Resultados e análises da Unidade didática 3 – “Da radiação térmica à lei de Planck” – Conceitos básicos de física moderna.

A unidade didática 3 foi composta de apenas um plano de aulas, constituído de três aulas. A atividade inicial foi à aplicação de um questionário para identificar as concepções prévias dos alunos sobre o conceito de corpo negro.

Na sequência, estão expressos os resultados das questões.

Questão a: Todo corpo, em qualquer temperatura que esteja, emite radiação eletromagnética. Podemos ver todos os tipos de radiações emitidas?

As respostas dos alunos estão mostradas no gráfico 5.

Gráfico 5: Repostas dos alunos sobre a visualização das radiações eletromagnéticas componentes da radiação térmica

Fonte: Respostas dos alunos na atividade diagnóstica da unidade didática 3 0 10 20 30 40 50 60

VISUALIZAÇÃO DAS RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS

Não(%) Sim (%) NÃO SABE (%)

Os resultados demonstram que um pouco mais da metade dos alunos, ou seja, cerca de 51,2% (21 de 41) afirmaram que não é possível visualizar todos os tipos de radiações; pode-se inferir que esta resposta pode ter sido influenciada por meio das discussões realizadas durante a realização da atividade experimental realizada com as latinhas de cor branca e preta, respectivamente. Aproximadamente 24,4% (10 de 41) responderam que podemos ver todos os tipos de radiações emitidas; o mesmo percentual de alunos, 24,4% (10 de 41) não sabiam a resposta. Questão b: O que é um corpo negro? Escreva a conceituação de acordo com os conhecimentos da física.

Quando questionados sobre o conceito de corpo negro, os alunos apresentaram uma visão bem pluralizada. Suas respostas conduziram para a formação das categorias listadas na Tabela 6:

Tabela 6: Concepções dos alunos sobre o conceito de corpo negro

CATEGORIAS FREQUENCIA %

Corpo de cor escura ou preto 6 14,6 Relação com emissão e absorção

de radiação eletromagnética

11 26,9

Corpos que não emitem luz 05 12,2 Pessoas com cor da pele negra ou

escura

10 24,4

Outras definições 08 19,5

Não sei 01 2,4

Fonte: Respostas dos alunos na atividade diagnóstica da unidade didática 3

A maior parte dos alunos, cerca de 26%, relacionaram o conceito de corpo negro à questão da emissão e da absorção de radiação eletromagnética. Possivelmente, eles adquiriram estas noções por meio da experiência realizada com as latinhas de metal pintadas na cor branca e de cor preta com as suas respectivas discussões.

A segunda resposta mais citada pelos alunos (24,4%) associou o conceito de corpo negro à questão da cor da pele humana; para este grupo, um corpo negro é aquele que tem a pele negra ou escura. Esta concepção está fundamentada nas suas experiências de vida.

Outro grupo de alunos apresentou uma visão bem simplificada para a questão, eles afirmaram que corpo negro é um corpo de cor preta ou escura (14,6%).

Um grupo de alunos (34,1%) utilizou associações diversas para o conceito de corpo negro, como por exemplo, corpos que não emitem luz; outros afirmaram não ter conhecimento sobre o tema por meio da resposta “Não sei”.

Questão c: De acordo com os seus conhecimentos sobre física, responda: Qual a cor de um corpo negro?

As respostas dos alunos estão disponíveis no gráfico 6.

Gráfico 6: Concepção dos alunos sobre a cor de um corpo negro

Fonte: Respostas dos alunos na atividade diagnóstica da unidade didática 3

A maior parte dos alunos (36,6%) acredita que a cor de um corpo negro deveria ser preta ou escura; eles usaram a lógica de que se o corpo negro, é claro que sua cor será preta ou escura. No entanto, 24,4%, citaram cores variadas; Esta resposta foi dada, provavelmente, para não deixar a questão em branco. Outra parte dos estudantes, 24,4% associou a cor do corpo negro à cor da pele negra; Aproximadamente 7,3% associaram a resposta para suposta compreensão de que

0 5 10 15 20 25 30 35 40 PRETO OU ESCURO CORES VARIADAS COR DE PELE ESCURA CORPO NÃO ILUMINADO NÃO SABEM

%

este tipo de corpo não emite luz e cerca de 7,3% responderam que não sabiam qual a cor de um corpo negro.

Após a realização do levantamento das concepções prévias dos alunos sobre o conceito de corpo negro, foi realizada uma demonstração experimental com o intuito de apresentar o conceito de corpo negro e que ele não precisa, necessariamente, ter a cor negra ou escura.

