A abordagem histórica no ensino de Física e o aprendizado do conceito físico de movimento

## A abordagem histórica no ensino de Física e o aprendizado do conceito físico de movimento

Kátia Maria Dias Vieira Especialização em Ensino de Física,Universidade Estadual de Londrina,Londrina, Brasil

Irinéa de Lourdes Batista Departamento de Física, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brasil

## Resumo

Depois de algumas observações feitas sobre o ensino de Física no Ensino médio percebemos diversas dificuldades enfrentadas pelos alunos, principalmente no que diz respeito ao ensino de mecânica, envolvendo os conceitos de espaço, tempo e movimento. Embora os três itens citados sejam de extrema importância, optaremos pelo estudo do conceito de movimento para desenvolver este trabalho em função da dificuldade dos alunos em entender as várias conceituações de movimento existentes na Física com o objetivo de apresentar uma estrutura para ensinar esses conceitos sob um enfoque histórico. Consideramos que a abordagem histórica no ensino de ciência é necessária e uma opção na qual pode-se criar uma situação mais propícia para que o aluno possa contextualizar os conceitos estudados, apreendendo a dinâmica do desenvolvimento histórico desses conceitos físicos. Para trabalhar no eixo histórico-conceitual sobre os conceitos de movimento na Física, apresentaremos como tais conceitos foram incorporados às teorias mecânicas de Aristóteles, Galileu e Newton, enfatizando as dificuldades em entender os vários fenômenos envolvidos. Uma de nossas conclusões será de mostrar que se trabalharmos com um enfoque histórico, com as devidas adaptações metodológicas, despertaremos interesse dos alunos obtendo uma aula mais produtiva e eficaz.

Palavra-Chave: História no ensino de física no aprendizado dos movimentos.

## Introdução

As observações das analises da realidade no ensino da Física em algumas escolas de ensino médio permite perceber a dificuldade que os alunos possuem em compreender os vários assuntos que essa disciplina oferece, principalmente no ensino de mecânica na qual estão envolvidos os conceitos de espaço, tempo e movimento. Sob o enfoque no qual o ensino de Física deve contribuir para que os alunos tenham um conhecimento científico que lhes permitam uma interpretação dos processos naturais em seu cotidiano, deixando de se concentrar na simples memorização de fórmulas ou repetição automatizada de procedimentos, em situações artificiais ou extremamente abstratas, nosso trabalho busca um desenvolvimento de alternativas sintonizadas com os PCNs, segundo os quais 'O aluno deverá reconhecer a física enquanto construção humana, aspecto de sua história e relação com o contexto, cultural, social, político e econômico' (Brasil,1999, pág 237).

- O entendimento de que a abordagem histórica da ciência no ensino é necessária pode criar uma situação mais propícia para que o aluno possa contextualizar os conceitos estudados e ter a possibilidade de fazer uma retomada histórica desses mesmos conceitos físicos a ser observado em sala de aula, buscando identificar por exemplo o mundo Geocêntrico e heliocêntrico.
- A historicidade da ciência é fundamental para o entendimento de sua dinâmica pois permite vincular o conhecimento científico ao contexto histórico aplicado, como a Física de Aristóteles, a Física medieval, as origens da mecânica e o mecanicismo, o que também concorda com as habilidades ressaltadas pelos PCNs, segundo os quais 'Desenvolver uma ética de atuação profissional e a conseqüente responsabilidade social, compreendendo a ciência como conhecimento histórico, desenvolvido em diferentes contextos sócio-político, culturais e econômicos' ( Brasil,,2002,pág 63).

Devido a esses fatores a abordagem da história no ensino de física contribui para que os alunos se manifestem de uma maneira diferente em relação à disciplina, que descubram uma Física de desafios que possibilitem novas descobertas no seu desenvolvimento pessoal.

Hoje são poucos os professores que utilizam a abordagem histórica no ensino da Física. Muitos se sentem inseguros e desamparados, outros despertam um posicionamento contrário a esse respeito, utilizando a Física de uma forma pronta e acabada. Isso ocorre devido à falta de preparação adequada ou conceitos distorcido, deve-se mudar as concepções para realizar um trabalho desafiador na qual a deve haver uma estimulação para o seu desenvolvimento.

