1 FISSÃO NUCLEAR: UM ESTUDO A PARTIR DA BOMBA ATÔMICA A – Apresentação
Com esse módulo espera-se apresentar ao estudante alguns conceitos sobre o funcionamento de uma bomba atômica. Por meio dela, tem-se como objetivo levar o aluno à compreensão do processo de fissão nuclear. Diante desses conhecimentos, pretende-se que o mesmo consiga analisar possíveis problemas sócio-políticos, como o uso de energia nuclear.
B – Introdução/Justificativa
Atualmente tem-se procurado incluir tópicos de Física Moderna no currículo do ensino médio. Uma vez que a Física Nuclear, em particular o tema “fissão”, se encaixa no perfil, pareceu-nos interessante e importante produzir um módulo que tratasse do assunto.
O módulo é inovador porque trata do assunto de maneira não convencional, centrada geralmente em aulas expositivas e desconexas do cotidiano. O nosso material utiliza vídeos, simulações, textos complementares e discussões; tudo isso visa a uma maior participação dos alunos na aula a fim de que eles saibam se posicionar criticamente perante problemas de ordem energética, por exemplo.
C – Objetivo Geral
Ao final deste módulo pretendemos que os alunos adquiram noções sobre a fissão nuclear e o funcionamento de uma bomba atômica (particularmente uma bomba de urânio). Uma vez que no módulo existe uma discussão sobre a relação entre a ciência e a sociedade, espera-se também que os alunos se posicionem criticamente diante de conflitos que envolvam questões energéticas.
D – Público Alvo
A aplicação deste módulo, no currículo tradicional, é recomendada para alunos de 3ª série do ensino médio. Entretanto, pode ser ministrado para outras séries uma vez que os pré-requisitos (noções sobre átomos) são mínimos.
E – Número de Aulas
Estima-se que o módulo seja aplicável em oito aulas de 50 minutos cada. F – Conteúdo Físico
Abordamos “fissão nuclear”, “reações em cadeia”, “energia nuclear/relação de Einstein para massa e energia”.
Para ilustrar as possíveis relações entre os conteúdos, segue o Mapa Conceitual que originou o módulo de ensino. O trecho em vermelho destaca o ramo utilizado para a construção desta seqüência.
3 G – Temática de Interesse
Compreender reações nucleares se faz importante por ser um processo presente na vida dos alunos, como as reações de fusão que ocorrem instantaneamente no Sol - delas provém a energia utilizada pelos seres vivos. Diante disso, optou-se por produzir um módulo de ensino sobre uma das reações nucleares, a fissão, a fim de discutir suas aplicações e impactos sócio-políticos a partir do estudo de um caso particular: a bomba de Hiroshima e Nagasaki.
Este assunto é pertinente para os alunos do Ensino Médio, uma vez que nesta etapa do processo de ensino aprendizagem espera-se desenvolver a autonomia e o posicionamento dos estudantes perante situações-problema.
H – Quadro Sintético
Para representar os momentos das aulas ministradas com o módulo, construiu-se o Quadro Sintético abaixo:
Atividade Momentos Tempo
Hiroshima e Nagasaki
Proposição do problema: quais os impactos causados por armas nucleares? Exibição de documentário e fotos de Hiroshima e Nagasaki. Atividade: o poder destrutivo da bomba. 2 aulas
Explodindo uma bomba
Como o átomo fissiona? Narrativa: Explodindo uma bomba. 3 aulas Bomba Nuclear X Dinamite O poder destrutivo da dinamite. Exercício: cálculo comparativo da quantidade de TNT e de urânio necessários para a mesma destruição. 2 aulas Atividade CTS Questão do Irã e Coréia do Norte (Reflexão) 1 aula
4 I – Descrição das Atividades
Atividade 01 – Hiroshima e Nagasaki
Objetivo: familiarizar o aluno com o tema, ou seja, fazer com que ele se interesse pelo conteúdo “fissão nuclear” apelando inicialmente para a visualização de um vídeo que mostra a tragédia ocorrida com a explosão da bomba atômica em Hiroshima.
