A FÍSICA NO CÓDIGO DE TRÂNSITO BRASILEIRO: UMA ABORDAGEM CTS COM USO DE VIDEOANÁLISE

## A FÍSICA NO CÓDIGO DE TRÂNSITO BRASILEIRO: UMA ABORDAGEM CTS COM USO DE VIDEOANÁLISE

Wallace Luiz de Assis Barbosa , Marco André de Almeida Pacheco , Jaime 1 2 Souza de Oliveira , Marco Aurélio do Espírito Santo 3 4

1 IFRJ-VR / Licenciando em Física, wallace.barbosa@outlook.com.br

2 IFRJ-VR, marco.pacheco@ifrj.edu.br

3 IFRJ-VR, jaime.oliveira@ifrj.edu.br

4 IFRJ-VR, marco.santo@ifrj.edu.br

## Resumo

Este trabalho apresenta uma proposta de discussão de conceitos de cinemática e dinâmica com uma abordagem CTS e contextualizados no Código de Trânsito Brasileiro (CTB). A proposta utiliza análise de vídeo do cotidiano do trânsito e de vídeos produzidos pelos estudantes, com o objetivo de tornar o aluno um agente ativo na produção do seu conhecimento, promovendo a autonomia crítica e a capacidade argumentativa. O trabalho foi planejado para três encontros, que abordam diversos conceitos físicos contidos no CTB, de modo direto ou indireto, de modo a promover uma leitura mais consciente da legislação de trânsito, como sugere os pressupostos CTS. Ao término das atividades, espera-se que os alunos percebam que a Física não é um conjunto de fórmulas que resolvem problemas irreais, mas sim perceber que a física utiliza-se de modelos para explicar os fenômenos que podem ter um grau maior ou menor de precisão, e que os resultados experimentais são sempre passíveis de discussão e interpretação. Esperamos ainda que os estudantes percebam que as informações podem ser organizadas em tabelas ou gráficos e, de acordo com o grau de aprofundamento desejado pelo professor, ainda é cabível uma discussão sobre modelos e ajustes de dados experimentais. Todo o material necessário para execução desta proposta está indicado no trabalho e podem ser obtidos de forma gratuita, de forma a minimizar quaisquer dificuldades referentes à sua execução.

Palavras-chave : Educação no Trânsito, Ensino de Física, Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação, CTS, Videoanálise.

## Introdução

As Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação 1 (TDIC) transformaram profundamente diferentes aspectos da sociedade, especialmente as interações sociais, a economia, a produção e a consumação de conteúdo. O avanço das TDIC tornou o acesso e a proficiência de uso essenciais para o desenvolvimento da sociedade da informação (KENSKI, 2003). Por conta disso, houveram diversas ações governamentais para fomentar o uso das TDIC no ambiente escolar, com a expectativa de transformar positivamente o processo de ensino-aprendizagem e aumentar o rendimento escolar. Os fomentos, de modo geral, compreendem apenas a infraestrutura, como computadores e acesso à internet, com pouco espaço para se discutir o uso pedagógico dessa tecnologia.

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26 a 30 de janeiro de 2015

Os jovens atuais, denominados por Prensky (2001) de nativos digitais, são familiarizados com a tecnologia e são capazes de realizar com desenvoltura atividades no computador e conviver no ambiente virtual com naturalidade (TIC Educação, 2013). A maior disponibilidade de computadores e internet nas escolas não foi, por si só, capaz de melhorar o rendimento escolar dos conteúdos curriculares de ciências e matemática. Isso aponta para uma necessidade de discutir o papel e o uso das TDIC no ambiente escolar, bem como a capacitação do professor no uso das mesmas, para que não ocorra apenas uma transposição midiática de sua prática pedagógica, migrando, por exemplo, do projetor de slides para o retroprojetor e, atualmente, para o projetor multimídia. É desejável que tenhamos metodologias que se apropriem das tecnologias disponíveis de modo a propor novas práticas, aproveitando o seu potencial pedagógico.

