Desenvolvimento de Experimentos de Física Contextualizados com a Cultura da Banana

## DESENVOLVIMENTO DE EXPERIMENTOS D DE FÍFÍSICA CONTEXTUALIZADOS COM A CULTURA DA BABANANA

Rodrigo Ronelli Duarte de Andrade a (r(rodrigo\_ronelli@yahoo.com.br) Esmeralda Paranhos dos Santos a (esmeraldaparanhos@hotmail.com) Edilma Pinto Coutinhoa a (edilma.coutinho@gmail.com) Gilvanda Simplício da Silva a (gilvanda\_simplicio@yahoo.com.br) Halanna Cavalcante da Nóbrega a (halannacnn@walla.com)

a Universidade Federal da Paraíba -UFPB

## RESESUMO

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de experimentos de Física contextxtualizados com a a cultura regional da banana. A idéia se insere em uma das etapas do o projeto denominado Experiências na Agroindústria - contribuição para o fortalecimento do ensino -aprendizagem em ciências. A contextualização da física com o desenvolvimento agrário segue a proposta dos PCN's da regionalização do ensino. Em todo o Nordeste a cultura da banana possui grande importância econômica e social, proporcionando geração de renda e emprego, através de várias atividades agrícolas no âmbito da agricultura familiar. O objetivo é contribuir com o ensino de Física além de desenvolver conceitos importantes sobre a bananicultura, como o cuidado no transporte e o aproveitamento de bananas que são descartadas para a venda em função de deformações provocadas pelo t transporte, feito de maneira não adequada. No Brasil 40% da banana colhida é perdida antes de chegar ao consumidor final. As principais causas deste grande percentual de desperdício são as técnicas inadequadas de colheita e póscolheita e os sistemas de transporte e armazenamento, que comprometem a qualidade do fruto. Levando em conta esse contexto, foram desenvolvidos dois experimentos, um relacionado à medida da deformação de bananas quando amontoadas umas sobre as outras e o outro relacionado ao aproveitamento de bananas para a produção de bananapassa a partir de um secador solar construído com material reciclável e de baixo custo. A preocupação em desenvolver as competências e habilidades com relação aos objetivos propostos resultou na utilização de mateteriais recicláveis e de baixo custo e o desenvolvimento de experimentos suficientemente simples para serem utilizados em sala de aula.

Palavras -c -chave:Contextualização, o, Experimentos , Cultura da banana .

## 1.ININTRODUÇÃO

A contextualização do ensino de física tem sido buscada por professores e pesquisadores nos últimos tempos 1 , com o objetivo principal de aproximar a física das situações cotidianas. Como indicado nos PCNs do Ensino Médio (1999), o objetivo o é "uma Física cujo significado o aluno possa perceber no no momento em que aprende, e não em um momento posterior ao aprendizado".

Nesse sentido, algumas competências e habilidades devem ser desenvolvidas para uma efetiva contntextualização sócio-cultural do ensino de física, entre elas o rereconhecimento de e relações

entre a a física e o contexto cultural, social, político e econômico o dos educandos de forma que eles possam utilizar esse conhecimento para superar problemas e desenvolver soluções.

Na pesquisa em ensino de Física há aqueles que defendem a importância do uso de experimentos em laboratórios para uma melhor compreensão dos fenômenos físicos por parte dos alunos. A experimentação no ensino de física é uma ferramenta que auxilia no processo ensinoaprendizagem e, até mesmo, no processo de construção do conhecimento científico, mas apenas a existência de um laboratório bem equipado para atender as formalidades curriculares não garante que as atividades práticas sejam realmente significativas no ensino. Para torná-las significativas é preciso que o professor as situe adequadamente no processo ensino-aprendizagem (Gioppo et al ., 1998).

Segundo Araújo e Abib (2003), "a análise do papel das atividades experimentais revela que há uma variedade significativa de possibilidades e tendências de uso dessa estratégia de ensino de Física, de modo que essas atividades podem ser concebidas desde situações que focalizam a mera verificação de leis e teorias, até situações que privilegiam as condições para os alunos refletirem e reverem suas idéias a respeito dos fenômenos e conceitos abordados".

