afirmando que “ela conseguiu explicar a até então misteriosa fonte de energia que
alimenta nosso sol.”
Em síntese, essa análise mostra que todos os livros inserem a relação E=mc2 em
um capítulo sobre Relatividade, seguindo uma mesma seqüência de “pré-requisitos”. De algum modo, todos estabelecem uma relação dessa expressão com a Física Nuclear. Apenas Amaldi (1995) não propõe ou resolve exercícios envolvendo a equação E=mc2.
Amaldi (1995) e Sampaio e Calçada (2003) discutem a questão da conservação da massa, o fato da variação de massa nas reações químicas ser muito pequena, e o âmbito e a validade da equação E=mc2. Todos os livros, com exceção de Sampaio e
Calçada (2003), consideram a massa equivalente à energia.
Sampaio e Calçada (2003) inserem a equação E=mc2 de uma maneira
interessante, com cuidado na abordagem conceitual, discutindo a questão da conversão e da equivalência entre massa e energia e entre matéria e radiação, o que não acontece nos demais livros analisados.
2.3.2- A Física Nuclear
Nosso principal objetivo ao analisar a inserção do tema Física Nuclear foi avaliar de que forma as três diferentes perspectivas Científica, Tecnológica e Social podem estar presentes, simultaneamente e de forma mais ou menos articulada, nesse conteúdo específico de Física Moderna.
Dentre o conjunto de conteúdos de FMC, optamos por abordar especificamente a Física Nuclear, dado o seu potencial para discutir questões de relevância social no mundo
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contemporâneo. Por se tratar de assunto atual, em alguns aspectos polêmico e controverso, a sua inserção no EM pode trazer novos conhecimentos de Física, possibilitando que os alunos lidem com informações veiculadas pela mídia e adquiram capacidade para compreender, questionar e posicionar-se, especialmente em relação ao controvertido debate relacionado ao uso da energia nuclear.
Buscamos, em cada livro, localizar e descrever detalhadamente a inserção desse tema. Desenvolvemos duas etapas. Na primeira etapa, investigamos a maneira geral pela qual a Física Nuclear é introduzida, quais conceitos são inseridos e em qual ordem, como e com qual profundidade os conceitos são abordados, quantas páginas são destinadas ao tratamento do tema, a presença de figuras, tabelas, box, fotos, a quantidade de exercícios resolvidos e propostos, o uso de analogias e sua relação com o que é abordado no livro como um todo. Em uma segunda etapa, procuramos identificar a relação entre os conteúdos abordados e as dimensões científicas, tecnológicas e sociais que poderiam nortear a inserção desse tema no Ensino Médio.
Dois dos livros analisados, Cabral e Lago (2002) e Talavera et. al. (2005), não possuem um capítulo específico para tratar da Física Nuclear, e também não propõem exercícios ou exemplos relacionados ao tema.
Uma análise mais minuciosa do livro de Cabral e Lago (2002, p.518) nos mostrou que são realizadas, rapidamente, menções ao tema em duas ocasiões, ambas em forma de box pequenos. A primeira está inserida na seção “Matéria e Energia”, logo após apresentar a equação E=mc2, em um box que inclui a foto da Usina de Angra dos Reis,
onde apresentam um pequeno parágrafo: "Existem vários experimentos onde a
equivalência massa-energia foi demonstrada [...] é o que ocorre na geração de energia nuclear...". Na segunda breve menção, o assunto aparece também em um box, com uma
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definição de reações termonucleares, inserido em um tópico especial sobre a formação do Universo.
Talavera et. al. (2005, p.491) mencionam a Física Nuclear também em um box, inserido abaixo da equação E=mc2, em uma ilustração do núcleo do Sol, e afirmam que
nele ocorrem reações de fusão nuclear, com "desaparecimento de massa" .
Da mesma maneira, Sampaio e Calçada (2003) optaram por não destinar um capítulo específico para abordar a Física Nuclear, inserindo alguns aspectos do tema no capítulo sobre Partículas Elementares. Não os colocamos, contudo, no “mesmo grupo” que Cabral e Lago (2002) eTalavera et. al. (2005), pois em Sampaio e Calçada (2003) a Física Nuclear está de fato inserida. Comparativamente ao tratamento dado para a equação E=mc2, abordada em detalhes, como discutido anteriormente, a Física Nuclear
ficou em segundo plano, tendo como foco, neste livro, a discussão sobre partículas elementares e a energia envolvida no processo.
Outros dois livros, Amaldi (1995) e Gaspar (2003), realizam um tratamento diferenciado do tema, por diferentes motivos.
Amaldi (1995) insere a Física Nuclear, no capítulo denominado Radiatividade,
Fissão e Fusão Nuclear, em 20 páginas destinadas à teoria. Realiza uma abordagem
extensa, tratando de diversos aspectos, e não possui exercícios propostos ou resolvidos, característica que se mantém durante todo o tratamento da Física Moderna e Contemporânea. Percebemos que Amaldi (1995) possui uma abordagem bem diferenciada, quando comparado com os outros livros. Mantém-se aqui a hipótese já apresentada, que essas diferenças podem estar ligadas ao fato desse livro ter sido um dos primeiros a introduzir a FMC no EM. O autor demonstra uma grande preocupação ao inserir os conceitos, faz uma abordagem histórica, sempre explicando em detalhes o processo ou suas conseqüências. Não apresenta definições em destaques ao longo do
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texto, como é comum nos outros livros. A maneira como o autor apresenta o assunto "se aproxima de uma conversa" sobre o que está sendo discutido.
