O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOSDA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE

2009

Produção Didático-Pedagógica

Versão Online ISBN 978-85-8015-053-7Cadernos PDE

VOLU

ME I

I

GOVERNO DO ESTADO DO PARANÁ SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL

CADERNO PEDAGÓGICO: ASTRONOMIA PARA O ENSINO FUNDAMENTAL

CURITIBA2010

GOVERNO DO ESTADO DO PARANÁ SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL

CADERNO PEDAGÓGICO: ASTRONOMIA PARA O ENSINO FUNDAMENTAL

Autora

Liliane Denise LicodiedoffProfessora da Rede Pública Estadual Paranaense

Orientador

Liane Maria Vargas BarbozaProfessora do Departamento de Teoria e Prática de Ensino da UFPR

CURITIBA2010

SUMÁRIO

1. IDENTIFICAÇÃO.......................................................................................................... ...4

2. APRESENTAÇÃO.......................................................................................................... ...4

3. INTRODUÇÃO............................................................................................................... ...5

4. TEMA............................................................................................................................... ...5

5. PROBLEMATIZAÇÃO................................................................................................. ...7

6. UNIDADE I: O UNIVERSO.......................................................................................... ...8

6.1 A DESCOBERTA DO UNIVERSO................................................................................ ...8

6.2 TEORIAS SOBRE O UNIVERSO................................................................................. ...9

6.3 CLASSIFICAÇÃO COSMOLÓGICA........................................................................... .10

6.3.1 Galáxias e aglomerados................................................................................................ .10

6.3.2 Nebulosas..................................................................................................................... .12

6.4 UNIDADES ASTRONÔMICAS.................................................................................... .12

6.5 ATIVIDADES................................................................................................................. .13

6.5.1 Origem do Universo..................................................................................................... .13

6.5.2 O Universo e a Origem do Sistema Solar.................................................................... .14

6.5.3 Teoria do Big Bang...................................................................................................... .14

6.5.4 Fabricando uma galáxia em espiral.............................................................................. .14

6.5.5 O movimento de expansão das galáxias...................................................................... .15

6.6 SUGESTÕES.................................................................................................................. .16

7. UNIDADE II: GRAVITAÇÃO UNIVERSAL.............................................................. .17

7.1 A GRAVITAÇÃO UNIVERSAL................................................................................... .17

7.2 A LUA............................................................................................................................ .18

7.3 ATIVIDADES................................................................................................................. .20

7.3.1 Isaac Newton e a gravitação universal......................................................................... .20

7.3.2 Observação do céu noturno …..................................................................................... .20

7.3.3 Gravidade na Lua......................................................................................................... .21

7.4 SUGESTÕES................................................................................................................. .22

8. UNIDADE III: SISTEMA SOLAR............................................................................... .24

8.1 O SISTEMA SOLAR...................................................................................................... .24

8.2 ASTROS......................................................................................................................... .25

8.3 MOVIMENTOS CELESTES......................................................................................... .26

8.3.1 A rotação dos planetas do Sistema Solar …................................................................. .26

8.4 ATIVIDADES................................................................................................................ .28

8.4.1 Centro do Universo?.................................................................................................... .28

8.4.2 A diferença de temperatura entre os planetas............................................................... .29

8.4.3 Eclipses........................................................................................................................ .29

9. SÍNTESE.......................................................................................................................... .31

REFERÊNCIAS.................................................................................................................. .32

4

1. IDENTIFICAÇÃO1.1 ÁREA: Ciências

1.2 PROFESSOR PDE: Liliane Denise Licodiedoff

1.3 PROFESSOR ORIENTADOR IES: Liane Maria Vargas Barboza – UFPR

2. APRESENTAÇÃO

Caros Professores e Professoras,

É com satisfação que apresento o “Caderno Pedagógico de Astronomia” como uma

pequena contribuição para a melhoria do processo de ensino e de aprendizagem para a

disciplina de Ciências.

O presente caderno é parte integrante das atividades do Programa de Desenvolvimento

Educacional- Formação Continuada em Rede (PDE) 2009 do Estado do Paraná. Um de seus

objetivos principais visa tornar-se uma base de consulta para que os professores de Ciências

da Rede Pública Estadual de Educação pesquisem e aprimorem seus conhecimentos,

buscando a qualidade teórico-metodológica da ação docente e a formação continuada, com

temas relacionados à Astronomia.

As sugestões de encaminhamento metodológico propostas neste caderno estão

relacionadas a objetivos e conteúdos contemplados nas Diretrizes Curriculares Estaduais para

o Ensino de Ciências.

O Caderno Pedagógico apresenta três unidades didáticas que abordam como tema

principal a História da Astronomia e sua consequente evolução como Ciência. Consta em cada

unidade a construção de um referencial teórico seguido de descrições de atividades. Cada

unidade didática trás leitura de textos e sugestão de filmes relacionados à História da

Astronomia, buscando promover um melhor entendimento sobre a construção coletiva dos

conhecimentos científicos abordados no currículo escolar do Ensino Fundamental de

Ciências. As atividades experimentais visam integrar os conhecimentos científicos de Física

com a Astronomia.

Espero que esse caderno seja uma valiosa ferramenta em seu contexto educacional,

5

aprimorando o trabalho de ensinar na desafiadora tarefa de conduzir os estudantes para a

apropriação dos saberes rumo a cidadania.

Liliane Denise Licodiedoff

Colégio Estadual Maria da Luz Furquim- Ensino Fundamental e Médio

Núcleo Regional de Educação Área Metropolitana Norte

3. INTRODUÇÃO

O estudo da Astronomia tem exercido grande fascínio sobre a humanidade desde os

primórdios de sua civilização. Fascínio este devido não somente a inebriante beleza da

natureza e seus fenômenos, mas também pela sua utilização prática que abriu um leque de

possibilidades nas mais diversas áreas do conhecimento. A Astronomia possui um caráter

integrador abordando temas de forma questionadora e investigativa, temas estes que

demonstram uma Ciência em constante construção, evolução, utilização e aprimoramento. O

ensino da História das Ciências, em particular da Astronomia, jamais substituirá o ensino

comum dos conteúdos científicos curriculares, mas poderá vir a complementá-los de várias

formas. Alguns episódios históricos nos permitem compreender as inter-relações entre

Ciência, Tecnologia e Sociedade, mostrando que o desenvolvimento científico não é isolado,

mas faz parte de um desenvolvimento histórico e cultural de diferentes civilizações e épocas.

4. TEMA

A escolha do tema “Astronomia se deve ao estudo das Diretrizes Curriculares da

Educação Básica- Ciências (2008) do Estado do Paraná que citam,

A Astronomia tem um papel importante no Ensino Fundamental, pois é uma das ciências de referência para os conhecimentos sobre a dinâmica dos corpos celestes.

6Numa abordagem histórica traz as discussões sobre os modelos geocêntrico e heliocêntrico, bem como sobre os métodos e instrumentos científicos, conceitos e modelos explicativos que envolveram tais discussões. Além disso, os fenômenos celestes são de grande interesse dos estudantes porque por meio deles buscam-se explicações alternativas para acontecimentos regulares da realidade, como o movimento aparente do sol, as fases da lua, as estações do ano, as viagens espaciais, entre outros. Este conteúdo estruturante possibilita estudos e discussões sobre a origem e a evolução do Universo. Apresentam-se, a seguir, os conteúdos básicos que envolvem conceitos científicos necessários para o entendimento de questões astronômicas e para a compreensão do objeto de estudo da disciplina de Ciências:

• universo;

• sistema solar;

• movimentos celestes e terrestres;

• astros;

• origem e evolução do universo;

• gravitação universal.