Este trabalho apresenta uma tentativa de contextualização do ensino de fífísica, levando em conta os aspectos mencionados, utilizando experimentos didáticos situados adequadamente na na cultura da banana.

## 2. A CULTURA DA BANANA

Segundo estudos de de Fioravanço (2003), nas últimas quatro décadas, a produção mundial de bananas vem apresentando uma taxa média de crescimento de 3% ao ano. O Brasil é o terceiro maior produtor mundial de banana, tendo a cultura se desenvolvido em quase todos os seus estados, destacandoose as produções das regiões Nordeste, Norte e Sudeste. O Nordeste se posiciona como o maior produtor do país, com uma participação média de 36% da produção nacional e os maiores produtores da região são Bahia, Pernambuco, Ceará e Paraíba. Em m todo o Nordeste a cultura da banana possui grande importância econômica e social, proporcionando geração de renda e emprego, através de várias atividades agrícolas no âmbito da agricultura familiar.

- O Campus III da Universidade Federal da Paraíba localiza-se na cidade de Bananeiras 2 que, segundo Ferreira et al. l. (2005), é o município com maior produção do estado da Paraíba, ocupando uma área plantada de 2.100 hectares . Nesse campus existe um curso superior de Bacharelado em Agroindústria e um curso profissioionalizante em nível M Médio de Agroindústria.

Nesse contexto, surgiu u o projeto Experiências na Agroindústria: contribuição para o fortalecimento do ensino -a-aprendizagem em ciência s, que tem como objetivo principal fortalecer o ensino de ciências em nível médio da rede pública da microrregião do brejo paraibano a partir da utilização de experimentos adequados à à realidade regional. l.

- O brbrejo paraibano é caracterizado do por uma população que em sua maioria reside no meio rural. A produção agrícola é diversificada, mas com predominância para a fruticultura, especialmente a bananicultura. A agricultura familiar é dominante, sendo utilizadas técnicas agrícolas tradicionais.

Observa -se que o conceito de cadeia produtiva nesta região ainda não foi absorvido, pois os garga los apresentados são decorrentes do fato das atividades agrícolas seserem concentradas no setor primário, onde o produto ocupa baixo valor agregado , isisto é, os agricultores participam do mercado de frutas in natura de maneira dependente de intermediários.

Seus procedimentos e atitudes relativos à produção agrícola e ao processamento de alimentos são adquiridos a partir da a transmissão oral de seus ancestrais e recentemente, em treinamentos promovidos por órgãos de desenvolvimento. A carência de recursos e a fafalta de conhecimentos para maior compreensão dos fenômenos da preservação dos alimentos ressaltam a existência de lacuna de conhecimento neste campo.

- O desenvolvimento de temas contextualizados s com o desenvolvimento agrário ajuda o aluno a a adquirir habilidades e competências que preencham ou minimizem essas lacunas. s. A educação fundamentada nos princípios da ciência e da tecnologia poderá contribuir r para a evolução da cadeia agrooalimentar, melhorando os processos da cadeia produtiva da cultura da banana .
- O projeto mencionado possui três eixos temáticos, cada um voltado para uma disciplina científica do ensino médio (F(Física, Química e Biologia). Os autores desse trabalho compõem o grupo responsável pela disciplina Física.

## 3. CONTEXTUALIZAÇÃO E MOTIVAÇÃO

No Brasil 40% da banana colhida é perdida antes de chegar ao consumidor final. As principais causas deste grande percentual de desperdício são as técnicas inadequadas de colheita e pós-colheita e os sistemas de transporte e armazenamento, que comprometem a qualilidade do fruto (Souza et al . , 2003) . A A a agroindústria é apontada como uma das alternativas tecnológicas para evitar as perdas pós-colheita com o aproveitamento dos excedentes de produção e dos frutos fora dos padrões para consumo in natura a no processamento de diferentes produtos, tais como purê, doces, néctar, farinha e a banana -passa.

