A Pesquisa Educacional e a Produção de Saberes Nos Museus de Ciência

7/23/2019 A Pesquisa Educacional e a Produo de Saberes Nos Museus de Cincia

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Cad. Bras. Ens. Fs., v. 26, n. 2: p. 355-366, ago. 2009. 355

FSICA MODERNA NO ENSINO MDIO: O ESPAO-TEMPO DE EINSTEIN EM TIRINHAS

+ *

Francisco Caruso

Centro Brasileiro de Pesquisas Fsicas

Instituto de Fsica Armando Dias Tavares UERJ

Nilton de Freitas1

Instituto de Fsica Armando Dias Tavares UERJ

Rio de Janeiro RJ

Resumo

Faz-se um breve apanhado do impacto da contribuio de Einste-

in referente aos seguintes conceitos: espao, tempo, simultanei-

dade, massa e energia. Apresentam-se alguns objetivos relacio-

nados a um projeto de educao atravs de histrias em quadri-

nhos, no qual este trabalho se insere, e um conjunto de sete tiri-

nhas originais, que pode ser utilizado pelos professores de Ensino

Mdio como suporte para uma abordagem ldica e divertida da

Fsica Moderna, evidenciando as contribuies de Einstein para

a consolidao da importante revoluo cientfica que foi a sua

Teoria da Relatividade.

Palavras-chave: Espao-tempo; Fsica; Educao em Cincia;Quadrinhos.

Abstract

A brief summary of the impact of Einstein's contribution

concerning concepts like space, time, simultaneity, mass and

+

Modern Physics in High School: Space time in Einsteins comic strips

*Recebido: abril de 2008.

Aceito: maro de 2009.

1

Ex-bolsita da Faperj.


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Caruso, F. e Freitas, N.356

energy is presented. Some of the main purposes of an education

project through comics are sketched. The present work is inserted

in this project and it shows a set of seven original comic strips

which can be used by High School teachers to talk about one of

Einsteins revolutionary contributions to Modern Physics:

Relativity.

Keywords: Space time; Physics; Science Education; Comics.

I. Introduo

At o final do sculo XIX, o espao e o tempo eram considerados absolu-

tos e independentes um do outro. Admitia-se o tempo como universal e o espao

como formando um universo euclidiano e infinito. Para Isaac Newton (1642-

1727), por exemplo, o espao tinha um carter divino[1], admitido como osensori-

umde Deus[2]

.

Foi Albert Einstein (1879-1955) quem deu, em 1905, uma contribuio

essencial Fsica[3]

, reformulando o conceito de Relatividade de Galileu e de

Newton. Esta contribuio corresponde a uma nova viso de mundo[4-7] e teve

reflexos enormes na metodologia e no desenvolvimento da Fsica no sculo XX,

no desenvolvimento tecnolgico e, do ponto de vista fsico-filosfico, introduz

profundas modificaes nos conceitos deespao,tempo,massae energia.

Explicar isso aos adolescentes faz parte de um desafio maior que vempreocupando pesquisadores e professores h algum tempo: como abordar temas de

Fsica Moderna no Ensino Mdio[8]. Neste trabalho, apresenta-se uma sugesto

pontual, baseada em tirinhas feitas por um aluno daOficina de Educao atravs

de Histrias em Quadrinhos e Tirinhas EDUHQ[9]

, mostrando que a lingua-

gem dos quadrinhos pode dar suporte abordagem de temas extra-curriculares.

Em poucas palavras, a idia bsica da EDUHQ aproveitar pontes entre Fsica e

Arte[10-11] e a bagagem cultural dos participantes[12]. A metodologia utilizada na

elaborao das tirinhas simples e envolve a interao direta aluno/orientador, a

leitura de textos e livros selecionados em torno de um tema previamente escolhido

sendo que, como regra geral, a criao de qualquer tirinha s se d aps a clara

compreenso do conceito envolvido da parte do aluno-artista.


