A CIÊNCIA FORENSE E O ENSINO DE FÍSICA

## A CIÊNCIA FORENSE E O ENSINO DE FÍSICA

L. C. Silva , M. P. P. Castro 1 2

- 1 Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, laisacs7@gmail.com
- 2 Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro /LCFIS, mpilacastro@gmail.com

## Resumo

Ensinar ciências para alunos que chegam desmotivados nas aulas tem se apresentado como um grande desafio para os professores. Assim, o principal objetivo deste projeto é apresentar uma possível alternativa que seja capaz de despertar a curiosidade nos estudantes para o aprendizado de ciências. Considerando que aulas descontextualizadas podem passar a impressão de que ciência é algo desinteressante e assim desmotivar os estudantes, a alternativa proposta é a utilização de experimentos simples capazes de associar a Ciência Forense com o conteúdo curricular de Física proposto para o ensino médio. Seguindo as orientações do Currículo Mínimo para o Ensino de Física para o Rio de Janeiro este trabalho traz um experimento capaz de associar o conteúdo de queda livre com a análise de vestígios de sangue em cenas de crime, a ser aplicado em turmas do primeiro ano do ensino médio. A fim de tentar determinar se há interesse por parte das pessoas, de uma forma geral, na utilização do contexto da Ciência Forense na sala de aula. A partir dos resultados obtidos é possível concluir que a Ciência Forense tem potencial para ser uma ferramenta didática eficiente e capaz de atrair o interesse das pessoas para as aulas de Física.

Palavras-chave : Queda livre, Tensão superficial, Experimento

## Introdução

- O ensino de ciências vem sendo trabalhado na escolas de forma descontextualizada e, devido a isso, os estudantes acabam por associar o aprendizado em ciências com a memorização de fenômenos e de nomes complexos (SANTOS, 2007), o que passa a impressão de que o ensino de ciências só trata de assuntos e conteúdos interessantes para os cientistas (NEHRING et al, 2000).

Dos objetivos que, segundo Santos (2007), a contextualização no ensino de ciências pode possuir, a aplicação de experimentos voltados para a Ciência Forense nas aulas de Física ou como iniciativa interdisciplinar se alinha com a proposta de utilizar a contextualização como ferramenta para auxiliar na aprendizagem de conceitos científicos e para encorajar os estudantes a relacionar os conteúdos e experiências de ciências com objetos e situações que fazem parte do cotidiano desses alunos.

- O nível de popularidade atual da Ciência Forense entre o público jovem está principalmente relacionado com a sua inserção em roteiros de séries de televisão com narrativas elaboradas e exageradas, embora a primeira abordagem da Ciência Forense na ficção tenha sido em 1887 com a publicação do livro 'Um estudo em

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vermelho' escrito pelo Sir Arthur Conan Doyle, em que este apresentou a aplicação de técnicas específicas com embasamento científico na resolução de um crime. (BELL, 2008) (GARRIDO; GIOVANELLI, 2009)

A Ciência Forense é uma área do conhecimento que tem por característica sua interdisciplinaridade, envolvendo conhecimentos de Física, Química, Biologia, entre outros, que podem ser trabalhados de forma isolada ou em parceria (SEBASTIANY, 2013). Essa capacidade interdisciplinar está relacionada ao fato de a Ciência Forense ter se fundado a partir de diversas técnicas que tinham em comum a sua aplicação, sendo identificadas como parte de um processo investigativo baseado em lógica e métodos correlacionados. (TILSTONE; SAVAGE; CLARK, 2006) (GARRIDO; GIOVANELLI, 2009)

Assim, a utilização da Ciência Forense como meio de contextualização nas aulas de Física surge como uma proposta para estimular a curiosidade, atraindo a atenção dos alunos, e para auxiliar na construção do conhecimento, considerando que segundo Nehring et al (2000, p.94) um ensino descontextualizado de ciências pode ter por consequência a impressão de que ciência é algo desinteressante e assim desmotivar os estudantes a aprender os conteúdos propostos.

Diante do desafio de ensinar ciências a alunos que já chegam desmotivados para aprender e com ideias pré-concebidas sobre tais matérias, o principal objetivo é apresentar a Ciência Forense como uma possível alternativa capaz de despertar a atenção e resgatar o interesse dos alunos para aprender ciências. No caso específico desse trabalho, é proposta a aplicação de um experimento simples capaz de relacionar o conteúdo de Física do primeiro ano do ensino médio (queda livre) com os fundamentos da técnica utilizada para investigação de manchas de sangue em cenas de crime.