Segundo Martins (2006) a História da Ciência, em particular a Astronomia, não

substituirá o ensino de Ciências, mas pode contextualizá-lo e complementá-lo de várias

formas, questionando aspectos referentes ao modo como as teorias e os conceitos se

desenvolveram, quem eram e como os cientistas trabalhavam, segundo o momento histórico

em que aconteceram as descobertas e quais foram as influências recebidas por eles. Olhando

para o passado nos permite vislumbrar a maneira como a Ciência evolui. Entendendo como

aconteceu o processo de construção coletiva da Ciência significa poder motivar a presente

geração para o estudo e a pesquisa, pois poderão passar a reconhecer que a Ciência não é uma

construção feita somente por grandes e raros gênios. Uma aprendizagem significativa pode ser

muito mais eficaz do que a capacidade de conjugar fórmulas, contextualizando e relacionando

os conceitos científicos com as experiências cotidianas e com as atuais tecnologias, levando o

estudante ao conhecimento do processo evolutivo e contínuo da Ciência, bem como a

compreensão da Ciência como uma ferramenta para uma maior interação com o meio e suas

necessidades.

Na busca desta aprendizagem significativa e a partir de minha vivência pessoal e

profissional, do anseio de meus colegas e dos estudantes envolvidos no processo ensino e

aprendizagem, busquei por meio da proposta de trabalho sugerida no Caderno Pedagógico:

Astronomia para o Ensino Fundamental reforçar a integração que existe entre a Astronomia e

os conceitos físicos diretamente relacionados a esta. Busquei no potencial da abordagem

didática, nas atividades de caráter prático experimental viabilizar o sucesso do ensino dos

7

conhecimentos científicos, contribuindo assim para tornar significativo e eficaz o processo de

ensino e de aprendizagem em Ciências no Ensino Fundamental. Tais propostas didáticas

configuram-se como estratégias pedagógicas de estímulo e motivação, que buscam a

concretização da tão sonhada práxis, no reconhecimento das relações dialógicas entre

professores-alunos-conhecimentos científicos.

5. PROBLEMATIZAÇÃO

No ensino de Ciências muitos são os questionamentos que ficam em aberto e o ensino

passa a ser superficial e vulgarizado. Nas aulas de Ciências vem ocorrendo uma crescente

distorção e simplificação dos fatos e conceitos científicos, a mitificação dos cientistas e das

descobertas científicas, levando o estudante a criar uma visão ingênua e distante do trabalho

científico. Neste contexto, questionamos: Como poderemos tornar as aulas de Ciências mais

significativas, trabalhando a Astronomia e sua evolução integrada aos conteúdos físicos,

durante o processo de ensino e aprendizagem?

8

6. UNIDADE I: O UNIVERSO

Área: Ciências da Natureza

Nível: 7ª série do Ensino Fundamental

Conteúdo Estruturante: Astronomia

Conteúdo Básico: Origem e evolução do Universo

Esta unidade didática propõe ao professor de Ciências do Ensino Fundamental uma

reflexão sobre os modelos científicos que abordam a origem e a evolução do Universo, bem

como o conhecimento de alguns fundamentos da classificação cosmológica como as galáxias,

aglomerados, nebulosas e unidades astronômicas.

6.1 A DESCOBERTA DO UNIVERSO

A curiosidade sempre foi uma forte característica humana e desde a antiguidade o céu

encantava o homem. O céu conhecido constituía o seu universo. Os corpos celestes que

podiam ser vistos a olho nu como a nossa galáxia, a Via Láctea, os seis planetas visíveis

(Mercúrio, Vênus, Terra/Lua, Marte, Júpiter e Saturno), pequenas nebulosidades e as estrelas.

Esta estrutura de universo persistiu até 1609 quando Galileu apontou as lentes de seu

telescópio para o céu, confirmando a hipótese de que a Via Láctea era composta por estrelas.

(OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010f).

Os primeiros modelos cosmológicos científicos foram propostos por filósofos como

Platão (séc. IV a.C.) e Pitágoras de Samos (séc. VI a.C.). Para Platão o Universo era composto

por uma esfera terrestre na qual viviam os homens e uma esfera celeste na qual estavam

coladas as estrelas. Os planetas eram corpos errantes que vagavam entre as duas. Para

Aristóteles os planetas moviam-se ligados a esferas transparentes, a Terra era formada por

quatro elementos (água, ar, terra e fogo) e os corpos celestes por um quinto elemento ( o éter).

Essa ideia atravessou a Idade Média e veio a colidir com a concepção de Nicolau Copérnico

que propôs a teoria Heliocêntrica (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010f).

Em meados do século XII o conceito de Universo já havia se estendido muito além do

modelo Heliocêntrico e era descrito como um conjunto infinito de estrelas. Por meio da teoria

da Mecânica Celeste de Isaac Newton (1642-1727) todos os esforços anteriores foram

9

sintetizados e embasados pelo formalismo matemático e cálculo infinitesimal. Foi a partir do

século XVIII, com o desenvolvimento de novas teorias científicas e a criação e melhoria dos

equipamentos usados para observações astronômicas, que os cientistas passaram a entender

alguns elementos essenciais para começar a compreender a estrutura do Universo.

6.2 TEORIAS SOBRE O UNIVERSO

Várias foram as teorias sobre a origem do Universo. Os modelos cíclicos do Universo

têm acompanhado a Cosmologia desde a concepção de sua existência. Em meados de 1930

Albert Einstein considerou a possibilidade do Universo obedecer a um modelo cíclico, ou

seja, o espaço era estacionário, sem expansão, sem contração, era finito, fechado, esférico,

com a matéria homogeneamente distribuída.

Willen de Sitter descrevia o Universo plano no sentido geométrico e em expansão,

porém desprovido de matéria. Alexander Friedmann formulou modelos conhecidos como os

modelos-padrão de Universo. A partir de detectar um erro no modelo sugerido por Einstein o

Universo para Friedmann, passaria a ter movimento de expansão ou contração. Esta

descoberta aconteceu no mesmo tempo em que Hubble e Slipher observavam a existência da

expansão no Universo. A obra de Friedmann passou a ser reconhecida com o trabalho de

Georges Lemaître (1894-1966) que levantou a hipótese de um estado inicial de alta densidade

para a matéria do Universo como um todo, sendo reconhecido como um dos pais da ideia do

Big Bang. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010j).

O Big Bang e a expansão que a ele se seguiu marcam o início e a expansão do espaço

sideral. Isto significa que a matéria que constitui o Universo já existia contida dentro deste

volume. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010j)..

Em 1948 George Gamow demonstrou a partir dos modelos de expansão do Universo

que este havia passado por um estado inicial de altíssimas temperaturas, com volume muito

pequeno e densidade muito grande, quando ainda não poderia existir matéria e sim apenas

energia (Era da Radiação). Gamow demonstrou que com a expansão do Universo até seu

volume atual a radiação havia se convertido em matéria, reação esta explicada pela clássica

Teoria da Relatividade de Einstein (E= mc2). Ainda segundo Gamow parte da radiação

10

permaneceria na forma de energia pelo Universo todo.

