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1a
SÉRIE
ENSINO MÉDIO
Volume2
FÍSICA
Ciências da Natureza
CADERNO DO PROFESSOR
MATERIAL DE APOIO AO
CURRÍCULO DO ESTADO DE SÃO PAULO
CADERNO DO PROFESSOR
FÍSICA
ENSINO MÉDIO
1a
SÉRIE
VOLUME 2
Nova edição
2014-2017
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
SECRETARIA DA EDUCAÇÃO
São Paulo
Governo do Estado de São Paulo
Governador
Geraldo Alckmin
Vice-Governador
Guilherme Afif Domingos
Secretário da Educação
Herman Voorwald
Secretária-Adjunta
Cleide Bauab Eid Bochixio
Chefe de Gabinete
Fernando Padula Novaes
Subsecretária de Articulação Regional
Rosania Morales Morroni
Coordenadora da Escola de Formação e
Aperfeiçoamento dos Professores – EFAP
Silvia Andrade da Cunha Galletta
Coordenadora de Gestão da
Educação Básica
Maria Elizabete da Costa
Coordenadora de Gestão de
Recursos Humanos
Cleide Bauab Eid Bochixio
Coordenadora de Informação,
Monitoramento e Avaliação
Educacional
Ione Cristina Ribeiro de Assunção
Coordenadora de Infraestrutura e
Serviços Escolares
Dione Whitehurst Di Pietro
Coordenadora de Orçamento e
Finanças
Claudia Chiaroni Afuso
Presidente da Fundação para o
Desenvolvimento da Educação – FDE
Barjas Negri
Senhoras e senhores docentes,
A Secretaria da Educação do Estado de São Paulo sente-se honrada em tê-los como colabo-
radores nesta nova edição do Caderno do Professor, realizada a partir dos estudos e análises que
permitiram consolidar a articulação do currículo proposto com aquele em ação nas salas de aula
de todo o Estado de São Paulo. Para isso, o trabalho realizado em parceria com os PCNP e com
os professores da rede de ensino tem sido basal para o aprofundamento analítico e crítico da abor-
dagem dos materiais de apoio ao currículo. Essa ação, efetivada por meio do programa Educação
— Compromisso de São Paulo, é de fundamental importância para a Pasta, que despende, neste
programa, seus maiores esforços ao intensificar ações de avaliação e monitoramento da utilização
dos diferentes materiais de apoio à implementação do currículo e ao empregar o Caderno nas ações
de formação de professores e gestores da rede de ensino. Além disso, firma seu dever com a busca
por uma educação paulista de qualidade ao promover estudos sobre os impactos gerados pelo uso
do material do São Paulo Faz Escola nos resultados da rede, por meio do Saresp e do Ideb.
Enfim, o Caderno do Professor, criado pelo programa São Paulo Faz Escola, apresenta orien-
tações didático-pedagógicas e traz como base o conteúdo do Currículo Oficial do Estado de São
Paulo, que pode ser utilizado como complemento à Matriz Curricular. Observem que as atividades
ora propostas podem ser complementadas por outras que julgarem pertinentes ou necessárias,
dependendo do seu planejamento e da adequação da proposta de ensino deste material à realidade
da sua escola e de seus alunos. O Caderno tem a proposição de apoiá-los no planejamento de suas
aulas para que explorem em seus alunos as competências e habilidades necessárias que comportam
a construção do saber e a apropriação dos conteúdos das disciplinas, além de permitir uma avalia-
ção constante, por parte dos docentes, das práticas metodológicas em sala de aula, objetivando a
diversificação do ensino e a melhoria da qualidade do fazer pedagógico.
Revigoram-se assim os esforços desta Secretaria no sentido de apoiá-los e mobilizá-los em seu
trabalho e esperamos que o Caderno, ora apresentado, contribua para valorizar o ofício de ensinar
e elevar nossos discentes à categoria de protagonistas de sua história.
Contamos com nosso Magistério para a efetiva, contínua e renovada implementação do currículo.
Bom trabalho!
Herman Voorwald
Secretário da Educação do Estado de São Paulo
Os materiais de apoio à implementação
do Currículo do Estado de São Paulo
são oferecidos a gestores, professores e alunos
da rede estadual de ensino desde 2008, quando
foram originalmente editados os Cadernos
do Professor. Desde então, novos materiais
foram publicados, entre os quais os Cadernos
do Aluno, elaborados pela primeira vez
em 2009.
Na nova edição 2014-2017, os Cadernos do
Professor e do Aluno foram reestruturados para
atender às sugestões e demandas dos professo-
res da rede estadual de ensino paulista, de modo
a ampliar as conexões entre as orientações ofe-
recidas aos docentes e o conjunto de atividades
propostas aos estudantes. Agora organizados
em dois volumes semestrais para cada série/
ano do Ensino Fundamental – Anos Finais e
série do Ensino Médio, esses materiais foram re-
vistos de modo a ampliar a autonomia docente
no planejamento do trabalho com os conteúdos
e habilidades propostos no Currículo Oficial
de São Paulo e contribuir ainda mais com as
ações em sala de aula, oferecendo novas orien-
tações para o desenvolvimento das Situações de
Aprendizagem.
Para tanto, as diversas equipes curricula-
res da Coordenadoria de Gestão da Educação
Básica (CGEB) da Secretaria da Educação do
Estado de São Paulo reorganizaram os Cader-
nos do Professor, tendo em vista as seguintes
finalidades:
f incorporar todas as atividades presentes
nos Cadernos do Aluno, considerando
também os textos e imagens, sempre que
possível na mesma ordem;
f orientar possibilidades de extrapolação
dos conteúdos oferecidos nos Cadernos do
Aluno, inclusive com sugestão de novas ati-
vidades;
f apresentar as respostas ou expectativas
de aprendizagem para cada atividade pre-
sente nos Cadernos do Aluno – gabarito
que, nas demais edições, esteve disponível
somente na internet.
Esse processo de compatibilização buscou
respeitar as características e especificidades de
cada disciplina, a fim de preservar a identidade
de cada área do saber e o movimento metodo-
lógico proposto. Assim, além de reproduzir as
atividades conforme aparecem nos Cadernos
do Aluno, algumas disciplinas optaram por des-
crever a atividade e apresentar orientações mais
detalhadas para sua aplicação, como também in-
cluir o ícone ou o nome da seção no Caderno do
Professor (uma estratégia editorial para facilitar
a identificação da orientação de cada atividade).
A incorporação das respostas também res-
peitou a natureza de cada disciplina. Por isso,
elas podem tanto ser apresentadas diretamente
após as atividades reproduzidas nos Cadernos
do Professor quanto ao final dos Cadernos, no
Gabarito. Quando incluídas junto das ativida-
des, elas aparecem destacadas.
ANOVA EDIÇÃO
Leitura e análise
Lição de casa
Pesquisa em grupo
Pesquisa de
campo
Aprendendo a
aprender
Roteiro de
experimentação
Pesquisa individual
Apreciação
Você aprendeu?
O que penso
sobre arte?
Ação expressiva
!
?
Situated learning
Homework
Learn to learn
Além dessas alterações, os Cadernos do
Professor e do Aluno também foram anali-
sados pelas equipes curriculares da CGEB
com o objetivo de atualizar dados, exemplos,
situações e imagens em todas as disciplinas,
possibilitando que os conteúdos do Currículo
continuem a ser abordados de maneira próxi-
ma ao cotidiano dos alunos e às necessidades
de aprendizagem colocadas pelo mundo con-
temporâneo.
Para saber mais
Para começo de
conversa
Seções e ícones
SUMÁRIO
Orientação sobre os conteúdos do volume 8
Tema 1 − Universo: elementos que o compõem 9
Situação de Aprendizagem 1 − Um passeio pela galáxia 9
Situação de Aprendizagem 2 − O que tem lá em cima? 14
Situação de Aprendizagem 3 − A Terra é uma bolinha 20
Situação de Aprendizagem 4 − O Sistema Solar 29
Situação de Aprendizagem 5 − Um pulinho à Alfa do Centauro 37
Grade de avaliação 50
Propostas de questões para aplicação em avaliação 51
Tema 2 − Interação gravitacional 53
Situação de Aprendizagem 6 − As aventuras de Selene 53
Grade de avaliação 62
Propostas de questões para aplicação em avaliação 63
Proposta de Situação de Recuperação 64
Tema 3 − Universo, Terra e vida: Sistema Solar 65
Situação de Aprendizagem 7 – Matéria, movimento e Universo 65
Situação de Aprendizagem 8 – 2001: o futuro que já passou 72
Situação de Aprendizagem 9 – As leis de Kepler 83
Grade de avaliação 87
Propostas de questões para aplicação em avaliação 88
Tema 4 – Universo, Terra e vida: origem do Universo e compreensão humana 89
Situação de Aprendizagem 10 – Dimensões do espaço e do tempo 89
Situação de Aprendizagem 11 – A enciclopédia galáctica 105
Grade de avaliação 109
Propostas de questões para aplicação em avaliação 109
Proposta de Situação de Recuperação 110
Recursos para ampliar a perspectiva do professor e do aluno para a compreensão do tema 111
Considerações finais 117
Quadro de conteúdos do Ensino Médio 118
8
ORIENTAÇÃO SOBRE OS CONTEÚDOS DO VOLUME
Neste Caderno, apresentamos uma sequên-
cia de Situações de Aprendizagem que têm
como objetivo desenvolver noções básicas so-
bre o Universo. Os conhecimentos trabalha-
dos seguem três linhas centrais.
A primeira delas objetiva ensinar quais são
e como são os componentes e as estruturas
do Universo, estabelecendo relações entre as
dimensões físicas e o conhecimento cotidia-
no dos alunos. Trabalha-se, ainda, as relações
entre as características físicas dos planetas do
Sistema Solar e suas posições espaciais.
A segunda linha refere-se à noção funda-
mental de gravidade, cuja abordagem sistemá-
tica inicia-se na Situação de Aprendizagem 6.
A terceira propõe a investigação da evolu-
ção das concepções de Universo e de matéria,
enfatizando aspectos da história mais recente,
como o surgimento de novas concepções so-
bre o espaço e o tempo e suas repercussões.
Também apontamos para as possibilida-
des futuras que o atual conhecimento cientí-
fico permite imaginar: os próximos passos na
exploração do espaço e as chances de encon-
trarmos vida fora da Terra. Do ponto de vista
tecnológico, espaçonaves, sondas espaciais,
satélites e outros artefatos e técnicas relacio-
nados ao tema são abordados no contexto das
leis da mecânica e de suas aplicações.
Entre as habilidades e competências en-
fatizadas neste Caderno estão a leitura,
a interpretação e a produção de textos, o
uso de mensagens audiovisuais e o estabe-
lecimento de relações proporcionais entre
grandezas físicas, bem como a pesquisa e a
organização de informações. Há ênfase nas
possibilidades de estabelecer um diálogo in-
terdisciplinar com as áreas de Linguagens e
de Ciências Humanas.
Em todas as Situações de Aprendizagem,
enfatiza-se a ação dos alunos e propõe-se a
produção de trabalhos concretos, seguindo
uma série de etapas nas quais, você, profes-
sor, tenha condições de acompanhar não
apenas a participação dos estudantes, mas
também o nível de compreensão conceitual
e o desenvolvimento das habilidades e com-
petências envolvidas.
Entre os tipos de produção solicitados aos
estudantes está a confecção de maquetes e a
realização de encenações de situações físicas
e de simulações.
As oportunidades de avaliação de aprendi-
zagem foram consideradas na elaboração de
todas as atividades, havendo diversas situações
em que você, professor, deverá acompanhar o
processo de leitura, interpretação, realização
de medidas, confecção de gráficos e diagramas
e produção de apresentações. Esperamos que,
por meio dessa avaliação contínua, você tenha
condições de acompanhar o desenvolvimento
de cada aluno e tomar medidas que permitam
sanar eventuais dificuldades ainda durante o
processo de aprendizagem.
9
Física – 1a
série – Volume 2
TEMA 1 − UNIVERSO: ELEMENTOS QUE O COMPÕEM
Um dos maiores interesses dos jovens,
quando se trata de Ciência, é saber algo mais
sobre o espaço, o Universo, os planetas, ou
seja, temas ligados à astronomia e à cosmo-
logia. Além disso, cada vez mais a tecnologia
espacial ganha importância na vida social e
econômica, por conta das telecomunicações e
por razões estratégicas.
Nos Parâmetros Curriculares Nacionais,
a importância desse tema foi reconhecida e
valorizada. No Ensino Médio, a disciplina
que não poderia deixar de tratar o tema é a
Física, uma vez que ela é a base da ciência e
da tecnologia do espaço.
A proposta deste Caderno é apresentar um
panorama geral dos conhecimentos atuais sobre
os elementos do espaço e alguns conceitos físicos
que fundamentam tais conhecimentos. A ênfase é
dada na percepção de nossa relação com o espaço,
suas dimensões e possibilidades, de forma que as
Situações de Aprendizagem procuram enfocar o
ponto de vista humano para as questões espaciais.
Despertar o interesse dos estudantes para
que busquem aprofundar seus conhecimentos
é uma das estratégias adotadas, uma vez que o
tempo para se trabalhar com o tema é limitado.
Você poderá verificar isso nas atividades, que su-
gerem um bom número de leituras e pesquisas.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1
UM PASSEIO PELA GALÁXIA
Esta Situação de Aprendizagem propõe a lei-
tura do livro de ficção O guia do mochileiro das
galáxias, de Douglas Adams, ao longo das aulas.
Os objetivos são: estimular, por meio da
ficção, a leitura de temas científicos; propiciar
debates atuais sobre as relações entre as con-
dições cósmicas e o surgimento da vida e da
inteligência; possibilitar a organização e a sis-
tematização de informações e conceitos físicos
sobre os elementos que compõem o Universo,
além de fornecer e enriquecer termos específi-
cos da astronomia e terminologia própria do
discurso científico.
Conteúdos e temas: os diferentes elementos que compõem o Universo e sua organização; termos, con-
ceitos e ideias associados à descrição dos corpos celestes e sua organização; debates atuais sobre as
relações entre as condições cósmicas e o surgimento da vida e da inteligência.
Competências e habilidades: ler e interpretar textos envolvendo termos e ideias científicas; narrar e
debater as situações imagináveis relacionadas à exploração do espaço.
Sugestão de estratégias: leituras, discussões em sala, narrações e debates; levantamento de representa-
ções sobre o Universo.
Sugestão de recursos: livro O guia do mochileiro das galáxias, de Douglas Adams, e filme homônimo.
Sugestão de avaliação: ao longo das aulas, você deve ficar atento a indicadores que mostrem que a lei-
tura está sendo realizada pelos alunos; isso pode ser verificado por meio das diversas formas descritas
no tópico Encaminhando a ação.
10
Desenvolvimento da Situação de
Aprendizagem
A atividade da leitura é essencial em todas
as áreas do conhecimento humano. Despertar
o interesse do estudante pela leitura é abrir-lhe
portas para o universo da cultura sistematiza-
da, de importância maior que qualquer outra
atividade que possamos lhe proporcionar.
Como a leitura de temas científicos pode ser
estimulada por meio da ficção, escolhemos
para esta atividade o livro O guia do mochilei-
ro das galáxias, de Douglas Adams, publica-
do no Brasil pela editora Sextantea
. Caberá a
você, professor, acompanhar a leitura dos es-
tudantes e introduzir em suas aulas elementos
dela derivados.
É fundamental que, durante a sua leitu-
ra, você destaque e anote no livro os pontos
que considera relevantes para o trabalho ao
longo do volume. Pode ser que ache inte-
ressante, em dado momento, dar destaque
à discussão sobre probabilidade e ordens
de grandeza, estimulada pelos diálogos que
aparecem no capítulo 9. Ou talvez queira
comentar as teorias sobre o surgimento da
vida a partir das digressões do capítulo 5.
No capítulo 24, poderá achar interessante
a discussão do significado de infinito ou,
quem sabe, discutir a ideia de ano-luz. Se
tais discussões vão surgir ou não naqueles
exatos pontos da leitura é algo que pode
ficar em aberto, pois as mesmas questões
aparecem em diversos pontos da história.
Durante a leitura do livro, os estudantes
vão se defrontar com diversos conceitos e ter-
mos relacionados aos atuais modelos de Uni-
verso da ciência astronômica (planetas, galá-
xias, estrelas), referências ao surgimento da
vida, questões ligadas às dimensões e distân-
cias do meio espacial e noções matemáticas.
O livro O guia do mochileiro das galáxias
foi sugerido por uma série de fatores. Em pri-
meiro lugar, porque é um livro interessante e
atual, com linguagem, enredo, referências e
situações de nível intermediário, adequadas a
jovens e adultos. A leitura, portanto, apesar
do esforço exigido, não será inacessível. Trata-
-se de um livro atraente, que possui humor,
aventura e romance. Ao mesmo tempo, apre-
senta diversas situações cotidianas que abor-
dam relações humanas e problemas com os
quais nos defrontamos em nosso dia a dia, ou
seja, não é uma obra descolada do contexto
sociocultural dos estudantes.
Além disso, o livro coloca questões cientí-
ficas relevantes e trabalha com uma termino-
logia cujas características são próprias do dis-
curso científico, com o qual os estudantes estão
iniciando seu contato. Um fator essencial, no
entanto, é a acessibilidade, sendo um livro ba-
rato e fácil de encontrar, além de possuir uma
versão cinematográfica de 2005, razoavelmente
fiel à história escrita. Se escolher outra obra,
tente seguir esses critérios.
Quanto à interdisciplinaridade, na 1ª sé-
rie do Ensino Médio se estabelece o primeiro
contato mais sistemático dos estudantes com
os estudos literários. O planejamento de ati-
vidades conjuntas com o professor de Língua
Portuguesa e Literatura pode ser bastante fru-
tífero. A leitura do livro sugerido é uma das
oportunidades para isso.
a
Evidentemente, a escolha do título é uma sugestão. Caso você queira escolher outra leitura, sugerimos que esteja atento
aos critérios que usamos na escolha dessa obra, descritos logo adiante.
11
Física – 1a
série – Volume 2
Encaminhando a ação
1. Contextualização
É importante ter em mente que qualquer
obra de ficção levada para a sala de aula
deve ser devidamente contextualizada, para
que os alunos tenham uma compreensão
adequada das relações entre essa obra e os
conteúdos a ser desenvolvidos. A obra fic-
cional não possui as mesmas finalidades de
uma obra didática e, portanto, seu foco não
está na precisão conceitual e sim no conteú-
do artístico.
No caso específico da obra sugerida, te-
mos uma produção humorística que sati-
riza, ao mesmo tempo, a ficção científica e
as relações humanas, sobretudo no que se
refere aos conhecimentos científicos e tecno-
lógicos.
Dessa forma, sugerimos que você pro-
cure conhecer um pouco mais o autor, sua
obra e o contexto em que ela foi produzi-
da. Douglas Adams, comediante britânico
ligado ao grupo humorístico Monty Python,
produzia O guia do mochileiro das galáxias
como um programa de rádio para a BBC de
Londres, tendo-o publicado depois na for-
ma de uma série de cinco livros, dos quais
esse é o primeiro.
Não cabe aqui reproduzirmos as abun-
dantes informações sobre Adams, a série
de livros e o grupo Monty Python, pois são
encontradas com facilidade na internet. O
que queremos enfatizar é a necessidade de
dar uma breve explicação aos alunos sobre
essa obra, sobre o autor e por que ela foi es-
colhida para o trabalho didático. Quanto a
este último aspecto, é importante que você,
professor, procure falar dos conhecimentos
que a obra pode ajudar a trazer para a sala
de aula (por exemplo: O que é uma galáxia?
O que é uma estrela? etc.).
2. Exibição do filme
Após a contextualização do autor e da
obra, que serão o foco para o desenvolvimento
da Situação de Aprendizagem, pode-se orga-
nizar a classe para assistir ao filme escolhido.
Sendo um longa-metragem, como é o caso de
O guia do mochileiro das galáxias, será neces-
sário dispor de aproximadamente duas horas
para a realização da atividade. Isso nem sem-
pre é algo simples de providenciar na escola,
de forma que, se você fizer questão de exibir o
filme na íntegra para os estudantes, provavel-
mente terá de fazer arranjos de horários com
outros professores. A exibição integral do fil-
me em si não é essencial para o bom anda-
mento da atividade, que é focada na leitura.
Acreditamos, entretanto, que, caso seja
possível, ao menos um trecho deva ser visto,
pois isso certamente facilitaria a leitura dos
alunos. Uma possibilidade é, após a contex-
tualização, exibir 15 a 20 minutos iniciais, de
forma a estimular a curiosidade deles, e passar
como tarefa que assistam a ele na íntegra, pos-
sivelmente em grupos, em suas próprias casas.
3. Orientando a leitura
Oriente os alunos para que providenciem
o livro. Como se trata de uma obra muito co-
nhecida, não é difícil encontrá-la em bibliote-
cas e lojas de livros usados e, eventualmente,
na biblioteca da escola.
Após iniciada a leitura, é importante que,
se não em toda aula, ao menos a cada semana
seja feita uma verificação do andamento da lei-
tura pelos alunos: proponha questões, solicite
pequenas descrições e narrações ou proponha
debates sobre momentos específicos da histó-
ria. Eventualmente, peça que entreguem por
escrito respostas a questões propostas ou pe-
quenos resumos ou, ainda, sorteie um aluno
da classe para comentar pontos que ele julgou
interessantes (ou obscuros) em sua leitura.
12
É possível, a cada duas aulas, fazer uma
rápida verificação de leitura, usando para
isso por volta de cinco minutos. Não con-
vém, porém, adotar sempre a mesma estra-
tégia, para não criar uma sistemática mecâ-
nica de leitura. Um dia, por exemplo, peça
que os alunos tragam o livro à classe e eleja
um deles para ler um trecho de que gostou
e peça que os outros comentem. Em outra
ocasião, pode-se pedir que um aluno des-
creva a leitura que realizou na semana. Em
outra, ainda, pode-se pedir aos alunos que
realizem, em grupo, um resumo da leitura.
Pode solicitar que destaquem expressões e
termos desconhecidos, discutam seu signi-
ficado ou, ainda, pode-se pedir aos alunos
que pesquisem a respeito. Também é possí-
vel fazer breves julgamentos sobre as ações
das personagens, estabelecendo debates. O
estímulo criado por situações diversifica-
das pode incentivar a leitura dos alunos.
É preciso estar consciente, porém, de que
nem todos os alunos possuem o mesmo inte-
resse e desenvoltura na leitura e ter em men-
te que o objetivo da atividade é despertar o
prazer e não a obrigação de ler.
Eventualmente, se algum aluno só conse-
guir cumprir parte da leitura, isso não sig-
nifica que ele não tenha tirado proveito da
atividade. Além disso, é natural que alguns
simplesmente não gostem da história, o que
é aceitável.
Vale a pena deixá-los expressar sua opi-
nião e confrontá-la com as diversas opiniões.
E, evidentemente, pode ser que você não
goste da leitura. Neste caso, sugerimos que
procure uma que julgue interessante. É reco-
mendável adaptar as atividades previstas ao
texto de sua escolha. Algumas alternativas a
essa obra estão apresentadas no item Recur-
sos para ampliar a perspectiva do professor
e do aluno para a compreensão do tema, no
final deste Caderno.
Esta atividade é fundamentalmente de-
senvolvida em casa. É exigido dos alunos
que assistam ao filme logo no início do vo-
lume e que leiam o livro ao longo dos Temas
1 e 2.
Com o intuito de preparar os alunos
para a leitura do livro, as seguintes ques-
tões serão colocadas. Elas servirão também
para familiarizá-los com a obra e seu autor.
1. Qual é o título do livro que seu professor
sugeriu?
Sugerimos os títulos:
tO guia do mochileiro das galáxias, de Douglas Adams;
tEncontro com Rama, de Arthur C. Clarke;
tO robô de Júpiter, de Isaac Asimov.
Esses livros são obras de ficção. Ao longo do Caderno, você,
professor, conta com outras sugestões de obras. As ques-
tões de acompanhamento da leitura propostas são gerais
para se adequar a diversos títulos, de ficção e de não ficção,
permitindo que você faça escolhas e que os alunos leiam
diferentes obras.
2. Quando soube do título, qual foi sua im-
pressão sobre o assunto do livro?
Espera-se que o aluno escreva livremente sobre suas impressões
iniciais, como forma de incentivar a disposição para a leitura.
3. Qual é o nome do autor? O que seu profes-
sor comentou sobre ele?
Professor, é importante que você comente algo sobre o au-
tor do livro na primeira aula e verifique se o aluno assimilou,
ao menos, as informações principais.
4. Na sua opinião, qual é a relação entre esse
livro e o conteúdo das aulas?
