ENSINO MÉDIO FÍSICA - smbrasil.com.br · conjunto de questões de vestibular e do Enem. SP FISICA...

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Ana FukuiMadson de Melo MolinaVenerando Santiago de Oliveira

FÍSICAENSINO MÉDIO 1O ANOORGANIZADORA EDIÇÕES SMObra coletiva concebida, desenvolvida e produzida por Edições SM.

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Ao final do Ensino Médio, há dois tipos principais de exames seletivos para aqueles que desejam ingres-sar na universidade: o Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) e os vestibulares, concebidos pelas próprias universidades. Alguns vestibulares têm foco nos conteúdos e nas informações factuais, enquanto outros adotam a linha das competências e habilidades praticada pelo Enem.

A coleção Ser Protagonista prepara o estudante para enfrentar com sucesso esses dois modelos de exames seletivos, pois integra o estudo contextuali-zado dos conteúdos ao desenvolvimento do espírito crítico e da capacidade de propor soluções a proble-mas sociais concretos. Essas soluções mobilizam, necessariamente, vários componentes curricula-res, que são colocados em diálogo nas seções inter-disciplinares e nos projetos propostos pela coleção.

Em cada capítulo, atividades diversificadas, criadas pelos autores, propiciam a reflexão sobre os con-teúdos estudados e o aperfeiçoamento de compe-tências e habilidades. Ao final de todas as unidades, as atividades autorais são complementadas por um conjunto de questões de vestibular e do Enem.

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CAPÍTULO

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Física, ciência da natureza

Módulos

1. Ciências da natureza

2. Ciência e religião na sociedade

3. Ciência, tecnologia e ética

Primeiras anotaçõesConsidere as respostas obtidas no debate e responda no caderno.

1. Em sua opinião, qual o objeto de estudo da Física? Qual sua importância para a sociedade?

2. Discorra sobre como a Física pode ajudar no desenvolvimento da vida moderna. 3. Qual é a importância do trabalho de pesquisadores e cientistas nos diversos

campos da ciência? Cite alguns exemplos.

Foto de Brasília tirada por astronautas da Estação Espacial Internacional, distribuída pela NASA. Na foto, conseguimos ver Brasília e as cidades satélites à noite graças à iluminação das cidades. A eletricidade promoveu o desenvolvimento de várias áreas tecnológicas, como nas pesquisas aeroespaciais, na rede de comunicação e na rede de iluminação de cidades. Hoje, é muito difícil pensarmos em como a vida seria sem a eletricidade, mas houve época em que a eletricidade era apenas um fenômeno observado na natureza, e foram necessárias muitas pessoas, incluindo cientistas, e muitos séculos de pesquisa, estudo e desenvolvimento de tecnologias para que ela pudesse ser utilizada por grande parte da humanidade. A eletricidade é um dos objetos de estudo da Física.

Debate inicial1. Cite alguns benefícios que o desenvolvimento da eletricidade trouxe ao homem

moderno.2. Em sua opinião, qual é a importância do uso da eletricidade na iluminação das cidades?3. Reflita sobre nosso atual uso da eletricidade e tente imaginar como seria nossa vida

sem ela.

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1. Ciências da naturezaA natureza e seus fenômenos sempre intrigaram o ser humano. A formação das nuvens e do

arco-íris, a evaporação da água, os relâmpagos, a atração dos ímãs e o aparecimento de ferrugem nas palhas de aço são alguns dos exemplos de fenômeno.

Vista noturna de Londrina, PR, em dia chuvoso com relâmpagos.

Arco-íris sobre a cidade de São Paulo, SP.

As ciências da natureza (ou ciências naturais) são um campo do conhecimento que busca compreender os fenômenos da natureza, prever quando e como eles vão acontecer e também descobrir meios de controlar alguns deles.

Três importantes áreas das ciências naturaisAs ciências naturais são compostas de diversas áreas. A Biologia, a Química e a Física são al-

gumas delas. Embora alguns fenômenos naturais estudados sejam os mesmos, cada área tem uma maneira própria de observá-los e interpretá-los.

� Biologia (bio vem do grego e significa “vida”). É a ciência que estuda a vida e seus processos. Seu campo envolve as características, as funções e o comportamento dos seres vivos, a ori-gem e a evolução das espécies, a maneira como os indivíduos interagem uns com os outros e com o ambiente. Exemplos de aplicação do conhecimento biológico: identificação de pessoas pelo exame de DNA, clonagem de organismos e controles de pragas agrícolas.

� Química (do latim chimia, que significa “mistura”). É a ciência que estuda a matéria, sua composição, suas transformações e aplicações. Graças a esses conhecimentos, são criados e melhorados inúmeros produtos, como combustíveis, medicamentos, cosméticos, alimentos, insumos agrícolas, entre outros.

� Física (do grego physis, que significa “natureza”). É a ciência que estuda a matéria e a energia que compõem o Universo, o movimento dos corpos, as interações entre os corpos e as con-sequências dessas interações.Os fenômenos estudados pela Física abrangem todas as escalas de tamanho conhecidas: das

partículas subatômicas (que compõem o átomo) aos corpos celestes e ao Universo como um todo. Muitas comodidades da vida moderna existem graças à aplicação do conhecimento pro-duzido pela Física. Por exemplo, a obtenção e a distribuição da energia elétrica, que faz funcio-nar equipamentos domésticos, hospitalares e industriais; o desenvolvimento de diversos ins-trumentos empregados na medicina (como o aparelho de ressonância magnética, usado para diagnosticar doenças); a expansão da comunicação (por meio dos computadores, da internet, dos telefones fixos e celulares); o aprimoramento dos meios de transporte, propiciando agilida-de nos deslocamentos (aviões , carros, motos, trens de alta velocidade); entre outros.

