Hidrodinâmica e Fisiologia Humana: Interdisciplinaridade no curso de Licenciatura em Educação do Campo

## HIDRODINÂMICA E FISIOLOGIA HUMANA: INTERDISCIPLINARIDADE NO CURSO DE LICENCIATURA EM EDUCAÇÃO DO CAMPO

Danila Ribeiro Gomes 1 , Élida Lopes Miranda , Nayara Stefany Leite de Lima 2 3

- 1 Universidade Federal de Viçosa/ Departamento de Educação, danilaribeiro@ufv.br
- 2 Universidade Federal de Viçosa/ Departamento de Educação, elida.miranda@ufv.br
- 3 Universidade de São Paulo/ Faculdade de Odontologia, nayara.stefany.lima@usp.br

## Resumo

Este trabalho propõe uma abordagem interdisciplinar do ensino Física para o curso de Licenciatura em Educação do Campo com habilitação em Ciências da Natureza. Tendo como fundamento pressupostos freireanos e da Educação do Campo, propõe-se, como ponto de partida do processo de ensino-aprendizagem, um tema gerador: a saúde de trabalhadoras e trabalhadores do campo. Especificamente, parte-se de um preocupante aspecto da realidade do contexto rural brasileiro: uma doença fúngica que acomete agricultoras e agricultores, responsável por mais da metade de mortes atribuídas a micoses sistêmicas, a paracoccidiodomicose. A sequência metodológica proposta começa com uma breve descrição dessa doença, que causa os primeiros danos funcionais nos pulmões. Em seguida, o foco é dirigido para o funcionamento do sistema cardiorrespiratório, e, finalmente, para o sistema cardiovascular. Nele, a microcirculação é o cenário onde se dá o fenômeno físico que se propõe contemplar. Tratam-se das trocas mediadas pelo líquido intravascular, as quais ocorrem entre células e capilares: nutrientes e oxigênio saem dos capilares para nutrir as células, compondo o sangue arterial, enquanto resíduos metabólicos e dióxido de carbono saem das células em direção aos capilares para compor o sangue venoso. Esse fenômeno é explicado por leis da Física que envolvem conceitos de Hidrostática e Hidrodinâmica, tendo destaque a Lei de Poiseuille, que descreve a vazão de um fluido incompressível (o sangue) através de um tubo cilíndrico (aproximação para as vias circulatórias humanas). Assim, esta proposta coloca em diálogo conteúdos próprios da Física e da Biologia, para compreensão de um fenômeno de manutenção da vida. Para além do tratamento curricular desses tópicos de ciências naturais, buscou-se orientar esta abordagem de ensino como um convite para estudantes do curso Licenciatura em Educação do Campo desenvolverem um olhar científico transformador de um importante aspecto de sua realidade: sua saúde e a de sua comunidade.

Palavras-chave : Educação do Campo, Ensino de Física, Ensino de Biologia, Hidrodinâmica, Fisiologia Humana.

## Educação do campo e ensino de ciências naturais

Nas últimas duas décadas, o movimento da Educação do Campo tem se afirmado na sociedade brasileira por um conjunto de lutas sociais e práticas educativas em defesa de um novo paradigma de educação, de campo, de escola e de sociedade. Esse movimento, em construção, possui princípios legitimados pelos

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movimentos sociais e pelos marcos normativos da Educação do Campo . A política 1 de formação de educadores do campo, conquistada a partir de demandas apresentadas pelo Movimento da Educação do Campo, apoia a implementação de cursos regulares de Licenciatura em Educação do Campo (LEdoC) nas instituições públicas de ensino superior do país (MEC, 2013).

Para Molina e Sá (2011), a LEdoC emerge como política de formação de educadores do campo e como uma nova modalidade de graduação nas universidades públicas brasileiras, com o objetivo formar profissionais para atuação nos anos finais do ensino fundamental e médio, e na gestão de processos educativos escolares e comunitários. Tal como apontam Brick, Pernambuco e Delizoicovi (2014), a Educação do Campo é parte de um projeto político transformador a ser pensado a partir das especificidades de seu contexto local. Para tanto, busca uma estratégia metodológica de formação de educadores, que tenha como pilar central a formação por áreas de conhecimento.