Trentin & Tarouco (2002) afirmam que a motivação é fundamental para que o processo de aprendizagem se efetue. Um ambiente de aprendizado, no qual o professor faz uso das TDIC, é capaz de motivar os estudantes ao permitir a manipulação do objeto de estudo e modelagem de fenômenos. Ao tornar o estudante o centro da construção do conhecimento, exercendo um papel ativo no processo de aprendizagem, tem-se a oportunidade de contribuir para uma visão mais crítica sobre a ciência. Em um trabalho sobre desenvolvimento de objetos digitais de aprendizagem com estudantes recém ingressantes no ensino médio Pacheco & Barbosa (2013) destacaram que:

'(...) o aspecto que deve ser exaltado, (...), é a mudança da forma com a qual os estudantes se relacionam com a tecnologia: (...) introduz-se a condição de pesquisa, investigação e desenvolvimento, porque não dizer de inovação, de processos que podem auxiliar o aprendizado dos conteúdos encontrados nos currículos do ensino médio.' (Pacheco & Barbosa, 2013)

Todas as práticas pedagógicas devem dar conta de formar um cidadão atuante, capaz de discutir, criticar e argumentar. Entendemos que as TDIC podem enriquecer o ambiente escolar, agindo como um facilitador nesse processo. Acredita-se que metodologias de ensino com enfoque CTS também possibilitam relacionar temas do cotidiano do aluno, indo de encontro com a ideologia do PCNEM (Brasil, 2000):

'Os objetivos do Ensino Médio em cada área do conhecimento devem envolver, de forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos, contextualizados, que respondam às necessidades da vida contemporânea, e o desenvolvimento de conhecimentos mais amplos e abstratos, que correspondam a uma cultura geral e a uma visão de mundo. Para a área das Ciências da Natureza, Matemática e Tecnologias, isto é particularmente verdadeiro, pois a crescente valorização do conhecimento e da capacidade de inovar demanda cidadãos capazes de aprender continuamente, para o que é essencial uma formação geral e não apenas um treinamento específico'. (BRASIL, 2000, p.6).

A inserção da abordagem CTS nos currículos vem se difundindo desde a década de setenta (BAZZO, AULER, 2001 e BAZZO, SILVEIRA, PINHEIRO, 2013). Sempre trabalhados com a elaboração de materiais didáticos, sua aplicação e avaliação. Estes currículos vêm sendo aplicados no ensino médio tradicional, mas também no ensino superior de formação de professores. (SOLOMON e AIKENHEAD, 1994).

O ensino tradicional ministrado nas escolas, exceto algumas ressalvas, é focado na memorização. O ensino de física não é diferente e, a todo o momento, o

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aluno é levado a memorizar equações sem que elas sejam contextualizadas ou acompanhadas de atividades experimentais. Sendo assim, há grande possibilidade desse conteúdo ser esquecido futuramente por aqueles que não pretendem seguir uma carreira cientifica-tecnológica (Bezerra Jr, 2014). Pensar em metodologias que valorizem os conceitos em prol da memorização de fórmulas é um dos pressupostos do PCNEM (BRASIL 2000, p.5), que propõe a 'formação geral' em oposição à 'formação específica' e 'a capacidade de aprender criar e formular ao invés do simples exercício de memorização'. Deve-se então pensar em metodologias que valorizem os conceitos em prol da memorização de fórmulas.

Para que nossos alunos possam realizar posicionamentos em relação à ciência e tecnologia de forma mais efetiva é necessário o desenvolvimento de uma alfabetização tecnocientífica. Aplicando metodologias no ensino de física com abordagem CTS contribuirá para motivação dos alunos e tornará o aluno um cidadão alfabetizado tecnológica e cientificamente.

A proposta que será apresentada mais adiante utiliza o Código de Trânsito Brasileiro (CTB) (BRASIL, 1997) e situações do trânsito para discutir conceitos de cinemática. A promoção da conscientização no trânsito dar-se-á através da discussão dos conceitos físicos e os motivos pelos quais os mesmos são mencionados no CBT. A temática proposta pertence ao cotidiano dos alunos e torna mais concretos conceitos físicos abstratos dando aos mesmos uma aplicabilidade direta.

## Videoanálise

Videoanálise refere-se ao estudo de processos físicos em imagens estáticas ou em movimento. Existem diversos programas capazes de realizar a videoanálise para fins didáticos, dentre os quais destaca-se o programa Tracker (BROWN, 2014) pela facilidade aprendizado de seus recursos essenciais, ser gratuito e de código aberto, apresentar interface em português e interoperabilidade, ou seja, pode ser executado em diversos sistemas operacionais, como Windows, Linux e Mac OS X, por exemplo.