Ao tratar de decaimento, inserido o gráfico da curva de decaimento com o conceito de meia vida, Amaldi (1995) discute apenas qualitativamente a questão, e não insere qualquer fórmula ou relação matemática, como as que costumam estar presentes nos demais livros. Ao tratar do decaimento beta, por exemplo, apresenta a questão sobre de "onde está surgindo esse elétron”. Nos outros livros, temos apenas a definição dos três tipos de “radiação”, não deixando evidente ou discutindo a questão, o que faz com que os leitores (alunos) possam não perceber ao menos a "incoerência" do fato de um elétron ter "saído" do núcleo.
Outro diferencial desse livro está relacionado à questão da diferenciação entre a transmutação artificial e decaimento natural. Ao tratar da radiação gama, o autor nomeia como "fótons gama", e realiza uma comparação da ordem de grandeza da energia desse fóton, de origem nuclear, com um fóton decorrente do decaimento de um elétron. Ao inserir uma figura de um reator nuclear Amaldi (1995, p.425) ressalta o fato de que o Plutônio "nos países que constroem armamentos nucleares, é produzido em reatores
apropriados e utilizado para a construção de bombas." No tópico opção nuclear destaca "os três problemas básicos" que um país deve levar em consideração ao inserir em sua
produção energética reatores a fissão, os acidentes nucleares, "o armazenamento de
radioisótopos de longa vida extraídos das barras de combustível após o resfriamento, o chamado lixo atômico" (Amaldi, 1995, p.426). Ao abordar os acidentes nucleares, fala
rapidamente sobre o acidente de Chernobyl.
Gaspar (2003) insere a Física Nuclear no capítulo 13, de uma maneira muito distinta dos outros livros, pois como o autor cita nas linhas de rodapé, esse capítulo
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baseia-se, quase na íntegra, no livro9 Dos raios X aos quarks, de Emílio Segré. Assim, a
seqüência seguida ao longo do capítulo, pelo fato de ser baseado em um livro que não possui a mesma finalidade de um livro didático de Ensino Médio, é diferenciada. Essa abordagem destoa da maneira que o autor aborda os outros assuntos de Física Moderna e Contemporânea.
Na introdução do capítulo 13, Gaspar (2003, p.327) explicita que nos dois capítulos finais irá "fazer uma abordagem um pouco diferente [...] dando prioridade à
história das idéias e descobertas que revolucionaram a física do final do século XIX às primeiras décadas do século XX." Em um box de aprofundamento, denominado “Fissão nuclear: Energia de guerra e paz?”, insere um gráfico dos elementos resultantes da fissão
do Urânio-235, chamando atenção para o fato de que "muitos desses elementos são
radioativos". Trata também da reação em cadeia ilustrando o processo e como aplicação
da fissão, para uma massa de Urânio 235 pequena.
Gaspar (2003, p.374), ao citar as usinas nucleares afirma que "todos os problemas
tecnológicos de geração e controle dessa energia estão resolvidos, com uma única e grave exceção: o lixo radioativo", explicando os motivos relacionados ao seu
armazenamento. Percebemos a preocupação do autor com a questão do lixo atômico, evidenciando a problemática relacionada às usinas nucleares. Contudo, isso não significa necessariamente que o aluno possa entender de fato a questão, pois o tratamento da física, na parte teórica, foi deixado de lado para se valorizar o aspecto histórico. Ao mesmo tempo, apesar de ter abordagem diferenciada, em que o autor privilegia aspectos históricos, insere dois exercícios resolvidos, que destoam do intuito explicitado pelo autor na introdução do capítulo.
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Pelos motivos expostos, os livros Cabral e Lago (2002), Talavera et. al. (2005), Amaldi (1995) e Gaspar (2003) não poderiam estar presentes em uma comparação mais precisa sobre a temática Física Nuclear, por apresentarem características distintas.
Essa primeira análise indica que, além do tema Física Nuclear não estar presente em todos os livros analisados, esse não é um assunto privilegiado, dentre os assuntos de FMC abordados. Podemos verificar esse aspecto no Gráfico 2.5, que apresenta o número de páginas destinadas à FMC e à Física Nuclear (FN), em cada uma das obras. Esses dados indicam que apenas em um dos livros analisados, Carron e Lago (2002), o assunto
Física Nuclear ocupa mais do que 50% do espaço destinado ao tratamento da FMC.
Gráfico 2.5: Número absoluto de páginas teóricas destinadas a FMC e a FN
Construímos, inicialmente, para os cinco livros restantes, a Tabela 2.3 que indica o número de páginas destinadas à teoria, aos exercícios resolvidos e propostos, o nome do capítulo em que o tema foi inserido, os assuntos presentes e a ordem seguida, ao tratá- los. Em relação à seqüência escolhida pelos autores para tratar do tema, podemos perceber que a maioria dos livros inicia o tratamento da Física Nuclear com a descoberta
13 2 8 15 4 8 7 4 2 3 4 19 0 5 10 15 20 25 30 35 40
BONJORNO CARRON RAMALHO SAMPAIO PARANÁ
l i vr os
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da radioatividade, seguindo o processo das descobertas históricas. De uma maneira geral, todos tratam das emissões alfa, beta e gama e mencionam a fusão e a fissão, mas nem todos abordam a atividade e meia-vida.