OS LIMITES FICCIONAIS E A REALIDADE: A BIOELETRICIDADE NO ENSINO DE FÍSICA.

## OS LIMITES FICCIONAIS E A REALIDADE: A BIOELETRICIDADE NO ENSINO DE FÍSICA

*Thaís Fernanda F. Lopes 1 , Igor T. Padilha 2

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- Universidade Federal do Amazonas (UFAM)/ Departamento de Física, fernandthais202@gmail.com 2 Universidade Federal do Amazonas (UFAM)/ Departamento de Física, igorfis@ufam.edu.br

Palavras-chave : Eletromagnetismo; Bioeletricidade; Super-heróis.

No ensino médio, o tópico de eletromagnetismo desperta grande interesse entre os estudantes, devido às interações entre cargas elétricas. Na sala de aula, é possível desenvolver vários experimentos para aprimorar a compreensão dos alunos sobre o assunto. Os principais conteúdos abordados nessa disciplina são eletricidade, eletroestática e eletrodinâmica. Junto a isso surge a questão de como seria possivel utilizar a cultura pop, especialmente super-heróis com poderes elétricos, para explicar conceitos como: campos elétricos, interação meio-ar, eletrodinâmica, choque elétrico e bioeletricidade. A influência dos super-heróis, através de animações, filmes e séries, tem sido uma parte significativa da vida das pessoas desde a infância. Dentre os inúmeros poderes existentes, os que mais chamam atenção são aqueles relacionados a eletricidade, como o do Pikachu de Pokémon, Raiden de Mortal Kombat, Blanka de Street Fighter, Virgil Hawkins de Super-Choque, entre outros (MIRANDA, Lucas 2017). Essa influência nos leva a questionar se seria possível que esses poderes existissem na realidade, se poderíamos adquiri-los ou quais seriam os limites bioelétricos do corpo humano. Essa curiosidade despertou a ideia de relacionar o Ensino de Física com personagens fictícios, utilizando exemplos do cotidiano para explicar conceitos como a atração e repulsão de cargas elétricas na eletroestática. Por exemplo, quando esfregamos nossos pés no tapete e tocamos uma maçaneta, podemos observar faíscas, indicando a presença de cargas elétricas em nosso corpo. Isso aborda a ideia da bioeletricidade, que engloba os fenômenos elétricos nos sistemas biológicos, incluindo os campos elétricos.

Historicamente a Bioeletricidade teve seus primeiros estudos no final do século XVIII, quando Luigi Galvani ( 1737 - 1798) realizou seus primeiros experimentos, onde observou contrações musculares em pernas de sapo, induzidas pela ação de uma descarga elétrica (PERA, Marcello 2014). Quando Galvani estimulou os músculos e nervos desses anfíbios, descobriu que o tecido nervoso poderia ser excitado eletricamente, por isso esse fenômeno foi denominado eletricidade animal, e o fenômeno da contração muscular que descobriu devido à estimulação elétrica foi denominado galvanismo. Estudos semelhantes no nível celular não foram realizados até cerca de 1890, quando surgiram evidências de que as células podiam se mover sob a influência de um campo elétrico externo. Atualmente, sabemos que as células vivas apresentam d.d.p (diferença de potencial) entre os dois lados da membrana (extracelular e intracelular). O conteúdo no interior das células é caracterizado como negativo, enquanto o exterior é positivo. Essa diferença de potencial é causada pela distribuição assimétrica de íons. Em essência, esse fenômeno pode ser compreendido e descrito através da condutividade elétrica em um meio líquido, em que, até certo ponto, a lei de Ohm é aplicável.

Em um primeiro momento, foi realizado um levantamento histórico sobre a

bioeletricidade, levando a uma série de implicações e, portanto, sendo levado a centralização dos estudos na bioeletricidade e no bioeletromagnetismo em humanos. Após a identificação do tema, foram traçadas analogias com as histórias em quadrinhos (Hq's), o surgimento do primeiro personagem com habilidades eletromagnéticas e a origem dos personagens principais estudados. Concomitantemente ao levantamento foi realizada pesquisas nas partes ficcionais, conversas com especialistas em biofísica e reuniões periódicas abordando os conteúdos de Eletromagnetismo, Termodinâmica, seguindo para Fundamentos de Mecânica dos Fluidos, em discussões concomitantes sobre Biofísica aplicada e Superseres Ficcionais, sendo esta última usada uma abordagem inicialmente do ponto de vista fenomenológico baseados nos dados oferecidos pelas próprias editoras dos personagens e outras referências (KAKALIOS, James 2005). Dessa forma, o primeiro resultado que podemos analisar é quando comparamos o peixe poraquê com o humano, quando consideramos a altura e orgãos presentes no animal, notamos que o tamanho é um dos principais fatores que implica no peixe gerar o chamado 'choque cavalar', com a capacidade de incapacitar um cavalo. Além disso, é importante entender que o ar é um isolante, oferecendo alta resistência à passagem de cargas elétricas. Isso explica porque não sofremos choques elétricos constantemente. É interessante questionar qual diferença de potencial (ddp) seria necessária para romper a constante dielétrica do ar, considerando que a capacidade de uma substância para resistir a um campo elétrico é determinada pela sua permissividade.

