Exercitando a criatividade e aprendendo física: fazendo animações para a história da física.

## Exercitando a criatividade e aprendendo física: fazendo animações para a história da física

## João Luis Sampaio 1 , Ariel de Andrade Oliveira , Bruno Bulhões da Rocha 2 Lopes 3 , Adgenilson Silva de Brito Felix , Itallo de Sousa Silva , Kauan Mateus 4 5 Leogedário Silva , Ana Paula Bispo da Silva 6 7

1 Instituto Federal Da Paraíba/Professor, jlsampaio@hotmail.com

2 ariel.wp@outlook.com

3 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, brunolopes16@live.com

4 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, adgenilson@gmail.com

5 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, itallo.sousa.silva@gmail.com

6 Instituto Federal Da Paraíba/Aluno, kauan.mateus13@gmail.com

7 Universidade Estadual da Paraíba/Departamento de Física/Grupo de História da Ciência e Ensino (GHCEN), anabispouepb@gmail.com

## Resumo

A história da ciência (HC) pode ser inserida no Ensino de Física através de diferentes perspectivas, como: conceitual, epistemológica, sociocultural ou motivacional. Em qualquer delas, ressalta-se a necessidade de atentar para a apresentação de episódios históricos que superem a simples menção a fatos, nomes e datas e que, ao mesmo tempo, possibilitem atender aos interesses dos alunos. Diante desses pressupostos, o presente trabalho relata a experiência de planejamento e criação de animações a partir da participação dos alunos como protagonistas no processo de criação. O episódio histórico escolhido - Torricelli e o movimento das águas - proporcionou o estudo de conteúdos de hidrodinâmica associados à perspectiva histórica, incluindo a biografia e o estudo do trabalho original de Torricelli. A divisão de tarefas, o compartilhamento de ideias e o destaque para habilidades inusitadas, resultou na motivação destes alunos (coautores) para conteúdo de Física. O resultado final, que consiste de uma animação, serve como projeto piloto para ações posteriores, com o envolvimento de mais alunos e a criação de um ambiente criativo na sala de aula que destaque os alunos como protagonistas no desenvolvimento de projetos.

Palavras-chave : Alunos Protagonistas. Animações. História da Física

## Introdução

A interface entre a história da ciência e o ensino pode ser abordada sob diferentes perspectivas, dependendo do objetivo a que o professor se propõe. Nesse sentido, considera-se adequado conciliar o rigor historiográfico à realidade da sala de aula, adaptando a linguagem e o conteúdo para atender ao público a que se destina: os alunos (FORATO et. al., 2011; SOUZA, 2014).

Porém, na maioria das vezes os alunos enquadram-se, nesse processo, como passivos: o material é preparado pelo professor, seja ele vídeo, textos, atividades experimentais, etc., e cabe ao aluno participar da aula. Teixeira et al. (2012) e Oliveira e Silva (2012) destacam ainda que a abordagem histórica na sala de aula concentra-se na leitura e discussão de textos que incluem um episódio histórico, mas que dão destaque às questões de natureza da ciência, tentando

conciliar a ciência, sociedade e tecnologia. Ou seja, o material utilizado tem o significado atribuído pelo professor.

Assim, conclui-se que dentro os níveis ou eixos possíveis para a abordagem histórica segundo Seker (2012) -conceitual, epistemológico, sociocultural e motivacional - o motivacional é pouco considerado. Considera-se que o nível ou eixo motivacional é o que pode tornar a ciência mais 'agradável' para os alunos, incentivando-os a seguir carreiras científicas. Entendemos que o motivacional deve considerar o aluno como sujeito participativo no processo de construção do próprio material, tornando-o protagonista no ambiente de ensino (Boghossian; Minayo, 2009).

Consideramos que um projeto envolvendo a produção de animações sobre a história da física permite incluir o nível motivacional, bem como inserir o aluno como parte do processo. Sendo o aluno o protagonista no processo de construção da animação, cabe a ele definir e caracterizar personagens, atribuir-lhes papéis e apropriar-se do contexto social e cultural para melhor compreender o próprio conhecimento científico. Não implica numa simples divisão de tarefas, mas de posicionar-se diante do trabalho a ser feito, traçando o melhor caminho e adquirindo autonomia no desenvolvimento de um projeto conjunto (RAPOSO, 2014; SOUZA, 2015). O desenvolvimento do projeto torna-se uma oportunidade de desenvolver competências atitudinais e procedimentais (ZABALLA,1998), na mesma medida em que insere os conceitos de física numa perspectiva histórica

No entanto, por considerar-se a importância da abordagem histórica que será dada, e a necessidade de desenvolver também competências conceituais, o professor não pode ausentar-se do processo. Cabe a ele orientar as discussões e indicar distorções históricas e de natureza da ciência, para que o projeto possa servir para referências posteriores.