Portanto, para desenvolver estes tópicos com esse enfoque na disciplina de Física é necessário tomar alguns cuidados, com, por exemplo, uma boa fundamentação teórico -metodológica para um trabalho historiográfico; não substituição dos conteúdos de Física por somente história da Física; não distorção da história, colocando-a de forma correta e não deixando de trabalhar a Física na sua amplitude, ou seja, num contexto histórico e metodológico.

Com a abordagem histórica podemos retomar questões como o surgimento dos conceitos de movimento, mostrando aos alunos as várias teorias desde Aristóteles, Galileu e Newton; as dificuldades em entender os vários fenômenos em cada teoria e os estudos realizados para a resolução dos problemas científicos.

Portanto, apresentamos um trabalho de pesquisa em andamento a fim de mostrar que a abordagem histórica pode contribuir tanto para o ensino quanto para o aprendizado da Física, fazendo com que os alunos tenham uma visão diferente e interesse em aprender e buscar novos conhecimentos.

## Estudos dos Movimentos

A escolha da conceituação sobre os movimento físicos é em função das dificuldades que os alunos têm em diferenciar os vários tipos de movimentos existentes nos fenômenos estudados pela mecânica. A nossa proposta é realizar um trabalho na qual aplica-se abordagem histórica junto com o estudo do movimento.

Estudar os movimentos requer, inicialmente, identificá-los, classificá-los, aprendendo formas adequadas para descrever movimentos reais. Mas requer, sobretudo, associá-los às causas que lhe dão origens, a interação que os originam, as suas variações e transformações. Nesta etapa de nossa pesquisa apresentaremos um estudo sobre o conceito de movimento no pensamento de Aristóteles e no pensamento Galilaico-Newtoniano, realizando uma análise comparativa na qual ressaltaremos os aspectos que iremos utilizar de uma forma instrumentalizada no ensino de Física. Fundamentamos essa análise histórico-conceitual nos autores KOYRÉ, COHEN e MATTHEWS.

## Movimento Aristotélico X Movimento Galilaico Newtoniano .

Durante muito tempo Aristóteles (384-322 A .C.) era tido como um grande pensador e o mais conhecido. Para ele o conjunto do universo físico estaria dividido em duas regiões distintas: a sublunar, constituída pelos quatro elementos herdados da cosmologia de Empédocles - a água, o ar, a terra e o fogo e caracterizada por movimentos retilíneos e descontínuos; e a supralunar constituída por uma quinta essência 'o éter', e caracterizada por movimentos circulares e contínuos.

A física Aristotélica é caracterizada pela distinção dos movimentos em naturais e violentos. A noção de lugar natural traduz a concepção de um universo limitado; o movimento natural para cima prova a finitude do universo. Para Aristóteles um corpo só pode permanecer em movimento se existir uma força atuando sobre ele. Ao contrário, Galileu (1564-1642) diz que se um corpo estiver em repouso é necessário à ação de uma força sobre ele para colocá-lo em movimento. Com a suspensão da ação da força, tal corpo continuará a se mover infinitamente com velocidade constante. Newton (1642-

1727) concluiu que um corpo perm anecerá em repouso ou em movimento retilíneo, a menos que uma força externa seja aplicada sobre ele.

Galileu admite que o movimento é uma entidade ou um estado tão estável e tão permanente quanto o estado de repouso; admite, portanto, que n ão há necessidade de força constante a atuar sobre o móvel para explicar seu movimento, a relatividade do movimento e do espaço e, por conseguinte, a possibilidade de aplicar à mecânica as leis estritas da geometria.

Para Aristóteles o movimento é um processo que afeta o móvel e que se realiza no corpo em movimento. Um corpo que cai se move de A à B, de certo lugar situado acima da Terra em direção a ela ou, mais precisamente, em direção ao seu centro seguindo em linha reta unindo os dois pontos. Durante esse movimento, se a Terra gira em torno de seu eixo, ela descreve, em relação a essa linha, um movimento em que não tomam parte nem essa linha, nem o corpo que se acha separado da Terra. O fato de que a Terra se move sob ele não pode afetar sua trajetória. Galileu contrapõe e diz que; um objeto quando cai depende da resistência do ar para que a velocidade aumente; se a resistência for igual ao peso do corpo cessa a aceleração e o corpo continua caindo, o movimento de subida devido à atração da Terra.