- O Tracker foi desenvolvido por Doug Brown (2014) para ser utilizado no ensino de física e faz parte do projeto Open Source Physics (OSP) (OPEN SOURCE PHYSICS, 2010). Além de permitir a análise dos vídeos quadro a quadro é possível também sobrepor no vídeo modelos dinâmicos simples e acompanhar o quão bem o modelo corresponde ao mundo real (BROWN e COX, 2009).

Os vídeos podem ser analisados a partir de gravações com câmeras digitais ou celulares - recursos disponíveis a uma grande gama de estudantes, mesmo os de baixa renda. Dessa forma, é possível apresentar a física como uma ciência experimental, sem que para isso seja necessário alto investimento em equipamentos e, segundo Bezerra Jr.:

(...) através do uso desta tecnologia, professores e estudantes de física tem condições objetivas de desenvolver experimentos significativos e atividades de laboratório de baixo custo, mas alta qualidade acadêmica, o que pode ser muito útil no ensino-aprendizado da física. (Bezerra Jr. et al, 2010).

A potencialidade do Tracker pode ser ampliada se entendermos que é mais fácil encontrar escolas com laboratórios de informática do que com laboratórios de física.

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## Metodologia

A proposta é dividida em três encontros, no qual a primeiro deles consiste em analisar e identificar conceitos de física no contexto do Código de Trânsito Brasileiro (CTB). A segunda parte é a realização da análise cinemática em vídeo que retrata situação cotidiana no trânsito. O terceiro encontro consiste na análise de colisão unidimensional em vídeo produzido pelos próprios alunos. Este terceiro encontro é optativo por depender de conhecimento prévio de conceitos de energia e momento linear.

A metodologia, com ênfase em CTS, é focada em tornar o aluno agente ativo na produção do seu conhecimento, promovendo a autonomia crítica e a capacidade argumentativa, capacitando-o 'a responder a perguntas e a procurar as informações necessárias, para utilizá-las no contexto em que forem solicitadas' (BRASIL, 2000). Calloni (2010), utilizando a videoanálise no ensino fundamental, destaca que:

'A motivação, o interesse e a participação ativa dos alunos; a consciência do fato de que a Física não se resume apenas a um conjunto de expressões matemáticas; a percepção de que os resultados encontrados em experimentos reais são sempre discutíveis.' (CALLONI, 2010, p. 58)

Esta proposta contempla as seguintes competências indicadas no PCNEM+ (BRASIL, 2002):

- · 'Identificar diferentes movimentos que se realizam no cotidiano e as grandezas relevantes para sua observação (distâncias, percursos, velocidade, massa, tempo, etc.) buscando características comuns e formas de sistematizá-los (segundo trajetórias, variações de velocidade etc.);
- · Caracterizar as variações de algumas dessas grandezas, fazendo estimativas, realizando medidas, escolhendo equipamentos e procedimentos adequados para tal, como, por exemplo, estimando o tempo de percurso entre duas cidades ou a velocidade média de um entregador de compras;
- · A partir da observação, análise e experimentação de situações concretas como quedas, colisões, jogos, movimento de carros, reconhecer a conservação da quantidade de movimento linear e angular, e, através delas, as condições impostas aos movimentos;
- · Utilizar a conservação da quantidade de movimento e a identificação de forças para fazer análises, previsões e avaliações de situações cotidianas que envolvem movimentos.' (BRASIL, 2002)

## Encontro 1

- · Atividade: Identificar conceitos de física no CTB.
- · Objetivo: Identificar e compreender conceitos de física no Código de Trânsito Brasileiro.
- · Material de suporte: Código de Trânsito Brasileiro 2 e a cartilha Renovação da CNH 3 elaborada pelo Detran- RJ (2010).