Este trabalho traz o relato do processo de construção de uma animação em história da física que desenvolveu-se tendo os alunos como protagonistas. O planejamento da animação envolveu pesquisa histórica, enquanto o processo de criação dos elementos necessários para a animação envolveu a participação de alunos e professor e o desenvolvimento de diferentes competências. Trata-se de projeto em andamento, em que os resultados obtidos até o momento indicam que o protagonismo dos alunos diante do projeto sugerido é o motor para que haja as mudanças em sala de aula no sentido de motivá-los para aprender física.

## Torricelli e o movimento das águas

Em 1644, Evangelista Torricelli (1608-1647) publicou sua Opera Geometrica , contendo estudos sobre a trajetória da água num movimento de queda. Como parte do paradigma vigente, a obra de Torricelli destaca a geometria do problema, e seus cálculos baseiam-se em razão e proporção de segmentos de retas. No período em que Torricelli desenvolveu seu trabalho, a obra de Galileu Galilei (1564-1642) já era conhecida ( Discurso sobre duas novas ciências ), o sistema copernicano ainda estava em discussão, a física aristotélica ainda era considerada a melhor forma de explicar o movimento dos corpos e o conhecimento geométrico era aquele que poderia fornecer uma solução mais verdadeira possível (HEILBRON, 2003). Adepto das ideias de Galileu e conhecedor de vários autores da geometria, Torricelli estudou o escoamento das águas por um orifício na base do recipiente, encontrando uma proporcionalidade que correspondia à parábola (BISTAFA, 2014).

Apesar da primeira aparição da relação entre velocidade e altura estar inicialmente relacionada ao movimento das águas, a 'equação de Torricelli' é geralmente apresentada, de forma acrítica, como uma solução para a cinemática quando não há a grandeza tempo no enunciado do problema. Portanto, concluímos que a abordagem histórica desta 'equação' poderia ser interessante para mostrar que o conhecimento científico pode ser alterado ao longo da história e que as fórmulas e equações atuais têm um contexto em que foram desenvolvidas, não surgindo do nada.

Também ajudou na escolha deste episódio o fato de encontramos a biografia de Torricelli em português (GLIOZZI, 2007); a tradução da obra de Torricelli em português (BISTAFA, 2014), bem como uma análise do mesmo para o caso da cinemática (MACÊDO, 2010). Nesse sentido, a existência de fontes primárias e secundárias em português auxiliaram em grande parte o trabalho do professor e dos alunos, que não tiveram que elaborar o episódio histórico a partir apenas de fontes em outros idiomas.

## Desenvolvendo o projeto

Inicialmente como um projeto no campus Guarabira do Instituto Federal da Paraíba escolheu-se uma equipe de 5 alunos de diferentes áreas técnicas para compor o grupo da pesquisa. A escolha não foi feita diretamente pelo professor, mas foi dada a opção, dentre todas as salas, da participação neste projeto. De pronto foi obtido a disposição destes 5 alunos em colaborar com o projeto. Os alunos que participaram tinham entre 16 e 18 anos e cursam 2ª e 3ª séries do ensino médio integrado. A escolha de apenas 5 alunos para o projeto veio a ser como um trabalho prévio que se pretendia fazer dentro de uma sala de aula com todos os alunos envolvidos. A intenção é que a partir deste trabalho possamos aplica-lo a uma sala de aula inteira, dividindo os alunos em equipes para a construção da animação o que, neste momento já está, também, em construção.

Dentre os alunos foram distribuídas tarefas para desenvolvimento. Nesse momento todos os 5 alunos aprenderam, juntamente com o professor tutor a construir uma animação e suas dificuldades. O professor tutor do projeto buscou informações a respeito de como se construir animações. Atualmente verificamos na Internet uma série de vídeos e sites específicos de animação 2D, 3D, etc. Dentre as opções foi escolhida a animação 2D por ser mais prática e acessível no sentido de não demorar a aprender as ferramentas necessárias para o desenvolvimento da animação. Juntamente a isso pensou-se em buscar um programa gratuito que possibilitasse a aplicar o projeto, dentre tantos foi escolhido o programa Inkscape 0,91 para a produção dos desenhos vetorizados. 1

Nas pesquisas a respeito da animação foi definida uma sequência inicial de trabalho que era:

Etapa 1: Produção do texto inicial para narração - episódio histórico, Etapa 2: Produção de cenas a partir do texto inicial, Etapa 3: Desenhos a mão das cenas, Etapa 4: Vetorização dos desenhos, Etapa 5: Dar movimento básico aos desenhos já vetorizados, Etapa 6: A animação propriamente dita que é a junção dos desenhos já movimentados e da narração.