O aluno deve mencionar conceitos astronômicos, viagens
espaciais, planetas, galáxias, estrelas, relacionando-os com o
título ou com o tema do livro.
5. Se houve apresentação de vídeo, que vídeo
foi esse? Qual a relação entre o vídeo e o
livro?
Alguns livros possuem versão cinematográfica e a exibição de
um trecho pode ajudar no processo de leitura. Uma sugestão
13
Física – 1a
série – Volume 2
é a exibição de um vídeo motivador. Para O robô de Júpiter,
por exemplo, a exibição de um vídeo sobre os planetas pode
auxiliar na compreensão do assunto pelos alunos.
Ao final da aula na qual foram apresenta-
dos o livro e o filme, solicite uma tarefa aos
alunos:
1. Para a próxima aula, procure
lembrar-se de ideias associadas ao
espaço que aparecem em meios de
comunicação, como filmes, revis-
tas, histórias em quadrinhos, jornais, tele-
jornais, documentários, livros, desenhos
animados, propagandas, letras de música.
Anote em seu caderno essas ideias (plane-
tas, naves, extraterrestres, estrelas e assim
por diante), indicando também de onde elas
foram tiradas. Se possível, faça uma pesqui-
sa sobre o tema e leve pelo menos três dos
materiais encontrados para a sala de aula.
Figura 1.
O aluno deve levar para a sala de aula os materiais encontra-
dos: figuras, reportagens, histórias em quadrinhos. Professor,
é importante que você verifique se os materiais têm relação
com o espaço; caso essa relação lhe pareça muito vaga,
questione o aluno quanto à relação que ele imaginou. Trata-
-se de uma forma de avaliação diagnóstica das concepções
prévias dos alunos.
©
Clark
Dunbar/
Corbis/Latinstock
©
Tony
Hallas/
SPL/Latinstock
©
Thom
Lang/
Corbis/Latinstock
©
Stocktrek
Images/
Corbis/Latinstock
2. Procure mais informações sobre o livro
que será lido durante as aulas. Você pode
obtê-las na internet usando o roteiro a
seguir:
a) Quem é o autor? Registre sua nacionali-
dade, local onde vive(eu), data de nasci-
mento e de morte (se necessário).
b) Qual é a formação do autor? Em que
profissões atua(ou)? Além de escrever,
ele exerce(eu) outra atividade?
c) Que tipos de livro esse autor costuma(va)
escrever? Há outros livros importantes
escritos por ele? Qual(is)?
Professor, para as questões a, b e c, você precisa reunir as in-
formações solicitadas para checar a pesquisa do aluno.
d) Sobre o livro que você vai ler: Que in-
formações novas você conseguiu? Você
encontrou opiniões a respeito dessa
obra? Quais?
Essa é uma questão aberta. É possível que o aluno não en-
contre opiniões sobre o livro, mas isso não compromete a
atividade.
Alguns filmes e seriados de ficção cien-
tífica podem ajudar o aluno a compreender
melhor a leitura desse gênero, como é o caso
de Jornada nas estrelas e Star Wars (Guerra
nas estrelas). Você pode orientar os alunos a
pensar nos aspectos que lhes parecem fanta-
siosos e nos que se aproximam da realidade
(conforme indicado em Aprendendo a apren-
der, Caderno do Aluno).
Vale a pena comentar com os alunos as-
pectos práticos e estratégicos que estão tor-
nando as tecnologias espaciais cada vez mais
importantes dos pontos de vista econômico
e político.
14
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
O QUE TEM LÁ EM CIMA?
Esta Situação de Aprendizagem tem
como objetivo estimular os alunos a ex-
pressar as imagens e os modelos que tra-
zem de sua cultura primeira e que dizem
respeito aos elementos que compõem o
Universo. A partir dessa manifestação co-
letiva, pretende-se estimular a reflexão e o
debate, para que os próprios alunos pos-
sam estabelecer e aperfeiçoar seus modelos
de representação.
Conteúdos e temas: os diferentes elementos que compõem o Universo e sua organização a partir de
características comuns em relação a massa, distância, tamanho, velocidade, trajetória, formação e
agrupamento.
Competências e habilidades: desenvolver atitude investigativa e de pesquisa bibliográfica e iconográfi-
ca; organizar, representar e expressar, por meio de diferentes linguagens, modelos sobre corpos celes-
tes; desenvolver a prática da escrita, com narração de eventos e descrição de fenômenos.
Sugestão de estratégias: explicitação pelos alunos dos conceitos sobre os elementos do espaço, proble-
matização e debate; sistematização coletiva por meio de imagens e elaboração em grupo de histórias.
Sugestão de recursos: imagens coletadas na internet e em livros ilustrados: planetas, asteroides, come-
tas, satélites, diferentes tipos de estrelas, galáxias, nebulosas, aglomerados globulares, aglomerados
abertos, buracos negros, estrelas de nêutrons; algumas dessas imagens serão necessariamente repre-
sentações pictóricas e não fotográficas, como no caso do buraco negro e das estrelas de nêutrons;
um material particularmente interessante é o livro O Universo, da série Atlas visuais, publicado pela
editora Ática.
Sugestão de avaliação: verificar a qualidade dos produtos (mapa conceitual e história) elaborados
pelos alunos.
Desenvolvimento da Situação de
Aprendizagem
A prioridade desta Situação de Apren-
dizagem é produzir uma estrutura capaz
de explicitar os modelos a partir dos quais
os estudantes concebem o espaço e o Uni-
verso. Todos eles trazem, em sua bagagem
cultural, representações e modelos imagina-
tivos de planetas, cometas, galáxias, estrelas
e tantas outras coisas. Tais representações
devem ser apresentadas e confrontadas com
as diversas descrições dos outros estudan-
tes, de materiais de divulgação, do profes-
sor, entre outros. Trata-se de uma primei-
ra etapa para a construção de um modelo
estruturado do conhecimento astronômico
atual, fundamental para que o estudante se
prepare para compreender seu significado
e suas implicações culturais no mundo de
hoje. Com relação aos conhecimentos siste-
matizados, a ênfase deverá recair sobre os
seguintes tópicos:
f Planetas orbitam diretamente determina-
dos corpos, denominados estrelas; há ou-
tros corpos que orbitam as estrelas, mas
que não são considerados planetas.
f Estrelas são astros de grande massa, que
produzem luz e calor, em torno das quais
15
Física – 1a
série – Volume 2
podemos encontrar planetas e outros cor-
pos celestes.
f Satélites naturais são corpos que orbitam
os planetas.
f As estrelas formam agrupamentos chama-
dos galáxias, compostos de milhões de es-
trelas.
f O Sol é uma estrela.
f As distâncias relativas entre estrelas são ex-
tremamente elevadas.
Encaminhando a ação
1. Pesquisa (solicitada na Situação de
Aprendizagem 1)
A primeira etapa do trabalho é a pesqui-
sa que os alunos deverão realizar em casa.
Trata-se de obter representações de quaisquer
situações que se refiram ao espaço, tomado na
concepção própria dos estudantes. O material
de pesquisa será, fundamentalmente, aquele
veiculado pelos meios de comunicação, dos
quais podemos destacar:
f histórias em quadrinhos;
f propagandas (impressas, televisivas ou ra-
diofônicas);
f revistas e jornais em geral;
f livros de ficção ou de divulgação científica;
f reportagens e documentários de televisão;
f filmes, seriados ou desenhos animados;
f telenovelas;
f video games;
f jogos e brinquedos;
f websites.
O tipo de objeto ou situação representada
pode incluir qualquer coisa que os estudan-
tes associem ao espaço: planetas, satélites,
espaçonaves, estrelas, seres extraterrestres,
óvnis ou discos voadores, trajes espaciais.
Nenhuma censura deverá ser realizada nes-
se processo. O aluno não precisa necessaria-
mente levar o material para a escola, mas
apenas uma descrição daquilo que encon-
trou, possivelmente em um desenho ou pa-
rágrafo redigido no caderno.
2. Estruturação
Em sala de aula, organize os alunos em
grupos. Cada grupo será responsável por estru-
turar e apresentar os objetos pesquisados por
seus integrantes. Oriente o trabalho dos grupos
apresentando-lhes a lista de questões a seguir.
1. Quais foram os exemplos trazidos pelos co-
legas do grupo? Escreva a lista completa.
Alguns exemplos: nave, Lua, estrela cadente, planeta, raios,
Sol, extraterrestres (ET), meteoritos, bombas, cometa, fogue-
te, nuvens, asteroide, estrelas, constelações, disco voador, ga-
láxia, nebulosas, satélite, alienígenas (aliens), buracos negros.
2. Descreva três dessas situações trazidas pe-
los colegas. Não se esqueça de indicar de
onde o exemplo foi tirado.
Aqui, espera-se que o aluno tente usar o próprio vocabulá-
rio para descrever os materiais pesquisados. Professor, neste
momento você ainda está em uma fase de avaliação diag-
nóstica do nível de conhecimento dos alunos. Como neste
exercício é trabalhada a habilidade de escrita, você pode
avaliar a clareza e a correção do texto.
3. Agora, discuta com o grupo: Quais exem-
plos estão mais próximos da realidade? E
quais parecem ser exageradamente fanta-
siosos? Por quê? Registre com suas pala-
vras as conclusões do grupo.
O aluno deve apresentar os exemplos e justificá-los. Por exem-
plo: foguetes são reais porque vários já foram lançados no es-
paço, e tais lançamentos foram noticiados em jornais e na TV.
Extraterrestres parecem ser fantasiosos, porque só os vemos
em filmes e em depoimentos sem embasamento científico,
que não apresentam nenhuma prova de sua existência.
4. Observe a figura a seguir. Ela mostra
uma maneira interessante de organizar as
ideias, de mostrar como uma coisa está
relacionada a outra. Com seu grupo, tente
elaborar um esquema como esse, usando
16
os exemplos que você citou na questão 2.
Ao tentar fazer isso, certamente surgirão
dúvidas e discussões. Quando for preciso,
peça ajuda ao professor, mas também sol-
te a imaginação, pois há muitas manei-
ras diferentes de criar o esquema, todas
elas válidas.
Disco voador
Espaçonave
Extraterrestre
Estrela
Planeta
Sistema estelar
é
de um ser
originário de outro que orbita
integrante de
integrante de
Figura 2.
As possibilidades de resposta são bastante variadas. Professor,
você deve verificar a coerência conceitual e realizar as cor-
reções necessárias.
Estimule os alunos a conversarem sobre
coisas que “existem” e que “não existem”.
Oriente a discussão com o objetivo de dis-
cernir aquilo que a Ciência considera prati-
camente certo (como a existência de planetas
orbitando outras estrelas) daquilo que não
possui qualquer evidência (como seres in-
teligentes em outros planetas) ou do que se
considera improvável (espaçonaves extrater-
restres visitando a Terra), sempre lembrando
que, embora o conhecimento científico seja
provisório e possa mudar radicalmente, mui-
tas coisas são conhecidas com razoável grau
de certeza.
Nesta etapa surgirão diversos aspectos inte-
ressantes para o encaminhamento. Os alunos
ficarão em dúvida sobre muitas das relações
que devem estabelecer. Saliente que, nesta ati-
vidade introdutória, as dúvidas são normais
e que é importante a discussão e a argumen-
tação para verificar a coerência das ideias e as
diferentes possibilidades. Observe também que
muitas das dúvidas serão discutidas ao longo
deste volume.
Peça aos alunos que trabalhem nessas re-
lações, solicite que entreguem por escrito o
resultado da discussão do grupo, acompanha-
do da lista de filmes, livros e outros materiais
consultados, enfatizando a importância de
apresentar referências bibliográficas em todos
os trabalhos.
3. Exposição
Terminada a etapa anterior, peça a cada
grupo que exponha brevemente o que en-
controu. Outros grupos poderão comentar
e eventualmente discordar das opiniões ex-
pressas pelo grupo que estiver expondo. Se
possível, monte com os alunos um grande es-
quema na lousa, com os elementos trazidos
pelos grupos, juntando os mapas conceituais
elaborados em um único mapa maior.
5. Depois que seu esquema estiver concluído,
faça a apresentação dos resultados do traba-
lho para a turma. Escreva que modificações
você faria no seu esquema, incluindo aquilo
que aprendeu durante as apresentações dos
colegas. Esta é uma tarefa individual.
Professor, você deve verificar as correções feitas pelos alunos.
4. Sistematização
Utilizando-se de uma sequência de ima-
gens que represente os diversos elementos, ela-
bore juntamente com os alunos uma estrutura
hierárquica que deve incluir:
17
Física – 1a
série – Volume 2
f a Terra e a Lua;
f o Sol, os planetas do Sistema Solar e al-
guns de seus satélites;
f cometas e asteroides;
f representações de diversos tipos de estrelas;
f aglomerados de estrelas e nebulosas;
f galáxias.
Essas imagens podem ser obtidas na inter-
net com facilidade, por meio de sites de busca.
Como se trata apenas de imagens, e não de
texto, você pode aumentar as possibilidades
de selecionar imagens interessantes usando
termos em inglês, dos quais sugerimos uma
pequena lista a seguir:
Earth, Moon, Sun, Planets, Mercury,
Venus, Mars, Deimos Mars, Jupiter,
Europa Jupiter, Jupiter Moons, Saturn,
Titan Saturn, Uranus, Neptune, Pluto,
Solar System, Comets, Halley Comet,
Hale-Bopp,Asteroid,Meteorite,RedGiant,
White Dwarf, Brown Dwarf, Planetary
Nebulae, Open Cluster, Globular Cluster,
Galaxy, Galaxies, Black Hole, Pulsar,
Neutron Star, Extrasolar, Supernova.
Quanto a questões sobre discos voadores,
viagens interestelares e seres de outros plane-
tas, informe-se sobre o que a Ciência sabe a
esse respeito. Algumas obras de divulgação
científica podem ajudá-lo a conhecer um pou-
co mais o assunto. Entre elas, indicamos:
f ASIMOV, Isaac. Civilizações extraterre-
nas. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1980.
f HEIDMANN, Jean. Inteligências extrater-
restres. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2001.
f SAGAN, Carl. O mundo assombrado pelos
demônios: a ciência vista como uma vela no
escuro. São Paulo: Companhia das Letras,
1997. Relançado em edição de bolso em 2006.
Alertamos que há muitos livros e artigos de
revistas escritos por autodenominados “ufólo-
gos”e “pesquisadores”, cujas informações são
absolutamente questionáveis do ponto de vis-
ta científico. Não há uma ciência denominada
ufologia aceita pela comunidade científica.
Se, por um lado, os alunos podem (e de-
vem) expressar e colocar em questão suas
crenças de forma livre, não cabendo a você
desqualificá-las, por outro, crenças pessoais
não devem ser colocadas no mesmo pata-
mar do conhecimento científico. Seu papel é
mostrar aquilo que é aceito pela comunidade
científica e as razões pelas quais determina-
das afirmações não são aceitas. Por isso, para
preparar-se para esse debate, sugerimos a bi-
bliografia introdutória citada anteriormente.
5. Escrevendo uma história
A seguir, apresentamos uma forma de fazer
o fechamento da atividade propondo aos alu-
nos que utilizem sua imaginação.
6. Voltando a trabalhar em grupo, a tarefa
agora será imaginar a história de uma via-
gem fictícia pelo espaço. Pode ser uma
viagem turística, uma viagem de pesquisa,
a história de alguém capturado por uma es-
paçonave alienígena, um sonho, qualquer
roteiro imaginado pelo grupo. Na sala de
aula, você deve apenas imaginar a história,
que será escrita em casa. Agora, escreva um
roteiro resumido da história, que contenha
seus personagens e os fenômenos e eventos
que serão vistos ao longo da viagem.
Professor, avalie se o grupo propôs:
tpersonagens;
troteiro;
tfenômenos coerentes com o conteúdo da matéria.
Se for possível, seria interessante que as his-
tórias fossem digitadas e entregues em formato
eletrônico, para que pudessem ser impressas,
formando um livrinho no final do processo. Se
a escola ou a turma possuir um website, as nar-
rativas podem ser publicadas ali, para acesso de
18
todos. Ou, então, um aluno (ou mesmo você)
pode se encarregar de colocá-las em um blog.
Caso nada disso seja possível, monte uma pasta
com as histórias da classe para que todos os alu-
nos possam lê-las, de acordo com seu interesse.
Essa atividade pode ser organizada em qua-
tro etapas. Na primeira delas, encaminhe a for-
mação dos grupos de discussão e, de preferên-
cia, faça um breve encerramento, verificando se
todos os grupos conseguiram montar o esque-
ma que será apresentado posteriormente. Você
pode estimular a participação dos alunos, per-
correndo os grupos e lançando questões. Evite
que o trabalho seja realizado de forma rápida e
sem reflexão. Uma ideia é pedir que elaborem
um pequeno cartaz em cartolina, para ser usado
na exposição.
Na segunda etapa, deverá ocorrer a apre-
sentação dos grupos, com os seus comentários
e o incentivo ao debate. A apresentação de
cada grupo deve, idealmente, ser acompanha-
da de uma discussão com a classe. Essas duas
etapas são fundamentais para que os alunos
reflitam sobre os temas de estudo, explicitan-
do suas ideias e concepções. Fique atento, pois
isso funciona também como uma avaliação
diagnóstica, revelando aspectos que precisam
de maior atenção.
Para montar a terceira etapa (sistematiza-
ção, com a apresentação de imagens), pode-se
tomar como base o livro O Universo, da série
Atlas visuais, publicada pela editora Ática,
uma obra de fácil obtenção, com um bom re-
sumo do assunto e ótima qualidade de ima-
gens. O enfoque, porém, é um pouco distinto.
Seria interessante caracterizar inicialmente o
Sistema Solar, partindo da Terra, depois falar
um pouco das estrelas e de sua formação, para
finalmente abordar as galáxias ou, em outras
palavras, as estruturas do Universo. Não cabe-
ria falar da exploração espacial nem entrar em
muitos dados quantitativos.
Algumas questões (seção Você aprendeu?)
podem ajudar os alunos no registro dos co-
nhecimentos adquiridos:
1. Qual é a principal diferença
entre um planeta e um satélite
natural?
Os planetas orbitam o Sol (assim como
outros corpos, a exemplo de cometas, asteroides, planetas-
-anões). Os satélites naturais, por sua vez, são corpos que
orbitam planetas ou planetas-anões. Espera-se aqui que o
aluno perceba pelo menos que os planetas orbitam o Sol di-
retamente e que os satélites orbitam os planetas.
2. Todos os corpos que orbitam o Sol são pla-
netas? Explique.
Não. Há também os cometas, os asteroides e os planetas-anões.
3. Que outros corpos do espaço podem ser
considerados similares ao Sol? Por quê?
As estrelas. O Sol é uma estrela, pois é um astro que produz
luz e calor por meio de reações de fusão nuclear que ocor-
rem em seu interior. Neste momento, não é necessário que o
aluno compreenda o que é fusão nuclear. Apenas devem ser
evitadas analogias com a queima de combustíveis para não
reforçar concepções espontâneas.
4. O que é uma galáxia? Tem algo a ver com
constelação?
Galáxia é um imenso agrupamento de estrelas que orbitam
em torno de um centro comum e é geralmente compos-
ta de milhões delas. Constelação é uma das 88 regiões do
céu (na qual algumas estrelas podem formar um padrão, ou
desenho, convencionalmente aceito). Diferentemente das
galáxias, constelações não são agrupamentos de estrelas
próximas, mas simplesmente vistas na mesma direção.
A etapa final e o seu resultado (as histórias)
configuram a melhor oportunidade de avaliação
do processo como um todo, seja com relação ao
aprendizado conceitual, seja com relação ao en-
volvimento dos estudantes no processo. A reda-
ção final também pode ser avaliada pelo profes-
sor de Língua Portuguesa, como uma atividade
interdisciplinar.
19
Física – 1a
série – Volume 2
Em todas essas quatro etapas é importan-
te frisar a importância de iniciar a leitura do
livro O guia do mochileiro das galáxias (ou o
escolhido por você), que deve ser verificada a
partir da próxima atividade.
1. Na sala de aula, você imaginou
uma história de viagem espacial
com seus colegas e definiu o roteiro.
Agora chegou a hora de escrevê-la.
Ela não precisa ser longa; uma ou duas pági-
nas são suficientes. Se possível, tente digitá-la
no computador. Não se esqueça de que a his-
tória deve apresentar as personagens e suas
características e contar um fato, com come-
ço, meio e fim. Tente também fazer um dese-
nho (à mão ou em algum programa de com-
putador) para ilustrar sua história.
Verifique a linguagem, personagens e coerência da história.
2. Agora você já deve ter seu livro de leitura
em mãos e provavelmente começou a lê-lo.
Aqui vão algumas tarefas para você.
a) Na capa do livro também existem textos
e imagens. Na parte de trás e nas dobras
da capa (orelhas), geralmente há várias
informações sobre a obra. Faça um re-
sumo dessas informações.
Professor, é importante que você consulte o livro sugerido
aos alunos. Se achar interessante, peça-lhes que escrevam
também sobre as imagens da capa do livro.
b) Escreva qual é a relação entre o que há
na capa do livro e as informações apre-
sentadas nas aulas.
Aqui a relação pode ser bastante superficial, mas o aluno
deve conseguir estabelecê-la.
c) Verifique no início do livro se há um texto
chamado “prefácio” ou “introdução”. Se
houver, leia-os. Eles foram escritos pelo
autor da obra? O que é dito nesses textos?
Para que servem?
Nem todos os livros apresentam prefácio ou introdução.
Professor, você deve verificar quais tipos de texto (prefácio,
introdução, agradecimentos etc.) aparecem antes do início
da história. É importante também identificar qual é a edição
do livro que o aluno está lendo, porque muitas vezes, entre
uma edição e outra, textos iniciais e finais podem ser adicio-
nados, modificados ou retirados pela editora.
d) Procure nas páginas iniciais do livro
quando ele foi escrito e responda:
Quantos anos tem essa obra? Você
acha que o conhecimento científico
sobre o espaço mudou muito desde
que o livro foi escrito? Explique.
Procurando no livro (no início ou no fim), em geral, é
possível encontrar essa informação, que frequentemente
pode ser obtida também na internet. A segunda pergunta
é mais aberta e serve para diagnosticar a visão do aluno
sobre o assunto.
e) Vamos programar a leitura: Quantas
páginas o livro tem? Quantos capítulos?
Tente calcular quantas páginas você
deve ler por semana para terminar a lei-
tura no prazo estipulado pelo professor.
Vale a pena exigir do aluno um ritmo de leitura, então
esse cálculo é importante. Mas tenha em mente que nem
todos os alunos conseguirão acompanhar esse ritmo, o
que não prejudica a atividade. As atividades com o livro
foram planejadas levando em conta essas diferenças de
ritmo de leitura.
3. Para a próxima Situação de Aprendiza-
gem você deve providenciar bolas dos
mais variados tamanhos e tipos, a fim de
realizar uma atividade sobre o Sistema
Solar. Algumas sugestões: bola de gude,
bolinhas de aço, bolinhas de isopor, boli-
nhas de cabeça de alfinete, bola de pingue-
-pongue, bola de tênis, bola de borracha,
bola de futebol, bola de vôlei, bola plásti-
ca grande de parque de diversões. Se pos-
sível, traga também bolinhas bem peque-
nas, como as bolinhas de isopor usadas no
enchimento de almofadas.
Explique e combine com os alunos os tipos de bola
que eles podem levar para a atividade da Situação de
Aprendizagem 3.
20
Nas próximas aulas, precisare-
mos de algumas informações im-
portantes sobre a Terra e a Lua.
Faça a pesquisa em enciclopé-
dias, em livros e na internet e responda:
1. Qual é o ponto de maior altitude da su-
perfície terrestre? Qual é essa altitude em
quilômetros?
A maior altitude da superfície terrestre é encontrada no
Monte Everest, cerca de 8850 m ou 8,85 km, localizado na
Cordilheira do Himalaia, na fronteira entre o Nepal e o Ti-
bete. O valor sofre pequenas variações de acordo com a
fonte de pesquisa consultada.
2. Qual é o ponto mais profundo dos oceanos
terrestres? Qual é sua profundidade?
O ponto mais profundo dos oceanos terrestres está loca-
lizado na Fossa das Ilhas Marianas (Oceano Pacífico), com
10911 m, aproximadamente. O valor sofre pequenas varia-
ções de acordo com a fonte de pesquisa consultada.
3. Qual é o diâmetro do planeta Terra?
O diâmetro do planeta Terra é de aproximadamente
12756 km. O valor sofre pequenas variações de acordo
com a fonte de pesquisa consultada.
4. Como a Terra não é uma esfera perfeita,
há diferença entre o diâmetro polar (entre
os polos Norte e Sul) e o diâmetro equato-
rial (entre dois pontos opostos na Linha do
Equador). Descubra esses valores e calcule
a diferença entre eles.