Para Caldart (2010), a habilitação de docentes por área de conhecimento tem como objetivo contribuir com a construção de processos capazes de desencadear mudanças na lógica de utilização e de produção de conhecimento no campo. Além disso, intenta ampliar as possibilidades de oferta da educação básica no campo, especialmente no ensino médio. No conjunto dos 45 cursos de LEdoC, a matriz curricular proposta desenvolve uma estratégia multidisciplinar de trabalho docente, organizando os componentes curriculares a partir de quatro áreas do conhecimento: Linguagens, Artes e Literatura; Ciências Humanas e Sociais; Ciências da Natureza e Matemática; Ciências Agrárias.

A LEdoC propõe uma formação que valorize o campesinato, percorrendo o contra fluxo do projeto econômico do capital. Nesse sentido, é fundamental compreender a importância do ensino de ciências naturais no processo de ensino aprendizagem. Por meio da interdisciplinaridade, o campo das ciências da natureza possibilita articular conhecimentos considerados básicos e fundamentais para se compreenderem a produção e o desenvolvimento no/do campo. Por isso, propomos interrogar 'um olhar epistemológico que [...] coloca o saber popular em diálogo com o saber científico' (UFV, 2013, pp. 20 e 21).

Assim, esta proposta tem como objetivo propiciar a compreensão de como uma abordagem interdisciplinar do ensino de ciências naturais pode subsidiar a Educação do Campo, articulando o ensino de Hidrodinâmica e Fisiologia Humana a partir de um tema gerador pertinente à realidade campesina, a saúde de trabalhadoras e trabalhadores do campo.

## O tema gerador

Para Freire (1987), o trabalho em torno de um tema gerador do processo de ensino-aprendizagem propicia a formação ativa do pensamento de sujeitos sobre sua realidade, bem como sua ação nela. Um resultado disso é a formação e o aprofundamento de uma consciência crítica sobre essa realidade. Trata-se de uma perspectiva de compromisso com a investigação da realidade, posto que

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componente capaz de provocar nova interpretação teórica sobre os elementos já conhecidos dessa realidade (GHEDINI; ONÇAY; DEBORTOLI, 2014).

Assim, a partir do tema gerador proposto, pretende-se, como propõe Freire (2002), destacar o potencial do conhecimento científico para explicar um elemento da realidade do campo e propiciar um novo olhar, mais fundamentado, sobre essa realidade. Esse potencial aponta para uma contribuição ímpar que cabe ao ensino das ciências naturais no âmbito da educação popular, qual seja a de, mediante o conhecimento sistematizado, iluminar conteúdos com os quais os campesinos já lidam em suas práticas cotidianas, para que saibam melhor o que já sabem ao seu modo (DELIZOICOV; ANGOTTI; PERNAMBUCO, 2009).

Uma proposta interdisciplinar para o ensino de Hidrodinâmica e Fisiologia Humana no curso de Licenciatura em Educação do Campo com habilitação em Ciências da Natureza

No que diz respeito ao caráter dialógico entre as ciências naturais, assim como Brito (2014), entendemos que perguntas multidisciplinares se complementam e se articulam. Isso fica visível ao explorarmos os mecanismos físicos envolvidos no funcionamento do corpo humano. Por essa razão, tais perguntas são de interesse inegável para estudantes de ciências naturais que não se contentam em entender de maneira superficial os processos que dizem respeito ao próprio corpo.

Dada a limitação de espaço para a apresentação escrita deste trabalho, omitimos da proposta metodológica elementos prévios à compreensão do assunto, como o conceito físico de pressão e tópicos de Biologia Celular, por exemplo. Por essa razão, partimos do pressuposto de que o público-alvo desta aula já compreende alguns desses conceitos prévios necessários.

Especificamente, propõe-se um destaque à importância dos conhecimentos em Física e Biologia para compreensão de uma doença comum a trabalhadores e trabalhadoras do campo, a paracoccidiodomicose, a qual causa acometimentos orais e cardiorrespiratórios. Para tanto, apresenta-se, a seguir, uma breve descrição da doença e, na sequência, da integração sistêmico-funcional entre o sistema cardiovascular e o sistema respiratório humanos.