## Etapa 1 - Produção do texto para a animação - Episódio histórico

Um dos alunos foi encarregado da produção das cenas. O aluno escolhido ficou encarregado desta parte desde o início por se destacar na escrita de textos e o mesmo desejou trabalhar na construção do texto e divisão das cenas. Nesse ponto foram buscados textos biográficos de Torricelli e a partir dele foi retirada uma sequência básica que forneceria argumentos para a construção de cenas e também a narração.

## Texto produzido (narração):

Filho de um pai artesão têxtil de condições financeiras modestas Torricelli desde criança ele demonstrava talentos incomuns e assim seu pai o entregou aos cuidados de seu tio, um monge Camaldolese, para cuidar de sua formação Humanística. Entre 1625 e 1626 estuda matemática e filosofia na escola jesuíta de Faenza. Seu desempenho era tamanho que faz seu tio o enviar para Roma para estudar com Benedetto Castelli - um amigo de Galileu. Jovem tão promissor que fez com que Castelli o convidasse para ser seu secretário particular! Uma de suas funções era responder as correspondências de Castelli e numa delas de 11 de set de 1632 endereçada a Galileu, Torricelli aproveita a oportunidade e se apresenta como matemático e que também tinha lido várias obras dos grandes geômetras gregos Apolonius, Arquimedes, Theodósius e Ptolomeu e praticamente tudo a respeito de Brahe, Kepler e do próprio galileu se convencendo da teoria heliocêntrica de Copérnico.

Após isso pouco se sabe o que fez Torricelli mas continuou a secretariar outros pares na época. Em 1641 estando em Roma pediu a Castelli uma opinião sobre um tratado a respeito do movimento que ampliava as ideias sobre lançamentos de projéteis que galileu já tinha descrito. Castelli ficou maravilhado com o trabalho. Em 2 de março de 1641 escreveu a Galileu avisando que logo estari apor Florença e visitaria o amigo e levaria consigo um manuscrito de um discípulo seu. Em abril de 1641 entregou o manuscrito a Galileu e propôs que ele aceitasse Torricelli como seu assistente e após ler o trabalho Galileu o aceitou prontamente!

A sua ida para Acerti aconteceu alguns meses depois por problemas particulares, mas em 10 de outubro de 1641 Torricelli chega a Arcetri para se juntar a Galileu e a Vicenzo Viviani, seu outro assistente. A pena que essa reunião tenha durado somente três meses pois Galileu morreu em janeiro de 1642. Torricelli é nomeado a ocupar a cátedra de Galileu até 1647 ano de sua morte. Em 1644 Torriceli publica a obra Opera Geométrica onde apresenta ideias interessantes que serão utilizadas na cinemática.

## São elas:

- -No estudo dos movimentos parabólicos dos projéteis se a força que acelera o corpo cessar em algum ponto da trajetória, o projétil se moverá numa direção tangente à trajetória;
- - Num gráfico da distância em função do tempo, a tangente do ângulo horizontal em qualquer ponto da trajetória mede a velocidade instantânea do corpo;

- - Parece demonstrar o princípio de Galileu que pesos possuem, tanto em queda livre quanto através de um plano inclinado de mesma altura de queda, a mesma velocidade imediatamente antes de tocar o solo.

Uma das questões estudadas por Torricelli foi o movimento de um jato d'água jorrando de um pequeno orifício para determinar sua velocidade. Ele verificou que se o jato fosse direcionado para cima ele alcançaria uma altura menor que o nível do líquido no recipiente. Segundo ele isso era devido as forças de resistência ao movimento e sem elas o jato alcançaria a mesma altura.

