Eletromágica
Garuda Das Braga, Elisabethe Cristina, Filipe Rogério, Jean Ricardo, Josinaldo Silva e Isabela Lima
Departamento de Física – Universidade Federal de Pernambuco
Av. Professor Luiz Freire, s/n – Cidade Universitária – 50670-901 – Recife–PE – Brasil E-mails: Garuda_mytholog@yahoo.com.br
Resumo. Com o objetivo de encontrar novas alternativas pedagógicas que melhor se adaptassem as necessidades do aluno, realizamos uma série de experimentos na tentativa de esclarecer a física dos fenômenos de natureza elétrica. Para isso nos utilizamos de alguns experimentos, tais como: flutuação eletrostática, cabo de guerra eletrostático, pêndulo eletrostático, efeito de Eron, eletroscópio de folhas e gerador eletrostático. Na realização das atividades propostas pelas equipes, foi notório o envolvimento dos alunos. Isto nos fez acreditar que o aluno apresenta um bom rendimento, quando se concilia teoria e prática ao cotidiano do aluno. Também foi importante reviver o laboratório de física e seus experimentos, existentes na escola, que nunca haviam sido utilizados.
Palavras chave: eletricidade, experimento, didática.
Introdução
A eletricidade começa a ser descoberta na grécia Antiga quando Tales descobre as propriedades do âmbar1. Porém, somente em 1600 William Gilbert publica sua obra De Magnete na qual relata estas propriedades. Surgem pela primeira vez as palavras eletricidade e eletrização. Em
1 Âmbar é uma
resina fóssil que, quando atritada em algum tecido, pode passar a atrair pequenos objetos.
1660, Otto Von Guericke inventa a máquina eletrostática que era capaz de gerar cargas elétricas por fricção. Em 1729 Stephen Gray fez a distinção entre materiais condutores e não condutores, enquanto que, em 1730, Charles Francis Dufay descobriu que a eletricidade produzida por fricção podia ser de duas classes – positiva ou negativa.
No século XVIII acreditava-se que a eletricidade era um fluido. Com base nesta teoria Franklin estabeleceu (1750) os termos “eletricidade positiva” e “eletricidade negativa” assim como as
propriedades de atração e repulsão entre corpos carregados.
Atualmente, o estudo dos fenômenos elétricos e a utilização da eletricidade continuam em desenvolvimento. Engenheiros Eletricistas aperfeiçoam as tecnologias existentes envolvendo a eletricidade, melhorando o desempenho e a eficiência em dispositivos, tais como os carros híbridos e as plantas de geração de energia elétrica.
Condutores e Isolantes.
Em muitos materiais, como o cobre e outros metais, alguns dos elétrons são livres para se moverem por todo o material. Tais materiais são chamados de condutores. Em outros materiais, como a madeira e o vidro, todos os elétrons são ligados aos átomos da vizinhança e nenhum pode se mover livremente. Estes materiais são chamados isolantes.
Tipos de eletrização:
Eletrização por Atrito: Este tipo de eletrização se dá quando temos dois corpos neutros se atritam, isso faz com que um dos corpos arranquem cargas do outro, ficando este eletricamente carregado.
Eletrização por Contato: Quando temos dois corpos, um carregado e o outro neutro, ao tocarmos um no outro, veremos que os dois ficarão carregados eletricamente, ou seja, houve uma transferência de cargas de um corpo para o outro quando os dois foram postos em contato.
Eletrização por Indução: Esta maneira de eletrizar um corpo consiste em termos um corpo eletricamente carregando e um corpo neutro. Ao aproximarmos a uma certa distância verificaremos que o outro corpo ficará polarizado devido ao campo
elétrico gerado pelas cargas do primeiro corpo.
Objetivos
O nosso objetivo é tornar o ensino de física nas escolas públicas mais dinâmicos, práticos, e compreensivo, de uma forma que todos possam participar e tendo a conclusão que a física é muito mais do que podemos imaginar, que ela está no nosso dia-a-dia, mas de uma maneira diferente.