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As grandes áreas da FísicaPara facilitar os estudos, a Física é tradicionalmente dividida de acordo

com certas propriedades dos fenômenos estudados. Assim, a mecânica é a parte da Física que se ocupa dos fenômenos que envolvem movimento; a ter-modinâmica estuda os processos de transformação de energia; a óptica trata dos fenômenos que envolvem a luz e a visão; o eletromagnetismo estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas e ao magnetismo; a ondulatória trata das ondas, ou seja, das perturbações que se propagam através do espaço ou de um meio material.

Outra abordagem comum do estudo da Física a divide em Física clássi-ca, que se baseia nas leis de Newton e no eletromagnetismo para explicar os fenômenos do dia a dia, e em Física moderna, referindo-se ao conjunto de teorias surgidas no fim do século XIX e começo do século XX, com base nos trabalhos desenvolvidos pelos físicos alemães Max Planck (1858-1947) e Albert Einstein (1879-1955).

Os objetos de estudo da Física moderna vão do extremamente pequeno à vastidão do Universo, subdividindo-se em duas grandes áreas: a mecânica quântica, que se concentra no estudo dos eventos que ocorrem nas escalas atômica e subatômica, e a que se baseia na teoria da relatividade, cuja apli-cação encontra-se nos fenômenos relacionados ao espaço e ao tempo que ocorrem em escala astronômica.

Relação entre ciência e tecnologiaA ciência procura compreender a natureza sem a intenção deliberada

de modificá-la. É comum que determinados fenômenos sejam descobertos e estudados sem que haja, necessariamente, uma aplicação prática desse conhecimento.

Embora existam muitas definições, a tecnologia pode ser entendida como a aplicação dos conhecimentos científicos no desenvolvimento e aprimoramento de ferramentas, instrumentos e procedimentos. Nesse aspecto, é importante lembrar que muitos facilitadores da vida diária, alguns já mencionados, são produtos da tecnologia: trens, ônibus, aviões, equipamentos para diagnósticos e tratamentos médicos, computadores, internet, entre outros.

A tecnologia abrange conhecimentos científicos de diversas áreas. Por exem-plo, a tecnologia agrícola depende de conhecimentos da Biologia, da Química e da Agronomia, ao passo que a informática se desenvolve com base em conheci-mentos da Física e da Matemática.

O trem de levitação magnética (também chamado de maglev) é um exemplo de aplicação da

tecnologia nos transportes. A fotografia ao lado mostra um trem maglev em Lathen,

Alemanha.

Ciência e tecnologia fazem parte da cultura e não são neutras, ou seja, po-dem trazer benefícios ou prejuízos à sociedade, dependendo do uso. Muitas soluções tecnológicas podem resultar em problemas para a sociedade e para o meio ambiente. Um exemplo são os veículos automotores, que, embora faci-litem a vida cotidiana, ao mesmo tempo colaboram para a poluição do ar e o aquecimento do planeta, pois, ao queimar combustíveis fósseis (gasolina, óleo diesel e querosene), liberam gases que intensificam o efeito estufa. Por isso, as inovações precisam ser muito bem analisadas, discutidas e avaliadas quanto aos usos que podem ter e suas implicações de médio e longo prazos.

Para debater

Os fenômenos naturais são observados e descritos sob di-ferentes aspectos pelas diver-sas áreas da ciência. Veja o exemplo a seguir, que mostra, do ponto de vista da Biologia, da Química e da Física, a análi-se de um beija-flor suspenso no ar e se alimentando.

� Em grupo, escolha com seus colegas um fenômeno natural e relacione possíveis análises do ponto de vista da Física, da Química e da Biologia, se-guindo o modelo do exemplo apresentado.

Biologia

Análise da relação de interdependência entre a ave e a planta: enquanto o beija-flor obtém o néctar (seu alimento), também realiza a polinização, auxiliando na reprodução das

plantas.

Química

Análise das transformações químicas dos alimentos ingeridos,

que proporcionam energia necessária à contração muscular

do bater de asas do beija-flor.

Física

Análise do equilíbrio entre forças e da variação de pressão

necessários para que o beija-flor permaneça no ar na mesma

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2. Ciência e religião na sociedadeNormalmente, quando a sociedade debate os papéis da ciência e da reli-

gião surgem muitas discussões a respeito do modo como cada uma delas in-terpreta a realidade. Essas discussões – que também aparecem em estudos da filosofia, da teologia e da sociologia, por exemplo – não fazem parte do desen-volvimento deste livro. Mas se fará uma breve apresentação de algumas dife-renças e semelhanças entre essas duas atividades humanas.

A ciência (do latim scientia, que significa “conhecimento”) é um conjunto de saberes construídos historicamente (no decorrer dos séculos). Sua ferra-menta de trabalho é o método científico, aplicado para investigar a natureza, fazer previsões e criar modelos que expliquem os fenômenos naturais.

A religião (palavra cuja origem se atribui ao termo do latim religare, que signi-ficaria “religação”) engloba crenças, doutrinas e formas de pensamento fundamen-tados, por exemplo, em conteúdos metafísicos, ou seja, além do mundo físico.

Embora ciência e religião tenham características que as tornam distintas, exis-tem aspectos comuns a ambas, como o fato de serem aplicadas para compreen-der e interpretar o mundo. Tanto que há cientistas que seguem determinadas religiões e há religiosos interessados na ciência. Além disso, no pensamento cien-tífico pode haver crenças religiosas que influenciam as atividades de pesquisa.

Dogmatismo e ceticismoSão manifestações extremas de ausência (o dogmatismo) ou excesso (o ce-

ticismo) da capacidade crítica. Dogmatismo é a atitude de quem se recusa a criticar suas próprias crenças. Ceticismo é a crítica que leva à convicção de que não se pode crer em nada que não seja cientificamente comprovado.

Contar com um sistema de crenças – sejam científicas, sejam religiosas – pode ser necessário para dar um sentido à vida e ajudar a orientar-se no mun-do. Tanto o dogmático quanto o cético tendem à certeza absoluta em suas crenças. Pode ser que o primeiro tema perder essa certeza, e o segundo se dê conta de que dificilmente poderá alcançá-la.

