Livros didáticos de Física e o plano inclinado de Galileu: abordando controvérsias?

## LIVROS DIDÁTICOS DE FÍSICA E O PLANO INCLINADO DE GALILEU: ABORDANDO CONTROVÉRSIAS?

## Waldemir de Paula Silveira , Elieverson Guerchi Gonzales 1 2

1 UNESP, Programa de Pós-graduação em Educação para a Ciência, waldemir@fc.unesp.br 2 UNESP, Programa de Pós-graduação em Educação para a Ciência, elieversongg@gmail.com

## Resumo

Galileu Galilei é considerado o pai da ciência moderna, pois introduziu o uso da experimentação para comprovar suas teorias. Entretanto, a realização da experimentação por ele é alvo de controvérsias entre os historiadores da ciência. Alguns acreditam que ele nunca realizou os experimentos que descreveu. Considerando a importância de se abordar fatos relacionados à história da ciência no ensino, neste trabalho, propõe-se analisar e discutir a apresentação do experimento do plano inclinado de Galileu nos livros didáticos de Física do PNLEM 2012 à luz das controvérsias que existem em torno dele. Este experimento foi apresentado por Galileu em seu livro Discursos Sobre Duas Novas Ciências. Nele, Galileu mostra que o espaço percorrido por um corpo é proporcional ao quadrado do tempo gasto para percorrer este espaço. Ao todo foram analisados dez livros didáticos de Física e o resultado desta análise mostra que 50% dos livros analisados apresenta o experimento do plano inclinado, contudo, apenas um livro menciona que não há consenso entre os historiadores da ciência acerca da realização deste experimento por parte do cientista italiano. Este resultado evidencia que algumas abordagens históricas presentes nos livros didáticos de Física não são exploradas à luz da história da ciência. Neste sentido, prevalecem relatos que não discutem controvérsias o que possibilita o tratamento de temas históricos de forma parcial, permitindo a compreensão de um único ponto de vista acerca desses temas.

Palavras-chave : Livro Didático, Galileu Galilei, História da Ciência, Plano Inclinado

## Introdução

Galileu Galilei (1564-1642) figura entre os grandes homens da ciência. Ele é considerado o pai da ciência moderna, pois introduziu o uso da experimentação para comprovar suas teorias. Entretanto, a realização da experimentação por ele é alvo de controvérsias entre os historiadores da ciência. Se por um lado alguns deles, como Drake (1978), por exemplo, afirmam que ele realizou vários experimentos que descreveu outros, entretanto, colocam dúvidas quanto a sua realização. Para Koyré (1973), por exemplo, Galileu nunca os teria realizado, senão mentalmente. Na visão deste historiador da ciência, esta crença se constitui em um dos mitos pertencentes ao campo da ciência que foram propagados pelos primeiros historiadores da ciência que tinham como pressuposto as concepções do positivismo de August Comte (1798-1857) (GAVROGLU, 2007).

Fazendo referência aos mitos, Thomas Kuhn (1998) salienta que o historiador da ciência além de ter o papel de determinar os aspectos históricos que possibilitaram o surgimento de uma teoria ou lei científica, tem a incumbência de 'descrever e explicar os amontoados de erros, mitos e superstições que inibiram a acumulação mais rápida dos elementos constituintes do moderno texto científico' (p. 20).

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26 a 30 de janeiro de 2015

Estas questões devem ser levantadas e discutidas em sala de aula a fim de os educandos tenham a compreensão adequada de aspectos relacionados à ciência. Isso inclui, até mesmo, se for o caso, a necessidade de se desfazer mitos que, geralmente, estão profundamente arraigados no imaginário das pessoas.

Neste sentido, este trabalho visa analisar e discutir a abordagem do experimento do plano inclinado de Galileu presente nos livros didáticos de Física aprovados pelo Plano Nacional do Livro Didático do Ensino Médio, PNLEM/2012, considerando as controvérsias que existem em torno dele.