No entanto, é crucial ter consciência dos perigos associados à exposição a altas voltagens. O corpo humano suporta cargas elétricas de no máximo 10 mA a 20 mA antes de experimentar dor e formigamento, 20 mA a 100 mA antes de ocorrerem convulsões e parada respiratória, 100 mA a 200 mA antes de ocorrer fibrilação, e acima de 200 mA ocorrem queimaduras e parada cardíaca (JÚNIOR, Joab Silas [s.d]). A passagem de corrente elétrica através do corpo humano pode resultar em queimaduras, danos e até mesmo perfurações na pele. Geralmente, vítimas de choques de alta tensão morrem devido aos ferimentos causados pelas queimaduras. As sequelas podem incluir perda de massa muscular, atrofia muscular, diminuição da densidade óssea, entre outras (MORREIRA, Hilton 2022). A resistência elétrica do corpo humano é determinada principalmente pela camada externa da pele, que consiste em células mortas . Essa resistência varia entre 100.000 e 600.000 ohms quando a pele está seca e sem cortes, sendo a espessura da pele um fator que influencia nessa variação (PASCOAL, Marlon Pinto 2016). A partir dessas informações, surge a pergunta: "Seria possível que os seres humanos, ou outros seres vivos, possuíssem tais poderes? Se não for possível, quais seriam os meios necessários para adquiri-los?".

Para fim de comparação escolhemos o peixe-elétrico da Amazônia, conhecido como poraquê (Electrophorus electricus), que pode atingir dois metros de comprimento, e o animal que inspirou o personagem fictício Pikachu, de 121 cm. Uma caracterísitica imediata é que essa diferença de tamanho influencia a capacidade de geração de eletricidade. O peixe-elétrico possui órgãos elétricos (eletrócitos) que geram descargas elétricas de aproximadamente 120 milivolts. Com milhares de eletrócitos se descarregando simultaneamente. Um peixe como o poraquê pode gerar mais de 600 volts em uma única descarga elétrica (REDAÇÃO Mundo Estranho 2018). Um assunto fundamental na análise de circuitos resistivos visto no ensino médio é a

orientação de resistores em série e paralelo, este assunto pode ser contextualização no estudo de diferentes peixes-elétricos, pois os órgãos elétricos são organizados em paralelo nos peixes de água salgada e em série nos de água doce. Nos peixes de água salgada, os eletrócitos estão dispostos em paralelo, o que resulta em choques com baixa voltagem (de 50V a 200V), mas alta corrente (até 30 Amperes), tornando-os letais. Já nos peixes de água doce, os eletrócitos estão dispostos em série, proporcionando uma voltagem muito maior (acima de 500V) e uma corrente mais fraca (em torno de 1 Ampere), mas requerem um comprimento maior para acomodar todos os eletrócitos (MIRANDA, Lucas 2017). Isso significa que, mesmo em água doce com baixa condutividade, uma tensão de 500V é suficiente para "lançar" elétrons em direção ao alvo.

Em resumo, a exploração do tema dos super-heróis e seus poderes elétricos pode ser uma abordagem interessante para ensinar conceitos de Física, como eletrostática e bioeletricidade. No entanto, é importante compreender os riscos associados a altas tensões elétricas no corpo humano. O corpo humano possui uma resistência elétrica significativa, mas a pele oferece a maior parte dessa resistência. Os peixes elétricos, como o poraquê, são capazes de gerar descargas elétricas poderosas devido à presença de órgãos elétricos especializados. No entanto, reproduzir esses poderes em seres humanos seria inviável e extremamente perigoso, devido aos danos causados pela eletricidade de alta voltagem. Portanto, embora a cultura pop possa despertar o interesse dos estudantes pelo eletromagnetismo, é importante enfatizar os princípios científicos reais por trás dos poderes fictícios. A compreensão dos fenômenos e conceitos científicos é fundamental para uma educação sólida em Física, e os super-heróis podem servir como uma ferramenta divertida e motivadora para engajar os estudantes nesse processo de aprendizado. O projeto ainda está em fase de desenvolvimento e tem como meta seguinte a construção de uma proposta para implementação em sala de aula.

## Referências

MIRANDA, Lucas. 'Poderes elétricos no mundo real'; blogs Unicamp, 30 de abril de 2017. Disponível em: https://www.blogs.unicamp.br/ciencianerd/2017/04/30/poderes-eletricos-nomundo-real/ , Acesso: 23 de jun de 2023. GALVANI, 1782 apud PERA, M. The ambiguous frog. Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 1992. Acesso em 18 de setembro de 2023 KAKALIOS, James. The Physics of Superheroes, Gotham Books, 2005. Acesso em: 23 de Jun de 2023. JÚNIOR, Joab Silas da Silva [s.d.]. 'Choques Elétricos'', Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/choqueseletricos.htm. Acesso em 18 de set de 2023. MOREIRA, Hilton. 'Você conhece os perigos da passagem de corrente elétrica pelo nosso organismo '; Revista Potência 2019, 25 de agosto de 2022, disponível em: https://revistapotencia.com.br/portalpotencia/instalacoes-eletricas/voce-conhece-os-perigos-da-passagem-decorrente- eletrica-pelo-nosso-organismo/. Acesso: 23 de jun de 2023. PASCOAL, Marlon P., 'Choque elétrico: causas e efeitos'; curso rn10, 2 0 1 6 disponível em: https://www.cursonr10.com/efeitos-do-choque-eletrico/ . REDAÇÃO Mundo Estranho, 'Como os peixes elétricos geram eletricidade?', super abril 2018. Disponível em: https://super.abril.com.br/mundoestranho/como-os-peixes-eletricos-geram-eletricidade . Acesso: 23 de jun de 2023.