## Queda livre

O movimento de queda livre (MQL) é um caso particular de movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV). No caso do MQL é considerado que o corpo é abandonado e, por isso, sua velocidade inicial é igual a zero, também é considerado que o movimento ocorre no vácuo ou em alguma região onde seja possível desprezar a resistência do ar e que o tempo de queda é independente da massa do corpo. Além disso, um corpo em queda livre está sujeito à aceleração da gravidade, e desprezando a resistência do ar se tem que a aceleração é igual a aceleração da gravidade . Assim, para tais condições se tem que a velocidade de queda de um corpo sujeito a tais condições depende somente do tempo de queda e da aceleração da gravidade (1). (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2008) (TIPLER; MOSCA, 2009)

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Um líquido em queda livre, assim como o sangue exposto ao meio ambiente como resultado de algum trauma, está sendo submetido à diversas forças e irá se comportar de acordo com as leis da Física. O sangue possui um comportamento similar ao da água no que tange aos processos que ocorrem no liquido durante o processo de queda livre. Moléculas de um líquido em sua interface com um gás

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experimentam uma situação diferente das moléculas em seu interior. Uma molécula localizada no interior do liquido está rodeada por outras moléculas e é atraída igualmente em todas as direções, logo a força resultante de atração agindo na molécula é igual a zero, enquanto as moléculas situadas na superfície são atraídas para o interior do liquido mais fortemente, experimentando uma força resultante de atração para dentro do líquido. Como resultado dessa forca de atração direcionada ao interior do liquido exercida nas moléculas da superfície, ocorre, então uma contração dessa superfície a fim de o líquido possuir a menor área possível para um determinado volume, característica essa que corresponde a uma esfera. E é por essa razão que as gotas possuem um formato esférico. (LILITH FÍSICA - UFMG, ) (MADAN, 2015)

## Metodologia

Para a preparação da aula, utilizando um experimento simples, de baixo custo e de fácil execução relacionando a ciência forense com o conteúdo de Física, foi levado em consideração o Currículo Mínimo para o ensino de Física em instituições públicas de ensino do estado do Rio de Janeiro, que possui o campo de conhecimento 'Forças' designado para o segundo bimestre do primeiro ano do ensino médio, que inclui tópicos como vetores, analise gráfica e queda livre, em suas especificações.

Além da aula, um questionário foi preparado e disponibilizado online a fim de obter informações sobre a percepção das pessoas em geral com relação às aulas de Física no ensino médio, aplicação de experimentos e aplicação de experimentos com temática voltada para a Ciência Forense. Ao todo, 140 formulários foram respondidos por pessoas com diferentes idades e níveis de escolaridade.

## Experimento Proposto

- O experimento proposto se baseia nos conhecimentos de Física aplicados em técnicas utilizadas por peritos criminais para análises físicas, que tem por objetivo a determinação da altura e do ângulo de queda de respingos de sangue em cenas de crime, e por consequência a determinação de seu ponto de origem.

Os materiais necessários para colocar esse projeto em prática são: pipetas de plástico, fita métrica de 2 metros, transferidor, papel e sangue falso (uma mistura de água, corante vermelho e corante azul), como apresentado na Figura 01. A turma pode ser dividida em grupos de três ou quatro estudantes de acordo com o tamanho da turma e com a preferência do professor. Como complemento pode ser pedido para que um dos alunos cronometre e anote o tempo de queda das gotas e calcule a velocidade com que elas atingiram o papel.

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Figura 01: Materiais utilizados durante o experimento.

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Durante a execução do experimento, na primeira etapa os estudantes criam manchas com o sangue falso a partir de diferentes alturas de queda (distância entre a gota criada e o papel) preestabelecidas (5 cm, 30 cm, 100 cm e 150 cm) e mantendo o ângulo entre a gota e a superfície (papel) em 90º. Na segunda etapa, a altura de abandono da gota é fixada em 50 cm e são feitas manchas para diferentes ângulos entre a trajetória da gota e a superfície, sendo esses: 20º, 45º e 70º. São feitas 3 repetições e em seguida é calculada a média para cada valor de altura e de ângulo.

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Figura 02: (a) Demonstração de um passo da primeira etapa do experimento, em que se tem uma gota caindo a 50 cm de altura, formando um ângulo de 90º com o papel. (b) Demonstração de um passo da segunda etapa do experimento, em que se tem uma gota caindo a 50 cm de altura formando um ângulo de 45º com o papel.

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Durante o movimento de queda, a gota de sangue assume um formato esférico, condizente com a teoria para fluídos, tais como água e sangue, em queda livre. Assim, como pode ser observado na Figura 03, quando o ângulo de impacto com a superfície é de 90º (gota atingindo perpendicularmente a superfície) a mancha possui um formato circular (largura = comprimento), e quando o ângulo formado entre a superfície e a trajetória da gota é diferente de 90º, a mancha vai adquirir um formato alongado, com a largura e o comprimento da mancha possuindo valores diferentes. Ao analisar o processo de queda, é possível observar que as medidas da mancha são lados de um triângulo retângulo, sendo o comprimento a hipotenusa e a largura o cateto oposto. Assim, com essas medidas é possível determinar o ângulo de impacto, como apresentado na equação (2). (SEBASTIANY, 2013)

Figura 03: (a) Mancha de sangue formada para ângulo de impacto igual a 90 ·. (b) Esquema ilustrando a origem da relação entre o ângulo de impacto e o formato da mancha. Fonte: http://chalkdustmagazine.com/blog/mathematicsand-crime-science/ (Editado).