A partir dessa hipótese ele deduz o teorema que leva o seu nome:

- ...a "velocidade de efluxo de um jato é igual à que uma única gota do líquido teria de pudesse cair livremente no vácuo do nível acima do líquido em relação ao orifício do efluxo". Torricelli aponta que o fenômeno de queda livre de uma gota do líquido se assemelha ao efluxo de um jato. Portanto a proporcionalidade entre velocidade de efluxo e a raiz quadrada altura do nível do líquido em relação ao orifício, pode ser estendida para a medição da velocidade de um corpo em queda livre. Aí está a verdadeira origem da "equação de Torricelli"

Vemos então que a origem da famigerada equação de Torricelli vem do estudo do escoamento de fluidos!!.

## Etapa 2 - A divisão de cenas

A partir do texto produzido anteriormente, um dos alunos do projeto ficou com o encargo de separar os momentos importantes que seriam transformados em desenho, gerando uma sequência para a próxima etapa do projeto. Neste ponto o aluno que participou da produção do texto trabalhou da melhor forma, colocando sua impressão de como poderiam ser divididas as cenas, de forma a facilitar o trabalho do próximo colega que iria desenhar as cenas. O professor tutor fez pequenas alterações já pensando em como poderiam ficar as cenas. Foi passado ao aluno que precisaríamos de cenas que resumissem partes do texto inicial, mas que não perdesse a identidade do texto e pudesse transferir a quem assiste a impressão real do texto. O aluno teve algumas dificuldades quando o texto entrava na parte que descrevia o trabalho de Torricelli, que tratava do movimento das águas. (Ainda está sendo definido uma melhor forma de apresentar a animação de forma mais compreensível).

Alguns exemplos das cenas descritas pelo aluno:

CENA 01 - O pai de Torricelli observa da janela seu filho observando o céu diurno com uma luneta enquanto outras crianças brincam ao redor. (Alterado posteriormente a luneta por observações do céu com astrolábio)

CENA 02 - O pai, o tio e Torricelli estão sentados à mesa. O pai se despede de Torricelli e este deixa a casa com seu tio.

CENA 03 - Torricelli no quadro negro em frente a outros alunos com seu tio e o professor a observá-lo. Castelli e o tio conversam e Torricelli parte junto a este.

Esse momento tem sido, para os alunos, complicado em termos de compreensão do texto traduzido, corroborando a hipótese de que o trabalho com fontes primárias no ensino médio, mesmo que traduzidas, precisa ser melhor elaborado. Nessa parte que queremos introduzir os estudos dos conceitos envolvidos, no caso - o movimento das águas - e os alunos demonstram dificuldade em entende-lo e procuram estudar o processo para poder explica-lo na sequência da

animação. O problema inicial estava na tradução do texto que traz consigo a forma de se expressar do autor original. O texto foi discutido para melhor elucidar o que se estava propondo como hipótese do movimento do jato d'água explicado por Torricelli.

## Etapa 3 - O desenho das cenas

Com o texto definido e as cenas divididas o próximo passo era a produção dos desenhos que ficou a cargo de outro aluno que iria produzir o storyboard (desenhos das cenas uma a uma como história em quadrinhos). Este aluno foi escolhido para esta tarefa por ter mais habilidade em desenhar dentre os demais, nesta parte o professor discutiu com o aluno como poderiam pesquisar as imagens dos filósofos naturais envolvidos na animação. Nesta etapa, foram feitos desenhos das cenas na forma simplificada que posteriormente ganharão movimentos. Os desenhos foram elaborados tanto pelo aluno quanto pelo professor, e discutidas as formas de apresentação dos envolvidos na história baseados em pesquisas de suas imagens quando houvessem e deixando sempre um caráter engraçado nos desenhos. Abaixo exemplos dos Desenhos:

Figura 3: Desenhos expressando Torricelli ainda menino. Fonte: arquivo próprio.

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Figura 4: Desenhos expressando o tio de Torricelli com Benedetto Castelli. Fonte: arquivo próprio.

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## Etapa 4 - Vetorização dos desenhos

Nesta etapa os desenhos foram passados a equipe restante de 3 alunos responsável pela vetorização. Antes do início da produção o professor tutor estudou o programa selecionado (Inkscape 0,91) para poder ensinar as ferramentas básicas aos alunos. Esta fase parece a mais demorada devido a própria manipulação do programa. Pretende-se posteriormente formatar uma pequena sequência ensinando o básico para se poder vetorizar e iniciar trabalhos como o descrito neste material. Abaixo um desenho já vetorizado:

[Digite aqui]

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Figura 5: Desenho original de Benedetto Castelli e desenhos já vetorizados pelo professor e com movimentos. Fonte: arquivo próprio.