Diâmetro polar: aproximadamente 12713 km. Diâmetro
equatorial: aproximadamente 12756 km. Os valores so-
frem pequenas variações de acordo com a fonte de pes-
quisa consultada.
5. Qual é a distância entre a Terra e a Lua?
Esse valor varia ao longo da órbita da Lua ao redor da Terra
(e também ao longo do tempo). O valor médio é de apro-
ximadamente 384405 km, podendo sofrer pequenas varia-
ções de acordo com a fonte de pesquisa.
6. Qual é o diâmetro da Lua?
O diâmetro da Lua é de aproximadamente 3 476 km, va-
lor que sofre leves variações de acordo com a fonte de
pesquisa.
Esta Situação de Aprendizagem envol-
ve dois momentos cruciais de trabalho em
casa: a pesquisa e a redação final da histó-
ria. Como complemento, os alunos podem
escrever como suas ideias foram se modifi-
cando ao longo da atividade, desde antes de
iniciar a procura dos materiais até a elabo-
ração da história.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
A TERRA É UMA BOLINHA
Esta é a primeira de uma sequência de ativi-
dades cujo objetivo é situar melhor o estudante
no que concerne às dimensões do Sistema So-
lar. A proposta é tentar tornar o mais concreto
possível algo de difícil visualização: as relações
entre as dimensões e distâncias dos corpos
celestes no Sistema Solar. O uso de bolas de ta-
manhos variados pode ajudar muito nesse pro-
cesso, para que os próprios alunos construam
um modelo preliminar. Nesta primeira ativida-
de do bloco, focaremos nossa atenção nas di-
mensões da Terra e do sistema Terra-Lua.
21
Física – 1a
série – Volume 2
Conteúdos e temas: as relações entre as dimensões e as distâncias na Terra e no sistema Terra-Lua; a
esfericidade da Terra; Terra redonda: fato ou teoria?
Competências e habilidades: fazer cálculos de proporções para avaliar dimensões envolvidas em corpos
celestes; estimar e avaliar dimensões espaciais (tamanhos e distâncias); realizar comparações de cor-
pos celestes; trabalhar com diferentes ordens de grandeza.
Sugestão de estratégias: exposição; debate em aula; realização de medidas de diâmetro; simulação do
sistema Terra-Lua.
Sugestão de recursos: bolas de tamanhos diferentes, de qualquer tipo e material (isopor, futebol, vôlei,
tênis, bola de gude, pingue-pongue, basquete); ao menos uma trena (ou fita métrica) e uma régua;
texto A relatividade do erro, de Isaac Asimov.
Sugestão de avaliação: verificar se os alunos conseguem efetuar os cálculos e chegar às conclusões propostas.
Desenvolvimento da Situação de
Aprendizagem
Comece por um questionamento da esferi-
cidade da Terra. Um bom início é perguntar
aos alunos se eles acreditam que a Terra é re-
donda e que evidências possuem disso. Muitos
vão falar da Terra vista do espaço, pois hoje em
dia é muito fácil encontrar fotos ou vídeos com
esse tipo de imagem.
Estenda a contextualização discutindo as-
pectos históricos do problema. No entanto, em
razão das restrições do tempo de planejamen-
to, opte aqui por focar a questão: O que signifi-
ca dizer que a Terra é redonda?
Uma discussão interessante sobre esse
tema pode ser encontrada no texto A relati-
vidade do erro, de Isaac Asimov. Queremos
que o aluno perceba que as irregularida-
des da Terra são pequenas diante de suas
dimensões.
Encaminhando a ação
1. As dimensões da Terra
Uma maneira de conduzir essa questão é
pedir que os alunos comparem a Terra a uma
fruta, não considerando, é claro, a cor, e sim a
textura e o formato. Essa é uma discussão inte-
ressante a ser feita antes de introduzir os cálcu-
los de proporção. Contrapor as opiniões a fotos
da Terra vista do espaço também é válido.
Essa discussão inicial pode ser sistematizada
com atividades propostas no Caderno do Aluno:
1. Como é possível saber que a Terra tem o
formato aproximado de uma bola? Discuta
com seus colegas quais são as evidências ou
indícios de que a Terra não tem, na verdade,
o formato de uma grande pizza, de uma fo-
lha de papel, de um palmito ou, quem sabe,
até outro formato mais estranho. Escreva
suas conclusões.
22
O aluno pode mencionar fotografias aéreas ou espaciais, as-
sim como viagens de avião e de navio, que permitem cons-
tatar esse formato, ou citar argumentos históricos. Exemplos:
o fato de os mastros dos navios desaparecerem por último
no horizonte, quando eles se afastam da costa; o formato da
sombra da Terra na Lua, vista nos eclipses lunares. Qualquer
uma dessas respostas, além de outras do gênero, é válida.
2. Assim como aceitamos a ideia de que a
Terra se parece com uma bola, também te-
mos certeza de que ela não é uma esfera
perfeita, já que existe o relevo, com mon-
tanhas e tudo o mais, da mesma forma que
uma laranja também é quase uma bola,
mas longe de ser perfeitamente esférica.
Se você fosse imaginar a Terra como uma
fruta, qual seria uma boa representação?
Uma goiaba? Uma pera? Uma jabuticaba?
Ou alguma outra fruta? Discuta com seus
colegas qual seria a melhor representação.
Escreva suas conclusões, justificando-as.
Do ponto de vista da textura e da esfericidade da superfície,
uma das melhores frutas para representar a Terra é a jabutica-
ba, por ser bem lisa e esférica. Alguns alunos podem pensar
em outros aspectos, como as camadas internas da Terra, que
não são o foco da pergunta. Cabe ao professor orientá-los.
Uma vez colocado o problema para os alu-
nos, oriente-os na escolha de uma bola para
representar a Terra. Proponha uma atividade
na qual eles irão medir o diâmetro da esfera es-
colhida e desenhar a circunferência correspon-
dente em papel milimetrado, como o Roteiro
de experimentação a seguir.
O formato da Terra
Materiais
f Escolha uma das bolas solicitadas na Li-
ção de casa para representar a Terra. Essa
bola deve ser menor do que uma folha de
caderno, porque você vai desenhá-la em
tamanho natural; mas ela não deve ser
pequena demais, para não dificultar o tra-
balho (entre 8 cm e 12 cm seria razoável).
f Lápis e borracha.
f Uma calculadora e uma pequena régua
podem ajudar na atividade. Um com-
passo também pode ser útil.
Mãos à obra
1. A primeira coisa a fazer é medir o diâ-
metro da bola escolhida para represen-
tar a Terra. Você pode colocá-la sobre
a página milimetrada e usar uma régua
para auxiliá-lo. Se estiver fazendo a ati-
vidade em um dia de sol, a sombra da
bola sobre o papel também pode ajudar
na medida. Anote o valor obtido, em
milímetros (lembre-se de que um centí-
metro equivale a dez milímetros).
Diâmetro: Verifique se a medição foi feita corre-
tamente. Pequenos erros são aceitáveis.
2. Na folha milimetrada, desenhe uma
circunferência com diâmetro igual ao
da bola, usando o valor obtido no item
anterior.
Verifique se o desenho corresponde à medida efetuada.
3. Modifique o desenho de forma a levar em
conta – de acordo com o que você imagi-
na – o fato de a Terra ser levemente acha-
tada nos polos.
Deixe o aluno livre para decidir o grau de achatamento.
4. Tente acrescentar ao desenho, com base
naquilo que você imagina ser a pro-
porção correta, o relevo da Terra, com
montanhas, vales e o fundo dos oceanos.
Deixe o aluno livre para decidir a rugosidade a ser repre-
sentada.
23
Física – 1a
série – Volume 2
Agora serão feitos alguns cálculos para
avaliar o desenho do planeta. A ideia é ob-
ter as proporções corretas, imaginando que
a Terra é do tamanho da bola que você es-
colheu. Registre cada passo.
1. Se a Terra tivesse o diâmetro da bola es-
colhida, qual seria o tamanho da saliên-
cia nessa bola correspondente à altura
da montanha mais alta de nosso plane-
ta? Para fazer esses cálculos, você deve
montar uma regra de três.
Exemplo com bola de 80 mm:
x – 8,85 km
80 mm – 12756 km
x = 8,85 u 80/12756  0,055 mm
2. Imagine que o ponto mais fundo do
oceano terrestre seja uma pequena reen-
trância na bola. Use o procedimento
utilizado no exercício anterior para cal-
cular a profundidade dessa reentrância,
em milímetros.
Exemplo com bola de 80 mm:
x – 10,911 km
80 mm – 12756 km
x = 10,911 u 80/12756  0,068 mm
3. Calcule o achatamento que a bola deve-
ria ter para levar em conta o formato da
Terra. Você já deve ter calculado, na sua
pesquisa, a diferença entre o diâmetro
equatorial da Terra e seu diâmetro po-
lar. Com o mesmo procedimento, calcu-
le a diferença, em milímetros, que deve-
ria haver na bola que você está usando
como modelo do planeta.
Achatamento da Terra = Diâmetro equatorial – Diâmetro
polar = 12756 – 12713 = 43 km
Exemplo com bola de 80 mm:
x – 43 km
80 mm – 12756 km
x = 43 u 80/12756  0,270 mm
4. Volte ao seu desenho na folha milime-
trada. Observando o relevo e o achata-
mento da Terra que você fez, eles são
compatíveis com os resultados dos cál-
culos? Por quê?
Em geral, o aluno costuma exagerar tanto o achatamento
quantoasdimensõesdorelevo.Issoéesperadoeéjustamen-
te esse ponto que você, professor, deve usar para a discussão.
5. A que conclusão você chega a respeito
do formato da Terra? Voltando à ques-
tão da comparação da Terra com uma
fruta, você ainda acha que a fruta que
escolheu como representação da Terra
continua válida? Explique, discutindo
formato e tipo de superfície.
Em geral, o aluno perceberá que imaginava a Terra muito
mais áspera ou rugosa do que ela é de fato. Nesse caso,
deverá sugerir uma fruta mais esférica e de casca mais lisa
do que a anteriormente imaginada.
Algumas questões metodológicas podem
surgir neste momento: Como medir o diâmetro
das esferas? Os alunos devem usar calculadora?
E se os alunos tiverem dificuldades com a regra
de três? Embora acreditemos que esses aspectos
possam variar muito de acordo com o profes-
sor e a turma, o uso de calculadora aqui pode
ser benéfico, em termos de formação de compe-
tências, desde que esteja claro que os estudantes
estão acompanhando os raciocínios envolvidos.
Quanto à realização das medidas, pode-se optar,
de acordo com a turma, por uma discussão mais
metodológica (qual é o melhor método para se
determinar o diâmetro?) ou ser mais diretivo.
O recurso de usar a régua para leitura visual
está sujeito a erros de medida que, embora não
interfiram na ideia geral da atividade, podem
constituir uma boa oportunidade de discussão
sobre procedimentos experimentais. Uma ideia
mais sofisticada é usar um barbante para medir
a circunferência e realizar o cálculo do diâmetro
dividindo o resultado por π.
24
Quanto à questão da regra de três, acredita-
mos que, ao longo do primeiro volume, o profes-
sor tenha tido oportunidade de verificar como
a turma lida com a proporcionalidade de gran-
dezas. Se houver problemas aí, este é um bom
momento para uma revisão, com a exposição da
resolução de alguns exemplos. Caso contrário,
pode-se deixar a tarefa mais a cargo dos alunos.
De qualquer forma, nas Situações de Aprendi-
zagem seguintes haverá outras oportunidades de
exercitar o cálculo de razões e proporções.
Após fazer o desenho do contorno da Ter-
ra, com sua correção para evidenciar as irre-
gularidades do relevo, inicie com os alunos
os cálculos e raciocínios para determinar as
dimensões das irregularidades superficiais.
Pode-se escolher uma bola qualquer trazida
pela turma e avaliar com os alunos quais se-
riam as dimensões das irregularidades.
Conforme a pesquisa realizada pelos alu-
nos na Situação de Aprendizagem 2, o ponto
mais profundo da superfície de nosso plane-
ta localiza-se na Fossa das Ilhas Marianas,
no Oceano Pacífico, a 10,91 km de profundi-
dade. O Monte Everest, por outro lado, como
a montanha mais alta do planeta, eleva-se a
8,85 km de altitude. Sabendo que o diâmetro
equatorial da Terra é de 12 756 km, é possível
fazer as comparações solicitadas na atividade e
perceber que, mesmo em seus máximos, as de-
formidades da superfície da nossa Terra-bolinha
seriam praticamente imperceptíveis, menores
que a espessura de um fio de cabelo.
Para o cálculo do achatamento polar, é
preciso saber que o diâmetro polar, ou seja,
o diâmetro medido de um polo a outro de
nosso planeta é de 12 713 km, contra os
12 756 km medidos no Equador. Com isso,
chega-se ao valor de 0,270 mm em relação
ao diâmetro equatorial. Raramente se con-
segue uma bola de 8 cm de diâmetro tão
esférica a ponto de possuir uma diferença
menor que essa entre os diâmetros medidos
em diversas direções. Em outras palavras, a
Terra é realmente muito esférica, se compa-
rada às esferas que conhecemos em nosso
dia a dia.
Mais uma informação importante pode
ser tirada desses cálculos. A profundidade
média dos oceanos é de menos de 4 km. Isso
significa que, em uma bolinha de 80 mm,
teríamos como oceano uma lâmina de água
cuja espessura média seria aproximadamen-
te dois centésimos de milímetro. Do ponto de
vista da nossa bolinha, isso não passa de um
“molhadinho”na superfície. Apesar de apro-
ximadamente 2
/3 da superfície da bola es-
tar “molhada”, a quantidade total de água
é ínfima se comparada ao volume total
do planeta. Assim, é incorreta a ideia de
que a Terra é formada por 2
/3 de água,
já que, na verdade, a água representa em
torno de 0,02% da massa da Terra. Deve-se
ressaltar que muitos imaginam a Terra cons-
tituída principalmente de água. Na verdade,
sua superfície é que é coberta na maior par-
te por água, o que são ideias muito distintas.
Finalmente, um último dado. Embora
não haja um limite físico entre a atmosfera
e o espaço exterior, é possível considerar sua
espessura como 120 km, na medida em que
é a partir desse ponto que efeitos atmosféri-
cos podem ser notados na reentrada de es-
paçonaves e satélites. Mais de 99% de todos
os gases da massa atmosférica estão situados
abaixo desse ponto. Na nossa bola de 80 mm
de diâmetro, portanto, a atmosfera teria uma
espessura de aproximadamente 0,75 mm,
sendo muito mais tênue do que normalmente
se imagina.
A partir daí a sugestão é orientar os alunos
sobre como é possível estabelecer e calcular
essas proporções para as bolas que eles esco-
lheram para representar a Terra. Organize-os
em grupos e solicite que realizem os cálculos
e a leitura dos resultados obtidos. Essa inter-
25
Física – 1a
série – Volume 2
pretação dos resultados deve conduzi-los às
conclusões já expostas aqui.
Caso você verifique que os aspectos físi-
cos de nosso planeta (o achatamento, a co-
bertura de água etc.) já são de conhecimen-
to geral dos estudantes, pode-se abreviar a
discussão, ressaltando a esfericidade de nos-
so planeta em relação às dimensões de suas
imperfeições.
Uma abordagem histórica também é dese-
jável. A questão Como sabemos que a Terra é
redonda? pode levar a discussões interessan-
tes sobre as noções de teoria e modelos, bem
como o caráter do conhecimento científico.
Pode-se mostrar que, na Antiguidade grega,
já se imaginava a Terra redonda, tendo sido
inclusive efetuado por Eratóstenes um cálcu-
lo bastante engenhoso, que pode ser encon-
trado em diversos livros didáticos de Física e
Matemática e também em páginas da inter-
net. Se a opção for por essa abordagem, su-
gerimos a leitura do texto “A relatividade do
erro” (livro Antologia 2, de Isaac Asimov, pu-
blicado pela editora Nova Fronteira), apro-
veitando a discussão para abordar a nature-
za do conhecimento científico e o significado
das teorias na Ciência.
2. O sistema Terra-Lua
A partir da discussão anterior, estabe-
leça outra problematização: E a Lua, será
que fica perto da Terra? Como vocês ima-
ginam? Como os alunos levaram muitas
bolas, você pode pedir para alguns mos-
trarem como imaginam a proporção de ta-
manhos e distância entre a Terra e a Lua.
Depois oriente que realizem os cálculos
em grupos e cheguem a uma simulação
razoável do sistema Terra-Lua. Como os
grupos poderão ter bolas de tamanhos di-
ferentes, é possível que se chegue a diver-
sas soluções igualmente válidas, desde que
proporcionalmente corretas.
A Terra e a Lua
Com os mesmos métodos que emprega-
mos para conhecer um pouco mais o for-
mato da Terra, podemos também exami-
nar a relação de distância e tamanho entre
a Terra e a Lua.
Materiais
f A mesma bola usada para representar a
Terra na experiência anterior.
f Outras bolas, de tamanho menor.
f Lápis e borracha.
f Régua, calculadora e compasso podem
ser muito úteis.
Mãos à obra
1. Sabendo que a Lua é menor do que a
Terra, qual bola você acha que poderia
representar a Lua, supondo que a Ter-
ra fosse do tamanho da bola usada na
experiência anterior? Escolha uma das
bolas disponíveis no grupo ou, se não
achar uma adequada, peça emprestada
alguma trazida por outro colega.
É fundamental deixar a escolha livre. Geralmente os alu-
nos escolhem uma bola bem menor do que a propor-
cionalmente correta.
2. Meça o diâmetro da bola escolhida para
representar a Lua e anote o resultado,
em milímetros:
Verifique a medida anotada pelos alunos.
26
A Lua possui um diâmetro de 3476 km
e orbita a Terra a uma distância média de
384405 km. A partir desses dados e da estraté-
gia adotada na etapa anterior, a tarefa dos alu-
nos agora será selecionar as bolas adequadas
para a representação do sistema Terra-Lua
em escala. O primeiro passo é identificar o par
de bolas que possa representar, o mais propor-
cionalmente possível, a Terra e a Lua. Se uma
delas, que represente a Terra, possuir 80 mm
de diâmetro, por exemplo, precisaremos de
outra com 21,8 mm de diâmetro, aproximada-
mente, para representar a Lua. Fazendo uma
regra de três, podemos também avaliar a que
distância a nossa pequena Lua poderá orbitar
a nossa Terra. No nosso exemplo teríamos:
3. Agora, você vai conferir se sua escolha foi
adequada. Para isso, você deve recorrer
mais uma vez aos cálculos de proporção.
Usando os valores obtidos na pesquisa e
na atividade anterior, calcule qual deveria
ser o diâmetro de uma bola para represen-
tar proporcionalmente a Lua.
Exemplo com bola de 80 mm representando a Terra:
x – 3476 km
80 mm – 12756 km
x = 3476 u 80/12756  21,8 mm
4. Compare o resultado com o diâmetro da
bola que você escolheu para representar
a Lua. A escolha foi adequada? Por quê?
Caso não tenha sido, procure outra bola
mais próxima da proporção correta.
Verifique a coerência da comparação.
5. Desenhe na folha milimetrada um cír-
culo representando a Lua, proporcional
ao tamanho da Terra.
Verifique a proporção do desenho. Erros pequenos são
aceitáveis.
6. Agora que você tem uma bola represen-
tando a Terra e outra representando a
Lua, imagine qual deveria ser a distân-
cia entre elas para representar adequa-
damente o movimento da Lua ao redor
de nosso planeta. Discuta com seus
colegas: Que distância seria essa? Um
palmo? Um dedo? Um braço? Vários
metros? Registre suas conclusões.
É fundamental deixar a escolha livre. Geralmente os alu-
nos escolhem uma distância muito menor do que a pro-
porcionalmente correta.
7. Agora, você pode calcular qual deveria
ser essa distância. De que dados você
precisa? Como deve ser o cálculo? Re-
solva a questão e escreva uma conclu-
são, comparando o resultado com as
discussões realizadas no item anterior.
Exemplo com bola de 80 mm representando a Terra:
x – 384405 km
80 mm – 12756 km
x = 384405 u 80/12756  2411 mm, ou aproximadamente
2,41 m
Conclusão:
Como visto nas questões anteriores, se a Terra for represen-
tada por uma bolinha com 80 mm de diâmetro, a Lua será
representada por uma bolinha com 21,8 mm de diâmetro,
girando em torno da bolinha maior a uma distância de
2411 mm (aproximadamente, 2,41 m). Assim, subir na mon-
tanha mais alta, que corresponderia a muito menos de
1 mm, pouco nos aproximaria da Lua.
Raio orbital da Lua
80 mm — 12756 km
x mm — 384405 km
Resultado: x = 2411 mm  2,41 m
Assim, nesse exemplo, a Lua-bolinha de-
verá orbitar a 2,41 m da Terra-bolinha. Seria
importante que os alunos construíssem essa si-
mulação. Dependendo das dimensões, talvez o
espaço da sala de aula não seja suficiente. Nes-
se caso, sugerimos o uso do pátio, da quadra
ou de outro espaço da escola.
27
Física – 1a
série – Volume 2
Neste ponto, poderia ser introduzida, a
seu critério, uma discussão sobre as fases da
Lua e os eclipses. Esse assunto é normalmente
proposto para o Ensino Fundamental e você
pode conseguir propostas de atividades para
abordá-lo.
Para finalizar a atividade, algumas ques-
tões podem ser propostas aos alunos:
1. Às vezes, as pessoas dizem
que a Terra é enrugada como a
casca de uma laranja. Você
concorda com essa afirmação?
Por quê?
O aluno deve concluir que a superfície da Terra é proporcio-
nalmente muito mais lisa do que a da casca de uma laranja,
dadas as proporções entre as imperfeições na superfície e o
diâmetro do planeta.
2. A distância entre a Terra e a Lua é muito
grande quando comparada às distâncias entre
dois pontos quaisquer no planeta? Explique.
Sim. A maior distância, sobre a superfície da Terra, entre dois
pontos quaisquer é de cerca de 20000 km, e a Lua se situa a
quase 400000 km do planeta.
3. Você acha que, se pudéssemos atingir o pon-
to mais profundo dos oceanos da Terra,
estaríamos muito mais próximos do centro
do planeta? Explique.
Não. A maior profundidade é de aproximadamente 11 km, e
o raio da Terra é de cerca de 6400 km. No ponto mais fundo
do oceano, teríamos percorrido apenas 0,17% do trajeto até
o centro da Terra.
A esta altura, é importante também verificar
a leitura do livro, proposta no início do volume:
1. Você já deve ter avançado na leitu-
ra do seu livro. Comece a organizar
e a registrar suas ideias e impressões
sobre o livro e também as relações
com o que seu professor tem proposto em
sala. Assim você pode aproveitar mais as au-
las. Descreva algumas características da
obra. É um livro de ficção, que conta uma
história? Se for, quais são as personagens e
suas características? Em que época e lugar se
passa a história? Se o livro não for de ficção,
sua tarefa é explicar como estão organizados
os capítulos: Que sequência o autor escolheu
para os capítulos? Que tipo de organização
ele usou?
Professor, é importante conferir as informações no livro. Além
disso, é necessário verificar o nível de compreensão do aluno
em relação ao livro escolhido e a coesão e a coerência do texto
redigido por ele.
2. Faça, em seu caderno, uma breve síntese de
três a cinco linhas sobre os acontecimentos
ou explicações dos cinco primeiros capítu-
los do livro e relacione-os com os conceitos
de Física que você está aprendendo.
Avalie esses resumos levando em consideração a coesão e a
coerência do texto do aluno e se a relação da história com os
conceitos de Física foi estabelecida corretamente.
A próxima Situação de Aprendizagem vai
exigir os mesmos materiais: bolas dos mais va-
riados tamanhos. Também seria interessante
providenciar fotos dos oito planetas do Siste-
ma Solar. Como forma de preparar os alunos,
sugere-se solicitar-lhes uma pesquisa, confor-
me indicado a seguir.
Sistema Solar
Nas próximas atividades estu-
daremos o Sistema Solar, que é
composto basicamente do Sol,
de oito planetas, satélites, pla-
netas-anões, asteroides e cometas.
1. Pesquise, na internet ou em livros, as in-
formações a seguir sobre os oito planetas,
completando a tabela.
Pode haver variações de acordo com a fonte de pesquisa.
28
Planeta
Diâmetro médio
(km)
Distância média até o
Sol (milhões de km)
Período orbital
(dias ou anos)
Mercúrio 4878 57,9 87,9 dias
Vênus 12100 108,2 224,7 dias
Terra 12756 149,6 365,25 dias
Marte 6786 227,9 1,88 ano
Júpiter 142984 778,4 11,86 anos
Saturno 120536 1423,6 29,46 anos
Urano 51108 2867,0 84,04 anos
Netuno 49538 4488,0 164,8 anos
Tabela 1.
