descobriu a gravitação em um “insight”, ou seja, do nada? Foi como um momento mágico de inspiração?

- Algo contribuiu para a formação desta grandiosa teoria?

Os alunos não precisam responder a estas perguntas, pois neste momento elas são feitas para refletir e motivar o conteúdo que será abordado. Entretanto, ao final da atividade eles deverão ser capazes de respondê-las.

Buscando o conhecimento – Objetos Educacionais

Neste momento os alunos serão convidados a assistir ao vídeo A física e o cotidiano: Gravitação - Parte I e, em seguida, acessar o recurso Leis de Kepler.

Os discentes deverão anotar em seus cadernos fatos relacionados às seguintes expressões enquanto exploram os objetos educacionais:

a.      Isso é interessante;

b.     Eu já sabia disso;

c.      Eu não sabia disso;

d.     Eu não entendi;

e.      O que é isto?

Estas anotações ajudarão no momento da discussão.

A órbita elíptica dos planetas

A turma será organizada em cinco grupos que receberão do professor um pedaço de folha de isopor, barbante de 30 cm, dois alfinetes ou percevejos, régua e folhas de papel ofício. Deverá então ser seguido o seguinte roteiro:

a. O professor compartilha com os alunos o que define uma elipse, ou seja, a soma das distâncias de qualquer ponto sobre sua curva a seus focos é constante. Por isso, para desenhar uma elipse basta prender as pontas de um barbante em alfinetes ou percevejos fixados em dois pontos (os focos), esticar o barbante com um lápis e, mantendo o barbante sempre esticado, deslizar o lápis realizando a curva. Observe na figura 1 que o tamanho do barbante é exatamente as distâncias do ponto P aos focos;

Figura 1: Arranjo para desenhar uma elipse.

Fonte: Curso de física 1, Máximo e Alvarenga, 3ª. Edição, Editora Habra – Capítulo 7, Gravitação Universal, página 322.

b.     Em seguida, o professor deverá solicitar que os grupos desenhem três elipses prendendo os alfinetes a uma distância de 24, 8 e 0,6 cm um do outro (distância entre os focos), respectivamente;

c.      Analisando as curvas, pergunte aos discentes o que ocorre quando a distância entre os focos diminui. Deverá ser percebido que a elipse se aproxima de um círculo;

d.     Informe aos alunos que a segunda e terceira elipse são as órbitas dos planetas Plutão e Terra ao redor do Sol, respectivamente. Peça que os alunos as comparem.

Kepler utilizou em seu trabalho os dados coletados durante 20 anos por TychoBrahe. Medições muito precisas do movimento dos corpos celeste através da observação. Tão precisas que permitiram Kepler perceber que os planetas se moviam em órbitas elípticas e não circulares. Duram 17 anos de estudo para Kepler publicar as duas primeiras leis e mais 10 anos para publicar a terceira. Chame a atenção dos alunos para este fato que exigiu grande dedicação destes dois cientistas.

Observação: Este momento foi baseado na atividade que se encontra no livro Curso de física 1, Máximo e Alvarenga, 3ª. Edição, Editora Habra – Capítulo 7, Gravitação Universal, página 322.

Seguindo a História

Em seguida, cada grupo receberá uma ideia que prevaleceu durante muitos anos no percurso da história da humanidade até a teoria da gravitação. São elas:

- O modelo dos gregos;

- O sistema de Ptolomeu;

- O sistema heliocêntrico de Copérnico;

- TychoBrahe e Kepler;

- A gravitação de Newton.

Cada grupo deverá criar uma imagem que represente a ideia fundamental de cada época utilizando um programa criador de desenho, como o Paint no sistema operacional Windows. Para isto, os grupos poderão fazer uma pesquisa na internet sobre seu tema.

MOMENTO DO ALUNO:

Este será o momento em que os alunos buscarão desenvolver a atividade proposta.

DISCUSSÃO:

Os alunos irão conversar sobre gravitação e as leis de Kepler apresentando para os amigos suas anotações. Eles irão compartilhar fatos que acharam interessantes, que já conheciam, que aprenderam durante a atividade, ou perguntar aos amigos “o que é isto?”, referindo-se a um termo desconhecido. Se um aluno já conhecia um acontecimento, indague como ele ficou sabendo. O professor participará esclarecendo as dúvidas e chamando a atenção dos discentes caso estes apliquem conceitos físicos de maneira inadequada.

SISTEMATIZAÇÃO:

O professor formalizará o conteúdo realizando um jogo da memória, onde os alunos deverão lembrar-se da sequência de assuntos e ações que foram desenvolvidas durante a atividade. A sequência deverá ser registrada na lousa pelos próprios alunos.