## Desenho já vetorizado por aluno:

Figura 6: Desenho original e desenho já vetorizado por aluno. Fonte: arquivo próprio.

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Até então o trabalho está nesta fase de montagem dos desenhos vetorizados. Os alunos indicados para trabalhar neste ponto são ligados ao curso técnico integrado de informática. Ainda assim, pensando numa perspectiva atual de que os alunos de hoje têm acesso à tecnologia, e são rápidos em aprendizado das mesmas, o projeto pode ser executado em escolas não necessariamente técnicas. As dificuldades se passam como em qualquer projeto no qual os envolvidos não tem, ou até mesmo nunca tiveram, contato com ferramentas de desenho na informática. No momento estão todos voltados para o desenvolvimento de cenas para a produção da animação em si.

## Considerações finais

No projeto apesar das diversas dificuldades, desde a produção de um texto que atenda a uma narrativa que venha a ser colocada em uma sequência de animações e até mesmo a questão do trabalho junto aos alunos quando se trata de pesquisa em história da ciência. Tentando se ater a construção do texto de forma a abordar situações internalistas e externalistas (Martins, 2005), como por exemplo, mostrar a biografia de Torricelli e nela denotar a condição diferenciada desde menino até sua formação e sua trajetória, até chegar enfim, as suas obras nas quais trazem todo o pensamento científico de sua época que estão presentes nos dias atuais, mas de forma diferente como de fato se procedeu. No processo da elaboração da animação a pretensão é demonstrar a construção do conceito e de onde ele partiu mostrando, até mesmo, suas dificuldades de sua época.

No que se refere ao trabalho computacional deve-se ter consciência de que há muito trabalho pela frente e que, como professores, devemos sempre nos atualizar nas novas tecnologias para que possamos trazê-las para sala de aula com a certeza que a mesma estará inserida no processo da elaboração da animação.

Os alunos têm gostado e se dedicado ao projeto como esperado, uma vez que são propostas as atividades, eles têm toda a liberdade de executá-la, e então nos encontros, com a participação de todo o grupo, é definido o que se tem que fazer em seguida, seja o aceite dos trabalhos, ou a volta do trabalho para ser melhorado. O projeto, apesar de ser executado extraclasse, já rendeu frutos passando a uma nova formatação agora atendendo a uma classe inteira para uma nova animação. Este novo projeto, já em elaboração, já se mostra promissor e o aspecto motivacional inserido com a animação tem demonstrado frutos no interesse do aluno pela ciência. Inclusive novos métodos de animação estão sendo discutidos para essa nova empreitada como, por exemplo, o Stop Motion.

## Referências

BISTAFA, S. R. A lei de Torricelli v= √ 2gh: Uma tradução comentada de sua origem no De Motu Aquarum (Do Movimento das Águas) . Revista Brasileira de História da Ciência, v. 7, p. 110-119, 2014.

BOGHOSSIAN, Cynthia Ozon; DE SOUZA MINAYO, Maria Cecília. Revisão sistemática sobre juventude e participação nos últimos 10 anos . Saúde e sociedade, v. 18, n. 3, p. 411-423, 2009.

DE SOUZA, Regina Magalhães. Protagonismo juvenil: o discurso da juventude sem voz. Revista Brasileira Adolescência e Conflitualidade, v. 1, n. 1, 2015.

FORATO, T. C. M; PIETROCOLA, M.; MARTINS, R. A. Historiografia e natureza da ciência na sala de aula . Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 28, n. 1, p. 27-59, 2011.

GLIOZZI, M. Torricelli, Evangelista. In: In: GILLISPIE, C.C. (org). Dicionário de biografias científicas. Trad, Carlos Almeida Pereira… [et.al]. Rio de Janeiro: Contraponto, 2007. 3V.

HEILBRON, J. L. (ed). The Oxford Companion to the History of Modern Science , New York: Oxford University Press, 2003, pp. 370-374.

MACÊDO, M. A. R.. A equação de Torricelli e o estudo do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) . Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 32, n. 4, 4307, 2010

MARTINS, L. A. P. História da ciência: objetos, métodos e problemas . Ciência &amp; Educação, São Paulo, v.11, n.2, p.305-317, 2005.

RAPOSO, Washington Luiz . História e Filosofia da Ciência na Licenciatura em Física, uma proposta de ensino através da pedagogia de projetos . Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 31, n. 3, p. 722-738, 2014

SEKER, H. The instructional model for using history of Science . Educational Sciences: Theroy and Practice, v. 12, n. 2, p. 1152-1158, 2012.

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