Fonte: Astronomia e Astrofísica/UFRGS. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/ssolar.htm. Acesso em: 11 nov. 2013.
2. Descubra também o que são planetas-
-anões, quais são os conhecidos e em que
posição se encontram no Sistema Solar. Es-
creva os resultados da pesquisa na forma de
uma tabela.
Os planetas-anões são corpos que orbitam diretamente o
Sol. Eles são esféricos, mas não agregaram massa suficien-
te para remover os fragmentos de matéria ao seu redor. Os
planetas-anões são oficialmente catalogados pela União As-
tronômica Internacional. Essa é uma questão difícil e pode
haver muita variação de informação, por se tratar de um as-
sunto que se situa na fronteira do conhecimento científico.
Professor, você deve levar em conta mais o empenho na pes-
quisa do que a precisão das informações obtidas.
Planeta-anão1
Diâmetro equatorial (km)
Distância média até o
Sol (milhões de km)
Ceres 975 415
Plutão 2390 5905
Haumea 1960 6480
Makemake 1500 6847
Éris 2600 10121
3. Para finalizar, descubra qual é o diâmetro
do Sol.
Aproximadamente 1391000 km, podendo haver variações de
acordo com a fonte pesquisada.
Fontes dos dados: Royal Astronomical Society of New Zealand, disponível em: http://www.rasnz.org.nz/SolarSys/DwarfPlanets.htm; Solar System
Objects: Physical Data and Discovery Dates, disponível em: http://www.johnstonsarchive.net/astro/wrjs103sp.html; International Astronomical Union,
disponível em: http://www.iau.org/public_press/news/detail/iau0807/. Acessos em: 10 dez. 2013.
Você pode orientar os alunos a pedirem
ao professor de Geografia, durante uma aula
dessa disciplina, para mostrar-lhes um globo
terrestre (conforme indicado em Aprendendo
a aprender, Caderno do Aluno).
1
Estão listados aqui os planetas-anões denominados e reconhecidos oficialmente pela União Astronômica Internacional em junho de 2009. Como se trata
de uma fronteira do conhecimento, essas informações podem mudar rapidamente. Sugerimos ao professor que esclareça isso aos alunos e, se possível, procure
informações atualizadas.
Tabela 2.
29
Física – 1a
série – Volume 2
O objetivo aqui é conduzir os alunos à for-
mação de uma imagem mais aprofundada do
nosso Sistema Solar, incluindo o conhecimen-
to das dimensões relacionadas ao tamanho
dos planetas e suas órbitas. A ideia, no entan-
to, não é transmitir uma grande quantidade de
informações, que hoje podem ser facilmente
obtidas, mas fundamentalmente construir com
os alunos uma percepção sobre a Terra em re-
lação aos outros planetas do Sistema Solar.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4
O SISTEMA SOLAR
Conteúdos e temas: as relações entre as dimensões, as distâncias e as densidades dos corpos celestes
no Sistema Solar.
Competências e habilidades: realizar cálculos de proporções para obter relações entre dimensões, distâncias
e períodos dos planetas do Sistema Solar; estimar e avaliar grandezas como distância, tempo e densidade.
Sugestão de estratégias: exposição; debate em aula; realização de cálculos; construção de maquetes;
atividades de encenação.
Sugestão de recursos: diversas bolas de tamanhos diferentes, de qualquer tipo e material (isopor, fute-
bol, vôlei, tênis, bola de gude, pingue-pongue, basquete); calculadoras.
Sugestão de avaliação: verificar a qualidade das respostas fornecidas pelos alunos na atividade de
análise da tabela de características físicas dos planetas.
Desenvolvimento da Situação de
Aprendizagem
Retomando as imagens do Sistema Solar
utilizadas na Situação de Aprendizagem 2,
conduza uma aula expositiva apresentando o
Sistema Solar e sistematizando a ordem dos
planetas em relação ao Sol. Introduza a no-
menclatura apropriada, ressaltando os tipos
de corpos que compõem o Sistema Solar. Fei-
to isso, retome os dados sobre período orbital
e distâncias relativas dos planetas ao Sol tra-
balhados na Pesquisa individual da Situação
de Aprendizagem anterior. Ajude os alunos
a compreender os dados e comece a discutir
as propriedades dos planetas. Oriente-os para
que continuem a fazer essas análises com a
ajuda das questões listadas adiante.
Encaminhando a ação
1. Apresentando o Sistema Solar
É interessante ocupar uma aula para traba-
lhar a descrição atualizada do Sistema Solar
com os estudantes. Alguns pontos essenciais a
serem destacados são:
1. Quais são os planetas, sua ordem em rela-
ção ao Sol, suas principais características e
seus satélites.
2. Os tipos de planetas – telúricos (semelhan-
tes à Terra: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte)
e jovianos (semelhantes a Júpiter: Júpiter,
Saturno, Urano e Netuno) – e sua compo-
sição física.
30
3. A nova classificação da União Astronô-
mica Internacional (IAU, na sigla em in-
glês) com relação a planetas e planetas-
-anões. Desde 2006, foi adotada pela IAU
uma nova nomenclatura para classificar
os corpos que orbitam diretamente o Sol.
Eles foram divididos em três categorias:
f Planetas: corpos que orbitam uma estrela
e possuem formato esférico pela ação de
sua própria gravidade; adquiriram massa
suficiente para agregar pequenos corpos
e fragmentos (planetesimais) ao seu redor,
produzindo uma vizinhança limpa; sua
massa não é grande o suficiente para pro-
duzir fusão termonucleara
.
f Planetas-anões: diferem dos planetas ape-
nas por não possuírem massa suficiente
para agregar os fragmentos de sua vizi-
nhança, também são esféricos e orbitam
diretamente uma estrela. Esse é o caso de
Plutão e Ceres.
f Corpos pequenos do Sistema Solar: os de-
mais corpos que orbitam diretamente o
Sol, como os cometas e os asteroides.
2. Discutindo as propriedades
dos planetas
Esta é uma oportunidade para discutir o
conceito de densidade. Use uma tabela de
densidade de materiais, encontrada na maio-
ria dos livros didáticos, para complementar
a discussão. Estimule os alunos a analisar os
dados da tabela, ajude-os a perceber que os
planetas mais distantes do Sol são maiores,
mas possuem densidade menor em virtude
de sua composição em grande parte gasosa.
A partir das tabelas completadas pelos
alunos na Situação de Aprendizagem 3 (Ta-
belas 1 e 2), algumas perguntas, mesclando
aspectos qualitativos e quantitativos, podem
ser formuladas. Peça aos alunos que sigam a
análise de dados da tabela respondendo às
questões a seguir:
1. Qual é o maior planeta do Sistema Solar?
E o menor?
Maior: Júpiter. Menor: Mercúrio.
2. O que significa “período orbital”? Qual é o
período orbital da Terra?
É o tempo necessário para o planeta realizar uma revolução
completa em torno do Sol. A Terra tem um período orbital de
cerca de 365,25 dias.
3. Você percebe alguma relação entre o período
orbital e a distância entre o planeta e o Sol?
Qual? Como você explicaria essa relação?
Quanto maior a distância média do planeta ao Sol, maior seu
período orbital. Espera-se que o aluno explique a diferença
pela distância maior a ser percorrida, mas há outro fator a
ser considerado: a aceleração centrípeta decorrente da for-
ça gravitacional, que também decai com a distância. Cabe a
você, professor, decidir se é o caso de aprofundar esse aspec-
to ao discutir essa questão.
4. Você acha que o período orbital é dire-
tamente proporcional à distância entre o
planeta e o Sol, ou seja, o dobro da dis-
tância resulta no dobro do período orbi-
tal? Use a regra de três com dois planetas
quaisquer e tire uma conclusão.
Não é diretamente proporcional, porque não obedece à
regra de três. Pode-se comparar, por exemplo, Júpiter e
Saturno. Saturno tem pouco menos que o dobro da dis-
tância média até o Sol, mas quase o triplo de período or-
bital médio. Pode-se também comparar:
Para a Terra – Raio orbital/Período  149,6 Gm/1 ano =
= 149,6 Gm/ano
Para Marte – Raio orbital/Período  227,9 Gm/1,88 ano =
= 121,2 Gm/ano
A tabela a seguir apresenta alguns dados
adicionais sobre os planetas do Sistema Solar.
Use-a para as questões na sequência.
a
Nocentrodasestrelasapressãogravitacionalproduztemperaturasdemilhõesdegraus,capazesdefundirnúcleosatômicos.
Planetas não têm massa suficiente para isso. No momento adequado, você pode discutir o assunto com os alunos.
31
Física – 1a
série – Volume 2
Planeta Massa (kg) Densidade (kg/m3)
Telúricos
Mercúrio 3,3 · 1023
5430
Vênus 4,9 · 1024
5250
Terra 6,0 · 1024
5520
Marte 6,4 · 1023
3930
Jovianos
Júpiter 1,9 · 1027
1330
Saturno 5,7 · 1026
710
Urano 8,7 · 1025
1240
Netuno 1,0 · 1026
1670
Tabela 3.
Fonte: Astronomia e Astrofísica/UFRGS. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/ssolar.htm. Acesso em: 11 nov. 2013.
5. Que características você nota que diferen-
ciam os planetas jovianos dos telúricos?
Os planetas jovianos possuem maior massa. Professor,
verifique aqui a interpretação correta das potências
de dez.
6. Qual planeta possui a maior massa? E qual
tem a menor?
Maior massa: Júpiter. Menor massa: Mercúrio.
7. A massa do maior planeta corresponde a
quantas vezes a massa do menor? E a quantas
vezes a massa da Terra? Mostre os cálculos.
N = MJúpiter
/MMercúrio
= 1,9 u 1027
/ 3,3 u 1023
 5758
A massa de Júpiter corresponde a aproximadamente 5758
vezes a de Mercúrio.
N = MJúpiter
/MTerra
= 1,9 u 1027
/ 6,0 u 1024
 317
A massa de Júpiter corresponde a aproximadamente 317 ve-
zes a da Terra.
Professor, é necessário que você explique brevemente a no-
tação com potência de dez.
8. A massa de um planeta é diretamente pro-
porcional a seu diâmetro?
Não, ao analisar a tabela de massas e densidades dos planetas,
bem como a tabela com seus diâmetros médios (Situação
de Aprendizagem 3), é possível perceber que os planetas jo-
vianos são maiores, mas menos densos que os telúricos; por
isso, massa e diâmetro não são proporcionais.
9. E a massa da Terra? Corresponde a quantas
vezes a massa do menor planeta? Registre
os cálculos.
N = MTerra
/MMercúrio
= 6,0 u 1024
/ 3,3 u 1023
 18
A massa da Terra corresponde a aproximadamente 18 vezes
a de Mercúrio.
10. Qual é o planeta mais denso do Sistema
Solar? E o menos denso?
Mais denso: Terra. Menos denso: Saturno.
11. Quais tipos de planeta são mais densos: os
telúricos ou os jovianos? Por que você ima-
gina que há essa diferença?
Os telúricos são mais densos, pois possuem proporcional-
mente mais material sólido (rochas e metais) do que os jo-
vianos, que são compostos predominantemente de gases,
sobretudo hidrogênio e hélio.
Então, proponha aos alunos o roteiro de ex-
perimentação a seguir, para aplicar conceitos
sobre proporções do Sistema Solar.
32
Os planetas
Nesta atividade, o que aprendemos so-
bre proporções será aplicado ao Sistema
Solar; assim poderemos ter uma ideia mais
precisa de quais são as dimensões envolvi-
das nas vizinhanças do planeta.
Materiais
f bolas de tamanhos variados;
f régua.
Mãos à obra
1. Como das outras vezes, a atividade fica
muito mais interessante e divertida se a
iniciamos com o levantamento de hipó-
teses. Com seus colegas de grupo, ten-
te, sem fazer nenhum cálculo, imaginar
quais bolas deveriam ser usadas para re-
presentar cada planeta. Use como refe-
rência a bola que vocês escolheram para
representar a Terra.
2. Imagine que vocês vão fazer um modelo
do Sistema Solar, com os planetas e órbi-
tas nas proporções corretas. Tente fazer
isso com as bolas disponíveis. Desenhe
em seu caderno o resultado imaginado.
3. Agora podemos obter as propor-
ções e verificar se o modelo está de
acordo com as proporções reais do
Sistema Solar. Em primeiro lugar,
calcule a distância entre a Terra e o
Sol no modelo. Suponha que a dis-
tância real da Terra ao Sol seja de
150000000 km e que o diâmetro da
Terra seja de 12500 km. Se usarmos
uma bolinha de 75 mm de diâmetro
para representar a Terra, qual deverá
ser a distância entre essa bolinha e o
Sol no modelo?
Este é um cálculo de proporções, que
pode ser montado assim:
75 mm (está para) 12500 km
x mm (está para) 150000000 km
Dessa forma, obtém-se a equação:
x · 12500 = 75 · 150000000
O resultado será x = 900000 mm. Como
1 m corresponde a 1000 mm, isso quer
dizer que a distância seria de 900 m. Cer-
tamente, esse modelo não caberia na sua
sala de aula e, possivelmente, nem no ter-
reno da escola.
Faça agora, em seu caderno, o cálculo
exato com o diâmetro da bola que o
grupo escolheu e os dados obtidos na
pesquisa.
Os alunos devem fazer o cálculo de acordo com o diâ-
metro da bola que escolheram.
4. A partir do que foi feito na questão
anterior, agora é possível fazer cálcu-
los proporcionais para os tamanhos
e as distâncias no modelo do Sistema
Solar, sempre tomando como base
a bolinha escolhida para ser a Terra.
São muitos cálculos: para cada plane-
ta, você deve calcular o diâmetro e a
distância do Sol a ser usados na cons-
trução do modelo. Coloque os resul-
tados na tabela a seguir e responda às
questões em seu caderno.
Exemplo da determinação dos dados de Mercúrio, com
uma bola de 80 mm representando a Terra:
Diâmetro de Mercúrio
x – 4878 km
80 mm – 12756 km
x = 4878 u 80/12756  30,6 mm
Distância média de Mercúrio ao Sol
x – 57900000 km
80 mm – 12756 km
x = 57900000 · 80/12756  363123 mm ou cerca de
363 m.
33
Física – 1a
série – Volume 2
Dimensões do modelo de Sistema Solar
Astro
Diâmetro da
bola (mm)
Distância até o
Sol (m ou km)
Sol 8724 zero
Mercúrio 31 363 m
Vênus 76 679 m
Terra 80 938 m
Marte 43 1429 m
Júpiter 897 4,9 km
Saturno 756 8,9 km
Urano 321 18,0 km
Netuno 311 28,1 km
5. É possível encontrar bolas para repre-
sentar todos os planetas? Explique.
No exemplo anterior, é possível. Júpiter necessitaria de
uma bola com cerca de 90 cm de diâmetro – difícil de
encontrar, mas não impossível.
6. É possível encontrar uma bola para re-
presentar o Sol? Por quê?
Não é impossível, mas é difícil, uma vez que ou a bola
representando o Sol deverá ser muito grande (no
exemplo, mais de 8 m de diâmetro) ou as dos planetas
deverão ser muito pequenas, dificultando a monta-
gem de uma maquete prática. Se forem consideradas
as proporções das órbitas, a maquete do exemplo teria
mais de 28 km de raio. Mesmo reduzindo a proporção
a um fator de 10, a maquete ocuparia um círculo de
2,8 km, desconsiderando-se os planetas-anões. Nesse
caso, Mercúrio teria apenas 3 mm de diâmetro.
Tabela 4.
Opcionalmente, uma abordagem quantita-
tiva mais sistemática poderia ser adotada, em-
pregando a fórmula da densidade (d = m/V),
para encontrar o volume dos planetas, ou a da
velocidade (v = d/Δt), para encontrar sua ve-
locidade orbital média. Com isso, poderíamos
propor questões como:
f Quantas Terras “cabem” dentro de Júpiter?
f Qual planeta se move com maior velocidade?
Para tanto, será preciso introduzir noções
de cálculo com potências de dez. Além dis-
so, seria recomendável o uso de calculadoras.
Em uma abordagem ainda mais avançada,
pode-se trabalhar com a expressão do volu-
me de uma esfera (V = 4πR3/3) para checar
os cálculos.
O risco dessa abordagem quantitativa, en-
tretanto, é o tempo que ela pode consumir e as
dificuldades que pode trazer, de forma que é re-
comendado avaliar sua conveniência de acordo
com a turma e com o andamento do trabalho.
Desafios!
Dois desafios para quem gosta de fa-
zer cálculos:
f Qual é a velocidade média com que a
Terra percorre sua órbita?
Sabe-se que v = d/6t. A distância percorrida é o perí-
metro da órbita, dado por d = 2 u / u R, em que R é a
distância média da Terra ao Sol, expressa em metros.
O intervalo de tempo é o período orbital da Terra
(1 ano = 365,25 dias, aproximadamente), expresso em
segundos.
Dessa forma:
d = 2 u / u R = 2 u 3,14 u 1,496 u 1011
 9,4 u 1011
m
6t = 365,25 u 24 u 60 u 60  3,16 u 107
s
v = d/6t = 9,4 u 1011
/3,16 u 107
, ou seja, v é aproximada-
mente 29785 m/s.
f Um ano em Netuno equivale a quan-
tos dias na Terra?
Considerando que o período orbital de Netuno é de
aproximadamente 164,08 anos terrestres, basta lem-
brar que um ano terrestre tem 365,25 dias. Assim, o
ano netuniano terá N = 164,08 · 365,25 = 59930,22
dias terrestres.
34
Uma atividade interessante é fazer com-
parações de filmes com temas semelhantes.
Sugerimos estas: sobre os asteroides e come-
tas, a possibilidade de atingirem a Terra e
suas consequências – Impacto profundo (Deep
Impact), que tem Robert Duvall e Elijah Wood
no elenco, e Armageddon (Armageddon), com
Bruce Willis e Liv Tyler; sobre o planeta
Marte – Planeta vermelho (Red Planet), com
Val Kilmer, e Missão: Marte (Mission to
Mars), com Gary Sinise. (Ver Aprendendo a
aprender, Caderno do Aluno.)
Para sistematizar os conhecimentos adqui-
ridos pelos alunos e estimular novas pesqui-
sas, podem-se propor as seguintes questões
(seção Você aprendeu?).
1. O que são planetas telúricos
e jovianos? Quais são suas ca-
racterísticas?
Telúricos: planetas similares ao planeta
Terra, constituídos principalmente de rochas e metais, com
dimensões pequenas comparadas aos jovianos, sem anéis e
com poucos satélites ou nenhum. Em nosso Sistema Solar,
os planetas telúricos estão situados em órbitas mais próxi-
mas ao Sol.
Jovianos: planetas similares a Júpiter, constituídos principal-
mente de hidrogênio e hélio. Com dimensões maiores que
os planetas telúricos, possuem anéis e grande quantidade
de satélites de variadas dimensões. Situam-se, no nosso Sis-
tema Solar, na região após o cinturão de asteroides.
2. Todos os planetas do Sistema Solar pos-
suem satélite? Explique.
Não. Mercúrio e Vênus não possuem satélites conhecidos.
3. Que outros corpos do Sistema Solar, além
dos planetas, orbitam o Sol? Cite-os e des-
creva alguns deles.
tPlanetas-anões: corpos esféricos de massas inferiores aos
planetas, possuem fragmentos de matéria de menores di-
mensões em suas proximidades.
tCometas: constituídos principalmente de gelo e rocha,
eventualmente aproximam-se do Sol em sua órbita, produ-
zindo uma cauda gerada pela sublimação das substâncias
voláteis neles presentes. Possuem, em geral, dimensões me-
nores do que os planetas-anões.
tAsteroides: constituídos principalmente de rochas e metais,
giram em torno do Sol em diversas configurações orbitais. São
menores do que os planetas-anões. Fragmentos, ou mesmo
asteroides e cometas inteiros, podem atingir os planetas.
4. Quais são os planetas-anões conhecidos? Se
você fosse incluí-los no modelo de Sistema
Solar proposto em aula, qual deveria ser o di-
âmetro de cada bolinha para representá-los?
Os cálculos dos valores apresentados na tabela foram reali-
zados de forma similar aos referentes ao modelo do Sistema
Solar com os planetas.
Planeta-anão
Diâmetro equatorial
(km)
Distância média
até o Sol
(milhões de km)
Diâmetro da bola
(mm)
Distância até o Sol
(km)
Ceres 975 415 6,1 2,6
Plutão 2390 5905 15,0 37,0
Haumea 1960 6480 12,3 40,6
Makemake 1500 6847 9,4 42,9
Éris 2600 10121 16,3 63,5
Tabela 5.
35
Física – 1a
série – Volume 2
Astro Diâmetro da bola (mm) Possível local em São Paulo-SP
Sol 8724 Marco zero (Praça da Sé)
Mercúrio 31 Final da Rua Direita
Vênus 76 Câmara Municipal
Terra 80 Início da Rua da Consolação
Marte 43 Rua do Gasômetro (Brás)
Júpiter 897 Parque do Ibirapuera
Saturno 756 Cidade Universitária
Urano 321 Parque do Carmo (Itaquera)
Netuno 311 Centro de Rio Grande da Serra
Tabela 6.
1. Imagine que o modelo de Siste-
ma Solar que você e seus colegas
projetaram em sala de aula fosse
construído na sua cidade e o Sol
fosse representado pela praça central. Nes-
se caso, em que locais da cidade poderia ser
colocado cada um dos planetas para man-
ter uma proporção aproximadamente cor-
reta? Eles teriam de estar em uma mesma
linha reta? Por quê?
Sugira aos alunos que consultem um mapa ou guia de ruas de
sua cidade. Como exemplo, aqui foram determinados alguns
possíveis locais aproximados para a capital do Estado de São
Paulo, considerando a Terra representada por uma bola de
80 mm (Tabela 6). Caso seja difícil os alunos obterem in-
formações sobre a própria cidade, pode-se usar o mapa da
região central de São Paulo disponível nos Cadernos do Pro-
fessor e do Aluno (Situação de Aprendizagem 10). Nele se
encontram as cinco primeiras referências dadas na Tabela 6
(Marco zero, Rua Direita, Câmara Municipal, Rua da Con-
solação e Rua do Gasômetro). Observe que os locais fo-
ram escolhidos para mostrar que os planetas não precisam
estar em linha reta. É interessante notar que o desenho no
piso sob o marco zero tem um formato de estrela de oito
pontas (rosa dos ventos), inscrita em um círculo com apro-
ximadamente 15 m de diâmetro.
2. Vamos voltar à leitura do livro, com mais
algumas tarefas. Registre em seu caderno:
a) Até que capítulo do livro você leu? Faça
uma síntese geral dessa leitura, redigin-
do um parágrafo.
Verifique se o resumo está adequado, se há coerência e coesão
no texto e se o aluno compreendeu a história.
b) Comente e explique: Do que você mais
gostou na leitura até o momento?
Resposta pessoal. É importante, de toda forma, verificar se
o aluno está compreendendo o enredo e se interessando
pelo livro e se os conceitos dados em aula estão sendo rela-
cionados com a história.
c) Nos capítulos que você já leu, deve ter
encontrado algumas palavras ou expres-
sões que são termos científicos não
usuais ou desconhecidos por você, usa-
dos para designar ideias, fenômenos, ar-
tefatos etc. Sua missão agora é folhear
esses capítulos em busca de pelo menos
três dessas palavras ou expressões. Ao
encontrá-las, anote a frase inteira, mos-
trando onde esses termos se encontram.
Verifique se as frases foram transcritas.
d) Procure em dicionários, enciclopédias,
livros ou na internet o significado das
palavras escolhidas. Esse significado
está de acordo com o sentido da palavra
empregado no texto do livro? Explique
por que isso acontece com o significado
das palavras pesquisadas.
Verifique os significados pesquisados.
36
Constelações
1. Faça uma pesquisa sobre as
constelações:
a) O que são constelações?
Segundo a União Astronômica Internacional, constelações
são regiões do céu definidas pelas fronteiras e não por seu
padrão (desenho). Nessas regiões existem estrelas que for-
mam um padrão convencionalmente aceito, pois nos pare-
cem próximas umas das outras. Essa aparente proximidade
está relacionada com nossa perspectiva de observação da
Terra e com a pequena distância angular das estrelas. Porém,
as estrelas de uma constelação podem estar muito distantes
entre si. Atualmente, a IAU divide o céu em 88 constelações.
b) Comoseuconhecimentotemsidoutilizado?