Compartilhando na rede social

As imagens produzidas pelos grupos durante a atividade deverão ser publicadas na rede social junto com um pequeno texto de 15 linhas que explica sua criação e relação ao tema que recebeu.

Os colegas deverão curtir/comentar as produções uns dos outros, e o professor deverá motivar a participação dos alunos e interferir sempre que julgar necessário.

 

ATIVIDADE 2: Observando o movimento dos corpos celestes

INSTRUÇÕES INICIAIS

Para o desenvolvimento desta atividade será necessário o uso de computadores com o objeto educacional disponibilizado e acesso a internet, câmera fotográfica digital, caderno e lápis ou caneta para possíveis anotações. O professor deverá acordar com os alunos a formação de duplas ou trios, dependendo a quantidade de computadores no LIE, e a participação de todos nas tarefas que serão realizadas no Facebook.

2.1 Astronomia: a arte de apreciar e estudar o céu!

O professor iniciará a atividade convidando os alunos a se tornarem astrônomos amadores por um dia.

A primeira coisa que um astrônomo deve fazer é ser capaz de identificar o que está sendo observado em determinado ponto do céu. As cartas ou mapas celestes foram criados para facilitar a identificação dos corpos celestes. Os discentes deverão visitar o site Cartas Celestes no endereço http://astronomia.blog.br/cartas-celestes/. Este site disponibiliza o mapa celeste de várias cidades do Brasil, e ainda permite que sejam criados mapas de datas passadas e futuras preenchendo os espaços específicos abaixo do mapa. Um exemplo destes mapas é apresentado na figura 2.

Após mostrar o que é um mapa celeste, o docente deverá explicar aos discentes como utilizá-los. Ao observar o céu à noite, o ideal seria o astrônomo:

- Deitar no chão e orientar o mapa utilizando os pontos cardeais de acordo com sua localização;

- Usar lanterna com luz vermelha para iluminar o mapa;

- Procurar lugares com pouca luminosidade.

Figura 2: Mapa celeste de Fortaleza na data 10/10/1976.

Fonte: http://www.heavens-above.com/skychart.aspx?SL=1&SN=1&lat=-3.717&lng=-38.500&loc=Fortaleza&alt=1&tz=EBST.

Solicite que todos os alunos criem os mapas celestes do dia em que nasceram e salvem a imagem seguindo os seguintes passos:

1.     Colocar o mapa celeste visto por inteiro no monitor (para reduzir pressione “Ctrl + -“);

2.     Apertar o botão Print Screen do teclado (este comando copia a tela do computador - PrtSr);

3.     Abrir um programa de criação de desenhos como o Paint, no Windows, e colar a imagem através do comando “Ctrl+v”;

4.     Apagar as bordas e deixar apenas a parte de interesse da imagem, que é o mapa celeste e a data.Colocar o nome do aluno;

5.     Salvar o arquivo em formato PNG ou JPG no desktop ou memória pendrive;

6.     Se possível, enviar a imagem via email para os integrantes do grupo;

2.2 Visitando um planetário na sala de aula

Os alunos acessarão o recurso Stellarium (indicado pelo Portal do Professor). O download poderá ser realizado no site http://stellarium.org/e o programa poderá ser instalado em português. A figura 3 mostra a interface deste programa.

Figura 3: Interface do recurso Stellarium.

Fonte: Imagem retirada do programa Stellarium.

Com este programa os alunos poderão localizar planetas, se aproximarem e observar sua superfície e satélites, assim como ver constelações, nebulosas e localizar satélites artificiais da Terra. Os usuários também têm controle sobre a velocidade do movimento dos corpos, podem inserir datas específicas e locais específicos (atenção para selecionar a cidade na qual se localiza a escola nas configurações do programa!).

O docente não deverá conduzir este momento. Deixe os alunos livres para navegarem no recurso e esteja atento para interagir com os alunos sempre que julgar necessário.

2.4 Criando arte com o movimento dos corpos celestes e divulgando na rede social

O professor deverá mostrar aos alunos a fotografia apresentada na figura 4. Este efeito é causado pela longa exposição ao bater a foto e é capaz de captar o movimento das estrelas visíveis a olha nu.

Figura 4: Fotografia com efeito de longa exposição.

Fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/noticias/astronomia-e-exploracao-espacial/supernovas-podem-reabilitar-maior-equivoco-de.

Mais detalhes do procedimento para obter esse efeito podem ser encontrados no artigo Como fotografar céus estrelados acessando o link http://www.tecmundo.com.br/fotografia-e-design/14843-como-fotografar-ceus-estrelados.htm. Outro exemplo é apresentado no figura 5.