## A História da Ciência no ensino de Ciências

A presença de mitos no domínio da ciência é bem comum e o seu surgimento se deve, sobretudo, aos trabalhos dos primeiros historiadores da ciência que se identificaram com o positivismo e que cujas obras sobre história da ciência,

tinham por finalidade apresentar algo excepcional na história do espírito humano e da criatividade humana, algo de grandioso, que nada nem nenhum mito seria capaz de ensombrar [...] Se o desconhecimento dos fatos e as representações culturais geraram os mitos anódicos, se as nossas associações ideológicas e políticas geraram os mitos perigosos, esta tentativa de por as coisas numa certa ordem consagrou os mitos historiográficos. (GAVROGLU, 2007, p. 19).

Segundo o mesmo autor, existem muitos mitos relacionados à ciência que podem ser classificados como anódicos ou perigosos. Como mito anódico, por exemplo, pode-se citar a crença de que Newton teria formulado a lei da gravitação universal quando uma maçã caiu sobre sua cabeça. Já a crença generalizada de que a Idade Média foi a 'idade das trevas' corresponde a um mito perigoso. Neste caso, esse mito é resultado de 'preconceitos enraizados, compromissos ideológicos e posições políticas' (GAVROGLU, 2007, p. 18).

- O resultado do trabalho dos historiadores da ciência não pode passar despercebido no âmbito escolar. Segundo Netto e Guerra (2014), resultados de pesquisas apontam as seguintes contribuições da introdução da história da ciência no ensino básico:
- [...] a possibilidade de discussões sobre teorias científicas e suas concepções, a relação entre a ciência e a sociedade, a percepção da ciência como uma construção humana, a falibilidade dos cientistas, a demonstração de que a ciência é mutável e dinâmica e que o conhecimento científico, inclusive o atual, é suscetível de ser transformado, entre outros. (p. 2).

Neste sentido, vários pesquisadores que têm salientado a importância do estudo da história da ciência na educação básica, também apontam que no ensino de ciências, privilegiam-se muito os resultados do conhecimento científico em detrimento de todo o processo que o gerou. (ANDRADE & MARTINS, 2009; BOSS et al.,2011; LEBOEUF & BATISTA, 2011; MONTEIRO & MARTINS, 2014; NASCIMENTO & BATISTA, 2014; SOARES & BORGES, 2010)

Segundo Soares e Borges (2010) o ensino de ciências pode ser enriquecido com a história da ciência porque ela 'parece ir ao encontro da necessidade de despertar a reflexão do estudante sobre o universo físico e sobre um universo além do físico, com problemas sociais, culturais e éticos, dando a ele condições de interagir com esta realidade e tentar mudá-la' (p. 2501-1).

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Andrade e Martins (2009) também assinalam que a história da ciência permite compreender que a ciência faz parte de uma época e que influencia e sofre influencia da sociedade, desmistificando 'a ideia de que a ciência é algo atemporal e mágico' (p. 3). Já para Castro e Carvalho (1992) o que está em jogo também é 'desmistificação da ciência enquanto assunto vedado aos não iniciados' (p. 236).

Apesar da importância da história da ciência no processo educativo, Leboeuf e Batista (2011) apontam que o ensino de ciências praticado nas escolas 'está muito mais voltado para os produtos ou resultados científicos, tais como teorias já fundamentadas, leis e modelos abstratos, do que para o processo científico, ou seja, a maneira como o conhecimento é construído, fundamentado e justificado' (p. 1).

Nascimento e Batista (2014) apontam também que os livros didáticos adotados pelos professores enfatizam os resultados alcançados pela ciência de modo que questões acerca de como ocorre a construção dos conceitos científicos, de como os cientistas trabalham não são discutidas. Além disso, para agravar a situação, Boss et al. (2011) assinalam que pesquisas tem apontado que materiais disponíveis aos professores geralmente apresentam aspectos históricos de forma distorcida.