## Saúde de trabalhadoras e trabalhadores do campo: a doença paracoccidiodomicose

A paracoccidiodomicose (PCM) é uma doença infecciosa causada pelo fungo Paracoccidioides brasiliensis e que retrata um problema de regiões rurais de países da América Latina, em especial o Brasil, onde a doença é responsável por 51,2% das mortes relacionadas a micoses profundas. É a doença sistêmica causada por fungo de maior destaque em nossa sociedade. A elevada ocorrência dessa doença é relacionada a múltiplos fatores favoráveis à sobrevivência do agente patológico, como condições apropriadas do solo e clima, presença de uma intensa agricultura comercial e grande número de pessoas em contato com atividadesagropecuárias. (GAETTI-JARDIM JÚNIOR et al., 2016).

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Acredita-se que o fungo sobreviva saprofiticamente em solo úmido, rico em proteínas, rodeados por rios, lagos e pântanos, ambientes esses em que ocorrem pequenas variações de temperatura. Nesses locais, o fungo cresce na fase de micélio, produzindo conídios que vivem por muitos meses, responsáveis pela disseminação aérea. Esses propágulos infectantes são inalados pelas pessoas, alcançando os alvéolos pulmonares. Com isso, tem início uma infecção capaz de se propagar, através da via linfo-hematogênica, para outras regiões do corpo,como a cavidade oral, outros órgãos e sistemas (TOLENTINO et al., 2010).

Ao se instalar no hospedeiro, o fungo causa nele uma resposta inflamatória granulamatosa, caracterizada por coleções de macrófagos epitelióides e células gigantes multinucleadas. O principal antígeno do agente patológico é uma glocoproteína, gp43, que possui três tipos de peptídeos de destaque no processo da doença. O peptídeo P10 possui epítopo de linfócitos T, o qual induz uma resposta protetora (inflamatória) do organismo do hospedeiro. Os peptídeos P4 e P23 inibem funções de macrófagos e reações inflamatórias, favorecendo, assim, a ocorrência de infecções no organismo (NEVILLE, 2009).

Destaca-se a importância do acompanhamento odontológico para as trabalhadoras e os trabalhadores do campo, pois importantes sinais dessa patologia aparecem na cavidade oral, como a lesão da estomatite moriforme. Também conhecida como pápulo erosivo, essa lesão tem evolução lenta, exulcerada, com fundo apresentando finas e múltiplas granulações vermelhas (RIBEIRO et al., 2012).

Para chamar a atenção de estudantes dos cursos de Licenciatura em Educação do Campo para esse importante problema de saúde pública do meio rural, apresentamos, na sequência, uma proposta de abordagem interdisciplinar como um desafio à formação de um olhar científico sobre o problema. A ideia é apresentar a doença PCM como tema gerador que exige o estudo de dois temas da Biologia e da Física que guardam relações entre si: respectivamente, a Fisiologia Cardiorrespiratória Humana e a Hidrodinâmica.

## O sistema cardiovascular humano

Sabe-se que o sistema cardiovascular humano tem a função básica de distribuir elementos nutritivos e oxigênio aos tecidos que compõem o corpo, de maneira a garantir sua sobrevivência. Essa distribuição é feita a partir do bombeamento, realizado pelo coração, do sangue, o qual circula por todo o corpo através de uma rede vascular. Essa rede é composta por artérias, arteríolas e capilares - por onde passa o sangue rico em nutrientes e oxigênio -, e por veias, vênulas e capilares - por onde passa o sangue rico em resíduos metabólicos, como o dióxido de carbônico, coletados das células. Têm-se, então, as chamadas circulação sistêmica e circulação pulmonar (GUYTON; HALL, 2011).

Na circulação sistêmica, pelo lado esquerdo do coração, via circuito arterial, dá-se o transporte de sangue rico em oxigênio e outros nutrientes vitais, e, pelo lado direito do coração, via circuito venoso, ocorre a captura de sangue rico em dióxido de carbono e outros resíduos metabólicos das células (GUYTON; HALL, 2011).