Historicamente, tem servido para a localização dos viajantes
no período noturno. Elas servem também para guiar a ob-
servação amadora do céu noturno. Há ainda seu discutível
sentido astrológico.
c) Quais são as constelações mais conhecidas?
A resposta pode variar. As mais conhecidas são as 12 constela-
ções do zodíaco usadas na astrologia (Peixes, Aquário etc.) –
embora não exista nenhuma evidência científica da validade
das previsões astrológicas – e algumas outras, como Cruzeiro
do Sul, Órion, Centauro, Ursa Maior.
d) O que é zodíaco?
É a região do céu percorrida anualmente pelo Sol, do ponto
de vista de um observador terrestre. Há 13 constelações no
zodíaco: as usadas na astrologia (Capricórnio, Aquário, Peixes,
Áries, Touro, Gêmeos, Câncer, Leão, Virgem, Libra, Escorpião e
Sagitário) mais a constelação do Serpentário.
2. Procure histórias, curiosidades ou mitos a
respeito de uma constelação à sua escolha.
Resposta bastante variável, de acordo com as fontes de pesquisa.
3. Descubra quais são as estrelas mais bri-
lhantes do céu.
As dez mais brilhantes são razoavelmente bem estabelecidas.
A partir dessa quantidade há grandes variações em relação
às medidas de magnitude aparente das estrelas. As primeiras
cinco são, pela ordem, Sirius (Constelação do Cão Maior),
Canopus (Carina), Arcturus (Boieiro), Alfa do Centauro e
Vega (Lira).
4. Procure informações sobre as seguintes
constelações: Cruzeiro do Sul, Gêmeos,
Órion, Centauro, Escorpião e Leão.
Pode-se orientar o aluno a procurar informações variadas
sobre as constelações citadas: sua localização no céu em
diferentes épocas do ano; sua origem; os mitos envolvidos;
o brilho aparente de suas estrelas ou, ainda, sobre quaisquer
informações que possam alimentar a discussão e melhorar a
compreensão sobre o significado de uma constelação.
5. Procure algumas imagens de constelações e
leve-as para a sala de aula.
Os resultados dependem do envolvimento dos alunos com
a pesquisa solicitada.
6. Verifique e indique se algumas dessas es-
trelas ou constelações são mencionadas no
livro que você está lendo. Em caso afirma-
tivo, o que é dito sobre elas no livro?
Os resultados dependem do envolvimento dos alunos com
a pesquisa solicitada.
Figura 3.
©
Luke
Dodd/SPL/Latinstock
Guia de Física para o Ensino Médio
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Guia de Física para o Ensino Médio

  • 2. MATERIAL DE APOIO AO CURRÍCULO DO ESTADO DE SÃO PAULO CADERNO DO PROFESSOR FÍSICA ENSINO MÉDIO 1a SÉRIE VOLUME 2 Nova edição 2014-2017 GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO SECRETARIA DA EDUCAÇÃO São Paulo
  • 3. Governo do Estado de São Paulo Governador Geraldo Alckmin Vice-Governador Guilherme Afif Domingos Secretário da Educação Herman Voorwald Secretária-Adjunta Cleide Bauab Eid Bochixio Chefe de Gabinete Fernando Padula Novaes Subsecretária de Articulação Regional Rosania Morales Morroni Coordenadora da Escola de Formação e Aperfeiçoamento dos Professores – EFAP Silvia Andrade da Cunha Galletta Coordenadora de Gestão da Educação Básica Maria Elizabete da Costa Coordenadora de Gestão de Recursos Humanos Cleide Bauab Eid Bochixio Coordenadora de Informação, Monitoramento e Avaliação Educacional Ione Cristina Ribeiro de Assunção Coordenadora de Infraestrutura e Serviços Escolares Dione Whitehurst Di Pietro Coordenadora de Orçamento e Finanças Claudia Chiaroni Afuso Presidente da Fundação para o Desenvolvimento da Educação – FDE Barjas Negri
  • 4. Senhoras e senhores docentes, A Secretaria da Educação do Estado de São Paulo sente-se honrada em tê-los como colabo- radores nesta nova edição do Caderno do Professor, realizada a partir dos estudos e análises que permitiram consolidar a articulação do currículo proposto com aquele em ação nas salas de aula de todo o Estado de São Paulo. Para isso, o trabalho realizado em parceria com os PCNP e com os professores da rede de ensino tem sido basal para o aprofundamento analítico e crítico da abor- dagem dos materiais de apoio ao currículo. Essa ação, efetivada por meio do programa Educação — Compromisso de São Paulo, é de fundamental importância para a Pasta, que despende, neste programa, seus maiores esforços ao intensificar ações de avaliação e monitoramento da utilização dos diferentes materiais de apoio à implementação do currículo e ao empregar o Caderno nas ações de formação de professores e gestores da rede de ensino. Além disso, firma seu dever com a busca por uma educação paulista de qualidade ao promover estudos sobre os impactos gerados pelo uso do material do São Paulo Faz Escola nos resultados da rede, por meio do Saresp e do Ideb. Enfim, o Caderno do Professor, criado pelo programa São Paulo Faz Escola, apresenta orien- tações didático-pedagógicas e traz como base o conteúdo do Currículo Oficial do Estado de São Paulo, que pode ser utilizado como complemento à Matriz Curricular. Observem que as atividades ora propostas podem ser complementadas por outras que julgarem pertinentes ou necessárias, dependendo do seu planejamento e da adequação da proposta de ensino deste material à realidade da sua escola e de seus alunos. O Caderno tem a proposição de apoiá-los no planejamento de suas aulas para que explorem em seus alunos as competências e habilidades necessárias que comportam a construção do saber e a apropriação dos conteúdos das disciplinas, além de permitir uma avalia- ção constante, por parte dos docentes, das práticas metodológicas em sala de aula, objetivando a diversificação do ensino e a melhoria da qualidade do fazer pedagógico. Revigoram-se assim os esforços desta Secretaria no sentido de apoiá-los e mobilizá-los em seu trabalho e esperamos que o Caderno, ora apresentado, contribua para valorizar o ofício de ensinar e elevar nossos discentes à categoria de protagonistas de sua história. Contamos com nosso Magistério para a efetiva, contínua e renovada implementação do currículo. Bom trabalho! Herman Voorwald Secretário da Educação do Estado de São Paulo
  • 5. Os materiais de apoio à implementação do Currículo do Estado de São Paulo são oferecidos a gestores, professores e alunos da rede estadual de ensino desde 2008, quando foram originalmente editados os Cadernos do Professor. Desde então, novos materiais foram publicados, entre os quais os Cadernos do Aluno, elaborados pela primeira vez em 2009. Na nova edição 2014-2017, os Cadernos do Professor e do Aluno foram reestruturados para atender às sugestões e demandas dos professo- res da rede estadual de ensino paulista, de modo a ampliar as conexões entre as orientações ofe- recidas aos docentes e o conjunto de atividades propostas aos estudantes. Agora organizados em dois volumes semestrais para cada série/ ano do Ensino Fundamental – Anos Finais e série do Ensino Médio, esses materiais foram re- vistos de modo a ampliar a autonomia docente no planejamento do trabalho com os conteúdos e habilidades propostos no Currículo Oficial de São Paulo e contribuir ainda mais com as ações em sala de aula, oferecendo novas orien- tações para o desenvolvimento das Situações de Aprendizagem. Para tanto, as diversas equipes curricula- res da Coordenadoria de Gestão da Educação Básica (CGEB) da Secretaria da Educação do Estado de São Paulo reorganizaram os Cader- nos do Professor, tendo em vista as seguintes finalidades: f incorporar todas as atividades presentes nos Cadernos do Aluno, considerando também os textos e imagens, sempre que possível na mesma ordem; f orientar possibilidades de extrapolação dos conteúdos oferecidos nos Cadernos do Aluno, inclusive com sugestão de novas ati- vidades; f apresentar as respostas ou expectativas de aprendizagem para cada atividade pre- sente nos Cadernos do Aluno – gabarito que, nas demais edições, esteve disponível somente na internet. Esse processo de compatibilização buscou respeitar as características e especificidades de cada disciplina, a fim de preservar a identidade de cada área do saber e o movimento metodo- lógico proposto. Assim, além de reproduzir as atividades conforme aparecem nos Cadernos do Aluno, algumas disciplinas optaram por des- crever a atividade e apresentar orientações mais detalhadas para sua aplicação, como também in- cluir o ícone ou o nome da seção no Caderno do Professor (uma estratégia editorial para facilitar a identificação da orientação de cada atividade). A incorporação das respostas também res- peitou a natureza de cada disciplina. Por isso, elas podem tanto ser apresentadas diretamente após as atividades reproduzidas nos Cadernos do Professor quanto ao final dos Cadernos, no Gabarito. Quando incluídas junto das ativida- des, elas aparecem destacadas. ANOVA EDIÇÃO
  • 6. Leitura e análise Lição de casa Pesquisa em grupo Pesquisa de campo Aprendendo a aprender Roteiro de experimentação Pesquisa individual Apreciação Você aprendeu? O que penso sobre arte? Ação expressiva ! ? Situated learning Homework Learn to learn Além dessas alterações, os Cadernos do Professor e do Aluno também foram anali- sados pelas equipes curriculares da CGEB com o objetivo de atualizar dados, exemplos, situações e imagens em todas as disciplinas, possibilitando que os conteúdos do Currículo continuem a ser abordados de maneira próxi- ma ao cotidiano dos alunos e às necessidades de aprendizagem colocadas pelo mundo con- temporâneo. Para saber mais Para começo de conversa Seções e ícones
  • 7. SUMÁRIO Orientação sobre os conteúdos do volume 8 Tema 1 − Universo: elementos que o compõem 9 Situação de Aprendizagem 1 − Um passeio pela galáxia 9 Situação de Aprendizagem 2 − O que tem lá em cima? 14 Situação de Aprendizagem 3 − A Terra é uma bolinha 20 Situação de Aprendizagem 4 − O Sistema Solar 29 Situação de Aprendizagem 5 − Um pulinho à Alfa do Centauro 37 Grade de avaliação 50 Propostas de questões para aplicação em avaliação 51 Tema 2 − Interação gravitacional 53 Situação de Aprendizagem 6 − As aventuras de Selene 53 Grade de avaliação 62 Propostas de questões para aplicação em avaliação 63 Proposta de Situação de Recuperação 64 Tema 3 − Universo, Terra e vida: Sistema Solar 65 Situação de Aprendizagem 7 – Matéria, movimento e Universo 65 Situação de Aprendizagem 8 – 2001: o futuro que já passou 72 Situação de Aprendizagem 9 – As leis de Kepler 83 Grade de avaliação 87 Propostas de questões para aplicação em avaliação 88
  • 8. Tema 4 – Universo, Terra e vida: origem do Universo e compreensão humana 89 Situação de Aprendizagem 10 – Dimensões do espaço e do tempo 89 Situação de Aprendizagem 11 – A enciclopédia galáctica 105 Grade de avaliação 109 Propostas de questões para aplicação em avaliação 109 Proposta de Situação de Recuperação 110 Recursos para ampliar a perspectiva do professor e do aluno para a compreensão do tema 111 Considerações finais 117 Quadro de conteúdos do Ensino Médio 118
  • 9. 8 ORIENTAÇÃO SOBRE OS CONTEÚDOS DO VOLUME Neste Caderno, apresentamos uma sequên- cia de Situações de Aprendizagem que têm como objetivo desenvolver noções básicas so- bre o Universo. Os conhecimentos trabalha- dos seguem três linhas centrais. A primeira delas objetiva ensinar quais são e como são os componentes e as estruturas do Universo, estabelecendo relações entre as dimensões físicas e o conhecimento cotidia- no dos alunos. Trabalha-se, ainda, as relações entre as características físicas dos planetas do Sistema Solar e suas posições espaciais. A segunda linha refere-se à noção funda- mental de gravidade, cuja abordagem sistemá- tica inicia-se na Situação de Aprendizagem 6. A terceira propõe a investigação da evolu- ção das concepções de Universo e de matéria, enfatizando aspectos da história mais recente, como o surgimento de novas concepções so- bre o espaço e o tempo e suas repercussões. Também apontamos para as possibilida- des futuras que o atual conhecimento cientí- fico permite imaginar: os próximos passos na exploração do espaço e as chances de encon- trarmos vida fora da Terra. Do ponto de vista tecnológico, espaçonaves, sondas espaciais, satélites e outros artefatos e técnicas relacio- nados ao tema são abordados no contexto das leis da mecânica e de suas aplicações. Entre as habilidades e competências en- fatizadas neste Caderno estão a leitura, a interpretação e a produção de textos, o uso de mensagens audiovisuais e o estabe- lecimento de relações proporcionais entre grandezas físicas, bem como a pesquisa e a organização de informações. Há ênfase nas possibilidades de estabelecer um diálogo in- terdisciplinar com as áreas de Linguagens e de Ciências Humanas. Em todas as Situações de Aprendizagem, enfatiza-se a ação dos alunos e propõe-se a produção de trabalhos concretos, seguindo uma série de etapas nas quais, você, profes- sor, tenha condições de acompanhar não apenas a participação dos estudantes, mas também o nível de compreensão conceitual e o desenvolvimento das habilidades e com- petências envolvidas. Entre os tipos de produção solicitados aos estudantes está a confecção de maquetes e a realização de encenações de situações físicas e de simulações. As oportunidades de avaliação de aprendi- zagem foram consideradas na elaboração de todas as atividades, havendo diversas situações em que você, professor, deverá acompanhar o processo de leitura, interpretação, realização de medidas, confecção de gráficos e diagramas e produção de apresentações. Esperamos que, por meio dessa avaliação contínua, você tenha condições de acompanhar o desenvolvimento de cada aluno e tomar medidas que permitam sanar eventuais dificuldades ainda durante o processo de aprendizagem.
  • 10. 9 Física – 1a série – Volume 2 TEMA 1 − UNIVERSO: ELEMENTOS QUE O COMPÕEM Um dos maiores interesses dos jovens, quando se trata de Ciência, é saber algo mais sobre o espaço, o Universo, os planetas, ou seja, temas ligados à astronomia e à cosmo- logia. Além disso, cada vez mais a tecnologia espacial ganha importância na vida social e econômica, por conta das telecomunicações e por razões estratégicas. Nos Parâmetros Curriculares Nacionais, a importância desse tema foi reconhecida e valorizada. No Ensino Médio, a disciplina que não poderia deixar de tratar o tema é a Física, uma vez que ela é a base da ciência e da tecnologia do espaço. A proposta deste Caderno é apresentar um panorama geral dos conhecimentos atuais sobre os elementos do espaço e alguns conceitos físicos que fundamentam tais conhecimentos. A ênfase é dada na percepção de nossa relação com o espaço, suas dimensões e possibilidades, de forma que as Situações de Aprendizagem procuram enfocar o ponto de vista humano para as questões espaciais. Despertar o interesse dos estudantes para que busquem aprofundar seus conhecimentos é uma das estratégias adotadas, uma vez que o tempo para se trabalhar com o tema é limitado. Você poderá verificar isso nas atividades, que su- gerem um bom número de leituras e pesquisas. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 1 UM PASSEIO PELA GALÁXIA Esta Situação de Aprendizagem propõe a lei- tura do livro de ficção O guia do mochileiro das galáxias, de Douglas Adams, ao longo das aulas. Os objetivos são: estimular, por meio da ficção, a leitura de temas científicos; propiciar debates atuais sobre as relações entre as con- dições cósmicas e o surgimento da vida e da inteligência; possibilitar a organização e a sis- tematização de informações e conceitos físicos sobre os elementos que compõem o Universo, além de fornecer e enriquecer termos específi- cos da astronomia e terminologia própria do discurso científico. Conteúdos e temas: os diferentes elementos que compõem o Universo e sua organização; termos, con- ceitos e ideias associados à descrição dos corpos celestes e sua organização; debates atuais sobre as relações entre as condições cósmicas e o surgimento da vida e da inteligência. Competências e habilidades: ler e interpretar textos envolvendo termos e ideias científicas; narrar e debater as situações imagináveis relacionadas à exploração do espaço. Sugestão de estratégias: leituras, discussões em sala, narrações e debates; levantamento de representa- ções sobre o Universo. Sugestão de recursos: livro O guia do mochileiro das galáxias, de Douglas Adams, e filme homônimo. Sugestão de avaliação: ao longo das aulas, você deve ficar atento a indicadores que mostrem que a lei- tura está sendo realizada pelos alunos; isso pode ser verificado por meio das diversas formas descritas no tópico Encaminhando a ação.
  • 11. 10 Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem A atividade da leitura é essencial em todas as áreas do conhecimento humano. Despertar o interesse do estudante pela leitura é abrir-lhe portas para o universo da cultura sistematiza- da, de importância maior que qualquer outra atividade que possamos lhe proporcionar. Como a leitura de temas científicos pode ser estimulada por meio da ficção, escolhemos para esta atividade o livro O guia do mochilei- ro das galáxias, de Douglas Adams, publica- do no Brasil pela editora Sextantea . Caberá a você, professor, acompanhar a leitura dos es- tudantes e introduzir em suas aulas elementos dela derivados. É fundamental que, durante a sua leitu- ra, você destaque e anote no livro os pontos que considera relevantes para o trabalho ao longo do volume. Pode ser que ache inte- ressante, em dado momento, dar destaque à discussão sobre probabilidade e ordens de grandeza, estimulada pelos diálogos que aparecem no capítulo 9. Ou talvez queira comentar as teorias sobre o surgimento da vida a partir das digressões do capítulo 5. No capítulo 24, poderá achar interessante a discussão do significado de infinito ou, quem sabe, discutir a ideia de ano-luz. Se tais discussões vão surgir ou não naqueles exatos pontos da leitura é algo que pode ficar em aberto, pois as mesmas questões aparecem em diversos pontos da história. Durante a leitura do livro, os estudantes vão se defrontar com diversos conceitos e ter- mos relacionados aos atuais modelos de Uni- verso da ciência astronômica (planetas, galá- xias, estrelas), referências ao surgimento da vida, questões ligadas às dimensões e distân- cias do meio espacial e noções matemáticas. O livro O guia do mochileiro das galáxias foi sugerido por uma série de fatores. Em pri- meiro lugar, porque é um livro interessante e atual, com linguagem, enredo, referências e situações de nível intermediário, adequadas a jovens e adultos. A leitura, portanto, apesar do esforço exigido, não será inacessível. Trata- -se de um livro atraente, que possui humor, aventura e romance. Ao mesmo tempo, apre- senta diversas situações cotidianas que abor- dam relações humanas e problemas com os quais nos defrontamos em nosso dia a dia, ou seja, não é uma obra descolada do contexto sociocultural dos estudantes. Além disso, o livro coloca questões cientí- ficas relevantes e trabalha com uma termino- logia cujas características são próprias do dis- curso científico, com o qual os estudantes estão iniciando seu contato. Um fator essencial, no entanto, é a acessibilidade, sendo um livro ba- rato e fácil de encontrar, além de possuir uma versão cinematográfica de 2005, razoavelmente fiel à história escrita. Se escolher outra obra, tente seguir esses critérios. Quanto à interdisciplinaridade, na 1ª sé- rie do Ensino Médio se estabelece o primeiro contato mais sistemático dos estudantes com os estudos literários. O planejamento de ati- vidades conjuntas com o professor de Língua Portuguesa e Literatura pode ser bastante fru- tífero. A leitura do livro sugerido é uma das oportunidades para isso. a Evidentemente, a escolha do título é uma sugestão. Caso você queira escolher outra leitura, sugerimos que esteja atento aos critérios que usamos na escolha dessa obra, descritos logo adiante.
  • 12. 11 Física – 1a série – Volume 2 Encaminhando a ação 1. Contextualização É importante ter em mente que qualquer obra de ficção levada para a sala de aula deve ser devidamente contextualizada, para que os alunos tenham uma compreensão adequada das relações entre essa obra e os conteúdos a ser desenvolvidos. A obra fic- cional não possui as mesmas finalidades de uma obra didática e, portanto, seu foco não está na precisão conceitual e sim no conteú- do artístico. No caso específico da obra sugerida, te- mos uma produção humorística que sati- riza, ao mesmo tempo, a ficção científica e as relações humanas, sobretudo no que se refere aos conhecimentos científicos e tecno- lógicos. Dessa forma, sugerimos que você pro- cure conhecer um pouco mais o autor, sua obra e o contexto em que ela foi produzi- da. Douglas Adams, comediante britânico ligado ao grupo humorístico Monty Python, produzia O guia do mochileiro das galáxias como um programa de rádio para a BBC de Londres, tendo-o publicado depois na for- ma de uma série de cinco livros, dos quais esse é o primeiro. Não cabe aqui reproduzirmos as abun- dantes informações sobre Adams, a série de livros e o grupo Monty Python, pois são encontradas com facilidade na internet. O que queremos enfatizar é a necessidade de dar uma breve explicação aos alunos sobre essa obra, sobre o autor e por que ela foi es- colhida para o trabalho didático. Quanto a este último aspecto, é importante que você, professor, procure falar dos conhecimentos que a obra pode ajudar a trazer para a sala de aula (por exemplo: O que é uma galáxia? O que é uma estrela? etc.). 2. Exibição do filme Após a contextualização do autor e da obra, que serão o foco para o desenvolvimento da Situação de Aprendizagem, pode-se orga- nizar a classe para assistir ao filme escolhido. Sendo um longa-metragem, como é o caso de O guia do mochileiro das galáxias, será neces- sário dispor de aproximadamente duas horas para a realização da atividade. Isso nem sem- pre é algo simples de providenciar na escola, de forma que, se você fizer questão de exibir o filme na íntegra para os estudantes, provavel- mente terá de fazer arranjos de horários com outros professores. A exibição integral do fil- me em si não é essencial para o bom anda- mento da atividade, que é focada na leitura. Acreditamos, entretanto, que, caso seja possível, ao menos um trecho deva ser visto, pois isso certamente facilitaria a leitura dos alunos. Uma possibilidade é, após a contex- tualização, exibir 15 a 20 minutos iniciais, de forma a estimular a curiosidade deles, e passar como tarefa que assistam a ele na íntegra, pos- sivelmente em grupos, em suas próprias casas. 3. Orientando a leitura Oriente os alunos para que providenciem o livro. Como se trata de uma obra muito co- nhecida, não é difícil encontrá-la em bibliote- cas e lojas de livros usados e, eventualmente, na biblioteca da escola. Após iniciada a leitura, é importante que, se não em toda aula, ao menos a cada semana seja feita uma verificação do andamento da lei- tura pelos alunos: proponha questões, solicite pequenas descrições e narrações ou proponha debates sobre momentos específicos da histó- ria. Eventualmente, peça que entreguem por escrito respostas a questões propostas ou pe- quenos resumos ou, ainda, sorteie um aluno da classe para comentar pontos que ele julgou interessantes (ou obscuros) em sua leitura.