Em 1965 dois pesquisadores Arno Penzias e Robert Wilson descobriram um chiado

captado por antenas de rádio com uma frequência exata de 4080 MHz, que corresponde a

temperatura de 3K (a temperatura do Universo é de aproximadamente três Kelvins) . Quando

esta descoberta foi publicada pesquisadores de Cosmologia a identificaram como sendo a

radiação de fundo original do Big Bang prevista por Gamow. (OBSERVATÓRIO

NACIONAL, 2010c).

O que faz a teoria do Big Bang ser aceita pela maior parte da comunidade científica

são as evidências científicas conseguidas até o presente momento, a radiação de fundo de 3K

que permeia o Universo e o movimento de recessão das galáxias.

No início de 1980 foi proposto o Modelo Inflacionário para explicar a o assimetria

matéria-antimatéria, Achatamento e formação das galáxias. Esta teoria está baseada nos

esforços teóricos e experimentais para se obter uma expressão unificada para as quatro forças

fundamentais que existem na natureza: a força gravitacional, a força eletromagnética, e as

forças nuclear forte (é responsável por manter os prótons e os nêutrons juntos no núcleo

atômico, desempenhando um papel fundamental no processo de fusão nuclear que, por sua

vez, fornece a maior parte da energia gerada pelas estrelas) e força nuclear fraca (força

nuclear fraca, ou simplesmente força fraca, é a força responsável por um processo radioativo

(isto é, transformação de um núcleo atômico em outro).

6.3 CLASSIFICAÇÃO COSMOLÓGICA

6.3.1 Galáxias e aglomerados

As galáxias são enormes aglomerações de estrelas. Existem galáxias de vários tipos

que apresentam muitos aspectos básicos comuns. A partir de suas aparências, as galáxias são

classificadas como:

• Galáxias elípticas: são galáxias com uma forma elipsoidal. Elas não rodam como um

todo. Normalmente, as galáxias elípticas contém pouquíssima ou nenhuma matéria

interestelar, e consistem somente de estrelas de população velhas.

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• Galáxias lenticulares: são galáxias com a forma de uma lente. Nelas agrupam-se

estrelas mais velhas que possuem uma distribuição regular, suave e pouca estrutura

interna. Uma de suas principais características é serem galáxias com um disco suave,

onde a formação estelar parou há muito tempo atrás, quando a matéria interestelar

esgotou-se.

• Galáxias espirais: São galáxias com uma área densa central e braços que espiralam

em torno dela. Um disco grande e plano, que frequentemente contém muita matéria

interestelar. As estrelas jovens no disco são classificadas como população estelar I, as

estrelas do bojo velhas como população II. A Via Láctea e a galáxia Andrômeda são

apenas duas de uma multidão de galáxias espirais conhecidas.

• Galáxias irregulares: são galáxias que não são nem espiral, nem elíptica, nem

lenticular. As galáxias irregulares contêm de 100 milhões a 10 bilhões de estrelas. São

exemplos de galáxias irregulares: as Nuvens de Magalhães, a Grande Nuvem de

Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães.(OBSERVATÓRIO NACIONAL,

2010g).

As galáxias não estão espalhadas de forma aleatória pelo Universo. A maioria das

galáxias estão gravitacionalmente associadas se reunindo em aglomerados de galáxias.

Estes aglomerados de galáxias podem ser classificados de acordo com algumas

propriedades tais como: riqueza (número de membros), forma (regular [esférica, achatada] ou

irregular), conteúdo de galáxias (rico em espirais, pobre em espirais, rico em elípticas).

Os aglomerados podem conter um número bastante variado de galáxias. Em função disso, os astrônomos classificam os aglomerados de galáxias em

• aglomerados ricos:

• Os aglomerados ricos chegam a possuir milhares de galáxias. O aglomerado de galáxias mais rico que está mais próximo de nós é o aglomerado Virgo, situado a 60 milhões de anos-luz da nossa Galáxia. Ele contém cerca de 2500 galáxias, a maior parte delas elípticas.

• aglomerados pobres:

• Os aglomerados pobres em geral possuem apenas 20 ou 30 galáxias. Por este motivo eles são também chamados de grupos de galáxias. Os grupos de galáxias são muito mais numerosos do que os aglomerados ricos. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010g )

12

A Via Láctea, nossa galáxia, pertence a um grupo de apenas 30 galáxias.

6.3.2 Nebulosas

Nebulosas planetárias têm origem no processo de evolução de estrelas. O nome "nebulosa planetária" é usado por razões históricas: antigos astrônomos, os primeiros que viram esses objetos através de seus pequenos telescópios, notaram que eles tinham forma semelhante a um planeta gigante tal como Júpiter e suspeitaram que eles também fossem planetas. O astrônomo francês Charles Messier foi o primeiro a observar uma nebulosa planetária, em 1764, na constelação Vulpecula, à qual ele deu o número 27 (M27) do seu catálogo de objetos difusos. Foi o astrônomo William Herschel quem atribuiu a esses objetos o nome "nebulosa planetária" por achar que eles se pareciam com o planeta Urano que ele havia recentemente descoberto. Essa é a origem do nome que, embora possa induzir ao erro, ainda é usado pela Astronomia. A verdadeira natureza das nebulosas planetárias só foi conhecida após as primeiras observações espectroscópicas, o que ocorreu somente em meados do século XIX. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010l).

As estrelas evoluem,. após esgotarem seu estoque de hidrogênio começam a se contrair, aumentando

seu tamanho e transformando-se em uma “gigante vermelha”. No decorrer deste processo a estrela perderá

material externo e seu interior ficará exposto e muito quente. Quando sua temperatura chegar a

aproximadamente 30000 K haverá radiação ultravioleta suficiente para incidir sobre o material gasoso que foi

expelido de suas regiões externas. Esse material gasoso começará a brilhar formando uma nebulosa planetária.

Dentro de algumas dezenas de milhares de anos o material ejetado pela estrela será dispersado no meio

interestelar, ou seja, elementos químicos pesados gerados da queima nuclear da estrela como o carbono,

nitrogênio, oxigênio, entre outros, darão origem a novas estrelas e sistemas planetários. O material central que

restar da estrela originará uma “anã branca”, que com o tempo irá diminuir o seu brilho até se apagar, então será

chamada de “anã negra”.

6.4 UNIDADES ASTRONÔMICAS

Há indicações de que foi no século 3 a. C que Aristarcos de Samos propôs em um

modelo heliocêntrico (o Sol no centro) para o Universo, supondo que o movimento diário das

estrelas era devido à rotação da Terra e passou a criar métodos engenhosos para estimar as

distâncias e os tamanhos relativos do Sol, da Lua e da Terra. (OBSERVATÓRIO

NACIONAL, 2010a).

Segundo COSTA (2004) ao olharmos para o céu realizamos uma verdadeira viagem no

tempo e no espaço. Devido às distâncias “astronômicas” enxergamos a energia de um corpo

que já pode ter deixado de existir, e o enxergamos como ele era no passado.

13

Para que essa viagem possa acontecer ou as grandes distâncias possam ser calculadas

foi necessário criar as “Unidades Astronômicas”.

O quilômetro serve para medir as distâncias dentro do nosso planeta.

Com o advento das sondas exploratórias para outros planetas convencionou-se medir o

percurso e as distâncias dentro do Sistema Solar com o uso da Unidade Astronômica (U.A.)

que equivale a distância média entre a Terra e o Sol (aproximadamente 150 milhões de

quilômetros).

Quando falamos de distâncias estelares a U.A. deixa de ser prática, então os

astrônomos decidiram-se pelo Ano-luz (al) que equivale ao percurso de um raio de luz que

viaja pelo espaço durante um ano, sabendo que a velocidade da luz é de 300.000 quilômetros

por segundo.