Ligado ao tema

Ciência e religião como aliadasEntrevista com o doutor Frank Usarski, pós-doutorado em Ciências Huma-

nas na área de Ciência da Religião e professor no programa de pós-gradua-ção em Ciências da Religião na PUC-SP.

“[…] Na sua opinião, Ciência e Religião são divergentes ou convergentes? Por quê?

R.: […] Para mim, a divergência mais marcante é que cientistas empíricos não trabalham com conceitos metafísicos. […]

Mas além de divergências há várias convergências. [...]R.: Religião e ciência são ambas sistemas de compreensão e interpreta-

ção do mundo. A teoria de bigue-bangue e a doutrina cristã de criação têm o mesmo objetivo: responder à questão de onde vem nosso universo […] na medida em que a ciência como uma forma específica de compreensão do mundo ganhou cada vez mais aceitação coletiva na cultura ocidental, a in-terpretação cosmológica religiosa tem perdido sua plausibilidade para a maioria da população dos países correspondentes. Devido ao “triunfo” das ciências exatas na modernidade é inevitável aceitar, do ponto de vista de um indivíduo religioso, que a doutrina bíblica de criação seja “apenas” uma ima-ginação simbólica de “verdadeiros” eventos cósmicos. Neste sentido podem coexistir na consciência moderna os dois referenciais, ou seja, os relevantes textos bíblicos e as teorias astrofísicas atuais.

[...]”USARSKI, F. Interações entre Ciência e Religião. Revista Espaço Acadêmico, ano II, n. 17, out. 2002.Disponível em: <http://www.espacoacademico.com.br/017/17cusarski.htm>. Acesso em: 19 mar. 2009.

Fatos e personagens

O poder da razão

Giambattista Vico (1668- -1744) e Galileu Galilei (1564- -1642) entraram para a história do pensamento com registros opostos. Galileu como o mártir que quase foi crucificado por discordar do dogma católico que colocava a Terra no centro do universo. Vico por defender que, ao enfraquecer a fé e as superstições, o ceticismo cientí-fico era um perigo para a civili-zação. O maravilhoso, no caso, é que visões tão opostas tenham sido ambas exemplos do uso mais requintado da mente hu-mana e de seu instrumento, a razão.A Ciência e a fé já foram unidas. Revista Veja, São Paulo: Abril, 11 fev. 2009. p. 89.


3. Ciência, tecnologia e éticaConforme foi apresentado, a ciência procura compreender a natureza, sem

a intenção deliberada de modificá-la. É comum que determinados fenômenos sejam descobertos e estudados sem que haja, necessariamente, uma aplicação prática desse conhecimento.

Benefícios e problemasA tecnologia é ciência aplicada, ou seja, trata de que maneira uma des-

coberta científica pode ser utilizada no desenvolvimento de instrumentos, objetos, aparelhagens e procedimentos técnicos. Nesse aspecto, é impor-tante lembrar que muitos facilitadores da vida diária são resultado da tec-nologia: trens, ônibus, metrô, os avanços da medicina, a internet. Muitos benefícios tecnológicos podem resultar, porém, em problemas para a socie-dade – um exemplo são os veículos automotores (carros, aviões): ao mes-mo tempo que facilitam a vida cotidiana, colaboram para a poluição do ar e o aquecimento do planeta, pois, ao queimar combustíveis fósseis (gaso-lina e óleo diesel), liberam gases que ampliam o efeito estufa. A tecnologia abrange conhecimentos científicos de diversas áreas. Por exemplo, a tec-nologia agrícola depende de conhecimentos da Biologia, da Química, da Agronomia; a tecnologia da informática se desenvolve com base em conhe-cimentos da Física e da Matemática.

Direitos e deveresAgora se pode definir a ética e considerá-la do ponto de vista da ciência e

da tecnologia. Muitas pessoas confundem ética com moral, mas há grandes diferenças entre ambas. A ética independe de convenções. A moral é variá-vel, pois pode mudar com a época e a cultura de cada povo. Por exemplo, em alguns países a poligamia (casamento com mais de um cônjuge) é permitida por lei; já nos países monogâmicos, a poligamia é considerada imoral, pois contraria os costumes dessa cultura. De acordo com o educador Paulo Frei-re (1921-1997), em seu livro Pedagogia da autonomia, a ética é sinônimo de decência. Resumidamente falando, a ética é a capacidade de viver bem com o outro, o que leva obrigatoriamente ao respeito dos limites entre direitos e deveres dos seres humanos como cidadãos. O estudo da ética se desenvolve no campo da Filosofia.

Desde o século XX, quando as descobertas científicas e os avanços tecnoló-gicos alteraram de maneira significativa o dia a dia das pessoas, surgiram de-bates sobre a ética na ciência. Questão mais recorrente: como evitar que ex-perimentos científicos e novas descobertas tecnológicas coloquem em risco o bem-estar social?

Esses debates ocorrem entre vários segmentos da sociedade (cientistas, jornalistas, estudantes, artistas, líderes religiosos, políticos). Os assuntos são diversificados. Apresentam-se a seguir alguns exemplos. É válido ou é perigoso o desenvolvimento de organismos transgênicos para aplicações di-versas, como o aumento da oferta de alimento para a população mundial? É apropriado ou contraria o direito à vida liberar o uso de células-tronco embrionárias para o tratamento de doenças? Como incentivar o desenvolvi-mento econômico de um país e, ao mesmo tempo, diminuir o efeito estufa reduzindo a emissão de gás carbônico na queima de combustíveis fósseis pelas indústrias e pelos veículos automotores?

Como se vê, é importante que as pessoas estejam atentas às inovações tec-nológicas e participem de alguma maneira dos debates que envolvem temas sobre ciência, ética e tecnologia.