Para transmitir tal conhecimento em sala de aula é nessesario que este seja pertinente, assim deve-se levar em conta:
• O contexto
Informaçoes isoladas é insuficiente, deve-se perceber o meio que o aluno vive tanto na escola quanto em sua comunidade para que aquele conhecimento de fato faça algun sentido a ele, “a evolução cognitiva não caminha para o estabelecimento de conhecimentos cada vez mais abstratos, mas, ao contrário, para sua contextualização”¹
• O global
Podemos definir global como o todo. O todo contêm todos os contextos. Conhecendo o todo ao mesmo tempo que conhecemos as partes podemos verificar qualidades das partes que somente percebemos através do todo. A respeito disso, afirmou Pascal “sendo todas as coisas causadas e causadoras, ajudadas ou ajudantes, mediatas e imediatas, e sustentando-se todas por um elo natural e
insensível que une as mais distantes e as mais diferentes, considero ser impossível conhecer as partes sem conhecer o todo, tampouco conhecer o todo sem conhecer particularmente as partes”²
• O multidimensional
O ser é multidimensional pois, ao mesmo tempo é biológico, psíquico, social e racional. A própria sociedade também é, pois possui dimensões histórica, econômica, sociológica, religiosa... assim não podemos isolar uma parte, sempre devemos levar em conta suas dimensões ².
• O complexo
O conhecimento pertinente deve enfrentar a complexidade. Cada vez mais é evidente esse confronto, pois há muitos tipos de alunos e professores juntos em um ambiente e cada uma com suas multidimensionalidades, contextos.
Essencialmente, pretendemos tornar o ensino de física nas escolas públicas mais dinâmico, prático e compreensivo, de uma forma que todos possam participar e tendo como finalidade mostrar que a física é muito mais do que podemos imaginar, que ela está no nosso dia-a-dia, mas de uma maneira diferente.
Metodologia
Para alcançar os objetivos propostos, foram elaborados e realizados em sala de aula os seguintes experimentos envolvendo elétricidade: 1. Flutuação eletrostática Materiais utilizados: Bolinhas de isopor Tubinho de plástico Procedimento experimental
Colocam-se as bolinhas de isopor no tubo de plástico e o tampe, agita-se logo
depois. Precauções: utilize as menores bolas de isopor possíveis e simétricas. O ambiente deve ser o mais seco (com baixíssima umidade) possível.
Este experimento expressa o conceito de eletrização por atrito.
2. Pêndulo eletrostático
Materiais utilizados:
Esfera de isopor de raio 1cm Fio de nylon
Bexiga de festa de borracha 2 voluntários com cabelos secos Procedimento experimental
Amarrra-se o fio de nylon na esfera de isopor. Um dos voluntários deve erguer o fio com a esfera, enquanto o outro atrita a bexiga no seu cabelo seco. Após atritada aproxima-se a bexiga da esfera e observa-se o que acontece.
O princípio físico que envolve o experimento é o de indução elestrotática.
3. Gerador eletrostático
Materiais utilizados
Gerador eletrostático. Procedimento experimental
O gerador eletrostático descreve uma série de experiências. E algumas dessas são: efeito de Enron no qual fazemos um
cata-vento com uma peça quadrada com hastes pontiagudas disponíveis no kit do gerador, visualização de campo elétrico através de grãos de gergelim que estão dentro do óleo no recipiente com hastes de metal disponibilizados no kit, visualização da quebra da resistência do ar gerado pela ionização do mesmo, também temos a experiência do pêndulo eletrostático, porém, utilizando a esfera carregada do gerador.
A experiência composta pelo gerador envolve o conceito de uma poderosa eletrização por atrito, e indução eletrostática.
4. Eletroscópio de Folhas
Materiais utilizados:
1 Duas folhas de alumínio pequenas 2 Um arame de cobre ou alumínio 3 Um pote de vidro transparente 4 Uma bexiga de festa de aniversário
de borracha 5 Rolha 6 Canudo
Procedimento Experimental
Faz-se uma abertura na tampa de plástico do pote transparente com tampa de plástico furada. Em seguida encaixa-se a rolha com um pedaço de fio de cobre (raspado em ambas as extremidades) transfixado por ela. Cortamos o papel alumínio em duas fitas de medidas idênticas. Coloca-se as fitas na extremidade do fio que ficará dentro do pote. Na outra extremidade do fio encaixa-se uma pequena esfera de papel alumínio amassado. A tampa é fechado e o canudo eletrizado, do qual aproximama-se a esfera para se acompanhar o efeito.