Se a distância medida for entre galáxias o ano-luz já não satisfará mais aos astrônomos

que convencionaram uma nova medida, o parsec (pc), que equivale a 3,26 al.

6.5 ATIVIDADES

6.5.1 Origem do universo

Apresentação do filme Poeira das Estrelas- parte 01.

Disponível no link: <http://www.youtube.com/watch?v=aEwmX8yerWQ>.

Esta atividade tem o propósito de chamar a atenção dos estudantes e despertá-los para

a reflexão dos temas em questão como: “de onde viemos?”, “como o mundo começou?”,

visando iniciar o conteúdo Origem do Universo em aula.

Após a apresentação do filme o professor deve dialogar com os estudantes sobre as

diferentes explicações dadas pelas diversas culturas, em diferentes épocas, para a origem do

Universo, desconstruindo o senso comum trazido pelo estudante e ampliando seus

conhecimentos culturais e científicos.

O professor ainda poderá explorar a apresentação do Big Bang introduzindo as

diferentes teorias científicas que buscam explicar a Origem do Universo.

14

6.5.2 Leitura e interpretação do texto “O Universo e a Origem do Sistema Solar”.

Link para o texto: <http://www.cdcc.usp.br/cda/aprendendo-basico/universo/universo.htm>.

Durante a interpretação do texto sugerido o professor deverá chamar a atenção do

estudante para a observação dos eventos astronômicos ocorridos durante o Big Bang. Também

deverá destacar a evolução da Astronomia nas diversas etapas da história humana, percebendo

a participação de diferentes cientistas na formulação de diversas teorias.

6.5.3 Teoria do Big Bang

Apresentação do filme Poeira das Estrelas- parte 06.

Disponível no link: <http://www.youtube.com/user/poeiradasestrelas?blend=2&ob=1#p/u>.

Por meio deste filme levar os estudantes a refletir e questionar sobre como são

elaboradas as teorias científicas e a co-participação de diferentes cientistas,em diferentes

épocas, em sua formulação, e ainda, de como as teorias passam a ser aceitas pela humanidade

após a comprovação científica de alguns eventos que a compõe.

6.5.4 Fabricando uma galáxia em espiral.

Esta atividade experimental busca demonstrar o movimento de uma galáxia espiral. A

nossa galáxia, a Via Láctea, é uma galáxia espiral. São necessários 250 milhões de anos para

esta galáxia dar uma volta completa. O nosso Sistema Solar é apenas uma pequena parte desta

grande massa espiral, cuja distância de uma ponta à outra é de 100.000 anos luz (medida de

comprimento e não de tempo, refere-se à distância percorrida pela luz, à velocidade de

300.000 Km/s, durante um ano inteiro).

Ao iniciar a aula o professor deverá oportunizar aos estudantes, de forma coletiva, o

levantamento de hipóteses sobre o que acontecerá com os círculos de papel, anotando as

mesmas no quadro de giz. Após a realização da atividade experimental o professor deverá

retomar, a partir das hipóteses e dos resultados obtidos a discussão sobre o que são galáxias e

suas diferentes formações.

Para esta atividade experimental serão necessários folhas de papel colorido, um

furador, uma vasilha transparente, um lápis e água.

O estudante deverá encher a vasilha transparente com água até cerca de ¾ do volume

15

total; Com o furador obter cerca de 20 círculos de papel colorido; Em seguida espalhar os

círculos de papel sobre a superfície da água e com o auxílio do lápis agitar rapidamente a água

em movimentos circulares. Observar a formação dos círculos de papel após cessar a agitação.

(VANCLEAVE, 1993, p. 168-169).

6.5.5 O movimento de expansão das galáxias.

A atividade experimental “ O movimento de expansão das galáxias” busca demonstrar

como se movem as galáxias e a expansão do Universo.(VANCLEAVE, 1993, p. 73-74).

Em 1929 o astrônomo Edwin Hubble descobriu que quanto mais longe se encontra

uma galáxia mais rapidamente ela se afasta de nós. Como ainda não foram detectadas duas

galáxias que se aproximem à medida que se movem, os cientistas acreditam que o Universo se

encontra em expansão.

Por se tratar de uma atividade que requer a habilidade da observação, sugere-se que os

estudantes formem grupos de no máximo quatro alunos. O professor deverá questionar com

os estudantes as possibilidades de um universo inflacionário e dinâmico, no qual as galáxias

afastam-se umas das outras em constante movimento desde sua formação proveniente do Big

Bang.

Para esta atividade serão necessários balão, canetinha colorida e espelho.

Um estudante deverá encher o balão até este ficar com o volume de uma maçã, com as

canetinhas desenhar aleatoriamente no balão cerca de 20 pontos; Em seguida o estudante

deverá colocar-se a frente do espelho a medida que o vai enchendo o balão de ar. O grupo

deverá observar o afastamento dos diversos pontos pintados no balão.

Terminada a experimentação seguida da anotação das observações, o professor deverá

retomar a discussão sobre a teoria da expansão do Universo destacando a participação de

Albert Einstein e Edwin Hubble na comprovação desta teoria, com a apresentação do filme

Poeira da Estrelas- parte 05 disponível no link:

<http://www.youtube.com/watch?v=QRB2eZHzVkM&feature=related>.

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6.6 SUGESTÕES

Para o professor saber mais sobre:

• As teorias do Universo realizar a leitura do texto “Os mistérios do Universo”, disponível

no link:

<http://www.tvcultura.com.br/aloescola/ciencias/olhandoparaoceu/opceu9.htm>.

• Unidades astronômicas, realizar a leitura integral do texto “Unidades astronômicas” de

Roberto V. Costa, no link:

<http://www.zenite.nu/>.

• O uso de tecnologias na exploração do cosmos, unidades astronômicas e a descoberta de

novos mundos, assistir ao filme Poeira das Estrelas- parte 11, no link:

<http://www.youtube.com/watch?v=JoPxBqlBPtU&feature=related>.

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7. UNIDADE II: GRAVITAÇÃO UNIVERSAL

Área: Ciências da Natureza

Nível: 8ª série do Ensino Fundamental

Conteúdo Estruturante: Astronomia

Conteúdo Básico: Astros e Gravitação universal

Desvendar os segredos do Universo e suas formas de manifestações por meio dos

fenômenos naturais sempre foi o grande desafio da humanidade. Esta unidade didática

viabiliza ao professor de Ciências do Ensino Fundamental um melhor entendimento das leis

de Newton no tocante a gravitação universal e a interpretação de fenômenos terrestres

relacionados à gravidade, como as marés.

7.1 A GRAVITAÇÃO UNIVERSAL

Isaac Newton, inglês, nascido em 25 de dezembro de 1642 e falecido em 1727, é hoje

considerado o maior de todos os físicos clássicos.

Viveu em uma época em que a religião estava presente em todas as parcelas da vida e,

em particular, ainda vigiava os pensadores, embora sem ter mais o peso da famigerada

Inquisição.(OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010h).

Em 1687, sob influência do astrônomo Edmund Halley que tinha particular interesse

nas teorias de Newton e custeou todos os recursos da primeira edição do livro de Newton,

Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (“Princípios Matemáticos da Filosofia

Natural”), com suas leis do movimento e análise da gravidade.(OBSERVATÓRIO

NACIONAL, 2010h).

