O USO DO RELÓGIO DE PÊNDULO COMO MEDIADOR NA RECONCILIACAO ENTRE O ENSINO DE CIÊNCIAS E O APRENDIZADO

## O USO DO RELÓGIO DE PÊNDULO COMO MEDIADOR NA RECONCILIACAO ENTRE O ENSINO DE CIÊNCIAS E O APRENDIZADO

MIZIARA, Ana Cristina: Mestranda do 'Programa de Pós-graduação em Educação para a Ciência, área de concentração: Ensino de Ciências' da FC/UNESP, campus de Bauru-SP.

CALUZI, João José: Grupo de Pesquisa em Educação Científica; Professor Doutor do Departamento de Física e 'Programa de Pós-graduação em Educação para a Ciência, área de concentração: Ensino de Ciências' da FC/UNESP, campus de Bauru-SP.

## 1. Introdução

- O objetivo central deste artigo é discutir a contribuição da Historia da Ciência (HC) e da experimentação para o ensino de Física. A dificuldade de mostrar aos alunos a importância de aprender Ciências tem sido discutida entre os educadores já há algum tempo. A pesquisa em ensino mostra a necessidade de estratégias motivadoras de ensino, para que se consiga uma aprendizagem significativa. Se os conteúdos científicos não forem contextualizados serão uma enorme fonte de desinteresse por parte dos alunos. Esses recursos foram apresentados, anteriormente em uma Feira de Ciências.

Devido às mudanças cientificas e o avanço tecnológico, os professores dessas áreas necessitam de capacitação permanente para conseguir relacionar os problemas científicos aos os problemas do cotidiano (POZO, pág 67,1998). De acordo com a teoria de David Ausubel, a resolução de problemas deve partir do conhecimento prévio dos alunos. E a busca pela solução de qualquer problema envolve o processo de readaptação do conhecimento prévio e da situação problema, havendo uma reorganização dos conhecimentos. Para Ausubel, essa reorganização promove uma aprendizagem significativa. Novak (1981) também afirma que a resolução de uma situação problema é uma forma positiva de reorganização dos conhecimentos. O trabalho de qualificar e não quantificar os conceitos físicos requer habilidade do professor, caso contrário, o aluno terá uma visão restrita da situação. Por exemplo, no estudo do pêndulo está presente uma série de problemas conceituais, que foram resolvidos ao longo da história, e a solução do pêndulo não pode ficar restrito a um valor numérico da aceleração da gravidade.

## 2. História da Ciência, Experimentação e o Ensino de Ciências.

Segundo Bastos (2001), um dos possíveis caminhos para a melhoria do Ensino de Ciências é o uso da HC. Esta pode ser utilizada de dois modos: como conteúdo de ensino e como fonte de inspiração e estratégias. Neste trabalho utilizamos a HC como estratégia nas atividades de ensino. Além disso, a HC pode servir como um instrumento de desmistificação da ciência, além de discutir que a ciência é uma empreitada coletiva e não de gênios isolados.

Nos Parâmetros Curriculares Nacionais a experimentação é descrita como uma atividade essencial para o Ensino de Ciências. Contudo, ela não deve ser interpretada indevidamente. A experimentação é uma atividade que não consiste em apenas manipular material, vidraçaria, fora do contexto; 'o simples fazer não significa necessariamente construir conhecimento e aprender ciências'. Cabe ao professor gerar problemas durante a experimentação, e guiar as observações dos alunos, ajudando-os nas interpretações. A experimentação não deve ser abolida e, sim, ser fundamentada em um referencial teórico, previamente conhecido pelo professor. A autonomia do aprendiz na experimentação favorece e dá oportunidade a ele para

construir as suas próprias idéias. Portanto, a discussão 'do que deu certo e do que deu errado', facilitará a construção dos conceitos. Em favor disso 'a experimentação também favorece a elaboração de conceitos e medidas, em conexão com a área de matemática'. (PCN, pág. 122123). Os trabalhos do professor com o pêndulo conciliam a proposta curricular de ciências que tem sido defendida. Na sua contextualização o aluno deve aprender um pouco de ética, história e filosofia da ciência, além do conhecimento científico, para que aprenda tanto sobre a ciência e como os conteúdos da ciência.