Na circulação pulmonar, o sangue rico em dióxido de carbono circula via circuito venoso, do lado direito do coração para os pulmões, lá depositando o dióxido de carbono e recebendo o oxigênio. Na sequência, o sangue rico em oxigênio circula dos pulmões de volta para o lado esquerdo do coração, onde é bombeado

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novamente para a circulação sistêmica. E, assim, os processos se continuam, num ciclo permanente que permite a manutenção da vida (GUYTON; HALL, 2011)

Coloca-se, aqui, o foco sobre a abordagem interdisciplinar entre as duas ciências naturais em questão na forma de uma pergunta: No âmbito da circulação sistêmica, como se dá, nas células, o depósito de nutrientes e oxigênio e a captura de resíduos como o dióxido de carbono?

Para responder essa questão, é preciso situar as estudantes e os estudantes no locus onde se dá o fenômeno: a rede de capilares sanguíneos presentes nos órgãos que compõem os diversos aparelhos do organismo humano. Nessa rede, onde se dá a chamada microcirculação sanguínea, ocorre uma confluência entre os capilares oriundos das ramificações arteriolares e aqueles que se continuam nas vênulas (NETTER, 2009).

Uma vez situado anatomicamente o mecanismo biológico em questão, o desafio é fazer as estudante e os estudantes perceberem que esse mecanismo só permite a manutenção da vida porque seus elementos obedecem leis da Física.

## Física da microcirculação humana

No mecanismo biológico que ocorre na microcirculação estão presentes quatro diferentes pressões, cujo balanço revela o porquê dos sentidos de fluxo (sangue rico em nutrientes e oxigênio saindo dos capilares para nutrir as células e sangue rico em resíduos, como o dióxido de carbono, saindo das células rumo às vênulas) (NETTER, 2009). São elas:

-  Pressão hidrostática capilar, Phc: É devida ao líquido intravascular. Tem valor aproximado de 30 mmHg perto da arteríola e 10 mmHg perto da vênula, e sentido contra as paredes dos vasos, de dentro para fora, isto é, sentido de efluxo relativamente aos capilares.
-  Pressão hidrostática intersticial, Phi: É devida ao líquido conhecido por fluido intersticial, que envolve as células, isto é, um líquido exterior às células que preenche o meio onde elas se encontram. Na região dos capilares essa pŕessão tem valor -3 mmHg, isto é, seu sentido é de efluxo relativamente aos capilares.
-  Pressão coloidosmótica ou pressão oncótica, Poc: É uma pressão do tipo osmótica devida à presença de proteínas no plasma sanguíneo, como a albumina, por exemplo. Está relacionada à atração que essas proteínas exercem sobre íons e água presente no meio intersticial, os quais, ao contrário das proteínas, podem atravessar as paredes dos capilares, entrando neles em direção ao sangue intravascular. O valor aproximado dessa pressão é de 28 mmHg, com sentido de influxo.
-  Pressão osmótica intersticial, Poi: É uma pressão relativa à osmose imposta pelo meio intersticial, isto é, à passagem de fluido do capilar para o meio intersticial, mais concentrado. Tem sentido de efluxo, com valor aproximado de 8 mmHg.

Há uma lei da Física que descreve a vazão Q de um fluido incompressível através de um tubo cilíndrico, a Lei de Poiseuille, cuja equação é:

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em que ∆𝑃 é a variação de pressão do fluido dentro do tubo, 𝜂 é a viscosidade do fluido, 𝑟 é o raio do tubo e 𝐿 é o comprimento do tubo.

A equação nos diz que a variação de pressão exercida por um fluido em seu fluxo dentro de um tubo aumenta com a redução do calibre do tubo. No sistema cardiovascular, isso equivale a dizer que a pressão sanguínea (Phc) ao longo do sistema cardiovascular diminui a partir do coração, uma vez que o calibre dos vasos sanguíneos diminui desde as artérias, que se ramificam em arteríolas e, finalmente, em capilares (NETTER, 2009).

O gradiente de pressões que determina o sentido da difusão do conteúdo sanguíneo é dado pelo balanço de todas as pressões presentes na microcirculação. Contudo, a variação da pressão hidrostática capilar Phc ao longo dos capilares é o elemento físico em destaque, como se percebe matematicamente a seguir. Para que a leitura seguinte flua com mais clareza, apresenta-se, no quadro abaixo, um resumo das pressões envolvidas na microcirculação, seus valores e sentidos.