Nesta atividade os alunos deverão pesquisar no material de suporte indicado pelo professor conceitos de física, dentre os quais podemos destacar os limites de

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velocidade permitidos (CTB, art. 61) e a distância de segurança frontal (CTB, art. 29). Vale a observação para o fato de que a legislação não explicita qual deve ser à distância de segurança frontal, mas a mesma está indicada na cartilha elaborada pelo DETRAN-RJ e é definida como sendo a distância que o veículo percorre no tempo de parada e que correspondente ao tempo de reação do condutor acrescido do tempo de frenagem do veículo. De modo prático usa-se o tempo de dois segundos para a determinação da distância de segurança frontal. Neste momento o professor poderá discutir o significado de velocidade instantânea e média, tempo de parada, tempo de reação e tempo de frenagem e solicitar aos alunos que determinem a distância de segurança frontal de acordo com o tipo de veículo e a classificação da via. Deve-se atentar que o limite de velocidade é indicado em Km/h e o tempo de parada é indicado em segundos, criando-se a oportunidade de discutir conversão de unidades.

Tabela 1: Sugestão de tabela a ser preenchida pelos alunos com as informações do material de suporte.

Após os alunos encontrarem as informações necessárias para o preenchimento da tabela, deverão ser capazes de responderem com propriedade os seguintes questionamentos:

- 1. De que forma o uso de álcool ou entorpecentes influenciam no tempo de parada?
- 2. Sob condições adversas, tais como chuva, óleo na pista, etc., o que ocorre com a distância de parada?
- 3. Analisando a Figura 1, justifique a diferença de velocidade para veículos leves e pesados?

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Figura 1:

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Fotografia de sinalização de trânsito. Disponível em:

&lt;http://www.movimentoconviva.com.br/site/entendendo-os-limites-de-velocidade/&gt; Acessado em:

01/08/2014

Nesta atividade podem-se ser abordados os conceitos físicos de trajetória, posição, deslocamento, velocidade média, velocidade instantânea, aceleração e frenagem, inércia, unidades de medida, conversão de unidades e atrito. Adicionalmente podem ser abordados conceitos de distancia de segurança, tempo de reação, tempo de frenagem, tempo de parada, classificação das vias, que são conceitos relacionados com a educação para o trânsito, mencionados no CTB.

## Encontro 2

- · Atividade: Videoanálise de situação de trânsito com o Tracker (vídeo indcado na referência).
- · Objetivo: Estimar a velocidade média dos veículos e verificar se os mesmos respeitam a distância de segurança frontal de acordo com CTB.
- · Material de suporte: Laboratório de Informática, software Tracker, manual do iniciante do Tracker (Tracker Brasil, 2014), sugestão de 4 vídeo para análise que pode ser baixado em http://goo.gl/7nJjwi.

Caso os alunos não conheçam o Tracker, faz necessário uma apresentação dos recursos básicos do Tracker, podendo usar o 'manual do iniciante' como material de suporte.

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Figura 2: Tela do Tracker indicando o eixo cartesiano, bastão de calibração e fita de medição sobre o vídeo no lado esquerdo. No lado direito temos o gráfico de posição x tempo na parte superior e na inferior a tabela de dados.

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A etapa seguinte é apresentar o vídeo aos alunos e solicitar que respondam às seguintes perguntas através da análise com o Tracker:

- 1. No primeiro vídeo qual a velocidade estimada do veículo na via? Está dentro da permitida?
- 2. No segundo vídeo qual deveria ser à distância de segurança em metros entre os veículos? Ela ocorre?
- 3. Qual a importância da distância de segurança frontal e por que ela ajuda a minimizar o risco de colisões entre veículos?

Nesta etapa são abordados os conceitos sistema de referencia, estimativa de comprimento e estimativa de velocidade média, organizar informação na forma de tabela e gráfico e obter informações a partir destes. Fica a critério de o professor aprofundar assuntos relacionados com estatística e analise de dados, como por exemplo, ajuste dos dados experimentais e propagação de erro.

## Encontro 3

- · Atividade: Construção de vídeo para analise com o Tracker.
- · Objetivo: Estudar colisões unidimensionais.
- · Material de suporte: Dispositivo de gravação de vídeo, Laboratório de Informática ou sala de aula com computador e projetor multimídia, itens para colisão (carros de brinquedo, bolas de tênis, etc.), tripé (ou outro suporte para o dispositivo de gravação de vídeo).