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II. A abrangncia da teoria de Einstein

O princpio galileano de absoluta equivalncia entre dois sistemas inerci-

ais de referncia que se movem um em relao ao outro implica o abandono de

qualquer possibilidade de movimento absoluto. Tal princpio fruto e ao mesmo

tempo a base de uma cosmoviso mecanicista que se estrutura com solidez a partir

da Mecnica de Newton, fortemente calcada na causa efficiens no conceito de

fora que ocupa um lugar central na obra de Newton. No entanto, como bem

salienta Steven Weinberg[13]

, a partir da fuso da Relatividade com a Mecnica

Quntica, no mais a matria (e, acrescentaramos, a fora) que ocupa uma

posio central na nova Weltanschauung. Nela, o papel da matria foi usurpado

pelosprincpios de simetria, dentre os quais destacamos os relacionados no maisapenas ao espao, mas ao espao-tempo.

O espao no qual medimos distncias e o tempo, que quantificamos com

os relgios, no so nem absolutos nem independentes: eles esto unidos e for-

mam um universo de quatro dimenses; esse novo espao-tempo que possui uma

unidade fsica. As medidas de espao e de tempo dependem, essencialmente, das

condies de movimento dos observadores. Nessa nova Weltanchauung, que vai se

sobrepor newtoniana, inegvel a dupla contribuio de Einstein, ao fazer uma

profunda reviso crtica do conceito de simultaneidade e ao tomar como paradig-

ma da Fsica Terica o Eletromagnetismo de James Clerk Maxwell (1831-1979),

em vez da Mecnica de Newton. De fato, Einstein aceita como correta esta teoria e

abandona as transformaes de Galileu que expressam matematicamente o princ-pio da relatividade da Mecnica. Einstein deu, assim, ao pr incpio da relatividade,

um alcance mais universal, estendendo-o aos fenmenos eletromagnticos e a

qualquer movimento.

Por fim, deve-se ressaltar o impacto da Relatividade na sociedade con-

tempornea. O desenvolvimento da eletrnica, por exemplo, s foi possvel, em

grande parte, graas contribuio de Einstein e da Mecnica Quntica. O micro-

computador e a revoluo da informtica, que ainda estamos vivendo, so frutos

tecnolgicos das ideias revolucionrias desse grande fsico[14].

Todos esses avanos influenciaram, de modo marcante, a sociedade em

que vivemos. Esse fato, aliado relevncia do trabalho de Einstein motivou-nos

no ano em que a UNESCO proclamou o Ano Internacional da Fsica, em come-

morao ao centenrio dos artigos seminais de Einstein

a refletir sobre como

levar essas ideias aos jovens, em particular, aos alunos do Ensino Mdio. O cami-

nho escolhido foi o das tirinhas, pequenas histrias com dois ou trs quadrinhos,

como veremos a seguir.


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III. A linguagem das tirinhas

Apresentamos aqui uma r esposta concreta indagao de como levar este

contedo de Fsica Moderna (Relatividade) aos jovens, afirmando que possvel

levar para o aluno do Ensino Mdio alguns aspectos da contribuio de Einstein

ao conceito de espao-tempo, utilizando a linguagem dos quadrinhos. Tal afirma-

o justifica-se pelo fato de as tirinhas aqui apresentadas terem sido desenvolvidas

por um desses alunos, que no tinha conhecimento prvio sobre o assunto, e tam-

bm por nossa experincia de utiliz-las em uma srie de seminrios para este

segmento escolar, da qual apreendemos o valor facilitador de aprendizagem destas

tirinhas.

Na verdade, esta no nossa primeira experincia de disponibilizar con-ceitos de Fsica Moderna para o uso no Ensino Mdio

[15]. Nosso trabalho insere-se

nas atividades da Oficina de Educao Atravs de Histrias em Quadrinhos e

Tirinhas (EDUHQ), cuja sede no Instituto de Fsica da Universidade do Estado

do Rio de Janeiro[10]. O projeto multidisciplinar tem como meta principal o ensino

de Cincias atravs de procedimentos didticos no formais, que articulam conte-

dos cognitivos e produo artstica, atravs de uma raiz comum: a nfase na

criatividade operando no campo pedaggico[16]

.