A banana -passa é o produto obtido por processo de secagem natural da banana madura em secador solar ou artificial l (Silva , 1999) . O autor salienta que o mercado interno para banana-passa é muito promissor por se ter um produto com boa aceitação sensorial, alto valor nutritivo e ter apelo de produto natural. A banana -passa pode ser consumida como fruta desidratada ou ser empregada como ingrediente em formulações de outros produtos como bolos, biscoitos, tortas, sorvetes, iogurte, recheios, bombons e outros, assim, o processamento da banana-passa vem despertando grande interesse em razão do seu baixo custo operacional, além de adequar-r-se a todas as escalas de produção.

Jesus et al . (2005) ) orientam que a secagem natural de banana deve utilizar frutas frescas. Para os autores, o ideal é que as bananas não estejam verdes nem muito maduras. Pode -se utilizar a banana inteira, cortada em rodelas ou dividida em corte longitudinal. A secagem pode levar de 3 a 8 dias, dependendo da intensidade de luz, calor e umidade.

Os pontos mencionados acima serviram de base para o desenvolvimento de experimentos que procuram não só contextualizar a cultura da banana ao ensino de Física, mas também utililizar esse conhecimento para desenvolver técnicas que melhorem os processos de transporte e de aproveitamento de de e frutos não comercializados.

Dessa forma, um experimento proposto foi desenvolvido o com m o objetivo de medir a deformação de bananas e de pencas quando amontoadas umas sobre as outras, situação bastante comum quando são transportadas e que contribui pa ra a deteorização dos frutos. Outro experimento desenvolvido é um secador solar construído com material reciclável e de baixo custo para a produção de de banana-passa. Estes experimentos são apresentados a seguir.

## 4. EXPERIMENTANDO COM A BANANA

Como mencionado, um dos experimentos desenvolvidos propõe uma quantificação do coeficiente de deformação de bananas, parâmetro importante para a determinação da capapacidade de

amontoamento desse fruto durante o transporte, enquanto o outro experimento, este mais qualitativo, propõe a construção de um secador solar para a produção de banana-passa.

Os experimentos podem ser introduzidos a partir de uma problematização do tema. Por exemplo: Quantas pencas de bananas podem ser sobrepostas sem que se tenha o esmagamento da penca inferior? Qual a melhor forma para realizar o transporte de banana? Qual a altura de queda que produz deformação em uma banana? Como podemos aproveveitar bananas que são esmagadas após o transporte?

A preocupação em desenvolver as competências e habilidades com relação aos objetivos propostos resultou no desenvolvimento de experimentos que pudessem ser construídos e realizados pelos próprios alunos. DeDessa forma, a utilização de materiais recicláveis e de baixo custo foi escolhida. Também levando em conta a dificuldade de utilização de laboratórios em escolas públicas , os experimentos são suficientemente simples para serem realizados em sala de aula.

A seguir são apresentados os experimentos desenvolvidos relacionados com o tema. Ao iniciar a apresentação de cada experimento introduzimos os conceitos físicos relevantes a serem analisados na atividade proposta.

## 4.1. Medindo o coeficiente de deformação da banana

Este experimento relaciona os conceitos de força, força elástica e deformação. Ao contrário do que pode parecer, a teoria da força elástica pode ser aplicada a qualquer corpo que sofra deformação quando submetido a uma força, e não apenas a elásticos os e molas. Mesmo que esse corpo não retorne a posição inicial quando cessada a ação da força, durante a deformação pode -se medir a "c "constante elástica do corpo", que nestas situações denomina mos coeficiente de deformação , k, ou seja, a relação entre a força aplicada, Faplicada, e a deformação sofrida pelo corpo, d , que pode ser expressa pela equação:

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A proposta desta atividade experimental é a montagem de um aparato para se avaliar o coeficiente de deformação, k, de bananas maduras e bananas verdes a a partir dos seguintes materiais:

- · bananas verdes e maduras,em pencas;
- · 02 placas de madeira de mesmas dimensões, 0,3 m ' 0,3 m ' 0,01 m;
- · arame de 3 mm de diâmetro;
- · réguas;
- · massas calibradas (de balanças, por exemplo), ou tijolos com massas previamente determinadas.
- · tinta ou verniz e pincel (caso não se queira pintar a madeira, forre-a com plástico ou papel).