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Após as manchas secarem, os alunos devem preencher uma tabela, fornecida junto com a guia de experimento, com as observações feitas com relação ao formato e ao tamanho (medidas de largura e comprimento e suas respectivas médias) das manchas, e utilizar as médias dos valores de cada medida de tamanho para calcular o ângulo de impacto teórico para os valores medidos e verificar se os resultados obtidos condizem com os resultados esperados. Tais medidas são feitas a fim de, com os dados obtidos, os estudantes serem capazes de correlacionar conceitos aprendidos na aula com as manchas obtidas experimentalmente. Os conceitos relacionados à fluído em queda livre e tempo de queda podem ser estudados considerando que manchas de sangue com padrão de gotejamento (gota sujeita apenas à aceleração da gravidade) e padrão de impacto (aceleração maior que a gravidade) possuem características diferentes. E a velocidade de queda da gota para diferentes alturas pode ser calculada após a medida aproximada do tempo de queda utilizando o cronometro do celular.

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## Resultados

As 140 respostas obtidas para o questionário disponibilizado online foram organizadas em forma de gráficos, como os dados apresentados na Figura 03.

A Figura 03 traz dois gráficos apresentando a porcentagem de pessoas que consideram interessante utilizar experimentos e apresentar aplicações reais nas aulas de Física e que se interessariam em assistir uma aula com experimentos cuja temática é voltada para a Ciência Forense. Essas perguntas foram elaboradas a fim de, a partir dos resultados, se obter conhecimento acerca do interesse das pessoas assistir aulas com experimentos e aplicações práticas dos conteúdos ensinados em sala de aula e do interesse voltado para a temática proposta neste trabalho.

Figura 04: (a) Gráfico apresentando o interesse das pessoas na utilização de experimentos nas aulas de Física. (b) Gráfico apresentando o interesse das pessoas em assistir uma aula com experimentos voltados para a Ciência Forense.

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Ao observar os números presentes nos gráficos da Figura 03, é possível perceber que aproximadamente 98% das respostas foram 'Sim' para o questionamento sobre se seria interessante ou não apresentar aplicações e experimentos em sala de aula. E mais de 80% demonstrou interesse concreto em assistir uma aula de Física no contexto da Ciência Forense, enquanto que ninguém afirmou que certamente não teria interesse em assistir tal tipo de aula.

## Considerações Finais

Analisando as informações dispostas na seção de resultados, é possível concluir que apresentar experimentos em aula pode ser uma boa alternativa para tornar as aulas de Física mais atrativas e interessantes para os alunos. As respostas para o questionamento sobre o interesse em assistir aulas com experimentos voltados para Ciência Forense complementaram essa questão, tornando possível afirmar a relevância da aplicação de experimentos de forma geral, e além disso, que há interesse por parte das pessoas em assistir experimentos como o proposto nesse trabalho. Isso pode ser observado a partir dos dados dispostos no gráfico presente na Figura 03 (b), em que é possível perceber que a maioria das pessoas teriam interesse em assistir uma aula com experimentos com tema centrado na Ciência

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Forense, e uma parte disse que talvez se interessaria, enquanto que ninguém afirmou que não teria interesse em assistir. Então, mesmo que algumas pessoas tenham suas dúvidas quanto a abordagem da Ciência Forense no ensino médio, de acordo com as respostas, tal tema se mostrou um tema capaz de atrair o interesse das pessoas.

## Referências

BELL, S. Crime and circumstance. Tradução. Westport, Conn.: Praeger, 2008.

GARRIDO, R.; GIOVANELLI, A. Criminalística: origens, evolução e descaminhos. Cadernos de Ciências Sociais Aplicadas, n5/6, p. 43 - 60, 2009

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.; Fundamentos de Física, Vol. 1, 8ª Edição, Rio de Janeiro, Ed. LTC, 2008

LILITH FÍSICA -UFMG. Tensão Superficial. Disponível em: http://lilith.fisica.ufmg.br/~labexp/roteirosPDF/Tensao\_Superficial.pdf. Acessado em 11 de junho de 2018.

MADAN, R., Physical Chemistry. New Delhi, McGraw-Hill Education (India) Private Limited, 2015.

NEHRING, C. et al. As ilhas de racionalidade e o saber significativo: o ensino de ciências através de projetos. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências (Belo Horizonte), v. 2, n. 1, p. 88-105, 2000.

RIO DE JANEIRO (Estado). Secretaria de Estado da Educação. Currículo Mínimo: Física. Rio de Janeiro, 2012.

SANTOS, W. L. P. Contextualização no ensino de ciências por meio de temas CTS em uma perspectiva crítica. Ciência &amp; Ensino, v.1, número especial, 2007, p. 1-12.

SEBASTIANY, A. P. et al. A utilização da Ciência Forense e da Investigação Criminal como estratégia didática na compreensão de conceitos científicos. Educación Química, México, v. 24, n. 1, p. 49-56, Janeiro de 2013.

TILSTONE, W.; SAVAGE, K.; CLARK, L. Forensic science: an encyclopedia of history, methods, and techniques, 2006.

TIPLER, P. AND MOSCA, G., Física para cientistas e engenheiros. Vol. 1. 6ª Edição. Grupo Gen - LTC., 2009.

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