Análise de uma abordagem histórica e conceitual para a gravitação universal: sentidos produzidos por estudantes em um curso de licenciatura<break/>

Zanotello, Marcelo; Malaquias, Isabel

doi:10.1590/1806-9126-RBEF-2022-0126

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Pesquisa em Ensino de Física • Rev. Bras. Ensino Fís. 44 • 2022 • https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2022-0126 linkcopiar

Análise de uma abordagem histórica e conceitual para a gravitação universal: sentidos produzidos por estudantes em um curso de licenciatura

Analysis of a historical and conceptual approach to universal gravitation: meanings produced by students in an undergraduate course

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

Neste trabalho analisa-se a produção de sentidos por estudantes de um curso de licenciatura em física relativamente a aspectos históricos, epistemológicos e conceituais do tema gravitação universal, através de uma atividade na disciplina Práticas de Ensino de Física I em uma universidade pública paulista. A atividade incluiu um vídeo abordando a Teoria da Gravitação Universal e sua aplicação na compreensão do movimento da lua em órbita da Terra e, em seguida, os estudantes responderam por escrito a um questionário aberto. A investigação foi desenvolvida com base em pressupostos da vertente francesa da Análise do Discurso. Verificou-se que a abordagem articulada de aspectos históricos e conceituais utilizando recursos gráficos tornou o vídeo atrativo para os estudantes, explicitando seu potencial didático. Evidenciamos aprendizagens significativas pela manifestação de repetições históricas em suas respostas. O tratamento de aspectos epistemológicos e da história da ciência proporcionou a manifestação de noções adequadas sobre a natureza da ciência. Foram trabalhados aspectos conceituais qualitativa e quantitativamente, havendo indícios de que os estudantes conseguem resolver problemas quantitativos e exercícios de aplicação sem serem submetidos a uma aula expositiva tradicional. Tendo a investigação ocorrido durante o cenário pandêmico, impôs-se realizar todo o período letivo em modo remoto.

Palavras-Chave:
história da ciência; recursos audiovisuais; teoria da gravitação universal; formação de professores; pandemia Covid19

Produção de sentidos referentes à/ao:	Questões
Utilização didática do vídeo	Q1 – O que você achou do vídeo? Q2 – Quais partes você achou mais interessantes? Q3 – Tem algum tema abordado no vídeo sobre o qual você gostaria de saber mais? Em caso afirmativo, qual? Q4 – Quais suas dúvidas? Q5 – Você considera que o vídeo ajudou na sua compreensão sobre a física? Se sim, em quais aspectos? Se não, por quê?
Inserção de elementos históricos e epistemológicos	Q6 – Com base no vídeo e no que você já estudou sobre ciências, como você considera que se dá o avanço no conhecimento científico? Que elementos, em sua opinião, são importantes para a evolução do conhecimento científico? Q7 – Você considera que a inserção de elementos da história das ciências nas aulas de física pode torná-las mais interessantes e auxiliar seu aprendizado? Em quais aspectos?
Domínio conceitual qualitativo	Q8 – Como você explicaria qualitativamente para alguém que não conhece muito bem física que a lua em órbita em torno da Terra está em queda livre?
Domínio conceitual quantitativo	Q9 – Explique, com base no vídeo e de modo quantitativo, como a teoria de Newton prevê o vigésimo de polegada em um segundo para a queda no movimento da lua. Q10 – Explique, com base no vídeo e de modo quantitativo, como é possível calcular, a partir de características conhecidas sobre o movimento da lua já na própria época de Newton, que ela cai um vigésimo de polegada em um segundo. Q11 – (Adaptado de Monteiro, L. H. A. Sistemas Dinâmicos. São Paulo: Livraria da Física, 2006). Como Newton não conhecia os valores da constante de gravitação universal “G” e da massa da Terra “MT”, ele usou o seguinte raciocínio para calcular o valor da aceleração da gravidade “g” na superfície da Terra. Considerou que a órbita da lua em torno da Terra é circular e que a força gravitacional com que a Terra atrai a lua é igual ao produto da massa da lua “ML” pela sua aceleração centrípeta. Assim, ele demonstrou que: $g = \frac{4 π^{2} D_{T L}^{3}}{R_{T}^{2} T_{L}^{2}}$ onde “D_TL” é a distância do centro da Terra à lua, “R_T” é o raio da Terra e “TL” é o período do movimento da lua em torno da Terra. (a) Demonstre a expressão anterior obtida por Newton para o cálculo de “g”. (b) Utilizando os valores conhecidos na época de Newton para o raio da Terra R_T (6,4.10⁶ m), para D_TL (igual a 60.R_T) e para o período do movimento da lua (27 dias, 7 horas e 43 minutos), calcule “g” em m/s². Q12 – (Adaptado de Halliday, D.; Resnick, R. & Walker, J. Fundamentos de Física. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. v.2.). Faz-se uma cavidade esférica em uma esfera de chumbo de raio R e massa M, tal que a sua superfície tangencie a superfície externa da esfera de chumbo e passe pelo centro desta, conforme ilustra a figura a seguir. Mostre que a força com que a esfera com a cavidade atrairá uma pequena esfera de massa m localizada à distância d ao longo da reta que passa pelo centro das esferas e da cavidade é dada por: $F = \frac{G m M}{d^{2}} (1 - \frac{1}{8 {(1 - R / 2 d)}^{2}})$

	Q9	Q10
Calculou e explicou corretamente	5	6
Não calculou, mas explicou qualitativamente	5	4
Não fez, entregou em branco	2	2
Mesma resposta para as duas questões	2	2

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