Temos por conceito abordado o princípio de indução eletrostática.
Resultados e Discussão
Experimento 1:
Tivemos dificuldade em realizá-lo, pois este exige um ambiente seco, o que não condiz com o clima tropical existente nesta região do país. Mesmo com essa dificuldade houve uma grande curiosidade entre os alunos. Com o auxílio da equipe vimos que os alunos entendiam o princípio da eletrização por indução.
Como já foi explicado anteriormente, foi extremamente difícil contextualizar o experimento com o cotidiano do aluno.
Experimento 2:
Embora tivéssemos a mesma dificuldade do experimento anterior, a contextualização foi mais fácil devida a proximidade aluno-aluno que o experimento gerou. Os estudantes foram bem mais participativos, e interagiram mais com diversos exemplos , mesmo que estes não fossem necessariamente do assunto, exemplos como imãs se atraindo. Este fato indica que eles perceberam o principio de campo de força de modo empírico.
Percebemos um bom resultado nessa pratica, ou seja, conseguimos mostrar o princípio físico de um modo mais dinâmico e mais interativo.
Experimento 3:
Neste experimento viemos com o intuito de reforçar a ideia de campo e de força elétrica. Percebemos que os alunos de menores séries (11ª ano, 10ª ano) tinham mais dificuldade de observar que o pêndulo usado no gerador eletrostático se movia não devido a imãs que é um objeto mais comum na vivência deles, mas sim por causa das cargas que estavam induzidas, pelo motivo deles não terem visto este princípio físico em sua respectiva série escolar.
O resultado em geral não foi tão bom quanto o Experimento 2, exceto em algumas equipes. Percebemos que quanto mais facilitamos a interação entre os estudantes, o conhecimento é mais bem distribuído.
Experimento 3.1:
Nem todas as escolas tinham o gerador. Naquelas em que havia um gerador em boas condições, pudemos perceber maior interação dos alunos com a física, devido a diversidade de apetrechos presentes no kit do gerador. Como esta experiência não depende do clima não tivemos problemas como nas anteriores.
O bom resultado neste experimento está novamente associado à facilidade com que os alunos podiam interagir com o experimento e entre eles mesmos.
Experimento 4:
O resultado não foi muito bom, pois para perceber o movimento das laminas requer uma paciência muito maior que a disponível entre os estudantes na sala de aula. Dentre todos os experimentos podemos destacar esse como o menos viável para realização em sala, devido ao ambiente que desviava a atenção dos alunos para com o experimento que foi realizado.
Conclusão
Aulas dinâmicas, sempre com experimentos realizados na sala de aula, e com abordagem contextualizada tiveram um efeito satisfatório, pois os alunos se envolveram mais nesse tipo de abordagem do que nas aulas que estavam habituados, tais como, aulas tradicionais¹. Podemos dizer que uma parte da abordagem consiste em facilitar a descoberta dos fenômenos elétricos em seu cotidiano e a outra em reforçar seu empenho em mostrar o seu ponto de vista da física como ele conhece e qual sua nova visão diante dos fenômenos expostos em sala e pesquisados por eles. Nisso vimos que o método com abordagens mais práticas venceram o tradicionalismo em que os alunos eram levados. A curiosidade veio à tona e o desequilíbrio, segundo Piaget, em sua construção do conhecimento fizeram eles buscarem o equilíbrio que só foi satisfeito com o verdadeiro aprender.
[1]. BASTIEN, Claude, “Le décalage entre logique et connaissance”, in Courrier du CNRS, nº79, Sciences cognitives, outubro 1992
[2]. PASCAL, Pensées(texto estabelecido por Leon Brunschwicg). Ed. Garnier-Flammarion, Paris, 1976.
[3]. TIPLER, Paul Allen; MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. 6. ed. Rio de Janerio: LTC, c2009 vol 2.
[4]. MORIN, Edgar “Os sete saberes necessários à educação do futuro / Edgar Morin” ; tradução de Catarina Eleonora F. da Silva e Jeanne Sawaya ; revisão técnica de Edgard de Assis Carvalho. –2. ed. –São Paulo : Cortez ; Brasília, DF : UNESCO, 2000.
Título original: Les sept savoirs nécessaires àl’éducation du futur. Bibliografia. ISBN 85-249-0741-X (Cortez)