A educação cientifica (...) tem que cumprir plenamente a sua função social, e capacitar o aluno a compreender e usar o(s) método (s) cientifico (s), devido não só a sua importância para o desenvolvimento de atitudes e habilidades que propiciem a aquisição de uma postura de questionamento, mas também para a aquisição de um instrumental que dê validade e fidedignidade aos dados. Ou seja, um sujeito educado cientificamente.(...) pode desempenhar o papel que lhe cabe de cidadão planetário.(Amaral, 2000).

No trabalho analisado apresentado na Feira de Ciências foi utilizado a experimentação para 1 medir a aceleração da gravidade local, introduzindo a HC como recurso didático. Na Feira de Ciências não apresentamos o pêndulo apenas como o instrumento que nos permite medir a aceleração da gravidade local. Ele também foi apresentado como o instrumento que permitiu uma prova experimental para a rotação da Terra. Além disso, serviu para determinar, com precisão, sua localização na superfície terrestre, facilitando assim a navegações.

## 3. História do Pêndulo de Foucault e do Relógio

Alguns conceitos que podem ser trabalhados com o Pêndulo: movimento relativo; movimentos pendulares; forças (tensão, peso, atritos); movimento de rotação da Terra, determinação da aceleração da gravidade local, etc. A observação de fenômenos cíclicos dos astros impressionou os primeiros astrônomos. Assim, a ciência para medir o tempo ligou-se inicialmente à astronomia. Com a preocupação de medir o tempo, os primeiros astrônomos criaram os primeiros relógios. Talvez um dos primeiros relógios a ser criado foi o de Sol, acompanhados por outros que utilizavam o escoar de líquidos, areia ou a queima de fluidos, até se chegar aos dispositivos mecânicos que originaram os pêndulos. Com a eletrônica os relógios a quartzo tornaram-se padrão, mudando até o relógio atômico.

Desde a antiguidade as pessoas observavam que uma massa presa à ponta de uma corda oscilava. Porém, somente no século XVI descobriu-se que, para pequenos ângulos, o pêndulo possui isocronismo, ou seja, o tempo das oscilações é o mesmo. Inicialmente, se observou que a duração da oscilação dependia apenas do tamanho do pêndulo. O pêndulo fazia facilmente aquilo que se pretendia de um relógio, isto é, repetir um mesmo movimento regularmente. Podia, dessa forma, ser utilizado para medir eficientemente a duração de pequenos intervalos de tempo. Galileu talvez tenha sido o primeiro a fazer um esboço sobre a forma de utilizar um pêndulo para construir um relógio.

Em 1657, na cidade de Haia, Christian Huygens, cientista holandês, fabricou um dos primeiros relógios de pêndulo. Pesquisou estimulado pela descoberta de Galileu: para pequenas oscilações o período T de um pêndulo não depende da amplitude. A construção de relógios mais precisos tinha a finalidade de determinar, com precisão, a longitude nas viagens oceânicas.

Huygens fez uma proposta teórica de uma pêndula com escapo, substituindo o fuso como instrumento regulador da força da mola. Essa proposta reduziria a margem de erro de quinze minutos por dia para dez segundos. Huygens desenvolveu seu primeiro protótipo da pêndula no final de 1656 e dois anos mais tarde as primeiras pêndulas eram vendidas. O trabalho feito por Huygens sobre o tema foi publicado em 1673, no Horologium Oscillatorium.

Inicialmente os pêndulos foram construídos de madeira ou metal, sem a preocupação de desnível oscilatório. Entretanto, com a necessidade de maior precisão constatou-se que, com pequenas variações de temperatura, os pêndulos apresentavam dilatações ou contrações que influenciavam no ciclo do movimento pendular. Posteriormente, os relógios que utilizam esse mecanismo foram construídos de ligas metálicas, com baixo coeficiente de dilatação.