Nesta obra Newton formulou três leis importantes que são o fundamento da Mecânica:

1ª Um objeto permanece em repouso ou em movimento uniforme em uma linha reta a menos

que atue sobre ele alguma força;

2ª Quando uma força age sobre um corpo ele muda seu movimento em uma quantidade

proporcional à força que age sobre ele, e de acordo com a direção da força;

3ªQuando um objeto exerce uma força sobre um segundo objeto, o segundo objeto exerce uma

força igual e oposta sobre o primeiro.

18

Newton mostrou que a lei da gravitação universal não faz somente corpos caírem ao

chão aqui no planeta Terra, mas que esta teoria se aplica a quaisquer corpos (até mesmo

estrelas) além de explicar o fenômeno das marés, a precessão (que é um fenômeno físico,

consiste na mudança do eixo de rotação de um objeto), e os equinócios (são dias nos quais o

dia e a noite tem a mesma duração).

A interação gravitacional entre os corpos é quem determina as órbitas dos planetas,

estrelas e galáxias, assim como os ciclos de vida das estrelas e a evolução do próprio

Universo. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010h).

A ação da gravidade nas nossas vidas

E de que modo a ação da gravidade se apresenta na nossa vida? O simples fato de você permanecer de pé na superfície da Terra é resultado da existência da interação gravitacional. É a ação da gravidade da Terra que faz você permanecer sobre ela. É claro que você tem até uma pequena liberdade pois consegue saltar na vertical mas logo é obrigado a retornar à sua superfície tão logo a Terra sinta "saudades" de você e te traga de volta para pertinho dela. E que outras ações da gravidade nos afetam diretamente? A ação gravitacional entre a Terra e a Lua é uma dessas ações. É ela que produz o conhecido fenômeno das marés. Além disso, como a Lua é um satélite de grande massa, se comparado com os outros satélites do Sistema Solar, a atração gravitacional entre ela e a Terra serve como elemento estabilizador da rotação do nosso planeta em torno do seu eixo. No entanto, a Lua está se afastando da Terra e a mudança desta ação gravitacional, daqui a milhares de anos, provocará uma alteração no eixo de rotação da Terra. Esta mudança se refletirá sob a forma de fortes alterações climáticas no nosso planeta. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010b).

Como toda teoria as leis criadas por Isaac Newton não são perpétuas e servem apenas

para um universo local.

7.2 A LUA

A Lua, satélite natural da Terra, tem encantado o homem desde os primórdios da

civilização humana. As mudanças diárias apresentadas por este satélite natural foi um dos

fatores que fizeram despertar no homem o interesse pela astronomia. Habilmente a homem

primitivo passou a correlacionar as fases da Lua com as épocas de plantar e colher vegetais,

dando-lhe subsídios sólidos para a efetivação da agricultura e pecuária.

A Terra possui somente um único satélite natural, a Lua. É importante sempre dizer

"satélite natural" ao se referir à Lua pois milhares de pequenos "satélites artificiais"

também foram colocados em órbita em torno da Terra. A distância média Terra-Lua

é de 384.400 quilômetros. O diâmetro da Lua é de 3.476 quilômetros. Isto é

19

aproximadamente 1/4 do diâmetro da Terra. A Lua tem somente 1/80 da massa da

Terra. A Lua tem cerca de 1/6 da gravidade da Terra. Esta gravidade é fraca demais

para reter uma atmosfera. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010i).

É interessante observar que a humanidade, durante a criação de diversos calendários

ao longo da história, manteve presente o ciclo lunar na contagem do tempo. O calendário atual

utilizado pela maioria dos países ocidentais apresenta em sua estrutura anual a passagem das

estações do ano (influência solar), na contagem mensal as diferentes fases da Lua (influência

lunar) e na contagem semanal ainda imperam os mitos que associam os dias da semana a sete

corpos celestes conhecidos desde a antiguidade: Sol, Lua, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e

Saturno.

No século III, Aristarco foi o primeiro a explicar o motivo de acontecerem as fases da

Lua, ou seja, da Lua apresentar facetas diferenciadas a cada lunação ( 29 dias, 12 horas, 44

minutos e 3 segundos). A Lua como os demais astros do Sistema Solar é iluminada pelo Sol,

sempre apresentando um hemisfério iluminado enquanto o outro não recebe luz . Faz-se

interessante notar que os movimentos de rotação (girar em torno do próprio eixo) e revolução

(girar em torno da Terra) ocorrem com sincronização (os dois movimentos possuem o mesmo

período), consequentemente a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra.

Desde a antiguidade conhece-se o fenômeno da subida e descida do nível de água dos oceanos, fenômeno este chamado de maré e que todos sabem estar associado a ação gravitacional da Lua.. Entretanto, a explicação das marés só seria conhecida a partir da formulação da lei da gravitação universal, descoberta pelo físico inglês Isaac Newton.

Medidas mostram que, de fato, a Terra sofre uma distorção produzida pelo ação gravitacional da Lua mas que esta é de 20cm no máximo. Isto é devido ao fato de que o interior da Terra é sólido. Assim, objetos situados na superfície da Terra sofrem pequenos "puxões", denominados forças de maré, que os fazem deslizar. Estas forças de maré não afetam os objetos sólidos existentes na Terra, mas somente a água dos oceanos. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010e)

A Terra provoca o fenômeno da maré também na Lua e influencia o seu movimento de

rotação, enquanto a Lua provoca as marés oceânicas na Terra freando sua rotação. Este

fenômeno é que produz a sincronização entre o planeta e seu satélite natural, e segundo

pesquisadores, estimasse que a duração do dia esteja aumentando dois segundos a cada

milênio. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010e).

20

7.3 ATIVIDADES

7.3.1 Isaac Newton e a gravitação universal

Apresentação do filme Poeira das Estrelas- parte 04, disponível no link:

<http://www.youtube.com/watch?v=4ZIYMmJ2ewE&feature=related>.

Antes da apresentação do filme lançar questionamentos aos estudantes referentes ao

conhecimento comum trazido pelo estudante sobre as forças que agem sobre os corpos, como

por exemplo: “Porque uma pedra quando é lançada para o alto em direção ao espaço, retorna à

Terra?” ou ainda “Quem cairá antes se for largado do alto, uma maçã ou uma pena?”.

Contextualizar a aula com um pouco da história de Isaac Newton buscando

desmitificar o cientista como o gênio que inventou a “lei da gravidade” quando uma maçã

caiu em sua cabeça. Deixar clara a contribuição do cientista e todo o trabalho científico

realizado, enfatizando que as teorias são mutáveis no decorrer da história humana segundo os

avanços científicos.

Para mediar a contextualização e possíveis discussões que surgirem decorrentes da

história de Newton o professor poderá ler o texto “A maçã de Newton: História, Lendas e

Tolices” do autor Roberto de Andrade Martins, disponível no link:

<http://ghtc.ifi.unicamp.br/pdf/ram-117.pdf>.

Terminar a aula solicitando ao estudante para dar o significado da famosa frase de

Newton: “Assim na Terra como no céu!”

7.3.2 Observação do céu noturno: Solicitar aos estudantes que organizados em grupos,

observem o céu noturno e realizem o registro gráfico de uma fase da Lua. Esse registro deverá

ser realizado diariamente, durante sete dias, sempre no mesmo horário e poderá ser feito em

forma de desenho ou fotografia.

Em sala de aula, cada grupo exporá seu trabalho de observação para a turma. Após as

apresentações o professor deverá conduzir uma reflexão sobre as fases da Lua, quanto as

diversas formas que a Lua assume em cada fase, como ela foi formada e quais são os

21

fenômenos naturais que podem ser relacionados com ela.