Conteúdo: problematização e discussão acerca do tema a partir de um questionário; instigação sobre o funcionamento da bomba.
Recursos de Ensino: vídeo “Hiroshima Atomic Bomb” e fotos da destruição. Dinâmica da Atividade:
A idéia inicial é que o aluno entre em contato com o que ocorreu em Hiroshima. Para isso, é interessante que o professor faça um breve comentário histórico situando o aluno no período em que tudo isso ocorreu, para tanto é sugerido um texto que se encontra no anexo A-1 (lembrando que este é de leitura exclusiva do professor). Tendo já o aluno se familiarizado com os conflitos do período em que foi lançada a bomba atômica, deve ser apresentado um vídeo (anexo B-1) que retrata o momento da explosão. É importante que os alunos percebam o estrondoso poder de destruição que aquela bomba tem.
OPCIONAL: após a apresentação do vídeo o professor pode apresentar algumas fotos do desastre (pasta em anexo), apontando o antes e o depois da cidade e também fotos do que a radiação causou na população.
Depois disso espera-se que o aluno se sinta impressionado com tamanha destruição e que seja interrogado: “O que causou toda essa destruição?”. Espera-se é claro que o aluno responda que a causadora da destruição foi a bomba. Assim, os alunos devem ser convidados a responderem algumas questões (anexo B-1) sem compromisso algum, ou seja, as questões a serem propostas foram feitas abertamente e tem como intuito apenas verificar as concepções prévias dos alunos acerca da bomba atômica e também sobre o seu princípio de funcionamento. O questionário proposto aos alunos encontra-se em anexo. As perguntas feitas são bastante simples e já direcionam o pensamento do aluno
acerca do que será tratado a seguir. Com as respostas em mãos o professor deve ter mais ou menos uma idéia do que os alunos pensam e com isso conduzir melhor a aplicação do módulo. Depois de responderem as questões o professor fará a segunda pergunta do questionário para a sala “Você acharia interessante saber como a bomba explodiu?”. Depois disso informaria que a resposta a essa e às demais perguntas será dada nas próximas aulas.
Como nesse ponto os alunos já saberão que vão aprender o processo de explosão da bomba, ou em outras palavras, a fissão nuclear, é interessante que o professor apresente a primeira idéia sobre isso. Para tanto o professor deve ler com os alunos a carta que Albert Einstein escreveu ao presidente dos Estados Unidos F.R.Roosevelt em 1939 (anexo C-1). O professor deve ressaltar os pontos mais importantes da carta que são aqueles onde Einstein explica como funcionaria a arma nuclear.
A aula terminaria então instigando os alunos sobre como essa idéia de Einstein foi desenvolvida e como fizeram então “a bomba de Hiroshima explodir”.
5 Atividade 02 – Explodindo uma Bomba
Objetivo: Caracterizar propriamente o tema “fissão nuclear”, mostrando ao aluno como e porque ocorre esse tipo de reação nuclear, além de comentarmos sobre o processo de explosão/detonação de uma bomba de urânio.
Conteúdo: leitura de texto; discussão em grupo; apresentação das idéias de um grupo à toda a classe; elaboração de um quadro sintético sobre o que é fissão e como se dá o mecanismo de explosão de uma bomba nuclear.
Recursos de Ensino: texto “Fissão e a explosão de uma bomba nuclear” e simulação sobre a reação em cadeia no interior de uma bomba atômica.
Dinâmica da Atividade:
O professor deverá entregar o texto “Fissão e a explosão de uma bomba nuclear” (anexo A-2) e solicitar uma leitura individual. Em seguida, sugere-se que sejam formados grupos de 4 alunos para discutir o texto. É necessário que algum aluno do grupo anote as idéias centrais de cada seção lida/discutida.
Depois disso, o professor deverá solicitar a um grupo que exponha o seu entendimento sobre a alguma parte do texto. Feito isso, os grupos restantes serão convidados a opinar sobre a exposição (se concordam ou discordam daquilo que foi falado, se tem algo a acrescentar). Dispondo de todas as opiniões, o professor montará uma síntese (no quadro negro) sobre aquela parte do texto, de modo que todos os estudantes estejam de acordo com ela. O mesmo procedimento se repetirá para as demais partes do texto até que este tenha sido inteiramente trabalhado e que todos os grupos tenham falado pelo menos uma vez. Espera-se que ao final se disponha de um quadro geral do entendimento deles.