Uma dessas pesquisas foi feita por Boniek et al. (2014) que analisaram seis livros de ciências aprovados pelo Plano Nacional do Livro Didático (PNLD). Eles investigaram a qualidade da inserção dos relatos históricos que abordam a história da Astronomia considerando a presença de historiografia whig , pseudo-história e quase-história. Os resultados obtidos, segundo eles, evidenciam a presença de relatos históricos de natureza positivista.

## Galileu Galilei e o experimento do plano inclinado

Galileu Galileu (1564-1642) foi uma personalidade fundamental na revolução científica ocorrida no século XVII. Ele desenvolveu os primeiros estudos sistemáticos do movimento uniformemente acelerado e do movimento do pêndulo.

Apesar de ser conhecido pela introdução do método experimental no estudo da natureza, Koyré (1991), fazendo referência ao estudo da queda livre, assinala que com 'extrema engenhosidade Galileu, incapaz de realizar medidas diretas, de um lado substitui a queda livre pelo movimento sobre um plano inclinado e, de outro lado, pelo movimento do pêndulo' (p. 274). E, segundo Gavroglu (2007), 'Koyré insiste convictamente que o papel da experiência na consolidação da Física era quase inexistente, e considera que essas experiências se referem à experiências mentais' (p. 52).

Em uma perspectiva antagônica a de Koyré, Drake (1978), que enfatizou o papel de Galileu como experimentador, considera que ele trabalhou com experimentos reais.

Este experimento foi apresentado por Galileu em seu livro Discursos e demonstrações matemáticas acerca de duas novas ciências a respeito da mecânica e dos movimentos locais que é conhecido apenas como Discursos sobre Duas Novas Ciência s, publicado em 1638. O livro é apresentado sob a forma de um diálogo entre três personagens: Salviati, como representante da nova ciência, é porta voz de Galileu; Sagredo, de espírito aberto, recebe de bom grado os ensinamentos de Salviati e Simplício que é adepto das tradições aristotélicas. O livro é dividido em quatro diálogos, sendo os dois últimos dedicados ao estudo dos

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movimentos uniforme e acelerado. No último diálogo, após discorrer sobre a queda livre caracterizando-a como um movimento com aceleração constante, Galileu trata do plano inclinado, propondo o seguinte problema: As velocidades adquiridas pelo mesmo corpo ao mover-se em planos de diferentes inclinações são iguais quando a "altura" (h) desses planos forem iguais. Nele, Galileu mostra que o espaço percorrido por um corpo é proporcional ao quadrado do tempo gasto para percorrer este espaço.

## O livro didático de Física e o plano inclinado de Galileu

Conforme salientam Barros e Hosoume (2008), diversas pesquisas têm sinalizado que o livro didático se constitui como o principal orientador de conteúdos e atividades a serem abordados pelos professores. Nesta perspectiva, Gullich et al. (2009) afirmam que 'O livro didático ainda é muito utilizado na escola e é determinante dos modelos de ensino, bem como dos currículos que estão sendo articulados nas escolas' (p. 2).

Segundo Netto e Guerra (2014), em função dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM), nos últimos anos, a história e a filosofia da ciência têm sido consideradas nos livros didáticos de Física do ensino médio.

Para a sua abordagem nos livros didáticos, Nascimento (2011) afirma que é imprescindível que seus autores tenham um conhecimento de obras de historiadores da ciência que tratem do tema de forma imparcial. Isso é possível a partir de episódios históricos que abordem controvérsias, evitando, desta forma, a doutrinação.

Nesta perspectiva, considerando os livros didáticos de Física do PNLEM/2012, pretende-se analisar e discutir a abordagem do experimento do plano inclinado de Galileu presente nesses livros à luz das controvérsias que existem em torno de sua realização.

