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Experimentando a História e a Filosofia da Ciência no Ensino do Magnetismo

Evaldo Victor Lima Bezerra, Sérgio Camargo

Evento
Simpósio Nacional de Ensino de Física ↗ (SNEF)
Edição
XX
Ano
2013
Data
23/01/2013
Linha de pesquisa
História, Filosofia E Sociologia Da Física
Tipo
Comunicação

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Texto completo

## EXPERIMENTANDO A HISTÓRIA E A FILOSOFIA DA CIÊNCIA NO ENSINO DO MAGNETISMO

## Evaldo Victor Lima Bezerra 1,2 , Sérgio Camargo 3

1 Universidade Federal do Paraná/Curso de Licenciatura em Física/Pós-Graduação em Educação em Ciências e em Matemática, victor.sud@gmail.com

2 Bolsista do Programa de Bolsa de Iniciação a Docência

3 Universidade Federal do Paraná/Departamento de Teoria e Prática de Ensino/Pós-Graduação em Ciências e em Matemática, s.camargo@ufpr.br

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo compartilhar um relato de experiência desenvolvido em um colégio da educação básica da rede pública de ensino da cidade de Curitiba -PR, no escopo do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação a Docência/PIBID/Física. A experiência constituiu-se em organizar e executar atividades relacionadas à História e Filosofia da Ciência no ensino do conceito de magnetismo numa turma do terceiro ano regular do período noturno. As atividades foram planejadas, desenvolvidas e sistematizadas a partir da leitura de textos e realização de experimentos históricos como estratégia para o ensino de Física. A constituição dos dados ocorreu por meio da utilização de questionários sobre o assunto magnetismo, registros em diário de campo e das avaliações realizadas durante o transcurso da disciplina. A análise dos dados mostra que a utilização desse enfoque aumenta o interesse dos alunos pelos assuntos trabalhados na disciplina, melhorando a participação destes nas aulas e consequentemente melhor rendimento escolar. Com base nesta experiência, conclui-se que a utilização do enfoque histórico - filosófico pode contribuir na contextualização dos conceitos físicos trabalhado na disciplina. Percebe-se que houve nesse processo uma melhora significativa no que se refere à aprendizagem do conceito de magnetismo.

Palavras-chave : História da Ciência, PIBID, Ensino de Física, Magnetismo

## Introdução

Um dos documentos oficiais do governo muito debatido no âmbito das licenciaturas são as orientações curriculares para o ensino médio de 2008, esse documento sugere um conjunto de competências a serem alcançadas na área das ciências. Um dos tópicos que chama a atenção é o da importância dada à história e filosofia da ciência para enriquecer o ensino da física, possibilitando a visão desta ciência como uma construção humana (BRASIL, 2008).

Revisando a literatura podem-se observar várias pesquisas (CASTRO e CARVALHO, 1992; PEDUZZI, 1996; GUERRA, BRAGA e REIS, 2002; DUARTE, 2004; GUERRA e QUINTAL, 2011) que trabalham a inserção deste enfoque no ensino de modo a dar instrumentos ou condições para sua aplicação.

Entre os benefícios apontados por estas pesquisas, destacamos o poder contextualizador deste enfoque: permitindo a iniciação científica entre leigos, facilitando e aprofundando sua compreensão conceitual e discutindo a natureza e método da própria ciência.

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20 a 25 de janeiro de 2013

Ela também auxilia o aluno no entendimento da evolução dos conceitos, contribuindo na construção do seu conhecimento, uma vez que

a introdução da dimensão histórica pode tornar o conteúdo científico mais interessante e mais compreensível exatamente por trazê-lo para mais perto do universo cognitivo não só do aluno, mas do próprio homem, que, antes de conhecer cientificamente, constrói historicamente o que conhece (CASTRO e CARVALHO, 1992, p.228).

O professor deve conduzir essa construção incentivando seus alunos na busca de explicações confiáveis sobre o mundo e eles próprios. Isso pode ser feito conhecendo os relatos de como ideias importantes se divulgaram e foram aceitas e desenvolvidas, ou rejeitadas e substituídas. Também reconhecendo que o conhecimento científico está em evolução permanente, sendo um conhecimento inacabado. Esta forma de conduzir a aula, estranha a princípio, é necessária pois

o estabelecimento de um diálogo entre a construção do conhecimento pelo aluno e a construção do conhecimento na ciência ameniza a ansiedade de buscar o produto final, a fórmula mágica que tudo resolve ou a definição para ser realçada no caderno e memorizada. Nenhuma informação terá significado se não constituir real elaboração do sujeito que a utiliza (CASTRO e CARVALHO, 1992, p.235).

