Investigando o fenômeno físico das marés

## Investigando o fenômeno físico das marés

## *Jean Coelho Ferreira , Deise Miranda Vianna 1 2

1 FIOCRUZ/IOC, jeancoelho37@gmail.com 2 UFRJ/IF, deisemv@if.ufrj.br

Este trabalho tem o objetivo de propor algumas atividades que estimulem o aprendizado do aluno e aumente seu envolvimento com o conteúdo de física para o ensino médio, construindo com eles uma postura cidadã. Para isso as atividades apresentam o conteúdo: lei da gravitação universal, utilizando abordagens com enfoque CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) e metodologia de atividade investigativa, considerando o fenômeno das marés. Nosso material é composto de duas atividades. A primeira aborda as crises na produção de energia elétrica que ocorreram em 2001 e 2013, acarretando nos apagões em 2001, e no uso das usinas termoelétricas para auxiliar na produção de energia em 2013. Tal atividade propõe uma discussão sobre fontes de energia renováveis e sua utilização no país, dando destaque a usina maremotriz, apresentando o funcionamento deste meio de produção de energia elétrica e suas características. A segunda atividade é uma investigação - utilizando mangá (quadrinho japonês) e vídeo - que tem por objetivo explicar como a força gravitacional entre Lua e a Terra gera as marés sobre a superfície, mostrando a relação SolLua-maré que influenciam na amplitude das marés altas e baixa durante um mês. Este material se integra às atividades produzidas pelo grupo de pesquisa da UFRJ chamado PROENFIS.

Palavras-chave : CTS, Maré, força gravitacional.

## Introdução

Nos currículos tradicionais de Física, os conteúdos são trabalhados com destaque especial para as fórmulas e equações e, quase nunca, são relacionados com o contexto histórico de suas descobertas ou as suas relações com o cotidiano do- aluno. Na Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, quanto à educação escolar, está escrito que o ensino 'deverá vincular-se ao mundo do trabalho e à prática social' (BRASIL, 1996).

No contexto sociocultural atual, estamos cercados de diversas tecnologias, como smartphones, usinas nucleares, satélites de comunicação. A interação da tecnologia com as pessoas e a sociedade é inevitável. Por isso compreender a importância e a presença da ciência e tecnologia no cotidiano é essencial para o aluno, como membro da sociedade, como cidadão.

- O PCN+ nos instrui que o alunado deve possuir meios para compreender, intervir e participar na realidade (BRASIL, 2002), com o papel da Física sendo descrito:

Trata-se de construir uma visão da Física voltada para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir e participar na realidade. (Brasil, 2002, p. 59).

Portanto é importante compreender que a ciência possui uma relação estreita com os aspectos socioculturais que envolvem as descobertas científicas, assim como entender o caráter provisório da ciência. Ela não é neutra, seus

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26 a 30 de janeiro de 2015

caminhos e descobertas seguem os anseios da sociedade (BRICCIA e CARVALHO, 2011).

Buscando atender às orientações propostas pelo PCN+ (BRASIL, 2002) apresentamos uma atividade para abordar o conteúdo de força gravitacional, utilizando abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) e metodologia de atividade investigativa no seu desenvolvimento. Esta atividade se integra aos materiais produzidos pelo grupo PROENFIS (2013). 1

Apresentaremos de maneira geral o material que elaboramos, com alguns comentários quanto à aplicação.

## Material

Nosso material está dividido em duas atividades. A primeira atividade aborda as fontes de energia elétrica nacional, discutindo a importância de fontes de energia renováveis, dando foco à usina maremotriz. A segunda investiga como ocorrem as marés, a lei da gravitação que explica o fenômeno e a relação maré-Sol-Lua, apresentando o conceito de força gravitacional e sua relação com o surgimento das marés.

## Primeira atividade

A atividade é dividida em três partes. A primeira apresenta uma discussão sobre a produção de energia elétrica, a segunda apresenta uma fonte de energia renovável para os alunos analisarem, a energia maremortiz. E na terceira parte é proposta uma atividade com análise de tabelas de marés e mapas territoriais.

A primeira atividade se inicia com a apresentação de um texto contendo um gráfico pertencente ao BEN (Balanço Energético Nacional) de 2012 (Figura 1), que informa a contribuição de diferentes tipos de fonte de energia elétrica em nosso país.

Após o gráfico, é apresentado um artigo do site G1 (http://g1.globo.com/economia/noticia/2013/05/periodo-chuvoso-acaba-e-nivel-dosreservatorios-e-o-menor-desde-2001.html), com o título: Período chuvoso acaba e nível dos reservatórios é o menor desde 2001 , este artigo informa a situação crítica que passava os reservatórios das hidroelétricas no fim de abril de 2013, levando o governo a adotar a utilização de usinas termoelétricas para auxiliar na produção, desde outubro de 2012.