Detalhes sobre os objetivos da Oficina EDUHQ podem ser destacados os

seguintes[10,16-17]:

- Priorizar uma pedagogia que contemple articulaes entre ensino a-

prendizagem e conhecimento-sociedade, integrando metodologicamente os conte-dos das disciplinas curriculares, atravs da produo artstica;

- Contribuir para que o aluno possa ser um ator importante na difuso do

conhecimento, a partir de um processo que se inicia nos processos didticos e

culmina com seu ato criativo, processo esse que dever lhe dar uma nova dimen-

so dialgica do processo ensino-aprendizado;

- Contribuir para o aprimoramento dos professores que participam do

projeto, no tocante s tcnicas e metodologias de ensino, bem como daqueles que,

fora da oficina, posteriormente, tero contato com o material ali produzido, como

agentes desencadeadores de outros processos criativos em situaes diversas;

- Enfatizar e incentivar a produo artstica no apenas como instrumen-

to didtico, mas como produo esttica autnoma inserida na cultura e na socie-

dade;

- Criar e desenvolver tcnicas e metodologias facilitadoras da transfern-

cia de conhecimentos na prpria oficina, em sala de aula, atravs do ensino


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distncia e na vida prtica, imprimindo produo do conhecimento um aspecto

ldico e esttico.

Gostaramos apenas de ressaltar que, neste projeto, que existe h oito a-

nos, pesquisadores, professores e alunos de graduao se revezam explicando

conceitos bsicos de diversas disciplinas aos alunos de Ensino Mdio, dando aulas

extraclasse de reforo dos contedos curriculares do Ensino Mdio, ministrando

palestras sobre assuntos var iados e de interesse dos alunos, as quais, muitas vezes,

abordam temas extracurriculares e de vanguarda no desenvolvimento da Cincia,

como o caso aqui relatado. Nessa abordagem, faz-se com que o ensino seja mi-

nistrado com base na valorizao da experincia extraescolar, em consonncia

com os artigos 3 e 26 da LDB, que afirmam, respectivamente, que ensino ser

ministrado com base [no princpio da] vinculao entre a educao escolar, o

trabalho e as prticas sociais e que o ensino da arte constituir componente

curricular obrigatrio, nos diversos nveis da educao, de forma a promover o

desenvolvimento cultural dos alunos.

Em nosso caso, optamos pela manifestao artstica atravs dos quadri-

nhos. O aluno, no projeto EDUHQ, atua como uma espcie de tradutor. Ele no

cria o conhecimento, mas, uma vez compreendido, o traduz na linguagem dos

quadrinhos. Ao levarem em conta suas experincias pessoais e o bom humor tpi-

co dos jovens, os alunos criam um material didtico indito, com uma linguagem

muito mais prxima das de seus coetneos. Esse processo de produo e seu im-

pacto sobre a motivao dos alunos j foi avaliado positivamente[18]

e pode ser

facilmente reproduzido em sala de aula.O que torna interessante o uso das Histrias em Quadrinhos como fonte

de motivao para os alunos em seus estudos justamente a sua forma e a sua

linguagem caractersticas, que misturam elementos especficos e resultam em uma

perfeita interao entre palavras e imagens. Em uma sociedade que passa por

mudanas cada vez mais velozes e na qual a imagem se impe de forma marcante,

a rpida decodificao dos quadrinhos um elemento facilitador do aprendizado,

pois fcil notar a diminuio do poder de concentrao dos jovens em uma ativi-

dade especfica, principalmente se ela diz respeito aos estudos. O leitor interessa-

do pode consultar outros artigos e livros sobre como usar as tirinhas em sala de

aula[19-24]

.

IV. As tirinhas

Nesta seo apresentamos um conjunto de sete tirinhas originais que fa-

lam por si s, respectivamente, abordando temas como a unificao do espao-


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tempo (tirinha 4), a relao entre massa e energia (tirinha 1), a dilatao temporal

(tirinha 1) e uma ltima tirinha enfatizando que Einstein fez esse trabalho semi-

nal com 26 anos.

O restante do material pode ser encontrado no site da EDUHQ, bem co-

mo um calendrio em pdf com as 12 tirinhas feitas sobre esse assunto, que pode

ser baixado gratuitamente[9].