OPCIONAL: O professor poderá mostrar aos alunos uma simulação (anexo B-2). Ela trata de três aspectos interessantes: a fissão nuclear de um átomo de urânio 235, a reação em cadeia de átomos de urânio 235 (aqui também se pode trabalhar a idéia de massa crítica para uma reação em cadeia – para mais detalhes, veja o texto “Fissão e a explosão de uma bomba nuclear”) e o funcionamento de um reator nuclear. Ela está sendo colocada como opcional porque também será usada na Atividade 03 (“Bomba nuclear x Dinamite”) Para que o professor consiga obter um retorno da compreensão sobre o tema por
parte dos alunos, o mesmo deverá solicitar uma narrativa sobre o processo de fissão nuclear. A narração deverá explicar como esta reação ocorre e como se relaciona com a explosão de uma bomba nuclear, e deverá ser dirigida a um leigo (ver mais detalhes no anexo C-2).
Atividade 03 – Bomba Nuclear x Dinamite
Objetivos: Comparar as ordens de grandeza entre o poder destrutivo da bomba nuclear e do TNT.
Conteúdo: Reações Química e Nuclear
Recursos de Ensino: Atividade “Poder Destrutivo da bomba de Urânio”. Dinâmica da Atividade:
O professor deve utilizar a Sala de Informática para propor a simulação (anexo B-2) sobre a reação que ocorre na bomba de Urânio, a fim de que o aluno entenda a reação em cadeia ocorrida na mesma.
Em seguida, o docente aplicará a atividade “Poder Destrutivo da bomba de Urânio” (anexo A-3) de cálculo comparativo entre os poderes destrutivos da bomba e do TNT. Esta atividade deve ser feita em grupo e em classe. No
6 decorrer da atividade, a função do docente é de gerenciar o trabalho, eliminado possíveis dúvidas dos grupos. Terminado o cálculo, os grupos deverão escrever a resolução em cartolina e fixá-la no mural da sala. Desta maneira, pode-se comparar as resoluções bem como a qualidade das mesmas. Caberá ao professor mostrar a grandeza do resultado.
Atividade 04 – CTS
Objetivo: posicionar-se crítica e conscientemente sobre problemas de ordem energética, considerando os impactos políticos, sociais e econômicos para os países envolvidos. Conteúdo: leitura de texto, discussão e exposição das idéias dos alunos à classe.
Recursos de Ensino: reportagem da internet e cartazes ou computador para a apresentação.
Dinâmica da Atividade:
Para que o aluno consiga relacionar a fissão nuclear com situações reais, uma reflexão sobre o atual impacto envolvendo o programa nuclear do Irã deve ser proposta. O docente distribui o texto “Congresso dos EUA aprova sanções unilaterais contra o Irã” (anexo A-4) aos alunos e pede uma leitura individual para se apropriar do problema.
Após a leitura, o professor reúne os alunos em grupos de três a quatro pessoas e propõe que cada um explique o que entendeu para o colega. Ao final, o grupo deve redigir um parágrafo sobre a conversa. Nesta etapa, o professor deve supervisionar os grupos caso alguém apresente dificuldade. É recomendável que o docente sugira questões para reflexão, como: “Por que os EUA adotaram esta medida?”, “Quais os impactos que o enriquecimento de urânio traz para o Irã e para o mundo?”, “A energia nuclear só pode ser utilizada para fins bélicos?” entre outras.
O grupo elege um integrante para ler o parágrafo elaborado pela equipe. Após a leitura de todos, o professor deve sintetizar as idéias e chegar a uma conclusão (espera-se que todos estejam de acordo com a conclusão).
OPCIONAL: os alunos organizam uma apresentação a ser exibida às outras turmas ou até mesmo aos pais. Espera-se desenvolver o trabalho em equipe, o respeito às opiniões diversas bem como a postura necessária para apresentar trabalhos a outras pessoas.