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Figura 1: Gráfico do relatório Final do BEN 2012, participação de fontes de energia na produção de energia elétrica (https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio\_Final\_BEN\_2012.pdf).

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Após a leitura do artigo é proposto ao aluno que discuta e opine com os colegas quanto a duas questões: Qual a relação entre o gráfico e o artigo? Qual a importância e impacto da utilização da termoelétrica para auxiliar a produção de energia em 2012/2013? Após esta discussão é apresentado mais um artigo do site G1: Comércio na mira do apagão de abril de 2001 (http://g1.globo.com/jornalhoje/0,,MUL1131748-16022,00-

COMERCIO+NA+MIRA+DO+APAGAO.html) , abordando o racionamento de energia imposto pelo governo (apagão) e impacto gerado na economia. Neste momento é pedido ao- aluno que relacione os dois artigos indicando os motivos para o governo não adotar o racionamento em 2013. Sabendo que a adoção das termoelétricas como fonte de energia auxiliar evitou um apagão, o- aluno- é convidado a apresentar outras fontes de energia - sendo estas renováveis - para substituir a utilização das termoelétricas. Esta atividade possui a intenção de aferir o conhecimento do aluno quanto às diferentes fontes de energia renováveis utilizadas e passiveis de utilização em nosso país.

A atividade continua com a apresentação de uma fonte de energia renovável pouco comentada, a usina maremotriz. Este modelo foi escolhido para esta atividade por dois motivos: a relação da maré e o foco da atividade, ensinar força gravitacional, e por ser uma fonte viável de energia em nosso país, apesar de não ser explorada. Estudos apontam que as marés possuem potencial energético, a nível global, de aproximadamente 3 TW de energia, sendo que, desta quantia, 2% é o que pode ser explorado de fato (FERREIRA, 2009, p.19/20).

Antes da apresentação do funcionamento da usina é questionado ao aluno se conhece o fenômeno das marés e como ocorrem, e como acha que se pode extrair energia deste fenômeno. Um texto é entregue mostrando as características da usina, e explicando seu funcionamento, que se assemelha ao de uma usina hidroelétrica.

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Figura 2: Esquema de funcionamento da usina maremotriz .

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A figura 2 mostra o processo básico do funcionamento de uma usina maremotriz. Como numa usina hidroelétrica, ocorre o represamento de água do mar num reservatório, a barragem deste reservatório possui turbinas que operam nos dois sentidos, entrada e saída de água. Quando ocorre a subida da maré, preamar, a água adentra a barragem movimentando a turbina e gerando energia, quando o nível da água entre o mar e o reservatório é muito baixo não ocorre geração de energia, fechando-se as comportas da represa. O mesmo acontece na baixa-mar, quando há maré baixa, a barragem se abre esvaziando a represa, fazendo a água passar pela turbina, retornado para o mar, produzindo mais uma vez energia. Como no caso anterior, quando a diferença de nível é pequena, é fechada a comporta.

A terceira parte desta atividade é a análise de locais para instalar uma usina maremotriz. O aluno recebe informações sobre quatro cidades do país. Eles devem analisar a geografia do local e as tábuas de maré (Figura 3) para respectivas e determinar qual o melhor local. A intenção é salientar que existe potencial no Brasil para utilização de usinas maremotrizes e estudos para a instalação. No Brasil, os principais locais para implementação são os estados do Amapá, Pará e Maranhão, pois possuem um litoral propício com marés de amplitude maior que seis metros, principalmente no estuário do Bacanga em São Luís do Maranhão.

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Figura 3: Tábua de Maré Ilha do Mosqueiro. Fonte: http://www.tabuademares.com/br.

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## Segunda atividade

A segunda, assim como a primeira, é dividida em três partes, que tem o objetivo de investigar os fatores que geram as marés, e determinar qual lei física explica este fenômeno, como também às relações entre maré - Lua - Sol.

Figura 4: Trecho do filme "Todo Poderoso". Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=GuaGxdKJFPU.

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A primeira parte utiliza um vídeo do filme 'Todo Poderoso' da Universal Filmes Studios (Figura 4), que apresenta num trecho o personagem principal aproximando a Lua da Terra para criar um clima romântico com sua esposa e, no fim do vídeo, ocorre um desastre natural. É perguntado ao aluno sobre quais seriam as causas daquele desastre natural e que relação podem perceber com as cenas anteriores do filme. Depois é apresentada a Figura 5, cenas de um mangá , na 2 imagem uma personagem cria uma esfera negra que atrai os corpos ao seu redor. O aluno é levado a explicar as imagens e apresentar uma relação entre elas e o vídeo assistido anteriormente.