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A importância do argumento éticoEmbora nem sempre os argumentos éticos pre-

valeçam, debates sobre ciência e tecnologia mere-cem uma ponderação nesse sentido. Um exemplo de argumento ético que não foi levado em con-ta e resultou em catástrofe para a humanidade foi a fabricação da bomba atômica. Em seus es-tudos, o cientista alemão Albert Einstein (1879- -1955) demonstrou que teoricamente era possível usar a energia atômica, mas não imaginava que isso pudesse ser posto em prática para a fabri-cação de uma bomba. Com o início da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), Einstein, em seu nome e em nome de vários físicos, escreveu uma carta ao presidente dos Estados Unidos, Franklin Roosevelt (1882-1945), expressando-lhe o temor de que os nazistas produzissem a bomba atômica. Esse alerta estimulou os Estados Unidos a agirem rapidamente, a fim de produzir essa bomba. Cou-be novamente a Einstein fazer o pedido formal em nome da comunidade científica para que os Estados Unidos não lan-çassem a bomba sobre o Japão (a Alemanha já havia sido derrotada). Mas Roosevelt não teve tempo de ler essa carta, pois morreu repentinamente. Seu sucessor, Harry Truman (1884-1972) ignorou os pedidos e os argu-mentos de Einstein: autorizou o lançamento da bomba atômica sobre Hi-roshima e Nagasaki.

A evolução da ciência resulta em avanços da tecnologia, em surgimento de novas ideias, e isso tem determinado o desenvolvimento de nossa civilização. Todo esse progresso deu muito poder ao ser humano. E esse poder precisa de um controle ético.

Explosão da bomba atômica lançada pelos Estados Unidos sobre Hiroshima, em 6 de agosto de 1945. Três dias depois, outra bomba atômica foi lançada sobre Nagasaki. As duas cidades japonesas foram arrasadas e milhares de civis foram mortos, entre os quais, crianças e idosos.

Para refletir

• Quando lhe perguntaram como seria uma terceira guer-ra mundial, Einstein respon-deu mais ou menos assim: “A terceira eu não sei, mas a quarta certamente será com paus e pedras”.

• O que Einstein quis dizer com essa resposta?

Fatos e personagens

Prometeu versus Narciso: a ética e a clonagem

[...] quando criticamos um avanço científico em nome da ética, não corremos o risco de ser tão preconceituosos, em face do novo, quanto foram os que condenaram Da Vinci pela anatomia, Freud pela sexualidade infantil? [...] Porque uma das crenças básicas de nossa sociedade é que a ciência progrida sem cessar. [...] Só que, quando pensamos em ética, acreditamos no contrário: que ela não mude com o tempo. Cremos no progresso da ciência, mas na permanência da ética. Ora, nada justifica que a ética não mude. Se não ousamos dizer que a ciência chegou a seu estágio final, não devemos dizer isso da ética. Uma solução fácil seria separar ética (ou política, ou religião) e ciência. A ciência lida com a verdade (ou algo parecido com ela), e a ética, com a vida prática. A ciência seria aética. Então, a ética não teria a ver com a própria ciência, mas com suas aplicações, em especial a tecnologia. A ciência diria o que é; já a ética, o que devemos, ou podemos, fazer.

Só que nossos dois exemplos desmentem essa separação. Da Vinci e Freud mostram que a ciên cia interfere na ética. Poucos, hoje, condenam a anatomia. Sabemos que o conhecimento gerado por ela salvou milhões de vidas. Somos mais tolerantes com a sexualidade alheia. [...] E isso nos ajudou a ter uma ética que lida menos com a superfície e mais com o fundo das coisas. Saímos do conjunto de regras prontas e passamos a questionar o seu sentido. Tal mudança deve muito à ciência.

Não que isso signifique que chegaremos a uma ética científica. A ética trata de valores. A ciência não tem como pro-vá-los, até porque faz parte do cerne deles que sejam plurais e frágeis. São plurais, porque valores diferentes e mesmo opostos são igualmente legítimos. São frágeis pela mesma razão: não há como afirmar seu caráter absoluto. [...] Vemos assim que não há absoluto em valores, afora alguns princípios gerais, como o do respeito à pessoa do outro.RIBEIRO, R. Janine. Prometeu versus Narciso: a ética e a clonagem. Revista Pesquisa Fapesp. Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br/index.php?art=1745&bd=1&pg=4&lg=>. Acesso em: 19 mar. 2009.

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Exercício resolvido

Exercícios propostos

1. Leia este trecho de uma entrevista feita pelo médico Dráuzio Varella (1944-) com Aziz Ab'Sáber (1924-), um dos maiores geógrafos brasileiros de todos os tempos:

Dráuzio: Quais são os reflexos do conhecimento científico na sociedade humana?

Ab’ Sáber: A ciência em si é inocente. Posso tra-balhar em todos os níveis do conhecimento e sei que a ciência básica não tem conotações beligerantes com a vida e com a natureza. Para que as ciências sejam úteis às sociedades é preciso que estejam com-binadas entre si. [...] Existem ciências que, se combi-nadas, aplicam-se a descobertas novas. As ciências, no entanto, têm de dirigir-se à sociedade, à comuni-dade humana, e isso torna o tema mais complexo. Por isso, as ciências do homem são fundamentais em todo o corpo geral das ciências, a fim de que o progresso científico não fique por demais distancia-do da realidade das comunidades humanas às quais será aplicado. De um lado, temos o bloco da cons-ciência social, científica, ética e jurídica e, de outro, temos a pirâmide social. A ética científica deve zelar pelo cruzamento dessa consciência social com todos os segmentos da pirâmide social.Disponível em: <http://drauziovarella.ig.com.br/ponto/aziz_absaber.asp>. Acesso em: 8 jul. 2008.

a) Releia: “A ciência em si é inocente. Posso traba-lhar em todos os níveis de conhecimento e sei que a ciência básica não tem conotações beligerantes com a vida e com a natureza”. Nesta parte do tex-