Traçado um panorama geral do tema que está sendo estudado, a Lua, o professor

poderá apresentar o filme Poeira das Estrelas- parte 09 mostrando ao estudante a hipótese de

que a Lua já pode ter sido parte da Terra, levando-o a questionar esta hipótese baseando-se na

existências de outros satélites naturais em outros planetas do sistema solar.

O filme está disponível no link: <http://www.youtube.com/watch?v=4XwLtY-NtRs>.

Esta atividade permitirá ao professor estimular no estudante a capacidade de

observação de um fenômeno cotidiano, estabelecendo relações mais amplas sobre o mesmo.

Cabendo ainda ao estudante elaborar hipóteses sobre o fenômeno antes da observação e

verificar se as hipóteses elaboradas foram verdadeiras ou falsas após a constatação dos

resultados.

7.3.3 Gravidade na Lua

Esta atividade busca demonstrar o efeito da ação da força da gravidade lunar. O

professor deverá reforçar os conteúdos básicos sobre a Lua e o Princípio Fundamental da

Dinâmica, como:

• A Lua tem cerca de 1/6 da gravidade da Terra.

• Todos os corpos são atraídos para o centro gravitacional do corpo maior;

• Massa é a quantidade de matéria em um corpo, e é uma grandeza fundamental da física.

• Peso é a ação da gravidade sobre um corpo.

• O peso de um corpo na Terra é dado pela massa do corpo multiplicada pela aceleração da

gravidade na superfície do nosso planeta (2ª Lei de Newton F= m. a).

Antes da realização da atividade experimental o professor deverá estimular os

estudantes a elaborarem hipóteses sobre a ação gravitacional da Terra agindo sobre as pedras e

de como isso aconteceria na Lua.

Para a realização desta atividade serão necessários alguns materiais de fácil aquisição,

como: uma régua de 30 cm, quatro elásticos, fita adesiva, duas pedras pequenas

22

aproximadamente do mesmo tamanho, duas vasilhas transparentes e água.

Organizados em grupos de no máximo quatro elementos, os estudantes deverão:

formar dois conjuntos com dois elásticos cada, unindo-as com a fita adesiva e na ponta de

cada conjunto colar com fita adesiva uma pedra.

Feito isso, encher de água uma das vasilhas transparentes e colocar sobre a bancada

(ou mesa), a vasilha transparente vazia deverá ser colocada ao lado da cheia.

Um estudante deverá, pela extremidade livre de um conjunto de elástico e pedra,

colocar a pedra dentro da vasilha com água até tocar o fundo, em seguida deverá puxá-la

aproximadamente dois centímetros para cima. Observar a distensão do elástico, medi-la com

o uso da régua e anotar no relatório.

Em seguida repetir o processo com a vasilha vazia e anotar o resultado.

Espera-se como resultado desta atividade experimental que o comprimento das tiras do

elástico será menor quando a vasilha contiver água, simulando assim a força da gravidade na

Lua.

Quando a vasilha estiver “vazia” ( o professor deverá deixar claro para o aluno que a

matéria contida dentro da vasilha aparentemente vazia é o ar) o efeito da força da gravidade

fará com que a pedra seja puxada para o fundo da vasilha e as tiras do elástico ficarão

esticadas e com um comprimento maior que o anterior, demonstrando assim a força

gravitacional da Terra. (VANCLEAVE, 1993, p. 134-135).

Terminada a realização da atividade experimental o professor deverá retomar os

conceitos básicos vistos no início da aula e relacioná-los com os resultados obtidos durante o

experimento, bem como verificar quais as hipóteses levantadas eram verdadeiras e questionar

o porquê algumas eram falsas.

7.4 SUGESTÕES

• Apresentar imagens da Lua, do mar , de praias com maré alta e maré baixa. O professor

poderá propor um dialogo com seus alunos sobre: mitos relacionados ao satélite natural da

Terra, relacionar a Lua ao calendário atual, relacionar a lei da Gravitação Universal com o

23

fenômeno das marés, em seguida proporá uma pesquisa sobre calendários lunares utilizados

por outras civilizações e em diferentes épocas.

• Utilizando o laboratório de informática da escola, visitando a publicação eletrônica mensal

“Astronomia no Zênite” e todo seu material, o professor poderá propor aos estudantes

pesquisas de variados temas sobre a Lua como a construção de materiais de baixo custo,

disponível no link:

<http://www.zenite.nu/>.

24

8. UNIDADE III: SISTEMA SOLAR

Área: Ciências da Natureza

Nível: 5ª série do Ensino Fundamental

Conteúdo Estruturante: Astronomia

Conteúdo Básico: Sistema Solar, Astros e Movimentos Celestes.

Curioso, sonhador e explorador o homem não se conteve somente à superfície de seu

próprio planeta. Sempre sonhou com outros mundos e quem sabe, se haveria vida nestes

mundos. É notável como já na antiguidade sonhadores, cientistas, pesquisadores criaram

instrumentos capazes de aproximá-los dos corpos celestes, auxiliando assim o homem em

suas descobertas mais raras e caras. A descoberta de que o ser humano faz parte de um

grandioso sistema integrado e universal!

Esta unidade didática oportunizará ao professor o entendimento da constituição do

Sistema Solar, das ocorrências astronômicas como fenômenos da natureza, bem como a

compreensão dos movimentos dos planetas constituintes do Sistema Solar.

8.1 O SISTEMA SOLAR

De acordo com Lazzaro et al.(2009) nas três últimas décadas descobriu-se mais sobre

o sistema solar do que durante toda a história da humanidade. Isto só foi possível graças as

inúmeras sondas, espaçonaves e telescópios inventados pelo homem. Algumas sondas

entraram nas atmosferas de Vênus, de Marte e de Júpiter. Outras pousaram nos planetas

Vênus e Marte, e outras ainda visitaram satélites naturais como a Lua, colhendo material para

posteriores análises nos laboratórios terrestres. Até agora sondas espaciais visitaram todos os

planetas, com exceção do planeta anão Plutão. Vários sistemas de satélites e de anéis foram

descobertos e estudados por essas sondas, assim como alguns asteroides e cometas.

O Sistema Solar é muito mais do que apenas os planetas e seus respectivos satélites. Podemos definir o Sistema Solar como sendo o conjunto de todos os corpos celestes, independente de tamanho, estado físico ou propriedades, que estão gravitacionalmente ligados ao Sol e que descrevem órbitas em torno dele. Assim, o Sol é o centro de referência em torno do qual todos os objetos pertencentes ao

25Sistema Solar descrevem suas órbitas. Entre esses objetos estão incluídos os planetas, satélites, asteroides, cometas, e partículas de gás e poeira interplanetárias que se espalham pelo espaço existente entre os moradores desse Sistema (LAZZARO et al., 2009).

8.2 ASTROS

O Sol é corpo celeste maior que pertence ao Sistema Solar, é uma estrela considerada

comum, formada por uma bola incandescente de gás que, em sua superfície, atinge uma

temperatura de 6000 Kelvin, sendo que em seu interior a temperatura pode chegar a atingir

alguns milhões de graus. Sua luminosidade é 400 milhões de vezes maior que a de Júpiter.