Nesta atividade os alunos devem criar seus próprios vídeos de colisão seja utilizando carros de brinquedo, bolas de tênis, etc. Sugere-se que a colisão seja unidimensional e totalmente inelástica, por questões de simplificação do problema. A análise da colisão pode ser uma excelente oportunidade para aprofundar a discussão sobre estatística e análise de dados.

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locidade em função do tempo (dir.). O vídeo utilizado no exemplo pode ser Figura 3: Vídeo de colisão unidimensional (esq.) e os dados experimentais da ve obtido em &lt; http://goo.gl/2shJpM&gt;

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É recomendável o uso de um tripé ou outro apoio para a filmadora. Lembre aos estudantes de que eles precisam ter um referencial de comprimento conhecido para ser utilizado no bastão de medição. O professor a todo o momento deve auxiliar os alunos em seu trabalho. Como forma de avaliar este encontro o professor pode pedir que os alunos mostrassem os resultados alcançados, seja através de apresentação oral a toda a turma ou sob forma de relatório.

Dentre os conceitos que podem ser abordados nesta etapa destacam-se os de energia cinética e sua conservação, energia mecânica e sua conservação, momento linear e sua conservação, tipos de colisão, coeficientes de restituição, atrito, estatística e analise de dados.

## Considerações Finais

Todo o trabalho é focado numa metodologia que se aproprie das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação com uma abordagem CTS. É interessante apontar que esta proposta metodológica pretende tornar o estudante elemento ativo no processo de aprendizado enquanto que o professor atuará como um mediador. Espera-se que esta proposta metodológica não fique restrita a usar a temática do trânsito como suporte para estudos cinemáticos, mas sim que propicie uma educação para o trânsito através do estudo da legislação e da discussão dela advinda.

A maioria das escolas não dispõe de laboratório de física, mas muitas contam com laboratórios de informática de modo que temos no Tracker a possibilidade de realizar uma análise física real sem o investimento em laboratórios de física. Nas escolas que contam com o projeto 'um computador por aluno', o uso do tracker agrega valor ao projeto transformando-o em 'um laboratório por aluno'.

Tracker possui a limitação de somente permitir a análise bidimensional dos vídeos, de modo que a escolha do vídeo na internet precisou de uma longa busca. Um aspecto relevante a ser destacado é para o fato de não haver referencial de comprimento nos vídeos, de modo que o tamanho do veículo foi estimado com base em informações de tamanho médio destes. Dessa forma, a medida da velocidade também é estimada. Se a análise peca pela falta de precisão, agrega-se muito valor ao estudante aprender sobre estimativas e técnica de análise, elementos essenciais em física, além de terem a oportunidade de analisar uma situação real ao invés de situações irreais apontadas em livros didáticos. No vídeo sugerido, o comprimento do veículo foi estimado em 5,0 m, o que corresponde a um carro de porte médiogrande. O veículo no qual medimos a velocidade apresenta o comportamento de um movimento com aceleração constante e a velocidade média foi determinada através

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da estimativa da distância percorrida e do intervalo de tempo correspondente. A velocidade média foi estimada como sendo da ordem de 50 km/h. A distância até o veículo imediatamente a frente foi estimada em 11,0 m, o que não corresponde ao indicado pela legislação vigente, tendo o condutor cometido uma infração. A limitação do Tracker, apontada acima, é superada quando o vídeo é confeccionado pelos próprios estudantes, pois todos os elementos necessários podem ser incluídos no vídeo.

Ao término da atividade, espera-se que os alunos passem a ter consciência de que a física não é um conjunto de fórmulas que resolvem problemas irreais ou ideais; percebam que a física utiliza-se de modelos para explicar os fenômenos e estes podem ter um grau maior ou menor de precisão e que os resultados experimentais são sempre passíveis de discussão e interpretação. O estudante ainda deverá perceber que as informações podem ser agrupadas em tabelas ou colocadas num gráfico. De acordo com o grau de aprofundamento desejado pelo professor ainda é cabível uma discussão sobre modelos e ajustes de dados experimentais. É importante destacar que a metodologia permite ao aluno compreender o que é uma investigação em ciências, onde lida-se com todas as variáveis impostas pela natureza e que cada dificuldade encontrada há de ser transformada em uma nova investigação (PACHECO, BARBOSA; 2014)

## Referências

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