A revista Physics World realizou uma enquête entre seus leitores para apontar o mais belo experimento físico de todos os tempos. Entre os dez mais votados, estavam aqueles anteriores ao século 20. O décimo mais votado foi o experimento realizado pelo físico Jean Bernard Leon Foucault (1819-1868). Nesse experimento Foucault observa que o plano de oscilação do pêndulo varia com o tempo. Em 1851, Foucault fez mover seu pêndulo no Panthéon de Paris, atraindo grande público e a atenção da imprensa. Um feito notável, que corroborava a teoria da rotação da Terra, já aceito pelos astrônomos desde finais do século 17.

'Os resultados que me proponho a trazer ao conhecimento da Academia tratam principalmente d a direção do plano de oscilação do pêndulo que, deslocando-se gradualmente do oriente para o ocidente, fornece um sinal perceptível do movimento diurno do globo terrestre, (FOUCAULT, 1851)'.

Depois de alguns anos, ele inventa e constrói o giroscópio, um aparelho que permitiria realizar novas experiências sobre o movimento da terra. Foucault recebeu pela descoberta do giroscópio a medalha Copley, da Royal Society de Londres. O pêndulo de Foucault é conhecido e admirado até hoje, pela sua simplicidade e eficiência. Galileu já havia registrado que a Terra girava, só com o experimento de Foucault, é que isso foi realmente demonstrado.

'As observações muito numerosas e importantes que tem sido feitas com o pendulo se referem, sobretudo à duração das oscilações. (...) Ao terminar, relatarei uma ultima observação. (...) O pendulo apresenta a vantagem de acumular os efeitos e de fazê-los passar do domínio da teoria para o das observações, (FOUCAULT, 1851)'.

Abordando, do ponto de vista histórico, um experimento simples como o pêndulo ganha outra dimensão. A construção de uma pêndula precisa já foi vital para o poder das nações. A demonstração da rotação da Terra utilizando-se somente de recursos internos a ela, ou seja, sem observação astronômica somente, é possível quando utilizados a dinâmica newtoniana.

## 4. Conclusões e Comentários

- O pêndulo didático é uma sugestão de trabalho com material simples, que pode explorar e facilitar na formulação de conceitos, determinação de constantes e diversas propostas de problemas. O acesso ao laboratório, tal qual a Feira de Ciências, são estratégias que propiciam

um ambiente facilitador para ter alunos com espírito mais investigativo, levando-os à busca de mais conhecimento e informações, favorecendo a aprendizagem. O uso desses recursos ajuda o aluno a ter uma aprendizagem significativa, dentro das aulas de física. Além disso, propicia um melhor entendimento e visualização dos fenômenos, neste caso, a gravitação. A escolha do Pêndulo de Foucault como recurso pedagógico, integrou o conceito cientifico com a História da Ciência e as habilidades matemáticas. Julgamos que, ao utilizar práticas experimentais junto da Historia da Ciência, pode ser mais uma estratégia de ensino eficaz, abordando a integração da aprendizagem. Concluímos esse trabalho com apenas duas afirmações:

A História da Ciência tanto pode, como deve ser utilizada em sala de aula, não apenas com a finalidade motivadora, mas para que o aluno tenha a iniciativa de procurar o conhecimento também em textos científicos, que auxiliarão na compreensão de conceitos e fenômenos presenciados diariamente. Portanto, acreditamos que partindo do divórcio entre a aprendizagem e o ensino de ciências, o uso de um tema cotidiano como o relógio, seja possível uma reconciliação.

## 5. Bibliografia

BASTOS, F., Historia da Ciência e pesquisa em ensino de Ciências: breves considerações. Revista Educação para a Ciência, Volume dois, pág 43-52. Editoras Escrituras. São Paulo, 2001.

FOUCAULT, J.B.L. Comptes Rendus de L'Académie des Sciences de Paris. Volume 32, pág.135-138, 03/02/1851.

KUHN, T.S. A Estrutura das Revoluções Científicas, Editora Perspectiva, 6 ª Edição. São Paulo, 2001.

NOVAK, J. D. Uma Teoria da Educação Tradução de Marco Antonio Moreira Editora . Pioneira. São Paulo, 1981.

POZO, J. I. A solução de problemas: aprender a resolver, resolver para aprender. Porto Alegre: Editora ARTMED, 1998.