Aulas preparadas sob esse enfoque são bem mais ricas em detalhes e ideias. Isto requer que os professores possuam uma formação que lhes permita fazer uma seleção de material histórico adequado ou mesmo a construção de material específicos para a situação (DUARTE, 2004).

Uma adequada preparação, levará o docente a entender a época em que teorias foram desenvolvidas. O que motivou a comunidade científica e todo o conjunto de implicações de ordem social e política advindos delas. E o mais intrigante, porque pessoas inteligentes resistiam as mudanças de pensamento e modelo? Observamos isto claramente ao estudar a história da ciência. Percebemos e testemunhamos mudanças conceituais de nosso próprio saber. Algo semelhante ao que Thomas Kuhn propõe no seu método hermético para a história da ciência.

Ao ler as obras de um importante pensador, olhe primeiro para os absurdos aparentes no texto e pergunte-se como uma pessoa sensata poderia tê-lo escrito. Quando você encontrar uma resposta, quando essas passagens fizerem sentido, então você perceberá que as passagens centrais, que você pensou ter entendido, mudaram seu significado (apud MARCUN, 2005, p.9).

Ao ler partes do: De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (Sobre os ímãs, os corpos magnéticos e o grande imã terrestre) o principal trabalho científico publicado em 1600 pelo médico inglês William Gilbert, tivemos que buscar entender porque Gilbert escreveu a respeito do magnetismo.

Nesta busca encontramos um artigo escrito por Guimarães (2000) intitulado os 400 anos do De Magnete , segundo o autor, alguns anos antes da publicação do livro, a marinha inglesa se firmava como a maior potência naval da época, devido à vitória sobre a armada espanhola em 1588, a hegemonia inglesa necessitava dominar as técnicas de navegação e metalurgia, sendo que Gilbert enxergou neste contexto uma grande oportunidade de trabalho, por isto ocupou-se em escrever acerca desses assuntos.

É bem verdade que a maior parte do seu livro é dedicada a mineração e metalurgia, mas os capítulos iniciais são de grande importância para o nosso trabalho, pois é neles que Gilbert descreve o magnetismo, no qual propõe coisas

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novas como, por exemplo, a ideia de que nosso planeta seria um ímã gigantesco, capaz de afetar ímãs menores como as bússolas.

Ele também procurou desmistificar falsas ideias como a destruição do magnetismo quando os ímãs entram em contato com o alho, mitos de pedras que atraiam carne, madeira e ouro. Muitas das suas contribuições foram baseadas em experimentação, Gilbert era um empirista autêntico, isto fica claro na introdução do seu livro quando dedica esta obra aos que 'não buscam o conhecimento nos livros, mas nas próprias coisas' (apud GUIMARÃES, 2000, p. 74).

Esse estudo histórico preliminar foi necessário para podermos contextualizar De Magnete , em outras palavras procuramos entender as preocupações e os motivos que levaram Gilbert a escreve-lo. Neste esforço, enxergamos relações que a ciência faz com outras áreas, que nos eram imperceptíveis, mas que sempre estão presentes e influenciado o rumo de seu desenvolvimento.

Sabemos das dificuldades enfrentadas pelos professores na graduação, ainda não nos sentimos a vontade nem somos ensinados a trabalhar os conteúdos desta forma. Esperamos que o relato a seguir possa servir de exemplo do uso da história da ciência no ensino do magnetismo.

## Relatando a Experiência desenvolvida

Este trabalho foi desenvolvido numa classe regular do terceiro ano noturno do ensino médio, durante quatro quintas feiras do mês de novembro de 2010, utilizando sempre duas aulas de cinquenta minutos.

De inicio planejamos a aula de modo que o enfoque histórico e filosófico fosse inserido através da leitura de textos e reprodução de experimentos históricos.

Na primeira aula nos preocupamos em levantar as concepções prévias dos estudantes sobre o magnetismo, fizemos um questionário acerca do assunto com as seguintes perguntas:

- 1. Existe um fenômeno físico chamado magnetismo, você já ouviu falar desse fenômeno? Explique com suas palavras o que é magnetismo.
- 2. Cite uma situação em seu dia a dia onde se aplica o magnetismo. Você já observou em algum lugar este fenômeno?
- 3. Você sabe o que é uma bússola e para que serve?
- 4. Você sabe explicar porque a bússola aponta sempre para o norte?
- 5. Explique com suas palavras o que é um ímã e para que serve.