  • 13. 12 É possível, a cada duas aulas, fazer uma rápida verificação de leitura, usando para isso por volta de cinco minutos. Não con- vém, porém, adotar sempre a mesma estra- tégia, para não criar uma sistemática mecâ- nica de leitura. Um dia, por exemplo, peça que os alunos tragam o livro à classe e eleja um deles para ler um trecho de que gostou e peça que os outros comentem. Em outra ocasião, pode-se pedir que um aluno des- creva a leitura que realizou na semana. Em outra, ainda, pode-se pedir aos alunos que realizem, em grupo, um resumo da leitura. Pode solicitar que destaquem expressões e termos desconhecidos, discutam seu signi- ficado ou, ainda, pode-se pedir aos alunos que pesquisem a respeito. Também é possí- vel fazer breves julgamentos sobre as ações das personagens, estabelecendo debates. O estímulo criado por situações diversifica- das pode incentivar a leitura dos alunos. É preciso estar consciente, porém, de que nem todos os alunos possuem o mesmo inte- resse e desenvoltura na leitura e ter em men- te que o objetivo da atividade é despertar o prazer e não a obrigação de ler. Eventualmente, se algum aluno só conse- guir cumprir parte da leitura, isso não sig- nifica que ele não tenha tirado proveito da atividade. Além disso, é natural que alguns simplesmente não gostem da história, o que é aceitável. Vale a pena deixá-los expressar sua opi- nião e confrontá-la com as diversas opiniões. E, evidentemente, pode ser que você não goste da leitura. Neste caso, sugerimos que procure uma que julgue interessante. É reco- mendável adaptar as atividades previstas ao texto de sua escolha. Algumas alternativas a essa obra estão apresentadas no item Recur- sos para ampliar a perspectiva do professor e do aluno para a compreensão do tema, no final deste Caderno. Esta atividade é fundamentalmente de- senvolvida em casa. É exigido dos alunos que assistam ao filme logo no início do vo- lume e que leiam o livro ao longo dos Temas 1 e 2. Com o intuito de preparar os alunos para a leitura do livro, as seguintes ques- tões serão colocadas. Elas servirão também para familiarizá-los com a obra e seu autor. 1. Qual é o título do livro que seu professor sugeriu? Sugerimos os títulos: tO guia do mochileiro das galáxias, de Douglas Adams; tEncontro com Rama, de Arthur C. Clarke; tO robô de Júpiter, de Isaac Asimov. Esses livros são obras de ficção. Ao longo do Caderno, você, professor, conta com outras sugestões de obras. As ques- tões de acompanhamento da leitura propostas são gerais para se adequar a diversos títulos, de ficção e de não ficção, permitindo que você faça escolhas e que os alunos leiam diferentes obras. 2. Quando soube do título, qual foi sua im- pressão sobre o assunto do livro? Espera-se que o aluno escreva livremente sobre suas impressões iniciais, como forma de incentivar a disposição para a leitura. 3. Qual é o nome do autor? O que seu profes- sor comentou sobre ele? Professor, é importante que você comente algo sobre o au- tor do livro na primeira aula e verifique se o aluno assimilou, ao menos, as informações principais. 4. Na sua opinião, qual é a relação entre esse livro e o conteúdo das aulas? O aluno deve mencionar conceitos astronômicos, viagens espaciais, planetas, galáxias, estrelas, relacionando-os com o título ou com o tema do livro. 5. Se houve apresentação de vídeo, que vídeo foi esse? Qual a relação entre o vídeo e o livro? Alguns livros possuem versão cinematográfica e a exibição de um trecho pode ajudar no processo de leitura. Uma sugestão
  • 14. 13 Física – 1a série – Volume 2 é a exibição de um vídeo motivador. Para O robô de Júpiter, por exemplo, a exibição de um vídeo sobre os planetas pode auxiliar na compreensão do assunto pelos alunos. Ao final da aula na qual foram apresenta- dos o livro e o filme, solicite uma tarefa aos alunos: 1. Para a próxima aula, procure lembrar-se de ideias associadas ao espaço que aparecem em meios de comunicação, como filmes, revis- tas, histórias em quadrinhos, jornais, tele- jornais, documentários, livros, desenhos animados, propagandas, letras de música. Anote em seu caderno essas ideias (plane- tas, naves, extraterrestres, estrelas e assim por diante), indicando também de onde elas foram tiradas. Se possível, faça uma pesqui- sa sobre o tema e leve pelo menos três dos materiais encontrados para a sala de aula. Figura 1. O aluno deve levar para a sala de aula os materiais encontra- dos: figuras, reportagens, histórias em quadrinhos. Professor, é importante que você verifique se os materiais têm relação com o espaço; caso essa relação lhe pareça muito vaga, questione o aluno quanto à relação que ele imaginou. Trata- -se de uma forma de avaliação diagnóstica das concepções prévias dos alunos. © Clark Dunbar/ Corbis/Latinstock © Tony Hallas/ SPL/Latinstock © Thom Lang/ Corbis/Latinstock © Stocktrek Images/ Corbis/Latinstock 2. Procure mais informações sobre o livro que será lido durante as aulas. Você pode obtê-las na internet usando o roteiro a seguir: a) Quem é o autor? Registre sua nacionali- dade, local onde vive(eu), data de nasci- mento e de morte (se necessário). b) Qual é a formação do autor? Em que profissões atua(ou)? Além de escrever, ele exerce(eu) outra atividade? c) Que tipos de livro esse autor costuma(va) escrever? Há outros livros importantes escritos por ele? Qual(is)? Professor, para as questões a, b e c, você precisa reunir as in- formações solicitadas para checar a pesquisa do aluno. d) Sobre o livro que você vai ler: Que in- formações novas você conseguiu? Você encontrou opiniões a respeito dessa obra? Quais? Essa é uma questão aberta. É possível que o aluno não en- contre opiniões sobre o livro, mas isso não compromete a atividade. Alguns filmes e seriados de ficção cien- tífica podem ajudar o aluno a compreender melhor a leitura desse gênero, como é o caso de Jornada nas estrelas e Star Wars (Guerra nas estrelas). Você pode orientar os alunos a pensar nos aspectos que lhes parecem fanta- siosos e nos que se aproximam da realidade (conforme indicado em Aprendendo a apren- der, Caderno do Aluno). Vale a pena comentar com os alunos as- pectos práticos e estratégicos que estão tor- nando as tecnologias espaciais cada vez mais importantes dos pontos de vista econômico e político.
  • 15. 14 SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2 O QUE TEM LÁ EM CIMA? Esta Situação de Aprendizagem tem como objetivo estimular os alunos a ex- pressar as imagens e os modelos que tra- zem de sua cultura primeira e que dizem respeito aos elementos que compõem o Universo. A partir dessa manifestação co- letiva, pretende-se estimular a reflexão e o debate, para que os próprios alunos pos- sam estabelecer e aperfeiçoar seus modelos de representação. Conteúdos e temas: os diferentes elementos que compõem o Universo e sua organização a partir de características comuns em relação a massa, distância, tamanho, velocidade, trajetória, formação e agrupamento. Competências e habilidades: desenvolver atitude investigativa e de pesquisa bibliográfica e iconográfi- ca; organizar, representar e expressar, por meio de diferentes linguagens, modelos sobre corpos celes- tes; desenvolver a prática da escrita, com narração de eventos e descrição de fenômenos. Sugestão de estratégias: explicitação pelos alunos dos conceitos sobre os elementos do espaço, proble- matização e debate; sistematização coletiva por meio de imagens e elaboração em grupo de histórias. Sugestão de recursos: imagens coletadas na internet e em livros ilustrados: planetas, asteroides, come- tas, satélites, diferentes tipos de estrelas, galáxias, nebulosas, aglomerados globulares, aglomerados abertos, buracos negros, estrelas de nêutrons; algumas dessas imagens serão necessariamente repre- sentações pictóricas e não fotográficas, como no caso do buraco negro e das estrelas de nêutrons; um material particularmente interessante é o livro O Universo, da série Atlas visuais, publicado pela editora Ática. Sugestão de avaliação: verificar a qualidade dos produtos (mapa conceitual e história) elaborados pelos alunos. Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem A prioridade desta Situação de Apren- dizagem é produzir uma estrutura capaz de explicitar os modelos a partir dos quais os estudantes concebem o espaço e o Uni- verso. Todos eles trazem, em sua bagagem cultural, representações e modelos imagina- tivos de planetas, cometas, galáxias, estrelas e tantas outras coisas. Tais representações devem ser apresentadas e confrontadas com as diversas descrições dos outros estudan- tes, de materiais de divulgação, do profes- sor, entre outros. Trata-se de uma primei- ra etapa para a construção de um modelo estruturado do conhecimento astronômico atual, fundamental para que o estudante se prepare para compreender seu significado e suas implicações culturais no mundo de hoje. Com relação aos conhecimentos siste- matizados, a ênfase deverá recair sobre os seguintes tópicos: f Planetas orbitam diretamente determina- dos corpos, denominados estrelas; há ou- tros corpos que orbitam as estrelas, mas que não são considerados planetas. f Estrelas são astros de grande massa, que produzem luz e calor, em torno das quais
  • 16. 15 Física – 1a série – Volume 2 podemos encontrar planetas e outros cor- pos celestes. f Satélites naturais são corpos que orbitam os planetas. f As estrelas formam agrupamentos chama- dos galáxias, compostos de milhões de es- trelas. f O Sol é uma estrela. f As distâncias relativas entre estrelas são ex- tremamente elevadas. Encaminhando a ação 1. Pesquisa (solicitada na Situação de Aprendizagem 1) A primeira etapa do trabalho é a pesqui- sa que os alunos deverão realizar em casa. Trata-se de obter representações de quaisquer situações que se refiram ao espaço, tomado na concepção própria dos estudantes. O material de pesquisa será, fundamentalmente, aquele veiculado pelos meios de comunicação, dos quais podemos destacar: f histórias em quadrinhos; f propagandas (impressas, televisivas ou ra- diofônicas); f revistas e jornais em geral; f livros de ficção ou de divulgação científica; f reportagens e documentários de televisão; f filmes, seriados ou desenhos animados; f telenovelas; f video games; f jogos e brinquedos; f websites. O tipo de objeto ou situação representada pode incluir qualquer coisa que os estudan- tes associem ao espaço: planetas, satélites, espaçonaves, estrelas, seres extraterrestres, óvnis ou discos voadores, trajes espaciais. Nenhuma censura deverá ser realizada nes- se processo. O aluno não precisa necessaria- mente levar o material para a escola, mas apenas uma descrição daquilo que encon- trou, possivelmente em um desenho ou pa- rágrafo redigido no caderno. 2. Estruturação Em sala de aula, organize os alunos em grupos. Cada grupo será responsável por estru- turar e apresentar os objetos pesquisados por seus integrantes. Oriente o trabalho dos grupos apresentando-lhes a lista de questões a seguir. 1. Quais foram os exemplos trazidos pelos co- legas do grupo? Escreva a lista completa. Alguns exemplos: nave, Lua, estrela cadente, planeta, raios, Sol, extraterrestres (ET), meteoritos, bombas, cometa, fogue- te, nuvens, asteroide, estrelas, constelações, disco voador, ga- láxia, nebulosas, satélite, alienígenas (aliens), buracos negros. 2. Descreva três dessas situações trazidas pe- los colegas. Não se esqueça de indicar de onde o exemplo foi tirado. Aqui, espera-se que o aluno tente usar o próprio vocabulá- rio para descrever os materiais pesquisados. Professor, neste momento você ainda está em uma fase de avaliação diag- nóstica do nível de conhecimento dos alunos. Como neste exercício é trabalhada a habilidade de escrita, você pode avaliar a clareza e a correção do texto. 3. Agora, discuta com o grupo: Quais exem- plos estão mais próximos da realidade? E quais parecem ser exageradamente fanta- siosos? Por quê? Registre com suas pala- vras as conclusões do grupo. O aluno deve apresentar os exemplos e justificá-los. Por exem- plo: foguetes são reais porque vários já foram lançados no es- paço, e tais lançamentos foram noticiados em jornais e na TV. Extraterrestres parecem ser fantasiosos, porque só os vemos em filmes e em depoimentos sem embasamento científico, que não apresentam nenhuma prova de sua existência. 4. Observe a figura a seguir. Ela mostra uma maneira interessante de organizar as ideias, de mostrar como uma coisa está relacionada a outra. Com seu grupo, tente elaborar um esquema como esse, usando
  • 17. 16 os exemplos que você citou na questão 2. Ao tentar fazer isso, certamente surgirão dúvidas e discussões. Quando for preciso, peça ajuda ao professor, mas também sol- te a imaginação, pois há muitas manei- ras diferentes de criar o esquema, todas elas válidas. Disco voador Espaçonave Extraterrestre Estrela Planeta Sistema estelar é de um ser originário de outro que orbita integrante de integrante de Figura 2. As possibilidades de resposta são bastante variadas. Professor, você deve verificar a coerência conceitual e realizar as cor- reções necessárias. Estimule os alunos a conversarem sobre coisas que “existem” e que “não existem”. Oriente a discussão com o objetivo de dis- cernir aquilo que a Ciência considera prati- camente certo (como a existência de planetas orbitando outras estrelas) daquilo que não possui qualquer evidência (como seres in- teligentes em outros planetas) ou do que se considera improvável (espaçonaves extrater- restres visitando a Terra), sempre lembrando que, embora o conhecimento científico seja provisório e possa mudar radicalmente, mui- tas coisas são conhecidas com razoável grau de certeza. Nesta etapa surgirão diversos aspectos inte- ressantes para o encaminhamento. Os alunos ficarão em dúvida sobre muitas das relações que devem estabelecer. Saliente que, nesta ati- vidade introdutória, as dúvidas são normais e que é importante a discussão e a argumen- tação para verificar a coerência das ideias e as diferentes possibilidades. Observe também que muitas das dúvidas serão discutidas ao longo deste volume. Peça aos alunos que trabalhem nessas re- lações, solicite que entreguem por escrito o resultado da discussão do grupo, acompanha- do da lista de filmes, livros e outros materiais consultados, enfatizando a importância de apresentar referências bibliográficas em todos os trabalhos. 3. Exposição Terminada a etapa anterior, peça a cada grupo que exponha brevemente o que en- controu. Outros grupos poderão comentar e eventualmente discordar das opiniões ex- pressas pelo grupo que estiver expondo. Se possível, monte com os alunos um grande es- quema na lousa, com os elementos trazidos pelos grupos, juntando os mapas conceituais elaborados em um único mapa maior. 5. Depois que seu esquema estiver concluído, faça a apresentação dos resultados do traba- lho para a turma. Escreva que modificações você faria no seu esquema, incluindo aquilo que aprendeu durante as apresentações dos colegas. Esta é uma tarefa individual. Professor, você deve verificar as correções feitas pelos alunos. 4. Sistematização Utilizando-se de uma sequência de ima- gens que represente os diversos elementos, ela- bore juntamente com os alunos uma estrutura hierárquica que deve incluir:
  • 18. 17 Física – 1a série – Volume 2 f a Terra e a Lua; f o Sol, os planetas do Sistema Solar e al- guns de seus satélites; f cometas e asteroides; f representações de diversos tipos de estrelas; f aglomerados de estrelas e nebulosas; f galáxias. Essas imagens podem ser obtidas na inter- net com facilidade, por meio de sites de busca. Como se trata apenas de imagens, e não de texto, você pode aumentar as possibilidades de selecionar imagens interessantes usando termos em inglês, dos quais sugerimos uma pequena lista a seguir: Earth, Moon, Sun, Planets, Mercury, Venus, Mars, Deimos Mars, Jupiter, Europa Jupiter, Jupiter Moons, Saturn, Titan Saturn, Uranus, Neptune, Pluto, Solar System, Comets, Halley Comet, Hale-Bopp,Asteroid,Meteorite,RedGiant, White Dwarf, Brown Dwarf, Planetary Nebulae, Open Cluster, Globular Cluster, Galaxy, Galaxies, Black Hole, Pulsar, Neutron Star, Extrasolar, Supernova. Quanto a questões sobre discos voadores, viagens interestelares e seres de outros plane- tas, informe-se sobre o que a Ciência sabe a esse respeito. Algumas obras de divulgação científica podem ajudá-lo a conhecer um pou- co mais o assunto. Entre elas, indicamos: f ASIMOV, Isaac. Civilizações extraterre- nas. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1980. f HEIDMANN, Jean. Inteligências extrater- restres. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2001. f SAGAN, Carl. O mundo assombrado pelos demônios: a ciência vista como uma vela no escuro. São Paulo: Companhia das Letras, 1997. Relançado em edição de bolso em 2006. Alertamos que há muitos livros e artigos de revistas escritos por autodenominados “ufólo- gos”e “pesquisadores”, cujas informações são absolutamente questionáveis do ponto de vis- ta científico. Não há uma ciência denominada ufologia aceita pela comunidade científica. Se, por um lado, os alunos podem (e de- vem) expressar e colocar em questão suas crenças de forma livre, não cabendo a você desqualificá-las, por outro, crenças pessoais não devem ser colocadas no mesmo pata- mar do conhecimento científico. Seu papel é mostrar aquilo que é aceito pela comunidade científica e as razões pelas quais determina- das afirmações não são aceitas. Por isso, para preparar-se para esse debate, sugerimos a bi- bliografia introdutória citada anteriormente. 5. Escrevendo uma história A seguir, apresentamos uma forma de fazer o fechamento da atividade propondo aos alu- nos que utilizem sua imaginação. 6. Voltando a trabalhar em grupo, a tarefa agora será imaginar a história de uma via- gem fictícia pelo espaço. Pode ser uma viagem turística, uma viagem de pesquisa, a história de alguém capturado por uma es- paçonave alienígena, um sonho, qualquer roteiro imaginado pelo grupo. Na sala de aula, você deve apenas imaginar a história, que será escrita em casa. Agora, escreva um roteiro resumido da história, que contenha seus personagens e os fenômenos e eventos que serão vistos ao longo da viagem. Professor, avalie se o grupo propôs: tpersonagens; troteiro; tfenômenos coerentes com o conteúdo da matéria. Se for possível, seria interessante que as his- tórias fossem digitadas e entregues em formato eletrônico, para que pudessem ser impressas, formando um livrinho no final do processo. Se a escola ou a turma possuir um website, as nar- rativas podem ser publicadas ali, para acesso de
  • 19. 18 todos. Ou, então, um aluno (ou mesmo você) pode se encarregar de colocá-las em um blog. Caso nada disso seja possível, monte uma pasta com as histórias da classe para que todos os alu- nos possam lê-las, de acordo com seu interesse. Essa atividade pode ser organizada em qua- tro etapas. Na primeira delas, encaminhe a for- mação dos grupos de discussão e, de preferên- cia, faça um breve encerramento, verificando se todos os grupos conseguiram montar o esque- ma que será apresentado posteriormente. Você pode estimular a participação dos alunos, per- correndo os grupos e lançando questões. Evite que o trabalho seja realizado de forma rápida e sem reflexão. Uma ideia é pedir que elaborem um pequeno cartaz em cartolina, para ser usado na exposição. Na segunda etapa, deverá ocorrer a apre- sentação dos grupos, com os seus comentários e o incentivo ao debate. A apresentação de cada grupo deve, idealmente, ser acompanha- da de uma discussão com a classe. Essas duas etapas são fundamentais para que os alunos reflitam sobre os temas de estudo, explicitan- do suas ideias e concepções. Fique atento, pois isso funciona também como uma avaliação diagnóstica, revelando aspectos que precisam de maior atenção. Para montar a terceira etapa (sistematiza- ção, com a apresentação de imagens), pode-se tomar como base o livro O Universo, da série Atlas visuais, publicada pela editora Ática, uma obra de fácil obtenção, com um bom re- sumo do assunto e ótima qualidade de ima- gens. O enfoque, porém, é um pouco distinto. Seria interessante caracterizar inicialmente o Sistema Solar, partindo da Terra, depois falar um pouco das estrelas e de sua formação, para finalmente abordar as galáxias ou, em outras palavras, as estruturas do Universo. Não cabe- ria falar da exploração espacial nem entrar em muitos dados quantitativos. Algumas questões (seção Você aprendeu?) podem ajudar os alunos no registro dos co- nhecimentos adquiridos: 1. Qual é a principal diferença entre um planeta e um satélite natural? Os planetas orbitam o Sol (assim como outros corpos, a exemplo de cometas, asteroides, planetas- -anões). Os satélites naturais, por sua vez, são corpos que orbitam planetas ou planetas-anões. Espera-se aqui que o aluno perceba pelo menos que os planetas orbitam o Sol di- retamente e que os satélites orbitam os planetas. 2. Todos os corpos que orbitam o Sol são pla- netas? Explique. Não. Há também os cometas, os asteroides e os planetas-anões. 3. Que outros corpos do espaço podem ser considerados similares ao Sol? Por quê? As estrelas. O Sol é uma estrela, pois é um astro que produz luz e calor por meio de reações de fusão nuclear que ocor- rem em seu interior. Neste momento, não é necessário que o aluno compreenda o que é fusão nuclear. Apenas devem ser evitadas analogias com a queima de combustíveis para não reforçar concepções espontâneas. 4. O que é uma galáxia? Tem algo a ver com constelação? Galáxia é um imenso agrupamento de estrelas que orbitam em torno de um centro comum e é geralmente compos- ta de milhões delas. Constelação é uma das 88 regiões do céu (na qual algumas estrelas podem formar um padrão, ou desenho, convencionalmente aceito). Diferentemente das galáxias, constelações não são agrupamentos de estrelas próximas, mas simplesmente vistas na mesma direção. A etapa final e o seu resultado (as histórias) configuram a melhor oportunidade de avaliação do processo como um todo, seja com relação ao aprendizado conceitual, seja com relação ao en- volvimento dos estudantes no processo. A reda- ção final também pode ser avaliada pelo profes- sor de Língua Portuguesa, como uma atividade interdisciplinar.
  • 20. 19 Física – 1a série – Volume 2 Em todas essas quatro etapas é importan- te frisar a importância de iniciar a leitura do livro O guia do mochileiro das galáxias (ou o escolhido por você), que deve ser verificada a partir da próxima atividade. 1. Na sala de aula, você imaginou uma história de viagem espacial com seus colegas e definiu o roteiro. Agora chegou a hora de escrevê-la. Ela não precisa ser longa; uma ou duas pági- nas são suficientes. Se possível, tente digitá-la no computador. Não se esqueça de que a his- tória deve apresentar as personagens e suas características e contar um fato, com come- ço, meio e fim. Tente também fazer um dese- nho (à mão ou em algum programa de com- putador) para ilustrar sua história. Verifique a linguagem, personagens e coerência da história. 2. Agora você já deve ter seu livro de leitura em mãos e provavelmente começou a lê-lo. Aqui vão algumas tarefas para você. a) Na capa do livro também existem textos e imagens. Na parte de trás e nas dobras da capa (orelhas), geralmente há várias informações sobre a obra. Faça um re- sumo dessas informações. Professor, é importante que você consulte o livro sugerido aos alunos. Se achar interessante, peça-lhes que escrevam também sobre as imagens da capa do livro. b) Escreva qual é a relação entre o que há na capa do livro e as informações apre- sentadas nas aulas. Aqui a relação pode ser bastante superficial, mas o aluno deve conseguir estabelecê-la. c) Verifique no início do livro se há um texto chamado “prefácio” ou “introdução”. Se houver, leia-os. Eles foram escritos pelo autor da obra? O que é dito nesses textos? Para que servem? Nem todos os livros apresentam prefácio ou introdução. Professor, você deve verificar quais tipos de texto (prefácio, introdução, agradecimentos etc.) aparecem antes do início da história. É importante também identificar qual é a edição do livro que o aluno está lendo, porque muitas vezes, entre uma edição e outra, textos iniciais e finais podem ser adicio- nados, modificados ou retirados pela editora. d) Procure nas páginas iniciais do livro quando ele foi escrito e responda: Quantos anos tem essa obra? Você acha que o conhecimento científico sobre o espaço mudou muito desde que o livro foi escrito? Explique. Procurando no livro (no início ou no fim), em geral, é possível encontrar essa informação, que frequentemente pode ser obtida também na internet. A segunda pergunta é mais aberta e serve para diagnosticar a visão do aluno sobre o assunto. e) Vamos programar a leitura: Quantas páginas o livro tem? Quantos capítulos? Tente calcular quantas páginas você deve ler por semana para terminar a lei- tura no prazo estipulado pelo professor. Vale a pena exigir do aluno um ritmo de leitura, então esse cálculo é importante. Mas tenha em mente que nem todos os alunos conseguirão acompanhar esse ritmo, o que não prejudica a atividade. As atividades com o livro foram planejadas levando em conta essas diferenças de ritmo de leitura. 3. Para a próxima Situação de Aprendiza- gem você deve providenciar bolas dos mais variados tamanhos e tipos, a fim de realizar uma atividade sobre o Sistema Solar. Algumas sugestões: bola de gude, bolinhas de aço, bolinhas de isopor, boli- nhas de cabeça de alfinete, bola de pingue- -pongue, bola de tênis, bola de borracha, bola de futebol, bola de vôlei, bola plásti- ca grande de parque de diversões. Se pos- sível, traga também bolinhas bem peque- nas, como as bolinhas de isopor usadas no enchimento de almofadas. Explique e combine com os alunos os tipos de bola que eles podem levar para a atividade da Situação de Aprendizagem 3.