Este experimento está descrito na unidade didática 3 (Capítulo 6). Após os procedimentos descritos para a montagem do equipamento, a professora iniciou algumas discussões sobre a mesma.

 Qual a cor deste tecido? (Tecido dentro da caixa aberta)

 Qual a cor que será visualizada quando o tecido estiver na caixa fechada?  Qual a cor do tecido visualizada por vocês quando este estava dentro da

caixa?

 Por que enxergamos o tecido (dentro da caixa fechada) da cor descrita por vocês?

 Podemos afirmar que o tecido branco pode ser chamado de corpo negro quando está dentro da caixa fechada? Por quê?

Os alunos participaram intensamente desta atividade. Eles acreditavam que a cor do tecido (branco) seria a mesma quando visualizado dentro da caixa.

Os alunos tiveram a oportunidade de observar o tecido branco dentro da caixa fechada (ela tinha apenas um orifício que permitia a entrada de luz). Eles ficaram surpresos, pois não conseguiam mais ver a cor branca do tecido, ele apresentava uma cor negra. Na sequência foram realizadas discussões que contribuíram para que os alunos adquirissem noções sobre conceito de corpo negro.

Os alunos concluíram que um corpo negro, necessariamente, pode não apresentar a cor negra. A partir desta atividade, foi possível perceber que as ideias preliminares do conceito de corpo negro dos alunos começou a sofrer reformulações, pois na atividade diagnóstica, a maioria deles, afirmou que a cor de um corpo negro deveria ser “preta” ou “escura”.

Figura 17: Fotografia de aluna participando de experimento sobre a cor de um corpo negro

Fonte: Arquivo pessoal

Após a realização da atividade experimental, houve uma apresentação, intercalada por slides, sobre o conceito de corpo negro e a ideia da emissão descontínua de energia (quanta) proposta por Planck.

Os alunos participaram bastante deste momento da aula. Ao apresentar os slides, uma das telas que o integravam, chamou muito atenção dos alunos e eles conseguiram estabelecer (imediatamente) uma relação com a atividade experimental realizada nesta unidade e o conceito de corpo negro. A figura 18 representa o corpo negro.

Figura 18: Slide que representa, esquematicamente, a ideia de corpo negro

Logo após, os alunos receberam um texto denominado “Radiação e Matéria”3_. Eles procederam com a leitura do mesmo. No entanto, como o tempo disponível na aula era insuficiente para a leitura textual, os alunos concluíram a leitura do mesmo em horário extraclasse. Na aula posterior, professora e alunos, discutiram pontos do texto, dúvidas foram esclarecidas e o mesmo subsidiou, aos alunos, na resolução da atividade proposta sobre o conteúdo. Esta atividade enfatizou conteúdos como ondas, radiação do corpo negro e a ideia de quanta de energia proposta por Planck.

O gráfico 7 representa as respostas dos alunos na atividade desenvolvida na unidade didática 3 – “Da radiação térmica à lei de Planck” – Conceitos básicos de física moderna”.

Gráfico 7: Respostas dos alunos para a atividade da unidade didática 3

Fonte: Respostas dos alunos a atividade didática 3

Após a análise das informações contidas no gráfico, é possível inferir que os alunos obtiveram êxito nas repostas. Todos os alunos responderam satisfatoriamente quando questionados sobre o conceito de corpo negro, sobre freqüência, comprimento de onda e a principal contribuição de Planck para a Física. No entanto, a maioria dos alunos não conseguiu responder corretamente que o ____________

3 _{SILVA, C. G.; De Sol a Sol: energia no século XXI. Série: Inventando o futuro. São Paulo:} Oficina de textos, 2010. (p. 28-34) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 CERTO (%) ERRADO (%)

corpo humano emite radiação eletromagnética na faixa do infravermelho, ou seja, faixa não visível ao olho humano. Não foi possível retomar a questão e esclarecer as dúvidas dos alunos em virtude de a atividade ter sido realizada na última aula do ano, por uma alteração no calendário escolar.

A partir de uma análise qualitativa das atividades desenvolvidas na unidade didática, pode-se afirmar que os alunos obtiveram resultados e aprendizagem. Eles conseguiram adquirir conhecimentos básicos sobre Física Moderna, tais como conceito de corpo negro e a ideia da emissão descontínua de energia proposta por Planck. Foi um trabalho pedagógico muito produtivo.