Dentre as respostas verificamos que os alunos relacionam muito bem o magnetismo com os imãs e sua propriedade de atrair metais, porém as aplicações do magnetismo ficaram restritas a porta e ímãs de geladeira. Um dos alunos lembrou de que nas caixas de som também existem ímãs, mas não sabia por que motivo eles estavam ali.

Sobre a bússola, muitos já a conheciam, mas não conseguiam explicar satisfatoriamente porque ela aponta para o norte geográfico. Esta atividade foi importante para iniciar o estudo desse tema. As respostas nos deram uma indicação de quais pontos a enfatizar e quais as analogias mais adequadas para o entendimento deles.

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Após essa atividade entregamos o texto intitulado 'Descoberta do Magnetismo' de autoria do professor Anderson de Almeida Marques (IME), contendo as primeiras descobertas ligadas ao magnetismo e suas aplicações. Mostra também a evolução dos pensamentos, os principais pesquisadores envolvidos com as descobertas, o histórico de sua utilização e a origem da palavra ímã.

Os alunos tiveram um tempo para lê-lo em sala de aula e uma segunda leitura como tarefa para casa.

Na segunda aula trabalhamos seu conteúdo buscando mostrar as origens atribuídas a descoberta do magnetismo, como a lenda do pastor de ovelhas da Grécia antiga que deparou-se com "pedras mágicas" que atraiam metais, e a interessante maneira que Tales de Mileto (624-558 a.C) propôs para explicar as tais pedras.

Tales propôs que as pedras de magnetita possuíam uma espécie de alma que podia se comunicar com o ferro e atraí-lo, posteriormente surge o conceito de eflúvio proposto pelo grego Empédocles de Agrigento (495-435 a.C.), uma espécie de perfume que o ímã exalava atraindo o ferro. já para Epicuro de Samos (341-270 a.C.), o perfume na verdade eram partículas emitidas pelo ímã, que se encaixavam com o ferro de forma a traze-lo em sua direção.

Platão (428-347 a.C.) supunha que, para evitar o vazio, a natureza produzia vários fenômenos que pareciam mágicos. No caso do magnetismo, haveria um movimento circular de matéria que arrastaria os corpos próximos para eles.

Já para o médico e filósofo Galeno de Pérgamo (129-217), o poder atrativo dos ímãs indicam que a natureza é divina, onde semelhante atrai semelhante.

Enfim, muitos pensadores proporam explicações ao poder de atração dos ímãs, todas elas com sua lógica e valor, porém a dúvida ainda pairava sobre as mentes das pessoas, afinal de contas o que é esse magnetismo?

As primeiras aplicações do uso do fenômeno magnético foram devidas aos chineses, prováveis inventores da bússola, eles perceberam que ela serviria muito bem para a navegação do que apenas para fazer mágicas ou orientar posições em que um edifício devia ser construído (MARQUES, 2011).

Logo esse instrumento chegou na Europa, atraindo as atenções de pessoas como a do francês Pierre de Maricourt (1220-1270) também conhecido como Pedro o Peregrino. Maricourt descreve com detalhes muitas experiências elementares sobre o magnetismo, entre suas contribuições podemos destacar a determinação dos polos norte e sul do ímã, o fato da agulha da bússola não apontar exatamente para o norte geográfico, a lei de atração e repulsão magnética, a inseparabilidade dos polos, etc.

Para um aprofundamento dessas contribuições, paramos a aula para fazer demonstrações com ímãs e bússolas, com a intenção de mostrar aos alunos algumas das propriedades magnéticas descritas por Maricourt.

Distribuímos para cada aluno dois imãs de formatos variados e após um tempo perguntamos que observações eles perceberam. Além das repostas, lados que se atraem e se repelem, eles grudam na carteira, foi interessante que alguns notaram que os imãs não atraem todos os metais! Em seguida apresentamos a bússola e distribuímos algumas para eles.

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Após essa parte tínhamos algumas perguntas feitas pelos próprios alunos para responder, à saber:

- 1. Porque os imãs se atraem e se repelem?
- 2. Porque eles não atraem a prata ou o alumínio?
- 3. Porque a bússola sempre aponta para o norte?
- 4. O ímã pode perder o seu magnetismo com o tempo?

A terceira aula foi preparada com o intuito de responder algumas dessas perguntas. Assim, lembramos os alunos que apesar de Maricourt ter descrito muitas das propriedades magnéticas, foi só a partir do livro De Magnete escrito por William Gilbert (1544-1603) três séculos depois que algumas dessas perguntas começaram a ser respondidas.