2. Leia a seguinte notícia.

Ciência e cidadania

Coordenador do centro de pesquisas do Instituto In-ternacional de Neurociências de Natal Edmond e Lily Safra, Miguel Nicolelis planeja tornar a pesquisa cientí-fica um agente de transformação social

Em fevereiro, a primeira etapa de um projeto am-bicioso concebido por neurocientistas brasileiros se consolidou com a inauguração oficial do Instituto Internacional de Neurociências de Natal Edmond e Lily Safra (IINN-ELS). Quando lançaram o sonho de montar uma rede de institutos de neurociências, em 2003, os idealizadores do projeto, Miguel Nico-lelis, Sidarta Ribeiro e Claudio Mello, queriam não só implantar no Brasil um instituto de neurociên-cias capaz de competir com grandes centros inter-nacionais, mas [também] contribuir para reverter

to, Ab'Sáber pretende mostrar uma primeira dife-rença entre ciência e tecnologia. Identifique-a.

b) O físico brasileiro César Lattes (1924-2005) disse que “o homem como cientista é amoral. Só é mo-ral como homem”. Essa afirmação está de acordo com a de Ab'Sáber quando diz que “a ciência em si é inocente”?

c) Para o entrevistado, em que a reflexão sobre a éti-ca na ciência pode beneficiar a comunidade hu-mana?

Resposta

a) Ab'Sáber descreve a relação da ciência com a natu-reza, em que o objetivo não é necessariamente en-contrar uma aplicação imediata do conhecimento. Já a tecnologia pretende utilizar o conhecimento científico para criar dispositivos que possam con-tribuir para a vida social.

b) Ambos fazem uma separação entre a atividade científica e os interesses que estão por trás dos usos do conhecimento gerado por ela, os quais de-vem ser objeto de análise e preocupação.

c) Para o entrevistado, essa reflexão pode indicar como atingir um nível de consciência social mais abrangente, que inclua cada vez mais todos os segmentos da sociedade. Isso pode ser alcança-do pela aproximação entre o progresso científico e a realidade das comunidades humanas onde os avanços científicos ocorrem.

as desigualdades sociais brasileiras. Mais que labo-ratórios de pesquisa, esses sonhadores, como gos-tam de ser descritos, querem formar centros com ativa participação da comunidade local para provar sua crença de que ciência pode ser feita por todos e é capaz de se transformar em grande catalisador social.KNAPP, Laura. Ciência e cidadania. Scientific American, n. 59, abr. 2007.Disponível em: <http://www2.uol.com.br/sciam/artigos/ciencia_e_cidadania_imprimir.html>. Acesso em: 19 mar. 2009.

a) Explique se o texto faz menção a uma ciência ou a uma tecnologia.

b) Os idealizadores do projeto têm preocupação ape-nas científica? Justifique.

c) Na opinião dos pesquisadores, a ciência é um agente de transformação social capaz de comba-ter a desigualdade. Você concorda? Por quê?


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A ideia de modeloChamamos de modelo o conjunto de hipóteses, leis e propriedades, geral-

mente obtidas e testadas por meio de experimentos, que representam e des-crevem um fenômeno ou conjunto de fenômenos.

Do ponto de vista científico, o termo “modelo” indica que se trata de uma aproximação da realidade.

Um exemplo é o modelo do bigue-bangue, segundo o qual o Universo teve início há cerca de 14 bilhões de anos, a partir da explosão de um ponto extra-ordinariamente denso, que originou todos os corpos celestes. O bigue-ban-gue é uma explicação científica que se apoiou em hipóteses construídas por vários pensadores, desde a Antiguidade.

O método científicoO conhecimento científico é construído com base em um conjunto de mé-

todos e procedimentos predefinidos, que podem não ser exatamente os mes-mos para todas as ciências. Há, porém, uma sequência básica de procedimen-tos que é comum a todas elas. São quatro etapas que podem ser generalizadas como descrito a seguir.

I. Elaboração de um problema: o cientista identifica um tema, situação ou evento que merece ser estudado.

II. Observação do fato ou experimentos: o cientista se propõe a observar o fenômeno ou faz experimentos que o recriam a fim de coletar dados que o ajudem em sua análise.

III. Estudo dos dados e interpretação: o cientista analisa os dados coletados na etapa anterior e os interpreta, usando expressões matemáticas para criar um modelo e formulando hipóteses sobre o problema em questão.

IV. Replicação do experimento: o cientista refaz suas observações e experi-mentos na tentativa de obter resultados semelhantes aos anteriores que comprovem sua hipótese. É uma etapa de testes.

O passo seguinte, estando o cientista certo de suas observações, é a publi-cação de um artigo com a descrição do seu trabalho em alguma revista cientí-fica. Essa é uma etapa tão importante quanto as anteriores, pois é dessa forma que o conhecimento científico é compartilhado e pode ser comprovado ou refutado por outros cientistas em laboratórios de todo o mundo.

A Física como construção humanaA ideia de modelo é importante para que se compreenda a ciência como

construção humana. Ou seja, trata-se de um conhecimento construído pelo ser humano e para o ser humano; portanto, como tal, é passível de transformações.

Para ser considerado científico, o conhecimento deve passar por todas as etapas do método e ser aceito pela comunidade científica.

Nesse sentido, é importante compreender o conceito de paradigma, pro-posto pelo historiador de ciência Thomas Kuhn (1922-1996). Em linhas ge-rais, Kuhn define paradigma como um conjunto de conhecimentos que per-duram por períodos relativamente longos e que, muitas vezes, norteiam o desenvolvimento de pesquisas; estas são feitas para que se descubram solu-ções para problemas levantados pelo próprio conhecimento. Quando a expli-cação de um fenômeno rompe com esse conjunto de conhecimentos estabe-lecidos, o paradigma começa a ser questionado. Com isso pode-se chegar ao que Kuhn chama de quebra de paradigma.

Ligado ao tema

HipóteseHipótese é uma explicação científica, ainda não comprovada, de fenômenos

naturais. Uma hipótese deve ser verificada por meio de experiências.