O aparato para medida deve ser montado como ilustrado na Figura 1. Os furos na madeira devem ficar os mais ajustados possíveis com os arames , porém, permitindo o que a placa superior se mova va com facilidade.

Para a realização do experimento algumas bananas ou uma penca deve ser posta entre as duas placas de madeira, na posição central, de forma que a placa superior fique em equilíbrio. Mede -se a altura entre as placas nos quatro lados e calcula -se a média dessas alturas. Esta será a altura inicial.

Figura 1. Aparato experimental para medida do coeficiente de deformação de bananas.

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Em seguida, coloca-se uma massa de valor conhecido no centro da placa superior, de forma que ela fique em equilíbrio. É importante não fazer força sobre a placa, a não ser a força produzida pela massa (lembre-se que a deformação da banana não é elástica e o acréscimo de qualquer força irá deformá -la mais do que a massa colocada!).

Anota -se a massa acrescentada e mede -se novamente as alturas nos quatro lados do experimento. Repete-se esta operação outras vezes, sempre anotando a deformação e a massa acrescentada. Sugere-se anotar esses valores em uma tabela previamente construída .

Ao final das medidas, os alunos devem ser capazes de determinar r o coeficiente de deformação, k, utilizando-se a Eq. (5). Os resultados podem ser apresentados em forma de tabela ou de gráfico o e com eles pode -se determinar o empilhamento máximo de bananas para que as bananas inferiores tenham uma deformação aceitável para serem comercializadas. Outra questão que pode ser levantada é o que pode reduzir essa deformação? Existe algum material que amorteça a massa das bananas umas sobre as outras?

O procedimento deve ser realizado para bananas maduras e bananas verdes para que se possam m comparar os valores dos coeficientes de deformação. Como se sabe, quanto mais maduras as bananas, mamaior será sua ua a deformação o e, conseqüentemente, menor seu coeficiente de deformamação. o.

Uma observação importante é que , com a realização de várias medidas, o coeficiente de deformação encontrado não é linear. Discuta os motivos dessa constatação com os alunos.

## 4.2. Produção de banana-a-p-passa em secador solar

Este é um experimento que relalaciona conceitos como temperatura e transferência de calor por radiação, , convecção o e condução.

O funcionamento do secador solar se baseia no efeito estufa: processo que ocorre quando a radiação solar penetra uma estrutura, geralmente fechada, transparente a esse tipo de radiação, mas essa mesma estrutura é opaca a radiação infravermelha refletida por suas superfícies internas. Com a elevação da temperatura interna do secador, a água das bananas passa a evaporar muito lentamente. Mas é preciso que essa umida de seja retirada do do interior do secador, daí ser necessário um fluxo de ar, que se estabelece por convecção, na medida em que o ar que entra pela parte inferior do secador é aquecido e sua expansão permite a saída de ar pela parte mais elevada do

secador. A condução de calor pela superfície onde são postas as bananas também ajuda na manutenção da temperatura de secagem.

- O processo de desidratação por secador solar de um fruto como a banana consiste basicamente na retirada de água pelo aquecimento lento do mamaterial por um fluxo de ar quente com temperatura em torno de 70 ºC. Nessas condições, o tempo de secagem para uma umidade final de 20% é de aproximadamente 24 horas para a banana inteira descascada e de 5 horas para a banana em rodelas (Jesus et al.l., 2005). Temperaturas menores requerem um tempo maior de exposição, o que pode ser conseguido com o secador solar proposto.
- O secador solar desenvolvido trata -se de um sistema de fácil construção e baixo custo, que utiliza preferencialmente material reciclável:
- · garrafa PET de dois litros de refrigerante (preferencialmente, utilizar as transparente sem cor);
- · arame para construção do suporte para as bananas;s;
- · tinta preta fosca;
- · bananas maduras .

A construção do secador solar é ilustrada na Figura 2. A princípio, corta-se uma janela de acesso que servirá para a manipulação no interior do secador. Pinta-se a metade inferior com a tinta preta e espera-se secar. Em seguida, as laterais são perfuradas de um lado a outro e pedaços do arame são cortados com tamanho maior que o diâmetro da garrafa para a montagem da prateleira que será o suporte das bananas (ver Fig. 2) .