Explicamos que um dos motivos que levou Gilbert na escrita do seu livro era sustentar a hegemonia inglesa nos mares, para isto era necessário aprimorar os conhecimentos de navegação e metalurgia, algo que Gilbert fez muito bem, desmistificando falsidades como histórias sobre navios construídos com pinos de madeira, em vez de pregos, para evitar a atração magnética das montanhas do norte, a possibilidade da destruição do magnetismo pelo contato com o alho, ímãs que denunciavam esposas infiéis, entre outros (GUIMARÃES, 2000).

Dentre as contribuições de Gilbert podemos citar a hipótese de que a própria terra é um imenso ímã, por essa razão que a bússola funciona tão bem. Ele demonstrou isso utilizando um ímã em forma de esfera para representar a Terra, chamada terrella , que interferia nas bússolas colocadas próximas fazendo-as apontar para o seu norte.

A imantação por indução, a atração magnética explicada como uma ação mútua entre o ímã e o metal, a destruição do magnetismo pelo calor e as propriedades espaciais em torno da pedra-ímã, chamado orbis virtutis , foram outras proposições do inglês.

No final desta aula fizemos o mesmo experimento com a terrella , colocamos um imã em forma de barra no interior de uma esfera de madeira e pedíamos aos alunos que verificassem o que acontecia com as bússolas colocadas próximas dela. Com esta demonstração terminamos a aula respondendo a pergunta porque a bússola sempre aponta para o norte.

Na quarta aula nos aprofundamos no conceito da orbis virtutis , que originou o termo campo magnético, observado pelo também inglês Michael Faraday (17911867) lembrando que após os experimentos de Gilbert, o magnetismo avança muito pouco, devido as atenções voltarem-se para a eletricidade. Somente 200 anos depois o dinamarquês Hans Oersted (1777-1851) consegue encontrar a conexão entre a eletricidade e o magnetismo, reacendendo as pesquisas nessa área.

Após conceituarmos o campo magnético e fazermos os desenhos esquemáticos das linhas de campo, utilizamos um retroprojetor, limanha de ferro e alguns ímãs para mostrar aos alunos os efeitos do campo sobre a limalha.

O segundo experimento é a reprodução da verificação de Oersted, feito com um conjunto de pilhas um fio condutor e uma bússola. Como os alunos já tinham a noção do funcionamento da bússola devido ao magnetismo terrestre, quando observam o fenômeno, perceberam que 'algo' estava interferindo na bússola,

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perguntamos a eles o que estava acontecendo, como eles explicam isto. Em meio as discussões chegamos à conclusão que ao ligarmos o circuito, 'algo' magnético surge, causando o efeito.

Esse efeito, posteriormente estudado por Gauss (1777-1855), Henry (17971878) e o prórpio Faraday, associou o campo magnético ao campo elétrico, sendo consideradas duas coisas fortemente entrelaçadas. Deve fica claro para os alunos que antes disso os cientistas acreditavam que esses campos eram distintos. Também desta unificação e posteriores estudos trouxeram como consequência o desenvolvimento da máquina elétrica, dos equipamentos de comunicação e dos computadores, tão importantes em nossa vida diária.

Por fim preparamos uma atividade avaliativa para verificar a percepção que os alunos tiveram do eletromagnetismo numa perspectiva da história e filosófia da ciência. Esta era composta por perguntas que procuram resgatar os conceitos vistos na sala de aula.

## Resultados

Houve uma melhora significativa no desempenho escolar dos alunos. Como observado pelo professor regente da turma, nos blocos de aulas anteriores as notas eram muito baixas, tendo muitas vezes que recorrer a elaboração de trabalhos para elevar a média deles. Ficamos satisfeitos em ver que quase todos atingiram os objetivos, não só na questão da média, mas também do entendimento de algo que para eles não fazia qualquer sentido estudar.

As aulas tinham uma dinâmica agradável, havia muita participação e o desejo de entender os conceitos físicos. Algo que eles perceberam foi que a ciência é de fato uma construção humana, portanto sujeita a erros e e constante mudança. Também perceberam que seu desenvolvimento é influenciado por todo um contexto de interesses seja de ordem econômica ou política.

Um dos problemas que tivemos que enfrentar foi a analogia que os alunos faziam do magnetismo com a eletrostática, para vencer este obstáculo fizemos uma tabela comparando os conceitos da eletrostática (suas cargas, campos e forças elétricas) com o magnetismo (seus polos, campos e forças) deixando bem claro que apesar de suas semelhanças, são de natureza peculiar.