Ligado ao tema

A lei da correspondênciaHá quem pense que, após a

adoção de uma nova teoria, a anterior deve ser completamen-te abandonada. Mas não é bem assim que a ciência caminha. Por exemplo, embora a teoria da relatividade para explicar o movimento de corpos seja mais ampla que a teoria criada por Newton, ela não invalida o pensamento newtoniano. Tan-to que os estudos de Newton sobre o movimento dos corpos são temas da Física do Ensino Médio e também bastante uti-lizados para a compreensão de diversos casos de movimento.

Quando surgem novos mode-los, eles devem obedecer à lei ou princípio da correspondên-cia, enunciado pelo cientista dinamarquês Niels Böhr (1885- -1962): “Quando uma nova teo-ria for proposta, ela deve expli-car os mesmos fenômenos no domínio de validade da teoria anteriormente estabelecida”.

Ligado ao tema

Modelagem de fenômenosAtualmente é comum a uti-

lização da palavra modelagem (elaboração de modelos) para designar a busca de modelos matemáticos que descrevam fe-nômenos, como o crescimento populacional, a demanda futura de energia elétrica de um país, o comportamento da bolsa de va-lores, o padrão de aterrissagens e decolagens de aviões nos aero-portos, a disseminação de um ví-rus em determinada população, a previsão do tempo, a varia-ção da temperatura da água dos oceanos, a propagação de sinais elétricos em uma rede de neurô-nios, entre outros exemplos.

Vários cientistas, das mais diversas áreas, desenvolvem modelos matemáticos para es-sas e muitas outras situações. Dessa maneira, pode-se ima-ginar a importância do estudo de modelos matemáticos para o futuro da sociedade humana.


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Exercícios propostos

3. Em meados da década de 1940, cientistas descobriram que a emissão de uma radiação fraca na faixa das mi-cro-ondas (ondas eletromagnéticas entre 1 mm e 1 cm de comprimento) é capaz de fazer vibrar as moléculas de água, provocando um rápido aquecimento em qual-quer substância que tenha água em sua composição (como é o caso dos alimentos). Tal fato levou à invenção do forno de micro-ondas.Quarenta anos depois, o resultado é uma invenção tec-nológica de grande sucesso comercial: o forno automá-tico de micro-ondas.Mesmo sem conhecer os conceitos de radiação e on-das eletromagnéticas, é possível interpretar o texto acima e fazer o que se pede a seguir.a) Identifique a descoberta científica e cite o nome

da invenção tecnológica dela decorrente.b) Cite algumas diferenças entre ciência e tecnologia.

4. Na década de 1960, após testar um programa de com-putador que simulava o movimento de massas de ar, o meteorologista estadunidense Edward Lorenz desco-briu o comportamento desordenado de acontecimen-tos simples. Digitando um número com apenas algu-mas casas decimais a menos ao fazer cálculos em um programa de computador, Lorenz esperava uma mu-dança mínima no resultado final. Mas uma pequena alteração resul-tou em uma mudança radical no padrão das massas de ar. Segundo o cientista, seria como se o bater das asas de uma borboleta no Japão causasse, tempos depois, um tornado no Texas. Lorenz formulou en-tão equações matemáticas para demonstrar o que chamou de “efeito borboleta”. Como resultado dessa descoberta, elaborou-se a chamada teo ria do caos: uma pequena mudança ocorrida no início de um evento qualquer pode ter consequências imprevisíveis no futuro. Isso significa que uma ação realizada neste momento poderá ter um resultado desco-nhecido daqui a uma hora, um mês, um ano...Com base no texto, responda ao que se pede.a) Quando estudava o movimento das massas de ar, o meteorologista

Edward Lorenz estava fazendo ciência? Por quê?b) Três procedimentos são comuns no processo de construção do conheci-

mento científico: I. a experimentação; II. o uso de expressões matemáticas para descrever um fenômeno; III. a generalização de uma explicação. Identifique cada um desses ele-

mentos no processo de produção do conhecimento que culminou com a proposição da teoria do “efeito borboleta”.

c) Em um passado não muito distante, as pes soas não acreditavam nas previsões do tempo por causa dos erros constantes de previsão. Atualmente esse cenário mudou, ou seja, a previsão do tempo é mais confiável do que antigamente. O que pode ter motivado esse aumento de credibilidade?

Primeiro forno de micro-ondas, fotografia de 1947.

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Integre o aprendizado

5. Defina fenômeno natural.

6. Dê três exemplos de fenômenos naturais que fazem parte dos estudos da Física.

7. Fundamente-se no que você aprendeu neste capítu-lo e escreva um texto diferenciando Física e Mate-mática.

8. Fundamente-se no que você aprendeu neste capítulo e escreva um texto diferenciando ciên cia e religião.

9. Em relação ao método científico:a) defina-o;b) enumere os seus principais procedimentos;c) seus procedimentos se desenvolvem rigorosamente

em uma ordem estipulada? Explique sua resposta.

10. Explique o que é um modelo matemático.

11. Justifique a afirmação de que é possível fazer ciên-cia na cozinha.

12. Explique por que a Física é uma construção humana.

13. Geralmente, quando as pessoas escutam a palavra cientista, a imagem que formam é estereotipada (inalterada, fixa), ou seja, é comum os cientistas se-rem vistos como pessoas “pouco normais”, esquisi-tas, sem vida social e sem vaidades.a) Concentre-se na imagem que você tem da figura

do cientista e descreva-o com detalhes.b) Verifique se sua descrição se aproxima da ima-

gem estereotipada que em geral se tem dos cientistas.

c) Os cientistas são pessoas normais: brincam na in-fância, se apaixonam na adolescência, podem ou não ter sido alunos aplicados, etc. Na sua opinião, por que os cientistas geralmente não são apresen-tados assim?