Afastando-nos cada vez mais do Sol, encontramos uma série de corpos celestes de

diversos tamanhos, porém muito menores que o Sol. A partir do Sol os corpos maiores são os

planetas Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e o planeta anão,

Plutão. Na órbita de todos os maiores planetas (e também em torno de alguns menores) temos

outros pequenos corpos, os satélites naturais e os anéis. Além desses corpos existe também

uma grande quantidade de objetos menores, que também orbitam em torno do Sol como os

asteroides e cometas. Ainda espalhados por todo o Sistema Solar encontramos pequeníssimos

grãos de poeira, essa matéria recebe o nome de Poeira Interplanetária.

Para melhor descrever o Sistema Solar os astrônomos preferem dividi-lo em algumas partes que abrigam corpos possuidores de características semelhantes. Além dos Sol, planetas e seus satélites, existem três regiões no Sistema Solar que, ao invés de abrigarem apenas um corpo celeste, são a moradia de milhares ou milhões de pequenos objetos que também descrevem órbitas em torno do Sol.

Essas regiões são:

Cinturão de Asteroides: localizado entre os planetas Marte e Júpiter, o Cinturão dos Asteroides é o local onde estão distribuídos a maioria dos asteroides que conhecemos.

Cinturão Trans-Netuniano, também conhecido como Cinturão de Kuiper: esta região em forma de disco, com milhões de objetos, está localizado a partir da órbita do planeta Netuno. Ela é o local de origem de vários cometas que cruzam o Sistema Solar.

Nuvem de Oort: com possivelmente milhões de objetos, que seriam restos da formação do Sistema Solar, esta é a região mais longinqua do Sistema Solar, situada muitíssimo depois do planeta mais afastado do Sol, Plutão. A Nuvem de Oort tem a forma de uma imensa esfera que envolve todo o Sistema Solar (LAZZARO et al., 2009).

26

8.3 MOVIMENTOS CELESTES

Os planetas descrevem órbitas quase circulares e encontram-se aproximadamente no

mesmo plano em torno do Sol. As exceções são o planeta Mercúrio e o planeta-anão Plutão,

embora girem na mesma direção que os outros possuem órbitas ligeiramente excêntricas e

inclinadas.

8.3.1 A rotação dos planetas do Sistema Solar

Cada corpo celeste pertencente ao Sistema Solar descreve o movimento de translação

em torno do Sol. Além deste existe um outro, o movimento de rotação, no qual cada corpo,

individualmente, gira em torno de um eixo imaginário que o atravessa, na maioria dos casos o

sentido dessa rotação é o mesmo que aquele descrito pelo corpo celeste ao realizar o seu

movimento de translação em torno do Sol. Uma das exceções é Vênus, que gira muito

lentamente em direção contrária ao seu movimento de translação (rotação retrógrada).

Cada planeta integrante do Sistema Solar apresenta características distintas de seus

respectivos movimentos:

• Planeta Mercúrio: possui uma rotação de 58,646 dias, inclinação de 0° e translação de 87,96

dias terrestres (0,24 anos terrestres);

• Planeta Vênus possui uma rotação de 243,00 dias, inclinação de 2° 07' e translação de

224,68 dias terrestres (0,62 anos terrestres);

• Planeta Terra: possui uma rotação de 23 horas 56 minutos 04 segundos , inclinação de 23º

59' e translação de 365,26 dias terrestres (um ano terrestre);

• Planeta Marte possui uma rotação de 24 horas 37 minutos 23 segundos, inclinação de 2° 07'

e translação de 686,98 dias terrestres (1,9 anos terrestres);

• Planeta Júpiter: possui uma rotação de 9 horas 50 minutos a 9 horas 56 minutos , inclinação

de 3º 04' e translação de 11,862 anos terrestres;

• Planeta Saturno: possui uma rotação de 23 horas 56 minutos 04 segundos, inclinação de 26º

44' e translação de 29,456 anos terrestres;

• Planeta Urano possui uma rotação de 17 horas 06 minutos, inclinação de 98º e translação de

27

84,07 anos terrestres;

• Planeta Netuno: possui uma rotação de 15 horas 48 minutos, inclinação de 29º e translação

de 164,81 anos terrestres;

• Planeta-anão Plutão possui uma rotação de 6 dias 9 horas 18 minutos, inclinação

desconhecida e translação de 247,7 anos terrestres. (LAZZARO et al., 2009).

Uma das propriedades fundamentais da física utilizada para explicar os fenômenos

naturais e astronômicos é a lei da Gravitação Universal enunciada por Isaac Newton. Uma

característica predominante no Sistema Solar é o fato de que o Sol é o objeto com maior

massa de todo o sistema. Quanto mais massa tem um corpo, mais forte é a atração

gravitacional que ele exerce sobre outros corpos.

A gravidade superficial

Um corpo com massa exerce atração gravitacional sobre outros corpos situados na sua vizinhança. Dizemos então que a massa de um corpo cria, em volta dele, um campo gravitacional. Todos os outros corpos colocados na superfície desse corpo sentem a ação do seu campo gravitacional, que é exercida por intermédio de uma força que recebe o nome de força gravitacional.

Assim, sabemos que todos os planetas, satélites, etc exercem atração gravitacional sobre outros corpos celestes e sobre todos os objetos colocados na sua superfície.

Para que qualquer corpo possa deixar a superfície de um planeta ou satélite é necessário que ele possua uma velocidade suficientemente grande para vencer essa atração gravitacional. A essa velocidade damos o nome de velocidade de escape. Esse é o motivo pelo qual ao lançarmos um objeto para cima, estando na superfície da Terra, ele volta à superfície do nosso planeta. Nesse caso, a velocidade atingida por ele não foi suficiente para superar a atração gravitacional da Terra ou seja, sua velocidade era menor do que a velocidade de escape exigida pela massa da Terra (LAZZARO et al., 2009).

No Sistema Solar são encontrados elementos químicos que o compõem e a aos corpos

celestes que lhe integram. O elemento químico mais abundante é o hidrogênio (o elemento

químico mais abundante também no Universo), porém não é o único. Os elementos mais

abundantes no Sistema Solar são o hidrogênio, o hélio, um pouco de oxigênio e de carbono

além de traços de outros elementos tais como o neônio, o nitrogênio, o magnésio, o silício, o

ferro e alguns outros.

A temperatura dos planetas

A distribuição dos elementos e compostos que formam os planetas do Sistema Solar é função direta da temperatura. De forma bem geral quanto mais longe do Sol se situa um corpo, mais frio ele será. Os planetas são aquecidos basicamente pela radiação do Sol mas essa intensidade diminui com o quadrado da distância.

28Mercúrio, sendo o planeta mais próximo do Sol, tem uma temperatura superficial de até 230°C. Mas no outro extremo do Sistema Solar a temperatura na superfície de Plutão não passa dos -220°C! No entanto, a existência de uma densa atmosfera pode ser um fator determinante na definição da temperatura de um planeta ou satélite, podendo aumentá-la significantemente,... (LAZZARO et al., 2009).

Destacamos aqui que o único planeta do Sistema Solar que apresentou, até o presente

momento, características naturais que possibilitam a existência de vida foi o planeta Terra.

8.4 ATIVIDADES

8.4.1 Centro do universo?

Aula expositiva sobre as teorias Geocêntrica e Heliocêntrica com o propósito de traçar

um panorama geral do tema e a visão humana de Universo. Por meio dessa prévia dos

conteúdos apresentados em aula o estudante terá condições de comparar os conteúdos

apresentados pelo professor com as informações referentes a história da Astronomia

apresentadas no filme Poeira das Estrelas- parte 02, que trata de assuntos referentes a força da

gravidade, teorias Heliocêntrica e Geocêntrica. O filme está disponível no link:

<http://www.youtube.com/watch?v=sr3PPuKLEK4&feature=related>.