No Quadro 1, encontra-se a relação dos livros analisados e no Quadro 2 é apresentada a síntese da análise feita.

Quadro 1 Livros Didáticos de Física do PNLEM 2012

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No livro [3] são dedicadas duas páginas a apresentação do experimento do plano inclinado de Galileu. No capítulo 4, que trata do movimento de queda dos corpos, tem-se a seção: A estratégia de Galileu. Nela, os autores descrevem o experimento como estratégia usada por Galileu para comprovar os acréscimos constantes de velocidade sofridos por um corpo em queda. Não há, no entanto, referencia à possível realização mental do experimento. Entretanto, existe uma nota explicativa que consta apenas no livro dos professores.

Professor, esclareça aos alunos que a descrição a seguir do experimento de Galileu não é a versão comprovada pela história. Preferimos simplificar a descrição e deixa-la menos rigorosa por motivos didáticos e de linguagem. Em relatos do próprio Galileu, consta que ele procedeu de maneira similar à descrita para estudar o movimento de queda dos corpos, porém há historiadores da Ciência que duvidam da realização desse experimento, cuja descrição teria ficado apenas no papel (p. 116, grifo nosso).

No livro [5], na seção que tem como título Um tópico especial para você aprender um pouco mais , traz alguns fatos sobre a vida de Galileu e algumas de suas contribuições, inclusive para a medicina, ao abordar o estudo do pêndulo. A respeito da experiência de queda livre realizado por Galileu na Torre de Pisa, os autores afirmam que: ' Alguns historiadores duvidam que Galileu tenha realmente feito esta experiência, mas não há dúvida de que ele efetivamente realizou várias experiências, observando objetos diferentes em queda e pêndulos em oscilações, talvez em sua própria residência' (p. 60, grifo nosso).

Quanto ao experimento do plano inclinado, ele é mencionado em uma nota explicativa de uma figura que retrata Galileu soltando uma esfera no alto de um plano inclinado ao lado de um relógio de água.

Galileu verificou experimentalmente que o movimento de um corpo, descendo em um plano inclinado, é uniformemente acelerado . Para se ter ideia das dificuldades enfrentadas por Galileu, basta lembrar que ele media o tempo com um 'relógio de água', isto é, determinava a quantidade de água que escoava de um recipiente, enquanto o corpo descia o plano (p. 59, grifo nosso).

Esta nota deixa claro que, para os autores do livro [5], a realização desse experimento foi real, sem considerar, portanto, a possibilidade de ser um experimento imaginário.

No livro [7], o movimento retilíneo e uniformemente variado é abordado no capítulo 6. Neste capítulo existe uma seção que tem como título Galileu e suas experiências: MRUV que aborda o experimento do plano inclinado de Galileu. Logo

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no início do texto, aparecem duas figuras do plano inclinado com a seguinte nota: 'Plano inclinado (à esquerda), exposto no Instituto de Museu de História da Ciência, em Florença, na Itália. Ele tem aproximadamente as dimensões do plano inclinado descrito por Galileu para o estudo do movimento retilíneo uniformemente acelerado. À direita, detalhe da primeira imagem' (p. 102). No texto, é feita uma menção a figura da seguinte forma: 'A foto acima mostra um dispositivo que simula uma das demonstrações por ele (Galileu) sugeridas e descritas no seu livro Discursos sobre duas novas ciências' (p. 102). Logo a seguir, encontra-se uma longa citação desta obra de Galileu que traz uma descrição desse experimento.