14. Leia o texto a seguir e faça o que se pede.

De vez em quando, tenho a sorte de lecionar num jardim de infância ou numa classe do primeiro ano primário. Muitas dessas crianças são cientistas na-tos – embora tenham mais desenvolvido o lado da admiração do que o do ceticismo. São curiosas, in-telectualmente vigorosas. Perguntas provocadoras e perspicazes saem delas aos borbotões. Demonstram

enorme entusiasmo. Sempre recebo uma série de perguntas encadeadas. Elas nunca ouviram falar da noção de “perguntas imbecis”. [...]

Mas há outra coisa: conheço muitos adultos que ficam desconcertados quando as crianças pequenas fazem perguntas científicas. Por que a Lua é redon-da?, perguntam as crianças. Por que a grama é ver-de? O que é um sonho? Até onde se pode cavar um buraco? Quando é o aniversário do mundo? Por que nós temos dedos nos pés? Muitos professores e pais respondem com irritação ou zombaria, ou mudam rapidamente de assunto: “Como é que você queria que a Lua fosse, quadrada?”. As crianças logo reco-nhecem que de alguma forma esse tipo de pergun-ta incomoda os adultos. Novas experiências seme-lhantes, e mais uma criança perde o interesse pela ciência. Por que os adultos têm de fingir onisciência [pleno conhecimento] diante de crianças de 6 anos de idade é algo que nunca vou compreender. O que há de errado em admitir que não sabemos alguma coisa? A nossa autoestima é assim tão frágil?

Além do mais, muitas dessas perguntas se refe-rem a problemas profundos da ciência, alguns dos quais ainda não estão plenamente resolvidos. [...]

SAGAN, C. O mundo assombrado pelos demônios: a ciência vista como uma vela no escuro. São Paulo: Companhia das Letras, 1997. p. 311-2.

a) Identifique no texto as razões que fizeram o autor afirmar que as crianças são “cientistas natos”. Você concorda com essa afirmação? Justifique.

b) O autor afirma que não há perguntas imbecis. Enu-mere algumas perguntas aparentemente simples que você sempre quis fazer a alguém, mas nunca fez.

c) Junte-se a três colegas de sua classe. Troquem en-tre si as questões que cada um fez no item anterior. Analisem-nas. Verifiquem se há algumas questões em comum. Caso haja, busquem identificar as ra-zões para essa coincidência: será que é uma per-gunta típica de um jovem de sua época? Justifique.

d) Com o seu grupo, escolha uma dessas pergun-tas e tente responder cientificamente. Antes de perguntar a um professor ou consultar um livro, elabore possíveis soluções.

De volta para o começo1. Retome as respostas que você deu às questões propostas na seção Primeiras anotações, na abertura

deste capítulo. Que alterações você faria naquelas respostas?2. O método científico dá credibilidade aos resultados das pesquisas científicas. Considerando isso, é cor-

reto dizer que a ciência nunca erra? O aval da ciência tem o poder de resolver todos os assuntos e encer-rar discussões? O que se pretende dizer quando se afirma que algo foi “cientificamente comprovado”?

3. O desenvolvimento da ciência pode resultar em avanços tecnológicos. Quais interesses podem estar en-volvidos na aplicação da ciência? Seu desenvolvimento está diretamente vinculado às suas aplicações?


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Física tem históriaCa

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História do método científicoNo século XV a Europa ingressou no período histórico conhecido hoje como Renascimento, caracterizado por

um renovado interesse pelo passado grego e romano, especialmente pela sua arte. Muitos historiadores definem esse período como o do renascimento da humanidade, época que marcou o início da consciência moderna oci-dental. Isso foi possível porque os estudiosos europeus começaram a ter contato com o conhecimento e a cultura de regiões além de suas fronteiras. E retomaram com renovado interesse os trabalhos de pensadores da Antigui-dade, como Aristóteles (séc. V a.C.), Demócrito (460-370 a.C.) e Aristarco de Samos (310-230 a.C.).

Um dos primeiros defensores da ideia de que a matéria é forma-da por átomos.

Sua participação na história do pensamento foi tão importan-te que a Física antiga é conhecida como Física aristotélica.

Já na Antiguidade, propôs que a Terra gira em torno do Sol.

Esses contatos criaram a oportunidade para o surgimento de um padrão de estudos e de vocabulário, sobre os quais se construiu uma comunidade científica mais ampla e com a possibilidade de discussões que inspiraram ma-neiras criativas de solucionar problemas.

A seguir, uma breve informação sobre três importantes pensadores do Renascimento.

Francis Bacon (1561-1626), inglês Galileu Galilei, italiano Isaac Newton

(1642-1727), inglês

Reformulou o pensamento científico propondo uma nova abordagem de investigação. Defendia o raciocínio indutivo, que parte de fatos, experiências e observações para chegar a leis ou conceitos mais gerais. Argumentava que apenas um sistema claro de investigação científica poderia garantir o domínio do ser humano sobre o mundo. Foi o primeiro a formalizar o método científico, tendo sido influenciado pelos estudos de Nicolau Copérnico (1473-1543), que retomou as ideias de Aristarco de Samos e propôs que os planetas giram em torno do Sol.

Usando uma luneta que ele mesmo aprimorou, pôde confirmar os estudos de Copérnico sobre o movimento dos planetas em torno do Sol. Essa confirmação confrontava dogmas da Igreja Católica da época, e Galileu foi preso e obrigado a negar sua teoria. Uma de suas maiores contribuições foram os estudos do movimento baseados em descrições matemáticas simples. Na época da morte de Galileu, a Europa estava preparada para uma verdadeira revolução no pensamento científico, que foi impulsionada pelos estudos de Isaac Newton.

Publicou uma das mais importantes obras científicas de todos os tempos, Os princípios matemáticos da Filosofia natural. Esse trabalho sintetizou séculos de estudos para uma compreensão do mundo. Newton definiu a lei da gravitação universal, segundo a qual no Universo qualquer matéria atrai outra porção de matéria, dependendo da quantidade de massa e da distância entre os corpos.