Por fim, perfura-a-se a base da garrafa que servirá como entrada de ar e retira-se a tampa da garrafa, que servirá para a saída do ar. Deve-se ainda construir um um suporte com o próprio arame, pois o secador deve ter uma inclinação, o que facilita a circulação do ar no seu interior, essencial para a retirada da água. . Se for possível, devem-se colocar telas na entrada e saída de ar para evitar a entrada de insetos ou impurezas indesejáveis.

Figura 2 2 . Secador solar de bananas.

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Este experimento pode ser realizado o pelos próprios alunos nas escolas ou em casa, em dias ensolarados. Para a realização do experimento, descasca-se a banana e corta-a em fatias ou em rodelas, , isto facilita o processo de secagem.

Antes de distribui o material na prateleira e expor ao sol é importante fazer a medida da massa das bananas e anotar. A medida da massa deve ser repetida ao final da tarde, para se determinar a perda de água. Se houver a possibilidade da utilização de termômetros, sugere-se a realização o registro da temperatura durante o processo de secagem. . A exposição do secador ao sol deve ser feita numa posição em que ele fique na direção do vento para se obter um maior fluxo de ar ar e, conseqüentemente, uma secagem mais eficiente. A Figura 3 apresenta bananas desidratadas em um secador onde a tinta preta foi substituída por papel alumínio como uma alternativa mais econômica.

- O registro da temperatura deve ser feito durante o processo so de secagem, a intervalos de tempo regulares (de meia em meia hora, ou de hora em hora).

Figura 3. Bananas desidratadas no secador solar.

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Sobre a utilização do termômetro, ele deve ser colocado de forma a medir a temperatura interna do secador. Sugere-se a colocação desse termômetro numa posição onde não haja incidência de luz diretamente sobre ele, protegendo-o-o com papel ou algo que produza sombra. Caso se disponha de outro termômetro, sugere-se a realização da medida de temperatura ambiente, também colocando esse termômetro em um local protegido da luz solar e do vento.

Ao final desse experimento, os alunos devem entender os conceitos físicos envolvidos na construção do secador solar e dedescrever as formas como o calor pode ser transferido. É importante tomar alguns cuidados para a produção das bananas-passa para que ao final do experimento elas possam ser consumidas, como proteger o secador quanto à entrada de poeira ou outros materiais indesejáveis pela janela e pelos orifícios, de forma que o secador deve ser posto em local adequado.

## V - CONCLUSÃO

- O desenvolvimento de experimentos de de Física contextualizados com a cultura regional da banana na região do brejo paraibano o é apresentado. o. Eleles não só objetivam contribuir para melhorar o ensino de Física , mas também desenvolver conceitos importantes sobre a bananicultura, como o cuidado no transporte e o aproveitamento de bananas que são descartadas para a venda em função de deformações provocadas pelo transporte , feito de maneira não adequada.
- O desenvolvimento dos experimentos é uma das etapas do projeto Experiências na Agroindústria , contribuição para o fortalecimento do ensino-aprendizagem em ciências . A etapa posterior é a divulgação desses experimentos para professores do nível médio da rede pública da re região do brejo paraibano.

Essa divulgação pretende s ser feita em duas etapas. A princípio foram desenvolvidas oficinas com carga horária de 8 h que serão aplicadadas no campus da UFPB, Bananeiras. Nessas oficinas, os

professores terão a oportunidade de constrtruir e testar os experimentos propostos de cada disciplina constituinte do projeto. o. A perspectiva é que sejam atingidos, em média, 30 professores por disciplina. A segunda etapa se constitui no que denominamos "Caravana Científica da Banana" e destina -se a levar os experimentos aos professores que não comparecerem as oficinas e a outras escolas que não fazem parte da região do brejo paraibano.

A aplicação direta dos experimentos desenvolvidos aos alunos por esse grupo, será feita no próprio campus III da UFPB , aos alunos do Colégio Agrícola Vidal de Negreiros.

## AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi realizado com o apoio da Financiadora de Estudos e e Projetos - FINEP.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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