Experimentos qualitativos com material reciclável para estudo da Eletrostática

## Experimentos qualitativos com material reciclável para estudo da Eletrostática

Givanildo Amorim, Marcio Mercúrio , Vera Henriques , Wagner Gomes Instituto de Física - USP

## Introdução

Neste trabalho, o grupo 'Experimentando - Eletromagnetismo' do 'Profis', apresentará parte de um projeto em desenvolvimento, que envolve a preparação de material experimental e didático para o Ensino Médio.

O PROFIS - Formação e cooperação de professores de Física - é um espaço de investigação científico-pedagógico para alunos da Licenciatura do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP) para promover projetos de inovação e aperfeiçoamento do ensino, com a participação de estudantes de graduação, professores do ensino médio e superior.

Dentro dessa proposta criamos, um grupo de professores e alunos do primeiro ano da licenciatura, no segundo semestre de 2003, o projeto 'Experimentando', que tem por objetivo elaborar material a ser usado em sala de aula, que envolve a discussão de conceitos físicos juntamente com atividades experimentais qualitativos utilizando material de baixo custo. O projeto está sendo desenvolvido por dois grupos, 'ExperimentandoMecânica' e 'Experimentando-Eletromagnetismo'. Neste trabalho, apresentaremos alguns experimentos e roteiros de trabalho para sala de aula produzidos pelo segundo grupo.

## Objetivos

Sendo a Física uma ciência experimental, é de extrema importância o aluno fazer experiências para uma melhor compreensão dos fenômenos e conceitos físicos que são abordados e explorados em sala de aula. Porém essa prática é muito pouco utilizada no ensino, devido à falta de recursos, que é mais crítica nas escolas públicas, e, sobretudo, por não termos essa cultura de explorar a observação e o fenômeno experimental.

Nosso objetivo consiste na construção de experimentos didáticos qualitativos com duas características principais, descritas a seguir.

(i) Devem ser baseados na utilização de material de baixo custo e de fácil acesso, como materiais recicláveis e descartáveis. Esses experimentos podem ser montados tanto pelos professores quanto pelos alunos, estimulando o interesse, além de facilitar o aprendizado e tornar mais agradável o ambiente em sala de aula.

(ii) Devem ser adequados para a experimentação em grupo, de maneira a permitir a observação, manuseio, experimentação livre e discussão por grupos pequenos de alunos em sala de aula. (Em alguns casos pode ser necessária a construção de equipamento mais elaborado, e nesse caso, pode ser envolvido um grupo de alunos mais interessados no desenvolvimento de um projeto a ser utilizado por toda a turma.)

## Metodologia de trabalho do grupo

Durante nossas reuniões semanais, reproduzimos e modificamos experimentos disponíveis na literatura, e desenvolvemos novos experimentos, testando diversos materiais, buscando a simplicidade e facilidade com menor custo possível. Elaboramos roteiros técnicos para a montagem dos experimentos, e roteiros teóricos para exploração dos conceitos físicos envolvidos, trabalho que envolve discussão e pesquisa.

## Eletrostática na sala de aula

O estudo da eletrostática é o primeiro passo para a compreensão da descrição microscópica do eletromagnetismo, uma vez que a separação de cargas envolve a transferência de elétrons entre átomos ou moléculas, situação bem mais simples do que o fenômeno microscópico envolvido na geração eletroquímica ou eletromagnética. Assim, propomos iniciar o estudo do eletromagnetismo com a eletrostática.

Na nossa proposta, o aluno em contacto com o experimento deve observar o fenômeno macroscópico e a na discussão e análise da observação, explorar conceitualmente o fenômeno microscópico subjacente.

Os experimentos e roteiros que apresentaremos são três: a exploração de uma biruta eletrostática, a construção de uma máquina eletrostática e de uma garrafa de Leyden.

No caso deste conjunto de experimentos, a biruta e o capacitorgarrafa podem ser construídos pelos alunos em sala de aula, enquanto a máquina eletrostática deve ser construída por um grupo de alunos mais interessados em conjunto com o professor, para utilização pela turma. A idéia de construção da máquina surgiu em vista da dificuldade de visualização da faísca com materiais mais simples.

Biruta elétrica A biruta tem construção trivial e requer os seguintes materiais: garrafas plásticas, palitos de churrasco e canudos de plástico. Permite a exploração dos conceitos de eletrização por atrito, de força eletrostática (atração e repulsão), e a comparação das forças elétrica e gravitacional.

Máquina eletrostática A máquina eletrostática tem construção mais elaborada, mas é feita com material barato ou reciclado, como madeira, garrafas plásticas, cano de pvc e rolamentos. Os conceitos a explorar são a eletrização por atrito e indução, o campo elétrico, a rigidez dielétrica, a conversão de energia mecânica em elétrica, isolantes e condutores, série triboelétrica. É fundamental para carregar o capacitor de garrafa e permitir ver o fenômeno da faísca.

Garrafa de Leyden O capacitor-garrafa tem construção rápida com garrafa plástica, cano de metal e bola de metal. Pode-se explorar a indução eletrostática, dielétrico, polarização, e capacitância.

- O desenvolvimento da montagem é acompanhado de uma proposta de discussão conceitual para a sala de aula.

## Perspectivas

Está em desenvolvimento a preparação de material semelhante para estudo de eletrodinâmica, magnetismo e eletromagnetismo, com a perspectiva de elaboração de um caderno para utilização em sala de aula do ensino médio.

## Bibliografia

História Ilustrada da Ciência, C. Ronan, Jorge Zahar 1987

Electricity in the 17th and 18th Centuries, J.L. Heilbron, Univ. California Press 1979