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Figura 5: Imagens do mangá NARUTO de Masashi Kishimoto. (capitulo 439, páginas1-5)

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Após esta análise é apresentado um texto que explica a causa das marés e apresenta a lei da gravitação universal. No texto é apresentada a relação entre as marés e a Lua, e também como ocorrem marés altas em faces opostas da superfície terrestre (Figura 6). Ao final do texto é levantada uma questão sobre como as fases da Lua podem influenciar as marés e que efeitos o Sol pode provocar nos mares.

Figura 6: Distribuição das forças de maré provocadas pela Lua.

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A última parte apresenta a seguinte afirmação: O efeito de maré provocado pelo Sol é menor que o da Lua. Pedimos que os alunos reflitam sobre o assunto e discutimos os motivos para ocorrer isso. Esta parte é importante já que os alunos apontarão que a força gravitacional do Sol é maior que a da Lua e, diferente da Lua, o efeito não é facilmente perceptível.

Finalizando a atividade é apresentado mais um texto que explica as relações entre maré - Lua - Sol, e a influência que as fases da Lua apresentam sobre as marés e a relação também com a tábua de marés que foram analisadas na primeira atividade.

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A figura 7 representa o efeito das marés quando ocorre o alinhamento entre os astros, quando ocorrem as Luas cheia e nova, somando o efeito de maré provocado pelo Sol e a Lua. A figura 8 representa as marés de quadratura e, devido à posição dos astros, os efeitos de maré concorrem entre si diminuindo a amplitude das marés.

Quadro 1: Marés e o alinhamento dos astros.

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## Considerações Finais

O material apresentado neste trabalho tem como objetivo relacionar o cotidiano do aluno com os conteúdos de Física, tentando alterar a concepção de ciência dele, e construindo uma conscientização cidadã. Deste modo, busca-se atender as orientações dos parâmetros curriculares exigidos pelo governo utilizando uma abordagem CTS, e levar o aluno à discussão e aquisição de conhecimentos e competências relacionadas à disciplina de física, aplicando em problemas de contexto real (TENEIRO-VIEIRA e VIEIRA, 2005).

As atividades foram desenvolvidas de forma complementar, mas podem ser aplicadas separadamente. A primeira atividade por possuir grande abrangência, pode ser utilizada para abordar diversos temas em física, como eletrodinâmica, caso o foco seja tratar a distribuição de energia elétrica e conversão de energia potencial em energia cinética nos geradores. A segunda pode ser aplicada para ensinar o conteúdo de força gravitacional diretamente, sem a abordagem CTS. As atividades estão prontas para serem aplicadas e avaliadas.

Quanto à avaliação do aluno, ela será continuada e qualitativa através de questões levando em consideração o cotidiano e as discussões que aparecerem no decorrer das atividades. As questões acompanham os textos, artigos e recursos utilizados na aplicação do material. O que se espera avaliar é como o aluno aprendeu o conteúdo proposto e não o quanto ele aprendeu. e que assim possa tornar-se autônomo perante ao conhecimento concebido com um olhar crítico a sociedade e cultura científica.

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## Referências

AZEVEDO, M. C. P. S. Ensino por investigação: Problematizando as atividades em sala de aula. In. CARVALHO, A.M. P. (Org). Ensino de Ciências: Unindo a Pesquisa e a Prática. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2004. p.1933.

BRASIL. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, Lei n 9.394 , de 20 de dezembro de 1996.

BRASIL, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN+ Ensino Médio : Orientações Educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: Ministério da Educação/Secretaria de Educação Média e Tecnológica, 2002. P. 59 86.

BRICCIA, V., &amp; CARVALHO, A. M. Visões sobre a natureza da ciência construídas a partir do uso de um texto histórico na escola média. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias , 2011, p.1-22.

VIANNA, D.M. &amp; BERNARDO, J.R. (org) (2013). Temas para o Ensino de Física com abordagem CTS (Ciência, Tecnologia e Sociedade) , Rio de Janeiro: Bookmakers Ed. Ltda, 2013.

FERREIRA, R. M. Perspectivas da PCH Bacanga movida pela energia das marés. PCH notícias &amp; SHP news , 2009, p.19-24.

PINHEIRO, N. A., SILVEIRA, R. M., &amp; BAZZO, W. A. Ciência, Tecnologia e Sociedade: A relevância do enfoque CTS para o contexto do ensino médio. Ciência &amp; Educação , 2007, p.71-84.

TENEIRO-VIEIRA, C., &amp; VIEIRA, R. M. Construção de práticas DidáticosPedagógicas com Orientação CTS: Impacto deum progama de formação continuada de professores de ciências do ensino básico. Ciência e Educação , 2005, p. 191211.

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