Considerando ainda o livro [7], a queda livre é o tema abordado no capítulo 7. Na seção Conhecendo um pouco mais que tem como título Queda dos corpos , a respeito de Galileu afirma-se que ele se preocupou com a 'verificação experimental de suas afirmações, em vez da simples especulação que predominava no seu tempo' (p. 115). A respeito da experiência da torre de Pisa, afirma-se o seguinte:

Conta-se que deixou cair duas bolas de pesos diferentes, uma de chumbo e outra de madeira, do alto da torre de Pisa e observou também que elas caíam quase ao mesmo tempo. Há muitas dúvidas em relação à efetiva realização desse e de muitos outros experimentos por Galileu. Alguns historiadores chegam a afirmar que Galileu nunca teria realizado nenhum experimento. É provável que essa afirmação radical nãos seja verdadeira, mas é quase certo que esse experimento de Pisa nunca tenha ocorrido. De qualquer modo, os experimentos reais ou imaginários de Galileu levaram-no a formular a primeira descrição matemática do movimento de queda dos corpos [...] (p. 115, grifo nosso).

Neste trecho, apesar de mencionar que existem dúvidas sobre a realização de alguns experimentos por Galileu, neste momento, o autor não faz referência ao experimento do plano inclinado de forma explicita. E, conforme foi mencionado anteriormente, quando o autor faz essa referencia, ela não vem acompanhada dessa questão.

Galileu e o estudo dos movimentos são um tema de um capítulo (Capítulo Complementar) do livro [8]. Neste capítulo, fazendo referencia ao estudo da queda livre, os autores afirmam que 'Como os objetos em queda livre movem-se muito depressa, Galileu teve a ideia de observar o movimento em planos inclinados, para que pudesse ver o que ocorria. Afinal, ele contava apenas com os próprios olhos para observar as distâncias percorridas' (p. 207). Na página seguinte, tem-se uma figura que retrata Galileu utilizando o relógio de água e uma esfera descendo o plano inclinado. Na nota explicativa da figura, os autores descrevem de forma breve o procedimento usado por ele na realização desse experimento, mas nenhuma controvérsia em torno dele é colocada.

No capítulo 6 Queda livre e lançamento vertical do livro [9] encontra-se uma breve referência ao plano inclinado de Galileu sem mencionar qualquer questão em torno dele.

Por fim, os livros [1], [2], [4], [6], [10] não abordam o referido experimento.

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Quadro 2 Síntese do resultado da análise

Conforme foi constatado, 50% dos livros analisados apresentam o experimento do plano inclinado de Galileu e apenas um livro apresenta-o como objeto de controvérsias no que diz respeito a sua realização. Neste caso, trata-se do livro [3] que tem com título, sugestivo por sinal, Física em Contextos: pessoal, social e histórico . E um dos aspectos do livro, segundo os autores, é trazer informações sobre a vida de cientistas e o contexto social em que estavam imersos. Entretanto, conforme foi constatado, apesar de afirmar que a realização deste experimento não é comprovada pela história, trata-se de uma nota explicativa dirigida aos professores.

## Considerações finais

Considerando que não há consenso entre os historiadores da ciência quanto à realização do experimento do plano inclinado por Galileu, pois alguns acreditam que se trata de um experimento apenas idealizado, este artigo é resultado da análise da apresentação deste experimento pelos livros didáticos de Física do PNLEM/2012.

Foram analisados todos os 10 livros didáticos de Física aprovados pelo PNLEM e que foram adotados no ano de 2012 pelas escolas públicas de nível médio em todo o país. Foi constatado, a partir desta análise, que metade dos livros analisados aborda o referido experimento e que apenas um livro deixa claro que não há consenso por parte dos historiadores da ciência quanto a sua efetiva realização.

Este resultado evidencia que algumas abordagens históricas presentes nos livros didáticos não são exploradas à luz da história da ciência. Neste sentido, prevalecem relatos que não discutem controvérsias o que possibilita o tratamento de temas históricos de forma parcial, permitindo a compreensão de um único ponto de

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vista acerca desses temas. Nesta perspectiva, os livros didáticos podem reforçar o caráter mitológico de certos fatos que apesar de não terem fundamentação histórica e científica contribuem para a permanência de equívocos e de mitos no imaginário das pessoas.

## Referencias

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