As aulas exigiram um tempo maior de preparação do que normalmente se espera, devido a necessidade de pesquisar e ler fontes históricas do magnetismo. Entretanto as leituras eram prazerosas, ricas em detalhes que surpreendiam e iluminavam o entendimento sobre o assunto. Durante a aula sentimo-nos plenamente preparados para ensinar e discutir ideias e esclarecer dúvidas.

## Conclusão Final

Tinhamos inicialmente a tarefa de conceber aulas de física cuja metodologia fosse diferenciada da tendência liberal tradicional. As dificuldades de realizar tal ação foram inerentes da nossa própria inexperiência. Foi como tentar caminhar por um terreno acidentado e desconhecido. Precisavamos da ajuda de um guia ou um mapa. Precisávamos aprender como fazer isso.

Os trabalhos anteriormente citados foram nossa base para iniciar a jornada. Ao buscar a utilização do enforque histórico e filosófico da ciência nas aulas

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tinhamos a expectativa de alcançar essa diferenciação. Tornar as aulas de física mais interesantes para os alunos. Para que eles tivessem a oportunidade de entender sem se preocupar com memorização de procedimentos ou cálculos matemáticos.

- E o que testemunhamos?! Bem, vimos jovens estudantes interessados nas explicações, curiosos em manipular ímãs e bússolas, solícitos em perguntar, felizes por alcançar boas notas, gratos pela diligência oferecida pelo professor.
- O bom desempenho dos alunos nas avaliações e na participação só foi possível graças a utilização do enfoque histórico nas aulas. Ele que ajudou a trazer a ciência para mais perto do aluno, mostrando para eles uma física contextualizada, sendo possível ligações com outras áreas do conhecimento como a história por exemplo.

A busca por materiais históricos, a preparação das aulas e dos experimentos foi um desafio, pois não dispúnhamos de material no laboratório, foi necessário recorrer a empréstimos além de horas de leitura na busca e seleção de textos que trouxesse discussões e elementos históricos no entorno das descobertas do magnetismo.

Foi gratificante ao ver o processo concluido. Acreditamos ser esse um dos caminhos possíveis para proporcionar uma mudança significativa no modelo de ensino em ciências. Pois ele privilegia a história da ciência que evidencia um progresso cientifico real, ou seja, descontínuo e inacabado.

## Referências

BRASIL, Secretaria de Educação Básica. Ciências da natureza, matemática e suas tecnologias . Brasília: Ministério da Educação, 2008. 135 p. (Orientações curriculares para o ensino médio - volume 2)

CASTRO, Ruth Schmitz de; CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. História da ciência: Investigando como usá-la num curso de segundo grau. Florianópolis, Cad. Cat. Ens. Física , v.9, n.3: p.225-237, 1992.

DUARTE, Maria da Conceição. A história da ciência na prática de professores portugueses: implicações para a formação de professores de ciências. Bauru, Ciência & Educação , v.10, n.3, p. 317-331, 2004.

GILBERT, W. De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure . Reprodução da tradução de Mottelay, Dover Books, Nova Iorque, 1991.

GUERRA, Andreia; BRAGA, Marco; REIS, José Cláudio. Um julgamento no ensino médio: uma estratégia para trabalhar a ciência sob o enfoque históricofilosófico. Rio de Janeiro, Física na Escola , v.3, n.1: p.8-11, 2002.

GUERRA, Andreia; QUINTAL João Ricardo: Física na História: um projeto pedagógico concreto de inserção de um curso histórico-filosófico de física no ensino médio. Manaus, atas, XIX SNEF , 2011.

GUIMARÃES, A. P. Os 400 anos do De Magnete. São Paulo, Ciência Hoje , v.28, n.167: p. 74-77, 2000.

MARCUM, J. A. Thomas Kuhn's Revolution An Historical Philosophy of Science . 1ª Edição. New York: Editora Continuum, 2005. 182 p.

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MARQUES, Anderson A. Descoberta do Magnetismo . Rio de Janeiro. Disponível em: http://ygo.pesqueira.ifpe.edu.br/didaticos/feii\_historico2\_topadp.pdf. Acesso em: 26 maio 2011.

PEDUZZI, Luiz O. Q. Física aristotélica: por que não considerá-la no ensino de mecânica? Florianópolis, Cad. Cat. Ens. Física , v.13, n.1: p.48-63, 1996.

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Texto extraído automaticamente do PDF: podem existir erros de conversão, especialmente em fórmulas, tabelas e figuras.