Suas leis resistiram a séculos de testes e reflexões, e continuam sendo utilizadas no estudo da Física e da Astronomia.

Capa do livro Os princípios matemáticos da Filosofia natural, de Isaac Newton, publicado em 1687, na Inglaterra.

Compreender e relacionar1. O texto afirma que o Renascimento marcou o início da consciência moderna ocidental. Que oportunidades

motivaram o surgimento desse período histórico, considerado como o renascimento da humanidade?2. O surgimento de um padrão de estudos e de vocabulário permitiu a construção de uma sociedade científica

mais ampla. O que você entende por padrão de estudos e de vocabulário?

No início do século XIX, a ciência estabelecia-se como campo de estudo respeitado. O método científico – basea-do em experimentos e observação – era adotado em todo o mundo ocidental. Pode-se afirmar que a ciência evoluiu como esforço colaborativo, isto é, foi sendo construída e ampliada gradualmente, desde os antigos filósofos da Gré-cia e de Roma, passando por um período restrito a mosteiros e escolas reais, renascendo depois como consciência moderna e chegando aos dias atuais compartimentada em áreas do conhecimento humano, com muitas aplicações tecnológicas que interferem diretamente em nossa vida.

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Física e sociedade

Ciência e arteFala-se muito no grande abismo entre ciência e arte

[…]. O poeta inglês John Keats acusou seu conterrâneo Isaac Newton de ter “desafiado o arco-íris” com suas ex-plicações físicas sobre a […] luz. Ou seja, explicar racio-nalmente algo de belo que existe no mundo é insultar a sua existência, tirar a sua poesia.[…]

Um leitor […] me escreveu recentemente pedin-do que eu esclarecesse a distinção entre descoberta e criação. Mais especificamente, a diferença entre as duas dentro da ciência.

Nós criamos ou descobrimos a ciência? Será que as nossas teorias e os nossos teoremas estão codificados de algum modo na natureza e tudo o que faz um cientista é “des-cobri-los”, levantar a coberta que os esconde, reve-lando seu significado? Ou será que os criamos, usando nossa intuição, observação e lógica?

Complicada, essa pergunta. […] Se fosse prudente, parava por aqui, citando a minha sábia avó, que dizia que “criar é coisa de Deus, descobrir é coisa de gente”. Mas por que não tentar inverter isso, fazer do homem criador e não só criatura? Afinal, descobrir é emocio-nante, mas bem mais passivo do que criar.

Comecemos pelo “Aurélio”. “Criar” significa dar exis-tência a; dar origem a; formar; imaginar. “Descobrir” significa tirar a cobertura que ocultava, deixando à vis-ta; encontrar pela primeira vez; revelar etc. […]

O artista é o criador, ele ou ela dá existência a algo que não existia, enquanto o cientista é o descobridor, aquele que revela o significado oculto das coisas, sem criá-las. Beethoven criou a sua Nona Sinfonia, certo? Ela não existia antes de ele existir. Já Newton descobriu as três leis do movimento – elas estavam lá, escondi-das na natureza, esperando para serem reveladas pela mente certa.

Muita gente pode se contentar com essa explicação e dar o caso por encerrado. Mas eu não. Para mim, a ciência é uma criação, tão criação quanto uma obra de arte. O fato de arte e ciência obedecerem a critérios de validade diferentes, de a ciência ter uma aceita-ção baseada no método científico, que provê meios

para que teorias sejam testadas frente a observações, não muda a minha opinião. Ciência é criação do ho-mem, fruto de nossos cérebros e de nosso modo de ver o mundo. Para entender isso, basta examinarmos um exemplo de sua história.

Aristóteles dizia que a gravidade vinha da tendência dos corpos de voltarem ao seu lugar de origem: uma pe-dra caía no chão porque foi de lá que ela tinha vindo. Newton, no século 17, propôs que a gravidade era uma força entre quaisquer corpos materiais, com intensidade proporcional ao produto de suas massas e inversamen-te proporcional ao quadrado de sua distância. Einstein, em 1916, disse que a gravidade vem da curvatura do es-paço em torno de um corpo maciço, reduzindo-a a um efeito geométrico.

Todas essas teorias foram propostas para explicar os mesmos fenômenos. Imagino que Einstein não terá a última palavra: a gravidade será explicada de formas diferentes, na medida em que o conhecimento científi-co avançar. Junto com novas tecnologias e novos con-ceitos surgem novas representações do mundo natural. Pode-se descobrir um novo fenômeno, mas sua expli-cação é criada.

Pensemos agora em uma outra história, a da repre-sentação gráfica da crucificação de Cristo. No século 13 era uma coisa, na Renascença, outra, no século 18, ainda outra, e no 21, outra completamente diferente. O evento é o mesmo, mas a sua representação gráfica muda, porque muda a perspectiva artística. É perfei-tamente razoável para um artista recriar a crucificação como um amálgama [mistura, união] do seu subjetivis-mo e dos valores culturais da época em que vive. A visão artística está sempre em transformação.

A científica também está. Ciência é uma constru-ção humana, criada para que possamos compreender o mundo em que vivemos. O que se descobre são novos modos de criar.

GLEISER, Marcelo. Criação ou descoberta? Folha de S.Paulo. Caderno Mais!, 14 set. 2003. Disponível em <http://www1.folha.uol.com.br/fsp/ciencia/fe1409200302.htm>. Acesso em: 19 mar. 2009.

De acordo com o texto1. No terceiro parágrafo, o autor pergunta: “Nós criamos ou descobrimos a ciência?” Qual foi a resposta do pró-

prio autor para essa questão?2. O texto cita três explicações diferentes sobre a gravidade dos corpos. Quais são elas? Responda identifican-

do o nome do autor de cada explicação.3. Releia: “explicar racionalmente algo de belo que exista no mundo é insultar a sua existência, tirar a sua

poesia”. Em sua opinião, o próprio autor do texto concorda com esse trecho?


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