Conceitos de formação planetária como método de ensino de Movimento Circular Uniforme

## CONCEITOS DE FORMAÇÃO PLANETÁRIA COMO MÉTODO DE ENSINO DE MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME

## Aline Godinho Bruck¹, Bruno Leonardo do Nascimento-Dias 2 , Mayra Meirelles Marques 3

- 1 Departamento de Física/IFRJ, alinebruckveg@outlook.com
- ² Departamento de Física/UFJF, bruno.astrobio@gmail.com
- ³ Departamento de Física/UFRJ, may.mmarques@gmail.com

Palavras-chave : Contextualização; Ensino; Interdisciplinaridade.

## Resumo expandido

A formação planetária é descrita através da hipótese nebular de Immanuel Kant (1724 a 1804), que propõe que os planetas se formaram, a partir de blocos de poeira e gás que se condensaram ao redor da estrela em formação (TYSON, 2015). Com base nas obras de Kant, Pierre-Simon Laplace (1749 a 1827) formulou um modelo, em que uma nuvem em rotação atinge o formato de disco ao contrair sobre sua própria gravidade (GLEISER, 1997). O gás e poeira proveniente da matéria que circunda a estrela em formação, inicia um processo de acreção, que se dá através de colisões entre planetesimais, acelerados pelas interações gravitacionais. Assim, os corpos celestes como os asteroides, cometas, planetas e luas são gerados a partir de todo esse processo mecânico que pode ser utilizado de forma simplificada para ensino de questões de movimento circular uniforme (MCU).

Temas de Astronomia, segundo Borragini et al (2013), sempre despertam interesse e curiosidade em diversos níveis de ensino. Dessa forma, a introdução do estudo de formação planetária como metodologia para o ensino de mecânica, em tópicos que envolvam o estudo do MCU, pode auxiliar a despertar interesse e curiosidade dos discentes do ensino médio. Este tipo de proposta está de acordo com os conceitos interdisciplinares dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), que são diretrizes elaboradas para orientar os educadores por meio da normatização de alguns aspectos fundamentais concernentes a cada disciplina (BRASIL, 2006). No caso da Física, os PCNs exploram dimensões investigativas, atitudes críticas e reflexivas relacionadas aos diversos processos da natureza e do ambiente que vivemos.

Além disso, essa abordagem tem como intuito desenvolver o ensino e aprendizagem a partir de uma metodologia significativa. Em uma metodologia de ensino significativa, é importante que o aluno compreenda o que está sendo ensinado, e nas escolas, conteúdos que envolvem o movimento circular uniforme, muitas vezes são exemplificados por blocos discretos em desenhos no quadro, com vetores indicando direção, intensidade e sentido. Essa representação, por muitas vezes, é abstrata para a maioria dos alunos do ensino médio e gera desinteresse na aprendizagem do conteúdo.

Desse modo, apresentar aspectos de formação planetária na explicação de conteúdos de MCU é uma proposta promissora para sair de exemplos clássicos utilizados em sala de aula. Sabendo que planetas, satélites e asteróides percorrem

trajetórias quase circulares e periodicamente em função de um corpo com maior massa, o período (T), que é o intervalo de tempo que um corpo leva para completar uma volta em seu movimento e a frequência (f), que mede o número de voltas em um intervalo de tempo (t), são grandezas físicas que podem ser associadas ao movimento de rotação e translação dos mesmos. A fórmula para um mesmo intervalo de tempo analisado, é descrita por f=1/T.

A partir da distância do raio (R) de cada planeta em relação à estrela que orbita, é possível associar a velocidade (V) que se movem em sua órbita, com o conceito de aceleração centrípeta (acp), que é uma força que puxa o corpo para o centro da curvatura, com função de alterar a direção e sentido do vetor velocidade no MCU (Figura 1). A fórmula que descreve esse processo é representada por acp=V²/R (Figura 2).

Figura 1: Representação esquemática do Sistema Solar.

<!-- image -->

Figura 2: Indicação por vetores da aceleração centrípeta e velocidade.

<!-- image -->

A velocidade angular (ω), medida em radiano (rad), relaciona o deslocamento angular (Δθ) sofrido por um corpo em relação ao tempo (Δt) (Figura 3). Pode ser escrita em termos da frequência e período do movimento também, considerando que, em um giro completo, o deslocamento angular é de 360° (2π rad), valor que corresponde ao período (T). Dessa forma, para que seja possível determinar a velocidade que um corpo celeste se move, é fundamental para saber a distância que o corpo estará para o lançamento de sondas e rovers que coletam informações (Figura 4), ao considerar a órbita dos satélites artificiais e naturais, assim como dos planetas e asteróides. Assim, com base nos conceitos propostos pela Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS), essas fórmulas podem ser aplicadas, podendo então levar até a sala de aula um pouco do que é usado por pesquisadores nos estudos espaciais, ressaltando a importância de conceitos básicos da Física, para o desenvolvimento de grandes pesquisas e descobertas.

Figura 03: Fórmulas da velocidade angular.

<!-- image -->

Figura 04: Representação esquemática do lançamento de um foguete.

<!-- image -->

Por fim, o projeto mostra como a Física pode ser ensinada, descrevendo o universo e Sistema Solar, explorando também sistemas extra-solares. Também, explica a importância da contextualização e suas aplicações no dia a dia, estimulando a aprendizagem e despertando a curiosidade do aluno na busca pelo conhecimento, com rigor científico, utilizando a Física como ferramenta para tal busca.

## Referências

BORRAGINI, E. F. et al. Ensino de astronomia: cenários da prática docente no ensino fundamental. UFSCar. 2013. n. 16.

BRASIL. Portal Mec, BNCC ensino médio. 2018. Disponível em: portal.mec.gov.br/index.php?option=com\_docman&amp;view=download&amp;alias=85121bncc-ensino-medio&amp;category\_slug=abril-2018-pdf&amp;Itemid=30192. Acesso em 25 fev. 2021.

BRASIL. Portal Mec, PCN ensino médio. 2006. Disponível em: portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/book\_volume\_02\_internet.pdf. Acesso em 07 fev. 2021.

GLEISER, M. A dança do universo dos mitos de criação ao Big-Bang. São Paulo: Companhia das letras, 1997.

HALLIDAY, David. Física 1. 5 ed. Rio de Janeiro: S.A. 2003, 84 p.

PEREIRA SANTOS, W. L.; Mortimer, E. F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem C-T-S (Ciência - Tecnologia - Sociedade) no contexto da educação brasileira. UFMG. 2000. v. 2, n. 2.

TYSON N. G.; GOLSMITH D. Origens. Tradução: Eichenberg R. São Paulo: Planeta do Brasil, 2015.

## Fonte figura 4:

MORETTI R. L.; Construção e aplicação de um material didático para a inserção da astronomia no ensino médio: uma proposta baseada nos referenciais curriculares do Rio Grande do Sul. UFRS, 2012. Disponível em:

www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/70346/000876949.pdf?sequence=1. Acesso em 03 mar. 2021.