Tirinha 1

Tirinha 1

Tirinha 2


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Uma forma estimulante de utilizar as tirinhas em sala de aula apresen-

t-la aos alunos como ponto de partida de sua explicao de um dado assunto.

Podemos projetar a tirinha na parede, sem dizer nada sobre ela, e estimular os

alunos a comentarem de que ela se trata. Algumas vezes nos surpreendemos com

o resultado. Depois de um tempo de comentrios livres, passamos a direcionar a

discusso, dando turma subsdios para compreender o conceito ao qual queremos

nos referir. No caso da Relatividade, sugerimos comear pelo novo conceito de

espao-tempo (Tirinhas 1 e 2). Com elas o professor pode explicar inicialmente os

conceitos clssicos de espao e de tempo e, a partir da a sntese de Einstein. Neste

caso, as tirinhas 3 e 4 do a dose de humor e uma informao histrica importan-

te: Einstein era jovem quando fez a Relatividade.

Tirinha 3


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Tirinha 4

A Tirinha 5 serve como ponto de partida para de discutir as bases expe-

rimentais da Teoria da Relatividade Especial.

Tirinha 5


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J a tirinha 6 coloca claramente a questo de que no foram apenas os

conceitos de espao e de tempo que se fundem em outro, mas tambm massa e

energia, classicamente vistos como conceitos distintos, passam a estar interligados

pela famosa frmula E = mc2.

Tirinha 6

Caso tenhamos tempo, podemos aludir ao fato de que muitas partculas s

conseguem chegar at ns por causa do conceito de dilatao temporal da r elativi-

dade, como o caso dos mons csmicos.

Alguns professores preferem apenas utilizar as tirinhas como ilustraes

de suas aulas. Neste caso, elas so apresentadas ao aluno como uma situao-

exemplo do que o professor ensinou de forma tradicional.

Qualquer que seja a forma de utilizao, sugerimos que seja pedido aos

alunos que faam novas leituras do que foi ensinado e do que eles ouviram na

aula-discusso, atravs da elaborao de novas tirinhas. Essa tarefa pode ser para

casa ou feita em sala de aula. Este ato criativo importante, pois por seu inter-

mdio que o aluno reflete sobre um conhecimento novo e procura relacion-lo

com suas experincias prvias.


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Tirinha 7

V. Concluses

As tirinhas, por seu carter ldico, podem ser utilizadas pelo professor

como instrumento de apoio em suas aulas capaz de prender a ateno dos alu-

nos. Elas tm a vantagem de permitir que qualquer assunto de Fsica ou de Cin-

cias possa ser abordado sem recorrer, num primeiro momento, matematizao

do fenmeno. Levando-se em conta que muitas vezes a deficincia em Matem-tica que desestimula o jovem a estudar cincias, recorrer aos quadrinhos pode ser

uma deciso efetiva no sentido de motivar o estudante.

Neste ar tigo, mostramos que mesmo um tema de Fsica Moderna, como a

Relatividade, pode ser abordado a partir de tirinhas. Mais ainda, mostramos que

vivel que o jovem compreenda alguns conceitos bsicos e os traduza na lingua-

gem dos quadrinhos, como ilustra as tirinhas aqui reproduzidas, todas feitas por

um nico aluno de Ensino Mdio.

Agradecimentos

Este projeto foi parcialmente apoiado pela FAPERJ. Os autores gostariam

de agradecer a toda a equipe da Oficina EDUHQ e, em particular, a Erick Hoepf-

ner, pelo auxlio na digitalizao das tirinhas. Somos gratos a dois rbitros an-

nimos, cujos comentrios e crticas contriburam para maior clareza do texto.


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Notas e Referncias Bibliogrficas

[1]NEWTON, I. Optiks. London, 1704, Queries 28 and 31. Traduo: A.K.T.

ASSIS.ptica. Editora Edusp, 2002.

[2] Sobre esse assunto veja tambm a interessante discusso de TIPLER, F. J. The

Sensorium of God: Newton and Absolute Spaces. In: COYNE, G. V.; HELLER,

M.; ZYCINSKI, J. (Eds.).Newton and the new direction in Science. Vaticano:Specola Vaticana, 1988, p. 215-228.

