Práticas experimentais

Uma das coisas que tenho feito mais frequentemente no novo modelo de escola em tempo integral, na qual comecei a trabalhar este ano, são as práticas experimentais, essenciais para ajudar a entender melhor um determinado conceito de Física.
Galileu Galilei (figura) é considerado o precursor do chamado Método Experimental, que contribuiu para que muitas teorias ganhassem credibilidade. O que era visto e verificado na prática pelas pessoas era mais fácil de ser discutido, entendido e posteriormente aceito.
Alunos meus realizando experimento com gerador de pulsos com frequencímetro e luz estroboscópica, que pisca na mesma frequência do pulso, e ilumina de cima a cuba de água, projetando na placa abaixo a imagem da onda. A sincronicidade entre os pulsos e a luz permite que a imagem da onda fique estática, possibilitando desta maneira a medida do comprimento de onda, o cálculo da velocidade de propagação, a visualização de pontos de interferência destrutivas e construtivas, reflexão, refração e difração das ondas.
Nas outras escolas que lecionei eu ia raras vezes ao laboratório, privilegiando o conteúdo teórico exigido nos exames vestibulares.
Também de olho no que é cobrado nestes exames, a esmagadora maioria das escolas particulares acaba adotando procedimentos no ensino de Física que só contribuem para fazer com que esta disciplina se torne uma das matérias consideradas menos interessantes pelos alunos, resumindo-se a um amontoado de fórmulas que devem ser decoradas e aplicadas a exercícios muitas vezes desvinculados de um sentido prático evidente.
Alunos de minha escola realizando experiência com o Anel de Gravesande. Aquele em que uma esfera passa por um anel quando está fria, e não passa quando está quente. Conceitos de dilatação volumétrica.
Teorema de Tales na prática
Durante esta semana que se passou, resolvi realizar na aula de Práticas Experimentais, com os alunos da 2ª série do Ensino Médio, a experiência de medir sombras de objetos colocados na vertical, a fim de determinar a altura desconhecida de um deles, geralmente o daquele que seria mais difícil de medir diretamente, como por exemplo a altura de uma árvore. Aproveitei o dia ensolarado e falei primeiramente a eles sobre a teoria envolvida, e da aplicação do Teorema de Tales. Eles estavam interessados, pois iríamos logo sair da sala para realizar as medições, e então contei um pouco sobre a história que alguns livros se referem sobre um problema que teria sido proposto para ver quem conseguiria medir a altura de uma pirâmide do Egito. Diz a lenda que Tales teria usado seus conhecimentos de geometria para solucionar o problema.
Fiz rapidamente na lousa, um desenho de duas retas concorrentes e várias paralelas passando por elas, formando um ângulo de 90º com uma das concorrentes. Veja ao lado.
A seguir, conto para eles que Tales, em aproximadamente 600 a. C. teria medido várias distância e notado que havia uma proporção entre lados correspondentes dos triângulos formados. Coloco alguns valores fáceis de calcular, para que eles entendam bem (figura).

Também provoco os alunos, dizendo a eles que provavelmente naquela época já deveria haver aquelas pessoas que adoravam ficar pensando e falando:
Mas para que vai servir isso?

Na verdade, quando fazemos a relação do que Tales havia descoberto, com o problema do cálculo da altura da pirâmide, temos um belo exemplo de como uma descoberta teórica pode ser usada até mesmo bem posteriormente para decifrar um problema prático.

Eu sempre ensino este assunto no começo de Óptica Geométrica, pois está relacionado com a propriedade da propagação retilínea da luz, um dos fundamentos da Física Clássica. Como sabemos, pela pequena dimensão de nosso planeta em relação ao sol, os raios de luz solar chegam à Terra paralelamente uns em relação aos outros. Tales, sabendo disso, teria ido ao deserto e montado o esquema indicado na figura ao lado.

Após contar a história e explicar o método aos alunos, saímos no estacionamento da escola onde havia uma grande árvore, e cuja sombra estava inteira no solo, sem obstruções para que pudéssemos medir seu comprimento. Medimos antes o comprimento e a sombra de uma caneta colocada na vertical, e através de cálculos obtivemos a altura da árvore.

A prática em si é muito simples, mas acredito que o fato de ter levado os estudantes a executá-la é um recurso didático que faz com que eles gravem melhor até mesmo a fórmula que eu passo para que eles também resolvam alguns exercícios. Veja:
 Normalmente a variável desejada é aquela mais difícil de ser medida diretamente (H)
Conteúdo de vestibulares: um inimigo da boa Física 
Os vestibulares, e as estruturas que definem os conteúdos programáticos de Física a serem ensinados e seguidos nas escolas de Ensino Médio, não poderiam continuar exigindo que os professores ficassem presos a métodos tão desestimulantes de ensinar esta matéria. Não sei como poderia ser feito, mas se a maneira de cobrança nos exames fosse alterada de algum modo, privilegiando outras formas de medida do conhecimento prático adquirido pelos alunos, a Física talvez pudesse ser considerada como uma das mais interessantes de serem aprendidas.  
Falo isso por experiência própria. No laboratório da minha escola, um dos melhores e mais bem equipados dentre os que conheci nas escolas onde dei aulas, durante um tempinho do intervalo do almoço, quando aproveito para testar experimentos de óptica, mecânica, eletricidade, ondas, ou termologia, alguns alunos, muitas vezes do Ensino Fundamental, entram e ficam querendo saber e entender o que estou fazendo, e quando eu explico de maneira simplificada, eles se interessam bastante, e outro dia notei até que alguns ficaram maravilhados quando viram uma simples imagem de uma pequena lâmpada de um canhão de luz projetada por mim na parede. A curiosidade é inerente às crianças, e isso deve ser sempre incentivado por quem gosta de ensinar.
Alunos meus, do Ensino Médio, durante o experimento de estudo de uma esfera de aço em queda livre. Os sensores fotoelétricos captam os instantes em que a esfera passa pelas marcações de posição, e através de uma interface ligando os sensores ao notebook, os dados de tempo são coletados em um cronômetro.
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2 comentários:

  1. Olá Jairo.
    Fundamental a sua iniciativa.
    Mecânica newtoniana é chata (apesar de essencial) se vista como uma simples bobagem teórica do corpo que se locomove blablabla... e por aí vai...
    A física assim como todas as disciplinas são interessantes quando tem um 'quando', um 'porque' e um 'como', e a parte experimental faz parte disso.

    No IFUSP faziam-se brincadeiras com física para os visitantes jovens e novas brincadeiras para os graduandos (pois a desistência era enorme).
    O pensar requer observação, prática e ócio. Sim o ócio.
    Como estaríamos hoje não fosse o ócio de um antigo funcionário de patentes de Berna em 1905 a contemplar sua janela...

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    Respostas
    1. Obrigado, amigo.

      Neste novo modelo de escola tenho tido a oportunidade de mostrar aos meus alunos um pouco mais sobre o "quando" e "como", e às vezes até o "porque" das descobertas da Física.

      Gostei muito de sua observação sobre o ócio. Sim...necessitamos dele, mas o melhor dos ócios é o pensante.
      Newton, quando ficava com dúvida sobre alguma coisa, levava-a em sua mente quase o tempo todo até esclarecê-la de alguma maneira, ou conseguir elaborar uma tese explicativa que representasse a melhor lógica possível para ele. Dizem que isto poderia ser considerado até mesmo um problema, devido à dificuldade em desligar-se de uma ampla linha de pensamento.

      Acredito que Einstein, como tão bem colocaste, também abusasse deste tipo de, digamos, "ócio produtivo".

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