  • 21. 20 Nas próximas aulas, precisare- mos de algumas informações im- portantes sobre a Terra e a Lua. Faça a pesquisa em enciclopé- dias, em livros e na internet e responda: 1. Qual é o ponto de maior altitude da su- perfície terrestre? Qual é essa altitude em quilômetros? A maior altitude da superfície terrestre é encontrada no Monte Everest, cerca de 8850 m ou 8,85 km, localizado na Cordilheira do Himalaia, na fronteira entre o Nepal e o Ti- bete. O valor sofre pequenas variações de acordo com a fonte de pesquisa consultada. 2. Qual é o ponto mais profundo dos oceanos terrestres? Qual é sua profundidade? O ponto mais profundo dos oceanos terrestres está loca- lizado na Fossa das Ilhas Marianas (Oceano Pacífico), com 10911 m, aproximadamente. O valor sofre pequenas varia- ções de acordo com a fonte de pesquisa consultada. 3. Qual é o diâmetro do planeta Terra? O diâmetro do planeta Terra é de aproximadamente 12756 km. O valor sofre pequenas variações de acordo com a fonte de pesquisa consultada. 4. Como a Terra não é uma esfera perfeita, há diferença entre o diâmetro polar (entre os polos Norte e Sul) e o diâmetro equato- rial (entre dois pontos opostos na Linha do Equador). Descubra esses valores e calcule a diferença entre eles. Diâmetro polar: aproximadamente 12713 km. Diâmetro equatorial: aproximadamente 12756 km. Os valores so- frem pequenas variações de acordo com a fonte de pes- quisa consultada. 5. Qual é a distância entre a Terra e a Lua? Esse valor varia ao longo da órbita da Lua ao redor da Terra (e também ao longo do tempo). O valor médio é de apro- ximadamente 384405 km, podendo sofrer pequenas varia- ções de acordo com a fonte de pesquisa. 6. Qual é o diâmetro da Lua? O diâmetro da Lua é de aproximadamente 3 476 km, va- lor que sofre leves variações de acordo com a fonte de pesquisa. Esta Situação de Aprendizagem envol- ve dois momentos cruciais de trabalho em casa: a pesquisa e a redação final da histó- ria. Como complemento, os alunos podem escrever como suas ideias foram se modifi- cando ao longo da atividade, desde antes de iniciar a procura dos materiais até a elabo- ração da história. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3 A TERRA É UMA BOLINHA Esta é a primeira de uma sequência de ativi- dades cujo objetivo é situar melhor o estudante no que concerne às dimensões do Sistema So- lar. A proposta é tentar tornar o mais concreto possível algo de difícil visualização: as relações entre as dimensões e distâncias dos corpos celestes no Sistema Solar. O uso de bolas de ta- manhos variados pode ajudar muito nesse pro- cesso, para que os próprios alunos construam um modelo preliminar. Nesta primeira ativida- de do bloco, focaremos nossa atenção nas di- mensões da Terra e do sistema Terra-Lua.
  • 22. 21 Física – 1a série – Volume 2 Conteúdos e temas: as relações entre as dimensões e as distâncias na Terra e no sistema Terra-Lua; a esfericidade da Terra; Terra redonda: fato ou teoria? Competências e habilidades: fazer cálculos de proporções para avaliar dimensões envolvidas em corpos celestes; estimar e avaliar dimensões espaciais (tamanhos e distâncias); realizar comparações de cor- pos celestes; trabalhar com diferentes ordens de grandeza. Sugestão de estratégias: exposição; debate em aula; realização de medidas de diâmetro; simulação do sistema Terra-Lua. Sugestão de recursos: bolas de tamanhos diferentes, de qualquer tipo e material (isopor, futebol, vôlei, tênis, bola de gude, pingue-pongue, basquete); ao menos uma trena (ou fita métrica) e uma régua; texto A relatividade do erro, de Isaac Asimov. Sugestão de avaliação: verificar se os alunos conseguem efetuar os cálculos e chegar às conclusões propostas. Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem Comece por um questionamento da esferi- cidade da Terra. Um bom início é perguntar aos alunos se eles acreditam que a Terra é re- donda e que evidências possuem disso. Muitos vão falar da Terra vista do espaço, pois hoje em dia é muito fácil encontrar fotos ou vídeos com esse tipo de imagem. Estenda a contextualização discutindo as- pectos históricos do problema. No entanto, em razão das restrições do tempo de planejamen- to, opte aqui por focar a questão: O que signifi- ca dizer que a Terra é redonda? Uma discussão interessante sobre esse tema pode ser encontrada no texto A relati- vidade do erro, de Isaac Asimov. Queremos que o aluno perceba que as irregularida- des da Terra são pequenas diante de suas dimensões. Encaminhando a ação 1. As dimensões da Terra Uma maneira de conduzir essa questão é pedir que os alunos comparem a Terra a uma fruta, não considerando, é claro, a cor, e sim a textura e o formato. Essa é uma discussão inte- ressante a ser feita antes de introduzir os cálcu- los de proporção. Contrapor as opiniões a fotos da Terra vista do espaço também é válido. Essa discussão inicial pode ser sistematizada com atividades propostas no Caderno do Aluno: 1. Como é possível saber que a Terra tem o formato aproximado de uma bola? Discuta com seus colegas quais são as evidências ou indícios de que a Terra não tem, na verdade, o formato de uma grande pizza, de uma fo- lha de papel, de um palmito ou, quem sabe, até outro formato mais estranho. Escreva suas conclusões.
  • 23. 22 O aluno pode mencionar fotografias aéreas ou espaciais, as- sim como viagens de avião e de navio, que permitem cons- tatar esse formato, ou citar argumentos históricos. Exemplos: o fato de os mastros dos navios desaparecerem por último no horizonte, quando eles se afastam da costa; o formato da sombra da Terra na Lua, vista nos eclipses lunares. Qualquer uma dessas respostas, além de outras do gênero, é válida. 2. Assim como aceitamos a ideia de que a Terra se parece com uma bola, também te- mos certeza de que ela não é uma esfera perfeita, já que existe o relevo, com mon- tanhas e tudo o mais, da mesma forma que uma laranja também é quase uma bola, mas longe de ser perfeitamente esférica. Se você fosse imaginar a Terra como uma fruta, qual seria uma boa representação? Uma goiaba? Uma pera? Uma jabuticaba? Ou alguma outra fruta? Discuta com seus colegas qual seria a melhor representação. Escreva suas conclusões, justificando-as. Do ponto de vista da textura e da esfericidade da superfície, uma das melhores frutas para representar a Terra é a jabutica- ba, por ser bem lisa e esférica. Alguns alunos podem pensar em outros aspectos, como as camadas internas da Terra, que não são o foco da pergunta. Cabe ao professor orientá-los. Uma vez colocado o problema para os alu- nos, oriente-os na escolha de uma bola para representar a Terra. Proponha uma atividade na qual eles irão medir o diâmetro da esfera es- colhida e desenhar a circunferência correspon- dente em papel milimetrado, como o Roteiro de experimentação a seguir. O formato da Terra Materiais f Escolha uma das bolas solicitadas na Li- ção de casa para representar a Terra. Essa bola deve ser menor do que uma folha de caderno, porque você vai desenhá-la em tamanho natural; mas ela não deve ser pequena demais, para não dificultar o tra- balho (entre 8 cm e 12 cm seria razoável). f Lápis e borracha. f Uma calculadora e uma pequena régua podem ajudar na atividade. Um com- passo também pode ser útil. Mãos à obra 1. A primeira coisa a fazer é medir o diâ- metro da bola escolhida para represen- tar a Terra. Você pode colocá-la sobre a página milimetrada e usar uma régua para auxiliá-lo. Se estiver fazendo a ati- vidade em um dia de sol, a sombra da bola sobre o papel também pode ajudar na medida. Anote o valor obtido, em milímetros (lembre-se de que um centí- metro equivale a dez milímetros). Diâmetro: Verifique se a medição foi feita corre- tamente. Pequenos erros são aceitáveis. 2. Na folha milimetrada, desenhe uma circunferência com diâmetro igual ao da bola, usando o valor obtido no item anterior. Verifique se o desenho corresponde à medida efetuada. 3. Modifique o desenho de forma a levar em conta – de acordo com o que você imagi- na – o fato de a Terra ser levemente acha- tada nos polos. Deixe o aluno livre para decidir o grau de achatamento. 4. Tente acrescentar ao desenho, com base naquilo que você imagina ser a pro- porção correta, o relevo da Terra, com montanhas, vales e o fundo dos oceanos. Deixe o aluno livre para decidir a rugosidade a ser repre- sentada.
  • 24. 23 Física – 1a série – Volume 2 Agora serão feitos alguns cálculos para avaliar o desenho do planeta. A ideia é ob- ter as proporções corretas, imaginando que a Terra é do tamanho da bola que você es- colheu. Registre cada passo. 1. Se a Terra tivesse o diâmetro da bola es- colhida, qual seria o tamanho da saliên- cia nessa bola correspondente à altura da montanha mais alta de nosso plane- ta? Para fazer esses cálculos, você deve montar uma regra de três. Exemplo com bola de 80 mm: x – 8,85 km 80 mm – 12756 km x = 8,85 u 80/12756  0,055 mm 2. Imagine que o ponto mais fundo do oceano terrestre seja uma pequena reen- trância na bola. Use o procedimento utilizado no exercício anterior para cal- cular a profundidade dessa reentrância, em milímetros. Exemplo com bola de 80 mm: x – 10,911 km 80 mm – 12756 km x = 10,911 u 80/12756  0,068 mm 3. Calcule o achatamento que a bola deve- ria ter para levar em conta o formato da Terra. Você já deve ter calculado, na sua pesquisa, a diferença entre o diâmetro equatorial da Terra e seu diâmetro po- lar. Com o mesmo procedimento, calcu- le a diferença, em milímetros, que deve- ria haver na bola que você está usando como modelo do planeta. Achatamento da Terra = Diâmetro equatorial – Diâmetro polar = 12756 – 12713 = 43 km Exemplo com bola de 80 mm: x – 43 km 80 mm – 12756 km x = 43 u 80/12756  0,270 mm 4. Volte ao seu desenho na folha milime- trada. Observando o relevo e o achata- mento da Terra que você fez, eles são compatíveis com os resultados dos cál- culos? Por quê? Em geral, o aluno costuma exagerar tanto o achatamento quantoasdimensõesdorelevo.Issoéesperadoeéjustamen- te esse ponto que você, professor, deve usar para a discussão. 5. A que conclusão você chega a respeito do formato da Terra? Voltando à ques- tão da comparação da Terra com uma fruta, você ainda acha que a fruta que escolheu como representação da Terra continua válida? Explique, discutindo formato e tipo de superfície. Em geral, o aluno perceberá que imaginava a Terra muito mais áspera ou rugosa do que ela é de fato. Nesse caso, deverá sugerir uma fruta mais esférica e de casca mais lisa do que a anteriormente imaginada. Algumas questões metodológicas podem surgir neste momento: Como medir o diâmetro das esferas? Os alunos devem usar calculadora? E se os alunos tiverem dificuldades com a regra de três? Embora acreditemos que esses aspectos possam variar muito de acordo com o profes- sor e a turma, o uso de calculadora aqui pode ser benéfico, em termos de formação de compe- tências, desde que esteja claro que os estudantes estão acompanhando os raciocínios envolvidos. Quanto à realização das medidas, pode-se optar, de acordo com a turma, por uma discussão mais metodológica (qual é o melhor método para se determinar o diâmetro?) ou ser mais diretivo. O recurso de usar a régua para leitura visual está sujeito a erros de medida que, embora não interfiram na ideia geral da atividade, podem constituir uma boa oportunidade de discussão sobre procedimentos experimentais. Uma ideia mais sofisticada é usar um barbante para medir a circunferência e realizar o cálculo do diâmetro dividindo o resultado por π.
  • 25. 24 Quanto à questão da regra de três, acredita- mos que, ao longo do primeiro volume, o profes- sor tenha tido oportunidade de verificar como a turma lida com a proporcionalidade de gran- dezas. Se houver problemas aí, este é um bom momento para uma revisão, com a exposição da resolução de alguns exemplos. Caso contrário, pode-se deixar a tarefa mais a cargo dos alunos. De qualquer forma, nas Situações de Aprendi- zagem seguintes haverá outras oportunidades de exercitar o cálculo de razões e proporções. Após fazer o desenho do contorno da Ter- ra, com sua correção para evidenciar as irre- gularidades do relevo, inicie com os alunos os cálculos e raciocínios para determinar as dimensões das irregularidades superficiais. Pode-se escolher uma bola qualquer trazida pela turma e avaliar com os alunos quais se- riam as dimensões das irregularidades. Conforme a pesquisa realizada pelos alu- nos na Situação de Aprendizagem 2, o ponto mais profundo da superfície de nosso plane- ta localiza-se na Fossa das Ilhas Marianas, no Oceano Pacífico, a 10,91 km de profundi- dade. O Monte Everest, por outro lado, como a montanha mais alta do planeta, eleva-se a 8,85 km de altitude. Sabendo que o diâmetro equatorial da Terra é de 12 756 km, é possível fazer as comparações solicitadas na atividade e perceber que, mesmo em seus máximos, as de- formidades da superfície da nossa Terra-bolinha seriam praticamente imperceptíveis, menores que a espessura de um fio de cabelo. Para o cálculo do achatamento polar, é preciso saber que o diâmetro polar, ou seja, o diâmetro medido de um polo a outro de nosso planeta é de 12 713 km, contra os 12 756 km medidos no Equador. Com isso, chega-se ao valor de 0,270 mm em relação ao diâmetro equatorial. Raramente se con- segue uma bola de 8 cm de diâmetro tão esférica a ponto de possuir uma diferença menor que essa entre os diâmetros medidos em diversas direções. Em outras palavras, a Terra é realmente muito esférica, se compa- rada às esferas que conhecemos em nosso dia a dia. Mais uma informação importante pode ser tirada desses cálculos. A profundidade média dos oceanos é de menos de 4 km. Isso significa que, em uma bolinha de 80 mm, teríamos como oceano uma lâmina de água cuja espessura média seria aproximadamen- te dois centésimos de milímetro. Do ponto de vista da nossa bolinha, isso não passa de um “molhadinho”na superfície. Apesar de apro- ximadamente 2 /3 da superfície da bola es- tar “molhada”, a quantidade total de água é ínfima se comparada ao volume total do planeta. Assim, é incorreta a ideia de que a Terra é formada por 2 /3 de água, já que, na verdade, a água representa em torno de 0,02% da massa da Terra. Deve-se ressaltar que muitos imaginam a Terra cons- tituída principalmente de água. Na verdade, sua superfície é que é coberta na maior par- te por água, o que são ideias muito distintas. Finalmente, um último dado. Embora não haja um limite físico entre a atmosfera e o espaço exterior, é possível considerar sua espessura como 120 km, na medida em que é a partir desse ponto que efeitos atmosféri- cos podem ser notados na reentrada de es- paçonaves e satélites. Mais de 99% de todos os gases da massa atmosférica estão situados abaixo desse ponto. Na nossa bola de 80 mm de diâmetro, portanto, a atmosfera teria uma espessura de aproximadamente 0,75 mm, sendo muito mais tênue do que normalmente se imagina. A partir daí a sugestão é orientar os alunos sobre como é possível estabelecer e calcular essas proporções para as bolas que eles esco- lheram para representar a Terra. Organize-os em grupos e solicite que realizem os cálculos e a leitura dos resultados obtidos. Essa inter-
  • 26. 25 Física – 1a série – Volume 2 pretação dos resultados deve conduzi-los às conclusões já expostas aqui. Caso você verifique que os aspectos físi- cos de nosso planeta (o achatamento, a co- bertura de água etc.) já são de conhecimen- to geral dos estudantes, pode-se abreviar a discussão, ressaltando a esfericidade de nos- so planeta em relação às dimensões de suas imperfeições. Uma abordagem histórica também é dese- jável. A questão Como sabemos que a Terra é redonda? pode levar a discussões interessan- tes sobre as noções de teoria e modelos, bem como o caráter do conhecimento científico. Pode-se mostrar que, na Antiguidade grega, já se imaginava a Terra redonda, tendo sido inclusive efetuado por Eratóstenes um cálcu- lo bastante engenhoso, que pode ser encon- trado em diversos livros didáticos de Física e Matemática e também em páginas da inter- net. Se a opção for por essa abordagem, su- gerimos a leitura do texto “A relatividade do erro” (livro Antologia 2, de Isaac Asimov, pu- blicado pela editora Nova Fronteira), apro- veitando a discussão para abordar a nature- za do conhecimento científico e o significado das teorias na Ciência. 2. O sistema Terra-Lua A partir da discussão anterior, estabe- leça outra problematização: E a Lua, será que fica perto da Terra? Como vocês ima- ginam? Como os alunos levaram muitas bolas, você pode pedir para alguns mos- trarem como imaginam a proporção de ta- manhos e distância entre a Terra e a Lua. Depois oriente que realizem os cálculos em grupos e cheguem a uma simulação razoável do sistema Terra-Lua. Como os grupos poderão ter bolas de tamanhos di- ferentes, é possível que se chegue a diver- sas soluções igualmente válidas, desde que proporcionalmente corretas. A Terra e a Lua Com os mesmos métodos que emprega- mos para conhecer um pouco mais o for- mato da Terra, podemos também exami- nar a relação de distância e tamanho entre a Terra e a Lua. Materiais f A mesma bola usada para representar a Terra na experiência anterior. f Outras bolas, de tamanho menor. f Lápis e borracha. f Régua, calculadora e compasso podem ser muito úteis. Mãos à obra 1. Sabendo que a Lua é menor do que a Terra, qual bola você acha que poderia representar a Lua, supondo que a Ter- ra fosse do tamanho da bola usada na experiência anterior? Escolha uma das bolas disponíveis no grupo ou, se não achar uma adequada, peça emprestada alguma trazida por outro colega. É fundamental deixar a escolha livre. Geralmente os alu- nos escolhem uma bola bem menor do que a propor- cionalmente correta. 2. Meça o diâmetro da bola escolhida para representar a Lua e anote o resultado, em milímetros: Verifique a medida anotada pelos alunos.
  • 27. 26 A Lua possui um diâmetro de 3476 km e orbita a Terra a uma distância média de 384405 km. A partir desses dados e da estraté- gia adotada na etapa anterior, a tarefa dos alu- nos agora será selecionar as bolas adequadas para a representação do sistema Terra-Lua em escala. O primeiro passo é identificar o par de bolas que possa representar, o mais propor- cionalmente possível, a Terra e a Lua. Se uma delas, que represente a Terra, possuir 80 mm de diâmetro, por exemplo, precisaremos de outra com 21,8 mm de diâmetro, aproximada- mente, para representar a Lua. Fazendo uma regra de três, podemos também avaliar a que distância a nossa pequena Lua poderá orbitar a nossa Terra. No nosso exemplo teríamos: 3. Agora, você vai conferir se sua escolha foi adequada. Para isso, você deve recorrer mais uma vez aos cálculos de proporção. Usando os valores obtidos na pesquisa e na atividade anterior, calcule qual deveria ser o diâmetro de uma bola para represen- tar proporcionalmente a Lua. Exemplo com bola de 80 mm representando a Terra: x – 3476 km 80 mm – 12756 km x = 3476 u 80/12756  21,8 mm 4. Compare o resultado com o diâmetro da bola que você escolheu para representar a Lua. A escolha foi adequada? Por quê? Caso não tenha sido, procure outra bola mais próxima da proporção correta. Verifique a coerência da comparação. 5. Desenhe na folha milimetrada um cír- culo representando a Lua, proporcional ao tamanho da Terra. Verifique a proporção do desenho. Erros pequenos são aceitáveis. 6. Agora que você tem uma bola represen- tando a Terra e outra representando a Lua, imagine qual deveria ser a distân- cia entre elas para representar adequa- damente o movimento da Lua ao redor de nosso planeta. Discuta com seus colegas: Que distância seria essa? Um palmo? Um dedo? Um braço? Vários metros? Registre suas conclusões. É fundamental deixar a escolha livre. Geralmente os alu- nos escolhem uma distância muito menor do que a pro- porcionalmente correta. 7. Agora, você pode calcular qual deveria ser essa distância. De que dados você precisa? Como deve ser o cálculo? Re- solva a questão e escreva uma conclu- são, comparando o resultado com as discussões realizadas no item anterior. Exemplo com bola de 80 mm representando a Terra: x – 384405 km 80 mm – 12756 km x = 384405 u 80/12756  2411 mm, ou aproximadamente 2,41 m Conclusão: Como visto nas questões anteriores, se a Terra for represen- tada por uma bolinha com 80 mm de diâmetro, a Lua será representada por uma bolinha com 21,8 mm de diâmetro, girando em torno da bolinha maior a uma distância de 2411 mm (aproximadamente, 2,41 m). Assim, subir na mon- tanha mais alta, que corresponderia a muito menos de 1 mm, pouco nos aproximaria da Lua. Raio orbital da Lua 80 mm — 12756 km x mm — 384405 km Resultado: x = 2411 mm  2,41 m Assim, nesse exemplo, a Lua-bolinha de- verá orbitar a 2,41 m da Terra-bolinha. Seria importante que os alunos construíssem essa si- mulação. Dependendo das dimensões, talvez o espaço da sala de aula não seja suficiente. Nes- se caso, sugerimos o uso do pátio, da quadra ou de outro espaço da escola.
  • 28. 27 Física – 1a série – Volume 2 Neste ponto, poderia ser introduzida, a seu critério, uma discussão sobre as fases da Lua e os eclipses. Esse assunto é normalmente proposto para o Ensino Fundamental e você pode conseguir propostas de atividades para abordá-lo. Para finalizar a atividade, algumas ques- tões podem ser propostas aos alunos: 1. Às vezes, as pessoas dizem que a Terra é enrugada como a casca de uma laranja. Você concorda com essa afirmação? Por quê? O aluno deve concluir que a superfície da Terra é proporcio- nalmente muito mais lisa do que a da casca de uma laranja, dadas as proporções entre as imperfeições na superfície e o diâmetro do planeta. 2. A distância entre a Terra e a Lua é muito grande quando comparada às distâncias entre dois pontos quaisquer no planeta? Explique. Sim. A maior distância, sobre a superfície da Terra, entre dois pontos quaisquer é de cerca de 20000 km, e a Lua se situa a quase 400000 km do planeta. 3. Você acha que, se pudéssemos atingir o pon- to mais profundo dos oceanos da Terra, estaríamos muito mais próximos do centro do planeta? Explique. Não. A maior profundidade é de aproximadamente 11 km, e o raio da Terra é de cerca de 6400 km. No ponto mais fundo do oceano, teríamos percorrido apenas 0,17% do trajeto até o centro da Terra. A esta altura, é importante também verificar a leitura do livro, proposta no início do volume: 1. Você já deve ter avançado na leitu- ra do seu livro. Comece a organizar e a registrar suas ideias e impressões sobre o livro e também as relações com o que seu professor tem proposto em sala. Assim você pode aproveitar mais as au- las. Descreva algumas características da obra. É um livro de ficção, que conta uma história? Se for, quais são as personagens e suas características? Em que época e lugar se passa a história? Se o livro não for de ficção, sua tarefa é explicar como estão organizados os capítulos: Que sequência o autor escolheu para os capítulos? Que tipo de organização ele usou? Professor, é importante conferir as informações no livro. Além disso, é necessário verificar o nível de compreensão do aluno em relação ao livro escolhido e a coesão e a coerência do texto redigido por ele. 2. Faça, em seu caderno, uma breve síntese de três a cinco linhas sobre os acontecimentos ou explicações dos cinco primeiros capítu- los do livro e relacione-os com os conceitos de Física que você está aprendendo. Avalie esses resumos levando em consideração a coesão e a coerência do texto do aluno e se a relação da história com os conceitos de Física foi estabelecida corretamente. A próxima Situação de Aprendizagem vai exigir os mesmos materiais: bolas dos mais va- riados tamanhos. Também seria interessante providenciar fotos dos oito planetas do Siste- ma Solar. Como forma de preparar os alunos, sugere-se solicitar-lhes uma pesquisa, confor- me indicado a seguir. Sistema Solar Nas próximas atividades estu- daremos o Sistema Solar, que é composto basicamente do Sol, de oito planetas, satélites, pla- netas-anões, asteroides e cometas. 1. Pesquise, na internet ou em livros, as in- formações a seguir sobre os oito planetas, completando a tabela. Pode haver variações de acordo com a fonte de pesquisa.
  • 29. 28 Planeta Diâmetro médio (km) Distância média até o Sol (milhões de km) Período orbital (dias ou anos) Mercúrio 4878 57,9 87,9 dias Vênus 12100 108,2 224,7 dias Terra 12756 149,6 365,25 dias Marte 6786 227,9 1,88 ano Júpiter 142984 778,4 11,86 anos Saturno 120536 1423,6 29,46 anos Urano 51108 2867,0 84,04 anos Netuno 49538 4488,0 164,8 anos Tabela 1. Fonte: Astronomia e Astrofísica/UFRGS. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/ssolar.htm. Acesso em: 11 nov. 2013. 2. Descubra também o que são planetas- -anões, quais são os conhecidos e em que posição se encontram no Sistema Solar. Es- creva os resultados da pesquisa na forma de uma tabela. Os planetas-anões são corpos que orbitam diretamente o Sol. Eles são esféricos, mas não agregaram massa suficien- te para remover os fragmentos de matéria ao seu redor. Os planetas-anões são oficialmente catalogados pela União As- tronômica Internacional. Essa é uma questão difícil e pode haver muita variação de informação, por se tratar de um as- sunto que se situa na fronteira do conhecimento científico. Professor, você deve levar em conta mais o empenho na pes- quisa do que a precisão das informações obtidas. Planeta-anão1 Diâmetro equatorial (km) Distância média até o Sol (milhões de km) Ceres 975 415 Plutão 2390 5905 Haumea 1960 6480 Makemake 1500 6847 Éris 2600 10121 3. Para finalizar, descubra qual é o diâmetro do Sol. Aproximadamente 1391000 km, podendo haver variações de acordo com a fonte pesquisada. Fontes dos dados: Royal Astronomical Society of New Zealand, disponível em: http://www.rasnz.org.nz/SolarSys/DwarfPlanets.htm; Solar System Objects: Physical Data and Discovery Dates, disponível em: http://www.johnstonsarchive.net/astro/wrjs103sp.html; International Astronomical Union, disponível em: http://www.iau.org/public_press/news/detail/iau0807/. Acessos em: 10 dez. 2013. Você pode orientar os alunos a pedirem ao professor de Geografia, durante uma aula dessa disciplina, para mostrar-lhes um globo terrestre (conforme indicado em Aprendendo a aprender, Caderno do Aluno). 1 Estão listados aqui os planetas-anões denominados e reconhecidos oficialmente pela União Astronômica Internacional em junho de 2009. Como se trata de uma fronteira do conhecimento, essas informações podem mudar rapidamente. Sugerimos ao professor que esclareça isso aos alunos e, se possível, procure informações atualizadas. Tabela 2.