[3]STACHEL, J.O ano miraculoso de Einstein: cinco artigos que mudaram a

face da Fsica. Traduo: Alexandre Carlos Tort. Rio de Janeiro: Editora UFRJ,2001.

[4]EINSTEIN, A.Relativity: the Special and General Theory (a popular expo-

sition). New York: Wings Book, 1961.

[5]MILLER, A. I. Albert Einstein's Special Theory of Relativity: emergence

(1905) and early interpretation (1905-1911).Reading: Addison-Wesley, 1981.

[6] TONNELAT, M. A. Histoire du principe de Relativit. Paris: Flammarion,1971.

[7]CARUSO, F.; OGURI, V.Fsica Moderna: origens clssicas e fundamentos

qunticos. Rio de Janeiro: Elsevier/Campus, 2006.

[8] Veja, por exemplo, OLIVEIRA, F. F.; VIANNA, D. M.; GERBASSI, R. S.

Fsica moderna no Ensino Mdio: o que dizem os professores.Revista Brasileirade Ensino de Fsica, v. 29, n. 3, p. 447-454, 2007 e referncias l citadas.

[9]Disponvel em: . Acesso em: 23 maro 2009.

[10]CARUSO, F.; CARVALHO, M.; SILVEIRA, M. C. Uma proposta de ensino

de divulgao de cincias atravs dos quadrinhos. Cincia & Sociedade, dez.2002.

[11]ZANETIC, J. Fsica e Arte: uma ponte entre duas culturas.Proposies, Cam-

pinas, v. 17, n. 1, p. 39-58, 2006.

[12]ZANETIC, J. Fsica Cultura. Cincia e Cultura, So Paulo, v. 57, n. 3, p.

21-24, 2005.


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[13]WEINBERG, S.Dream of a final theory. New York: Pantheon Books, 1993.

[14]CARUSO, F. Relatividade. In: DA SILVA, F. C. T. et al. (Orgs.).Dicionrio

de Guerras e Revolues do Sculo XX - As Grandes Transformaes doMundo: Conflitos, Cultura e Comportamento.Rio de Janeiro: Elsevier/Campus,2004. p. 745-6.

[15]CARUSO, F.; DAOU, L.Tirinhas de Fsica. Rio de Janeiro, 2000-2002. v. 1-

6. Ver tambm o site . Acesso em: 23 maro 2009.

[16]CARUSO, F.; CARVALHO, M.; SILVEIRA, M. C. O. Ensino no-formal no

campo das Cincias atravs dos Quadrinhos.Cincia & Cultura v. 57, n. 4, p.33-35, out.-dez. 2005. Veja

.

[17]CARUSO, F.; SILVEIRA, C. Quadrinhos para a cidadania.Histria Cincias

Sade Manguinhos. v. 16, n. 1, p. 217-236, jan.-mar. 2009.

[18] FREITAS, M. C. S. Da motivao e de sua relevncia no processo de a-prendizagem escolar. Monografia (curso de Pedagogia) Faculdade de Educaoe Letras da Universidade Iguau, Unig, Rio de Janeiro, 2002.

[19]PENA, F. L. A. Como trabalhar com tirinhas na sala de aula.Fsica na Es-

cola, So Paulo, v. 4, n. 2, p. 20-21, 2003.

[20] KAMEL, C.; LA ROCQUE, L. Quadrinhos como recurso didtico em tpicos

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[21]RAMA, A.; VERGUEIRO, W. Como usar as histrias em quadrinhos na

sala de aula. So Paulo: Editora Contexto, 2005.

[22]CARVALHO, D.A Educao est no Gibi. So Paulo: Papirus, 2006.

[23] SCHWANCK, C.; CARUSO, F.; BIANCONI, M. L.Instrumentao para oEnsino de Cincias. Rio de Janeiro: Fundao Cecierj, 2006.

[24]GONICK, L.; HUFFMAN, A. Introduo Ilustrada Fsica. So Paulo:

Harbra, 1999.

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