Galileu não esclarece como, quantitativamente falando, a força está implicada com o corpo. Newton fez algumas análise e consegue verificar que a força é diretamente proporcional a aceleração. A constante de proporcionalidade é a quantidade de matéria que há no corpo. Esta quantidade de matéria denomina-se por massa do corpo, daí deriva que a massa é a medida da resistência com que um corpo se opõe a alterações em seu estado de movimento. A aplicação direta da lei inercial a um princípio experimental de ação e reação traz condições básicas para a interpretação dos fenômenos mecânicos. Galileu foi um dos primeiros homens que compreenderam, de modo preciso, a natureza e o papel da experiência na ciência.

Isaac Newton foi quem deu a explicação completa ao movimento e a forma como as forças atuam. A publicação do Principia de Newton, em 1687, foi um dos acontecimentos mais notáveis de toda a história da Física, nesta obra encontramos além de outras descobertas importantes, princípios da força do movimento e a física dos corpos em movimento por meios diferentes.

No seu trabalho, Newton estabelece princípios e as leis do movimento da mecânica. Suas três leis do movimento são:

- 1Todo corpo permanece no seu estado de repouso, ou de movimento retilíneo uniforme, a menos que seja compelido a modificar esse estado por forças externas aplicadas sobre ele.
- 2A variação de movimento é proporcional à força motriz aplicada; e se dá na direção da reta ao longo da qual essa força é aplicada.
- 3Para toda ação há sempre uma reação igual e contrária; ação e reação tendo sentidos opostos, ao longo da mesma direção.

Muitos dos movimentos analisados por Galileu e posteriormente por Newton pareciam ter muito pouco em comum com experimentos reais. Entretanto, temos que reconhecer essas situações idealizadas, Galileu e Newton contribuíram muito para o estudo da mecânica.

A Física Clássica como conhecemos hoje tem diferentes precursores porém muitos anônimos, outros conhecidos como Galileu, todos envolvidos em pesquisas e experimentos destinados a demonstrar as leis da natureza. Durante algum tempo, Aristóteles, cuja Física era dominante, foi o pensador mais conhecido. Mas a genialidade d e Isaac Newton coroa este ciclo de desenvolvimento da Física.

Koyrè, em seu livro 'Estudos de história do pensamento científico', diz que saímos da renascença propriamente dita. E é sobre essas bases, sobre a base da física Galileana e de sua interpretação cartesiana, que se construirá a ciência tal como a conhecemos, nossa ciência, e é sobre essas mesmas bases que se poderá construir a grande e vasta síntese do século XVII, concluída por Newton.

Em síntese, os aspectos que já pudemos identificar como importantes são:

## Conclusão:

Este trabalho de pesquisa está em andamento e pelas nossas concepções percebemos a importância do desenvol vimento da história no ensino de Física, principalmente se utilizarmos em nossas aulas estes dois tópicos de uma maneira intensiva. Em uma próxima etapa desenvolveremos uma adaptação didática para uma aplicação das análises histórica em sala de aula. Acreditamos que com uma contextualização no ensino de Física o aluno possa desenvolver habilidades para compreender exercícios propostos.

## BIBLIOGRAFIA:

ARISTÓTELES . Tópicos dos Argumentos Sofísticos ,[de] os pensadores.tradução:Leonel Vallandro e Gerd Bornheim,2ª edição,São Paulo: Editora Cultural e Industrial,1978

BRASIL, Ministério de Educação Secretaria de Educação média e tecnologia PCN : Ensino Médio: Ciências da natureza, Matemática e suas Tecnologia.Brasília- Brasil,1999

COHEN, I.Bernard. O Nascimento de uma nova Física. Lisboa: Gradativa,1960

KOYRÉ, Alexandre.

Do mundo Fechado ao Universo Infinito .Lisboa: Gradativa,1962

KOYRÉ, Alexandre . Estudos de história do pensamento Científico. Brasília: Universidade de Brasília,1982

MATTHEWS, M.R. História, Filosofia e ensino de ciências : A tendência Atual de Reaproximação. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v12,nº3: p. 164-214, dez1995.