Para que o estudante da 5ª série do Ensino Fundamental passe a construir

conhecimento científico (que substituirá suas concepções alternativas) sobre a Gravitação

Universal e a visão de Sistema Solar - Universo, após a apresentação do filme o professor

poderá levantar questionamentos tais como:

• Qual era a noção do termo “Gravidade” para os filósofos da antiguidade? Relacionando as

respostas com a visão de centro do Universo que a humanidade tinha.

• Qual era a noção de “Gravidade” para Galileu Galilei?

• Qual foi o marco que modificou a forma de pensar desde Aristóteles até Galileu? Relacionar

as respostas dadas pelos estudantes com a criação do “método científico”

• Como a utilização do telescópio por Galileu Galilei modificou sua visão de Universo?

Relacionar a utilização de instrumentos científicos com a evolução da Ciências

29

8.4.2 A diferença de temperatura entre os planetas.

Esta atividade experimental é de fácil execução e buscará demonstrar como a distância

ao Sol afeta a temperatura dos planetas. Sugere-se que a atividade seja de demonstração

intercalada com os conceitos que a fundamentam, tais como:

• Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. É o planeta que recebe mais energia.

• Os planetas mais afastados do Sol recebem menos radiações e consequentemente

apresentam temperaturas mais frias.

• Mercúrio é muito mais quente que Plutão, já que este se encontra muito mais afastado do

Sol.

• Outros fatores, tais como atmosfera, densidade e pressão também influenciam a temperatura.

Para a execução da atividade serão necessários dois termômetros, uma luminária e

uma régua.

O professor com o auxilio da régua deverá colocar o primeiro termômetro à uma

distância de 10 cm da luminária e o segundo termômetro à distância de 100 cm da luminária.

Ligar a luminária e aguardar 10 minutos. Ler e registrar as temperaturas em ambos os

termômetros.

O professor deverá levar o estudante a refletir sobre os resultados obtidos, destacando

o fato de que a luz proveniente do Sol (estrela mais próxima do planeta Terra) viaja no espaço

em linha reta e de que nem todos os raios de luz chegam aos planetas mais afastados do Sol,

provocando assim temperaturas diferentes em suas respectivas superfícies.(VANCLEAVE,

1993, p. 26-27).

8.4.3 Eclipses.

Aula expositiva dialogada sobre eclipses. O professor deverá apresentar o conteúdo

intercalado com questionamentos (previamente elaborados) e imagens (do Sol, da Terra, da

Lua e de eclipses), oportunizando a efetiva participação dos estudantes, motivando-os a

explanarem oralmente suas conclusões sobre o tema em questão.

Quanto ao conteúdo o professor deverá deixar claro ao estudante:

30

Cada objeto sólido do Sistema Solar é capaz de produzir sombra, uma vez que é capaz de impedir que a luz solar atinja regiões situadas logo atrás dele. Esta sombra se torna aparente sempre que algum outro objeto entra nesta região escura. Em geral uma eclipse ocorre sempre que qualquer parte da Terra, ou da Lua, entra na sombra da produzida pelo outro astro. Quando a sombra da Lua atinge a Terra, as pessoas que estão nesta região veem o Sol parcialmente coberto pela Lua. Neste caso temos um eclipse solar. Quando a Lua entra na sombra da Terra então as pessoas que se encontram nas regiões onde é noite, veem a Lua ficar parcialmente ou totalmente escurecida. Neste caso temos um eclipse lunar. (OBSERVATÓRIO NACIONAL, 2010m).

Sugere-se que durante a exposição dialogada dos conteúdos o professor utilize os

próprios estudantes para demonstrar as posições assumidas pelos corpos celestes envolvidos

no processo, exemplificando os eclipses lunar e solar.

Nos estudantes envolvidos na demonstração poderão ser fixados cartões com o nome

dos respectivos corpos celestes. O estudante que estiver simulando ser o Sol poderá segurar

uma lanterna acesa, demonstrando a energia solar. Os demais estudantes da classe poderão,

durante a demonstração, elaborar desenhos no caderno com os diferentes eclipses.

O professor após cada demonstração deverá apresentar figuras e imagens reais de

eclipses ocorridos em nosso planeta, possibilitando a comparação dos desenhos produzidos

pela classe, bem como responder aos seus questionamentos.

31

9 SINTESE

O professor de Ciências poderá utilizar as atividades sugeridas nas diferentes unidades

didáticas deste caderno pedagógico para outras séries do Ensino Fundamental, respeitando a

adequação de linguagem, nível conceitual e estratégias de ensino.

Sugere-se que o Professor realize visitas com seus alunos a Observatórios

Astronômicos e Planetários.

Para que o professor possa estar em constante formação continuada e melhorando sua

prática metodológica-pedagógica sugere-se que, leia sempre para estar melhor fundamentado

e ao organizar/preparar suas aulas, visite alguns sites interessantes e confiáveis:

<http://www.cdcc.sc.usp.br/cda/ensino-fundamental-astronomia/index.html>.

<http://www.feiradeciencias.com.br/>.

<http://www.zenite.nu/>.

<http://www.on.br/revista_ed_anterior/janeiro_2002/noticias/astro_arte/arte_cante_certo.html

>.

<http://www.oficinadeastronomia.com.br/oaastronomia.html>.

<http://cdcc.sc.usp.br/cda/ensino-fundamental-astronomia/ao-professor.html>.

<http://revistaescola.abril.com.br/ciencias/pratica-pedagogica/astronomia-olho-nu-426168.shtml>.

32

REFERÊNCIAS

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FRIAÇA, A.C.S., PINO, E.D., JR, L.S., PEREIRA, V. J. Astronomia: Uma Visão geral do Universo – 2. ed. 1. reimp. - São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2006. (Acadêmica; 28).

LAZZARO, D., ANTARES, K., VEIGA, C. H., RIBEIRO, A. O. Astrofísica do Sistema Solar. Disponível em: <http://www.on.br/site_edu_dist_2009/pdf/modulo1/astrofisica_ss.pdf>. Acesso em: 29 jun. 2010.

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Nebulosas Planetárias. Revista Café Orbital,v. 110, N 100110, jun. 2008. Disponível em: <http://www.on.br/revista/conteudo/maravilhas_universo/maravilhas_universo.html>. Acesso em: 05 jun. 2010.

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OBSERVATÓRIO NACIONAL. A radiação de fundo: uma descoberta acidental...e muito importante. Disponível em: <http://www.on.br/certificados/ens_dist_2008/site/conteudo/modulo4/5-radiacao-fundo/radiacao-de-fundo.html >. Acesso em: 03 fev. 2010c.

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OBSERVATÓRIO NACIONAL. As marés oceânicas e a Lua. Disponível em: <http://www.on.br/site_edu_dist_2009/pdf/modulo2/3-terra/mares.pdf>. Acesso em: 22 abr. 2010e.

OBSERVATÓRIO NACIONAL. Como ficamos conhecendo o Universo. Disponível em: <http://www.on.br/site_edu_dist_2006/pdf/modulo2/como_ficamos.pdf>. Acesso em: 03 fev. 2010f.

OBSERVATÓRIO NACIONAL. Galáxias. Disponível em: <http://www.on.br/revista_ed_anterior/glossario/alfabeto/g/galaxias.html >. Acesso em: 03 jun. 2010g.

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