  • 30. 29 Física – 1a série – Volume 2 O objetivo aqui é conduzir os alunos à for- mação de uma imagem mais aprofundada do nosso Sistema Solar, incluindo o conhecimen- to das dimensões relacionadas ao tamanho dos planetas e suas órbitas. A ideia, no entan- to, não é transmitir uma grande quantidade de informações, que hoje podem ser facilmente obtidas, mas fundamentalmente construir com os alunos uma percepção sobre a Terra em re- lação aos outros planetas do Sistema Solar. SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 4 O SISTEMA SOLAR Conteúdos e temas: as relações entre as dimensões, as distâncias e as densidades dos corpos celestes no Sistema Solar. Competências e habilidades: realizar cálculos de proporções para obter relações entre dimensões, distâncias e períodos dos planetas do Sistema Solar; estimar e avaliar grandezas como distância, tempo e densidade. Sugestão de estratégias: exposição; debate em aula; realização de cálculos; construção de maquetes; atividades de encenação. Sugestão de recursos: diversas bolas de tamanhos diferentes, de qualquer tipo e material (isopor, fute- bol, vôlei, tênis, bola de gude, pingue-pongue, basquete); calculadoras. Sugestão de avaliação: verificar a qualidade das respostas fornecidas pelos alunos na atividade de análise da tabela de características físicas dos planetas. Desenvolvimento da Situação de Aprendizagem Retomando as imagens do Sistema Solar utilizadas na Situação de Aprendizagem 2, conduza uma aula expositiva apresentando o Sistema Solar e sistematizando a ordem dos planetas em relação ao Sol. Introduza a no- menclatura apropriada, ressaltando os tipos de corpos que compõem o Sistema Solar. Fei- to isso, retome os dados sobre período orbital e distâncias relativas dos planetas ao Sol tra- balhados na Pesquisa individual da Situação de Aprendizagem anterior. Ajude os alunos a compreender os dados e comece a discutir as propriedades dos planetas. Oriente-os para que continuem a fazer essas análises com a ajuda das questões listadas adiante. Encaminhando a ação 1. Apresentando o Sistema Solar É interessante ocupar uma aula para traba- lhar a descrição atualizada do Sistema Solar com os estudantes. Alguns pontos essenciais a serem destacados são: 1. Quais são os planetas, sua ordem em rela- ção ao Sol, suas principais características e seus satélites. 2. Os tipos de planetas – telúricos (semelhan- tes à Terra: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte) e jovianos (semelhantes a Júpiter: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) – e sua compo- sição física.
  • 31. 30 3. A nova classificação da União Astronô- mica Internacional (IAU, na sigla em in- glês) com relação a planetas e planetas- -anões. Desde 2006, foi adotada pela IAU uma nova nomenclatura para classificar os corpos que orbitam diretamente o Sol. Eles foram divididos em três categorias: f Planetas: corpos que orbitam uma estrela e possuem formato esférico pela ação de sua própria gravidade; adquiriram massa suficiente para agregar pequenos corpos e fragmentos (planetesimais) ao seu redor, produzindo uma vizinhança limpa; sua massa não é grande o suficiente para pro- duzir fusão termonucleara . f Planetas-anões: diferem dos planetas ape- nas por não possuírem massa suficiente para agregar os fragmentos de sua vizi- nhança, também são esféricos e orbitam diretamente uma estrela. Esse é o caso de Plutão e Ceres. f Corpos pequenos do Sistema Solar: os de- mais corpos que orbitam diretamente o Sol, como os cometas e os asteroides. 2. Discutindo as propriedades dos planetas Esta é uma oportunidade para discutir o conceito de densidade. Use uma tabela de densidade de materiais, encontrada na maio- ria dos livros didáticos, para complementar a discussão. Estimule os alunos a analisar os dados da tabela, ajude-os a perceber que os planetas mais distantes do Sol são maiores, mas possuem densidade menor em virtude de sua composição em grande parte gasosa. A partir das tabelas completadas pelos alunos na Situação de Aprendizagem 3 (Ta- belas 1 e 2), algumas perguntas, mesclando aspectos qualitativos e quantitativos, podem ser formuladas. Peça aos alunos que sigam a análise de dados da tabela respondendo às questões a seguir: 1. Qual é o maior planeta do Sistema Solar? E o menor? Maior: Júpiter. Menor: Mercúrio. 2. O que significa “período orbital”? Qual é o período orbital da Terra? É o tempo necessário para o planeta realizar uma revolução completa em torno do Sol. A Terra tem um período orbital de cerca de 365,25 dias. 3. Você percebe alguma relação entre o período orbital e a distância entre o planeta e o Sol? Qual? Como você explicaria essa relação? Quanto maior a distância média do planeta ao Sol, maior seu período orbital. Espera-se que o aluno explique a diferença pela distância maior a ser percorrida, mas há outro fator a ser considerado: a aceleração centrípeta decorrente da for- ça gravitacional, que também decai com a distância. Cabe a você, professor, decidir se é o caso de aprofundar esse aspec- to ao discutir essa questão. 4. Você acha que o período orbital é dire- tamente proporcional à distância entre o planeta e o Sol, ou seja, o dobro da dis- tância resulta no dobro do período orbi- tal? Use a regra de três com dois planetas quaisquer e tire uma conclusão. Não é diretamente proporcional, porque não obedece à regra de três. Pode-se comparar, por exemplo, Júpiter e Saturno. Saturno tem pouco menos que o dobro da dis- tância média até o Sol, mas quase o triplo de período or- bital médio. Pode-se também comparar: Para a Terra – Raio orbital/Período  149,6 Gm/1 ano = = 149,6 Gm/ano Para Marte – Raio orbital/Período  227,9 Gm/1,88 ano = = 121,2 Gm/ano A tabela a seguir apresenta alguns dados adicionais sobre os planetas do Sistema Solar. Use-a para as questões na sequência. a Nocentrodasestrelasapressãogravitacionalproduztemperaturasdemilhõesdegraus,capazesdefundirnúcleosatômicos. Planetas não têm massa suficiente para isso. No momento adequado, você pode discutir o assunto com os alunos.
  • 32. 31 Física – 1a série – Volume 2 Planeta Massa (kg) Densidade (kg/m3) Telúricos Mercúrio 3,3 · 1023 5430 Vênus 4,9 · 1024 5250 Terra 6,0 · 1024 5520 Marte 6,4 · 1023 3930 Jovianos Júpiter 1,9 · 1027 1330 Saturno 5,7 · 1026 710 Urano 8,7 · 1025 1240 Netuno 1,0 · 1026 1670 Tabela 3. Fonte: Astronomia e Astrofísica/UFRGS. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/ssolar.htm. Acesso em: 11 nov. 2013. 5. Que características você nota que diferen- ciam os planetas jovianos dos telúricos? Os planetas jovianos possuem maior massa. Professor, verifique aqui a interpretação correta das potências de dez. 6. Qual planeta possui a maior massa? E qual tem a menor? Maior massa: Júpiter. Menor massa: Mercúrio. 7. A massa do maior planeta corresponde a quantas vezes a massa do menor? E a quantas vezes a massa da Terra? Mostre os cálculos. N = MJúpiter /MMercúrio = 1,9 u 1027 / 3,3 u 1023  5758 A massa de Júpiter corresponde a aproximadamente 5758 vezes a de Mercúrio. N = MJúpiter /MTerra = 1,9 u 1027 / 6,0 u 1024  317 A massa de Júpiter corresponde a aproximadamente 317 ve- zes a da Terra. Professor, é necessário que você explique brevemente a no- tação com potência de dez. 8. A massa de um planeta é diretamente pro- porcional a seu diâmetro? Não, ao analisar a tabela de massas e densidades dos planetas, bem como a tabela com seus diâmetros médios (Situação de Aprendizagem 3), é possível perceber que os planetas jo- vianos são maiores, mas menos densos que os telúricos; por isso, massa e diâmetro não são proporcionais. 9. E a massa da Terra? Corresponde a quantas vezes a massa do menor planeta? Registre os cálculos. N = MTerra /MMercúrio = 6,0 u 1024 / 3,3 u 1023  18 A massa da Terra corresponde a aproximadamente 18 vezes a de Mercúrio. 10. Qual é o planeta mais denso do Sistema Solar? E o menos denso? Mais denso: Terra. Menos denso: Saturno. 11. Quais tipos de planeta são mais densos: os telúricos ou os jovianos? Por que você ima- gina que há essa diferença? Os telúricos são mais densos, pois possuem proporcional- mente mais material sólido (rochas e metais) do que os jo- vianos, que são compostos predominantemente de gases, sobretudo hidrogênio e hélio. Então, proponha aos alunos o roteiro de ex- perimentação a seguir, para aplicar conceitos sobre proporções do Sistema Solar.
  • 33. 32 Os planetas Nesta atividade, o que aprendemos so- bre proporções será aplicado ao Sistema Solar; assim poderemos ter uma ideia mais precisa de quais são as dimensões envolvi- das nas vizinhanças do planeta. Materiais f bolas de tamanhos variados; f régua. Mãos à obra 1. Como das outras vezes, a atividade fica muito mais interessante e divertida se a iniciamos com o levantamento de hipó- teses. Com seus colegas de grupo, ten- te, sem fazer nenhum cálculo, imaginar quais bolas deveriam ser usadas para re- presentar cada planeta. Use como refe- rência a bola que vocês escolheram para representar a Terra. 2. Imagine que vocês vão fazer um modelo do Sistema Solar, com os planetas e órbi- tas nas proporções corretas. Tente fazer isso com as bolas disponíveis. Desenhe em seu caderno o resultado imaginado. 3. Agora podemos obter as propor- ções e verificar se o modelo está de acordo com as proporções reais do Sistema Solar. Em primeiro lugar, calcule a distância entre a Terra e o Sol no modelo. Suponha que a dis- tância real da Terra ao Sol seja de 150000000 km e que o diâmetro da Terra seja de 12500 km. Se usarmos uma bolinha de 75 mm de diâmetro para representar a Terra, qual deverá ser a distância entre essa bolinha e o Sol no modelo? Este é um cálculo de proporções, que pode ser montado assim: 75 mm (está para) 12500 km x mm (está para) 150000000 km Dessa forma, obtém-se a equação: x · 12500 = 75 · 150000000 O resultado será x = 900000 mm. Como 1 m corresponde a 1000 mm, isso quer dizer que a distância seria de 900 m. Cer- tamente, esse modelo não caberia na sua sala de aula e, possivelmente, nem no ter- reno da escola. Faça agora, em seu caderno, o cálculo exato com o diâmetro da bola que o grupo escolheu e os dados obtidos na pesquisa. Os alunos devem fazer o cálculo de acordo com o diâ- metro da bola que escolheram. 4. A partir do que foi feito na questão anterior, agora é possível fazer cálcu- los proporcionais para os tamanhos e as distâncias no modelo do Sistema Solar, sempre tomando como base a bolinha escolhida para ser a Terra. São muitos cálculos: para cada plane- ta, você deve calcular o diâmetro e a distância do Sol a ser usados na cons- trução do modelo. Coloque os resul- tados na tabela a seguir e responda às questões em seu caderno. Exemplo da determinação dos dados de Mercúrio, com uma bola de 80 mm representando a Terra: Diâmetro de Mercúrio x – 4878 km 80 mm – 12756 km x = 4878 u 80/12756  30,6 mm Distância média de Mercúrio ao Sol x – 57900000 km 80 mm – 12756 km x = 57900000 · 80/12756  363123 mm ou cerca de 363 m.
  • 34. 33 Física – 1a série – Volume 2 Dimensões do modelo de Sistema Solar Astro Diâmetro da bola (mm) Distância até o Sol (m ou km) Sol 8724 zero Mercúrio 31 363 m Vênus 76 679 m Terra 80 938 m Marte 43 1429 m Júpiter 897 4,9 km Saturno 756 8,9 km Urano 321 18,0 km Netuno 311 28,1 km 5. É possível encontrar bolas para repre- sentar todos os planetas? Explique. No exemplo anterior, é possível. Júpiter necessitaria de uma bola com cerca de 90 cm de diâmetro – difícil de encontrar, mas não impossível. 6. É possível encontrar uma bola para re- presentar o Sol? Por quê? Não é impossível, mas é difícil, uma vez que ou a bola representando o Sol deverá ser muito grande (no exemplo, mais de 8 m de diâmetro) ou as dos planetas deverão ser muito pequenas, dificultando a monta- gem de uma maquete prática. Se forem consideradas as proporções das órbitas, a maquete do exemplo teria mais de 28 km de raio. Mesmo reduzindo a proporção a um fator de 10, a maquete ocuparia um círculo de 2,8 km, desconsiderando-se os planetas-anões. Nesse caso, Mercúrio teria apenas 3 mm de diâmetro. Tabela 4. Opcionalmente, uma abordagem quantita- tiva mais sistemática poderia ser adotada, em- pregando a fórmula da densidade (d = m/V), para encontrar o volume dos planetas, ou a da velocidade (v = d/Δt), para encontrar sua ve- locidade orbital média. Com isso, poderíamos propor questões como: f Quantas Terras “cabem” dentro de Júpiter? f Qual planeta se move com maior velocidade? Para tanto, será preciso introduzir noções de cálculo com potências de dez. Além dis- so, seria recomendável o uso de calculadoras. Em uma abordagem ainda mais avançada, pode-se trabalhar com a expressão do volu- me de uma esfera (V = 4πR3/3) para checar os cálculos. O risco dessa abordagem quantitativa, en- tretanto, é o tempo que ela pode consumir e as dificuldades que pode trazer, de forma que é re- comendado avaliar sua conveniência de acordo com a turma e com o andamento do trabalho. Desafios! Dois desafios para quem gosta de fa- zer cálculos: f Qual é a velocidade média com que a Terra percorre sua órbita? Sabe-se que v = d/6t. A distância percorrida é o perí- metro da órbita, dado por d = 2 u / u R, em que R é a distância média da Terra ao Sol, expressa em metros. O intervalo de tempo é o período orbital da Terra (1 ano = 365,25 dias, aproximadamente), expresso em segundos. Dessa forma: d = 2 u / u R = 2 u 3,14 u 1,496 u 1011  9,4 u 1011 m 6t = 365,25 u 24 u 60 u 60  3,16 u 107 s v = d/6t = 9,4 u 1011 /3,16 u 107 , ou seja, v é aproximada- mente 29785 m/s. f Um ano em Netuno equivale a quan- tos dias na Terra? Considerando que o período orbital de Netuno é de aproximadamente 164,08 anos terrestres, basta lem- brar que um ano terrestre tem 365,25 dias. Assim, o ano netuniano terá N = 164,08 · 365,25 = 59930,22 dias terrestres.
  • 35. 34 Uma atividade interessante é fazer com- parações de filmes com temas semelhantes. Sugerimos estas: sobre os asteroides e come- tas, a possibilidade de atingirem a Terra e suas consequências – Impacto profundo (Deep Impact), que tem Robert Duvall e Elijah Wood no elenco, e Armageddon (Armageddon), com Bruce Willis e Liv Tyler; sobre o planeta Marte – Planeta vermelho (Red Planet), com Val Kilmer, e Missão: Marte (Mission to Mars), com Gary Sinise. (Ver Aprendendo a aprender, Caderno do Aluno.) Para sistematizar os conhecimentos adqui- ridos pelos alunos e estimular novas pesqui- sas, podem-se propor as seguintes questões (seção Você aprendeu?). 1. O que são planetas telúricos e jovianos? Quais são suas ca- racterísticas? Telúricos: planetas similares ao planeta Terra, constituídos principalmente de rochas e metais, com dimensões pequenas comparadas aos jovianos, sem anéis e com poucos satélites ou nenhum. Em nosso Sistema Solar, os planetas telúricos estão situados em órbitas mais próxi- mas ao Sol. Jovianos: planetas similares a Júpiter, constituídos principal- mente de hidrogênio e hélio. Com dimensões maiores que os planetas telúricos, possuem anéis e grande quantidade de satélites de variadas dimensões. Situam-se, no nosso Sis- tema Solar, na região após o cinturão de asteroides. 2. Todos os planetas do Sistema Solar pos- suem satélite? Explique. Não. Mercúrio e Vênus não possuem satélites conhecidos. 3. Que outros corpos do Sistema Solar, além dos planetas, orbitam o Sol? Cite-os e des- creva alguns deles. tPlanetas-anões: corpos esféricos de massas inferiores aos planetas, possuem fragmentos de matéria de menores di- mensões em suas proximidades. tCometas: constituídos principalmente de gelo e rocha, eventualmente aproximam-se do Sol em sua órbita, produ- zindo uma cauda gerada pela sublimação das substâncias voláteis neles presentes. Possuem, em geral, dimensões me- nores do que os planetas-anões. tAsteroides: constituídos principalmente de rochas e metais, giram em torno do Sol em diversas configurações orbitais. São menores do que os planetas-anões. Fragmentos, ou mesmo asteroides e cometas inteiros, podem atingir os planetas. 4. Quais são os planetas-anões conhecidos? Se você fosse incluí-los no modelo de Sistema Solar proposto em aula, qual deveria ser o di- âmetro de cada bolinha para representá-los? Os cálculos dos valores apresentados na tabela foram reali- zados de forma similar aos referentes ao modelo do Sistema Solar com os planetas. Planeta-anão Diâmetro equatorial (km) Distância média até o Sol (milhões de km) Diâmetro da bola (mm) Distância até o Sol (km) Ceres 975 415 6,1 2,6 Plutão 2390 5905 15,0 37,0 Haumea 1960 6480 12,3 40,6 Makemake 1500 6847 9,4 42,9 Éris 2600 10121 16,3 63,5 Tabela 5.
  • 36. 35 Física – 1a série – Volume 2 Astro Diâmetro da bola (mm) Possível local em São Paulo-SP Sol 8724 Marco zero (Praça da Sé) Mercúrio 31 Final da Rua Direita Vênus 76 Câmara Municipal Terra 80 Início da Rua da Consolação Marte 43 Rua do Gasômetro (Brás) Júpiter 897 Parque do Ibirapuera Saturno 756 Cidade Universitária Urano 321 Parque do Carmo (Itaquera) Netuno 311 Centro de Rio Grande da Serra Tabela 6. 1. Imagine que o modelo de Siste- ma Solar que você e seus colegas projetaram em sala de aula fosse construído na sua cidade e o Sol fosse representado pela praça central. Nes- se caso, em que locais da cidade poderia ser colocado cada um dos planetas para man- ter uma proporção aproximadamente cor- reta? Eles teriam de estar em uma mesma linha reta? Por quê? Sugira aos alunos que consultem um mapa ou guia de ruas de sua cidade. Como exemplo, aqui foram determinados alguns possíveis locais aproximados para a capital do Estado de São Paulo, considerando a Terra representada por uma bola de 80 mm (Tabela 6). Caso seja difícil os alunos obterem in- formações sobre a própria cidade, pode-se usar o mapa da região central de São Paulo disponível nos Cadernos do Pro- fessor e do Aluno (Situação de Aprendizagem 10). Nele se encontram as cinco primeiras referências dadas na Tabela 6 (Marco zero, Rua Direita, Câmara Municipal, Rua da Con- solação e Rua do Gasômetro). Observe que os locais fo- ram escolhidos para mostrar que os planetas não precisam estar em linha reta. É interessante notar que o desenho no piso sob o marco zero tem um formato de estrela de oito pontas (rosa dos ventos), inscrita em um círculo com apro- ximadamente 15 m de diâmetro. 2. Vamos voltar à leitura do livro, com mais algumas tarefas. Registre em seu caderno: a) Até que capítulo do livro você leu? Faça uma síntese geral dessa leitura, redigin- do um parágrafo. Verifique se o resumo está adequado, se há coerência e coesão no texto e se o aluno compreendeu a história. b) Comente e explique: Do que você mais gostou na leitura até o momento? Resposta pessoal. É importante, de toda forma, verificar se o aluno está compreendendo o enredo e se interessando pelo livro e se os conceitos dados em aula estão sendo rela- cionados com a história. c) Nos capítulos que você já leu, deve ter encontrado algumas palavras ou expres- sões que são termos científicos não usuais ou desconhecidos por você, usa- dos para designar ideias, fenômenos, ar- tefatos etc. Sua missão agora é folhear esses capítulos em busca de pelo menos três dessas palavras ou expressões. Ao encontrá-las, anote a frase inteira, mos- trando onde esses termos se encontram. Verifique se as frases foram transcritas. d) Procure em dicionários, enciclopédias, livros ou na internet o significado das palavras escolhidas. Esse significado está de acordo com o sentido da palavra empregado no texto do livro? Explique por que isso acontece com o significado das palavras pesquisadas. Verifique os significados pesquisados.
  • 37. 36 Constelações 1. Faça uma pesquisa sobre as constelações: a) O que são constelações? Segundo a União Astronômica Internacional, constelações são regiões do céu definidas pelas fronteiras e não por seu padrão (desenho). Nessas regiões existem estrelas que for- mam um padrão convencionalmente aceito, pois nos pare- cem próximas umas das outras. Essa aparente proximidade está relacionada com nossa perspectiva de observação da Terra e com a pequena distância angular das estrelas. Porém, as estrelas de uma constelação podem estar muito distantes entre si. Atualmente, a IAU divide o céu em 88 constelações. b) Comoseuconhecimentotemsidoutilizado? Historicamente, tem servido para a localização dos viajantes no período noturno. Elas servem também para guiar a ob- servação amadora do céu noturno. Há ainda seu discutível sentido astrológico. c) Quais são as constelações mais conhecidas? A resposta pode variar. As mais conhecidas são as 12 constela- ções do zodíaco usadas na astrologia (Peixes, Aquário etc.) – embora não exista nenhuma evidência científica da validade das previsões astrológicas – e algumas outras, como Cruzeiro do Sul, Órion, Centauro, Ursa Maior. d) O que é zodíaco? É a região do céu percorrida anualmente pelo Sol, do ponto de vista de um observador terrestre. Há 13 constelações no zodíaco: as usadas na astrologia (Capricórnio, Aquário, Peixes, Áries, Touro, Gêmeos, Câncer, Leão, Virgem, Libra, Escorpião e Sagitário) mais a constelação do Serpentário. 2. Procure histórias, curiosidades ou mitos a respeito de uma constelação à sua escolha. Resposta bastante variável, de acordo com as fontes de pesquisa. 3. Descubra quais são as estrelas mais bri- lhantes do céu. As dez mais brilhantes são razoavelmente bem estabelecidas. A partir dessa quantidade há grandes variações em relação às medidas de magnitude aparente das estrelas. As primeiras cinco são, pela ordem, Sirius (Constelação do Cão Maior), Canopus (Carina), Arcturus (Boieiro), Alfa do Centauro e Vega (Lira). 4. Procure informações sobre as seguintes constelações: Cruzeiro do Sul, Gêmeos, Órion, Centauro, Escorpião e Leão. Pode-se orientar o aluno a procurar informações variadas sobre as constelações citadas: sua localização no céu em diferentes épocas do ano; sua origem; os mitos envolvidos; o brilho aparente de suas estrelas ou, ainda, sobre quaisquer informações que possam alimentar a discussão e melhorar a compreensão sobre o significado de uma constelação. 5. Procure algumas imagens de constelações e leve-as para a sala de aula. Os resultados dependem do envolvimento dos alunos com a pesquisa solicitada. 6. Verifique e indique se algumas dessas es- trelas ou constelações são mencionadas no livro que você está lendo. Em caso afirma- tivo, o que é dito sobre elas no livro? Os resultados dependem do envolvimento dos alunos com a pesquisa solicitada. Figura 3. © Luke Dodd/SPL/Latinstock