Quadro 01: Pressões presentes na microcirculação humana

Ao chegar aos capilares pelas arteríolas, o fluxo de sangue rico em nutrientes encontra um meio com uma pressão com sentido de influxo para os capilares, a pressão coloidosmótica Poc. As demais pressões têm sentido de efluxo. A soma dos módulos de todas as pressões de efluxo superam o valor da Poc. Assim, o sentido do gradiente de pressões é de efluxo, de modo que os elementos nutritivos saem dos capilares para o meio intersticial, nutrindo as células. (NETTER, 2009).

Contudo, conforme avança pelos capilares, o fluxo sanguíneo tem sua Phc diminuída, pois, de acordo com a Lei de Poiseuille, à medida que o calibre dos vasos diminui (na equação, o raio do tubo), a variação da pressão aumenta. Dessa forma, a Phc mais próxima da vênula tem módulo menor que aquela mais próxima da arteríola, chegando a um valor de 10 mmHg, como indica o Quadro 1. Por essa razão, perto da vênula, o módulo da resultante de todas as pressões de efluxo não supera a pressão com sentido de influxo, a Poc, de modo que o gradiente das pressões, nessa região, tem sentido de influxo. Por isso, perto das vênulas o sangue capta os resíduos celulares, compondo o sangue venoso rico em dióxido de carbono, que segue seu fluxo rumo à circulação pulmonar (NETTER, 2009).

A partir dessa explanação dos mecanismos biológicos de nutrição do aparelho respiratório humano do ponto de vista da Física e Biologia, pode-se proporcionar uma ideia da ação deletéria ocasionada pelo fungo Paracoccidioides

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brasiliensis . Uma vez instalada no organismo humano a infecção causada por esse agente patológico, a intensa reação inflamatória granulomatosa do hospedeiro ocasiona alterações anatômicas - como lesões ulcerosas e fibrosas -, as quais, por sua vez, implicam em alterações funcionais. Alterações no calibre dos capilares presentes nos alvéolos pulmonares implicam em alterações na pressão sanguínea Phc e, portanto, no balanço fisiológico das pressões envolvidas no mecanismo biológico. Consequentemente, ocorrem alterações malíferas na nutrição e coleta de resíduos dos alvéolos pulmonares. Daí a severidade da doença.

## Considerações finais

Pelo exposto, buscou-se apresentar a beleza e complexidade de um mecanismo biológico que ocorre na escala da microcirculação humana, tão essencial à vida. Nessa complexidade, percebe-se a precisão de um determinado fenômeno fisiológico, num trabalho harmônico propiciado pelo modus operandi da natureza, o qual ocorre de acordo com leis da Física.

- O conhecimento interdisciplinar acerca desse assunto tem o potencial de estimular entre sujeitos do campo um trato mais atento - posto que cientificamente esclarecido - com sua saúde e a de suas comunidades. De fato, a abordagem proposta se mostrou capaz de propiciar a estudantes do campo um pertinente chocar-se com a realidade do dano biológico causado pelo agente patológico da doença paracoccidiodomicose. A esse respeito, em trabalho futuro serão descritos resultados alcançados com estudantes de um curso de Licenciatura em Educação do Campo com habilitação em Ciências da Natureza.

Esse chocar-se, contudo, coexiste com um encantar-se científico, um encantar-se com a beleza e harmonia do funcionamento da natureza. No momento do ensino-aprendizagem de ciências naturais, esse encantar-se se dá a partir de novos conhecimentos, que propõem um novo rigor, uma nova linguagem, uma forma particular de apreender e descrever o funcionamento da natureza. Com eles, os sujeitos do campo têm a oportunidade de reinventar suas formas de ver o mundo e o quão surpreendente pode ser o funcionamento da natureza, muitas vezes já tão bem conhecido em seus modos de conhecer.

Por isso, o ensino de Física, enquanto ciência da natureza, tem um lugar privilegiado em que, causando choques e encantamentos, propõe um constante convite para transformação intelectual de olhares e, consequentemente, de ações na própria realidade. Lugar privilegiado das ciências da natureza, lugar privilegiado dos formadores de professores de ciências da natureza.

## Referências

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