Figura 5: Fotografia com efeito de longa exposição.

Fonte: http://www.tecmundo.com.br/fotografia-e-design/14843-como-fotografar-ceus-estrelados.htm.

Serão realizadas duas tarefas na rede social:

1.     Identificar/marcar três constelações que estão presentes no mapa celeste do dia do aniversário e compartilhar/publicar esta informação no Facebook da turma;

2.     Bater uma fotografia artística captando o movimento das estrelas e publicar na rede social.

Os alunos deverão curtir e comentar as produções uns dos outros. A fotografia mais curtida será impressa em tamanho grande e colocada em um local especial na escola para que os outros alunos visualizem.

 

ATIVIDADE 3: A história da gravitação contada no teatro: divulgando ciência com as artes cênicas

INSTRUÇÕES INICIAIS

Nesta atividade serão utilizadas roupas de época e material para criar cenários. O professor deverá combinar com os alunos dedicação e empenho na preparação de uma peça teatral e a participação de todos na encenação.

Fonte: http://www.trajetoconsultoria.com.br/acerteorumo/?cat=28.

3.1 Processo de criação da peça

A peça teatral constará de cinco atos:

- O modelo dos gregos;

- O sistema de Ptolomeu;

- O sistema heliocêntrico de Copérnico;

- TychoBrahe e Kepler;

- A gravitação de Newton.

Cinco equipes, com integrantes diferentes daqueles da atividade 1, ficarão responsáveis em criar um roteiro em que seja apresentada a ideia da época, os impactos na sociedade e um pouco da biografia dos cientistas envolvidos. Para isto, os grupos deverão realizar uma pesquisa mais detalhada dos acontecimentos. Este roteiro deverá conter diálogos fazendo com que cada ato dure em média 10 minutos, e deverão ser apresentados ao professor para que este oriente as equipes e ajude na edição do texto.

A peça poderá ser apresentada no auditório para as outras séries ou durante a feira de ciências da escola para atingir também os visitantes.

3.2 Compartilhando na rede social

O professor publicará no Facebook a seguinte sentença:

“Consegui enxergar mais longe do que os outros colegas porque me apoiei em ombros de gigantes”. Isaac Newton

E perguntará aos alunos: O que Newton quis dizer com frase? Como você a interpreta?

Os alunos deverão postar suas impressões.

Sugestões de links para alunos

Entenda como funciona o Facebook

http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html (Sugestão do Portal do Professor).

Como fazer vídeos:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=387

Sugestões de links para professores

Facebook para Educadores                                              

http://educotraducoes.wordpress.com/2012/05/06/facebook-para-educadores/

Criar conta Facebook

http://www.criarblogs.net/criar-conta-facebook/

Tutorial: Facebook criar conta

http://www.youtube.com/watch?v=Zw7XHn0906E

Entenda como funciona o Facebook

http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1313595-6174,00-ENTENDA+COMO+FUNCIONA+O+FACEBOOK.html

Como usar as redes sociais a favor da aprendizagem

http://revistaescola.abril.com.br/gestao-escolar/redes-sociais-ajudam-interacao-professores-alunos-645267.shtml (Sugestão do Portal do Professor).

Construção de um compasso celeste

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=8662

Observação do céu

http://www.zenite.nu/

Mapa da Lua simplificado

https://sites.google.com/site/proflanghi/mapa

Links do portal que podem ser consultados pelo professor no planejamento de sua aula

Teatro melhora rendimento de alunos e premia escola do DF

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=1499

Ensino de ciências pode utilizar diferentes alternativas metodológicas

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/conteudoJornal.html?idConteudo=1051

 

Observação: TODOS OS SITES DESTA AULA FORAM ACESSADOS EM 28/01/2013.

Na atividade 1, o docente deverá verificar se os alunos entenderam a evolução histórica dos acontecimentos que fundamentarão a teoria da Gravitação Universal dando a merecida importância as observações astronômicas que antecederam esta teoria nos comentários durante a discussão e na relevância dos textos e imagens produzidas. Também deverá ser observado pelo professor se os alunos compreenderam as leis de Kepler e o que são órbitas elípticas. Na atividade 2, deverá ser analisado se os alunos assimilaram o conceito de movimento dos corpos celestes, através da habilidade adquirida de ler mapas celestes e do rendimento dos alunos durante o acesso ao recurso Stellarium. Na atividade 3, o professor deverá averiguar se os alunos se apropriaram do conteúdo da aula, avaliando a produção dos roteiros para a peça teatral e a maneira confiante com que eles transmitem esse conhecimento através das artes cênicas.