Uso do Aquarismo no Ensino de Física Básica

## USO DO AQUARISMO NO ENSINO DE FÍSICA BÁSICA

## Thiago Zanon , Aline Medina 1 2

1

Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, thiagozanon@ufrj.br

2 Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, alinemedina@if.ufrj.br

## Resumo

O intuito do trabalho desenvolvido é utilizar o aquário como recurso a serviço do Ensino de Física Básica. Possui como objetivo tornar a física mais palpável, visual e atraente, facilitando a aprendizagem por meio da demonstração e visualização dos fenômenos estudados. Ao utilizar, em sala de aula, um pequeno aquário como recurso visual demonstrativo e experimental é possível abordar tópicos como: unidades de medida, algarismos significativos, grandezas escalares e vetoriais, vetores, movimento vertical, movimento oblíquo com uma bomba de água, Leis de Newton, forças dissipativas, densidade, empuxo, pressão, termometria, calorimetria, potência, gases e trabalho realizado por um gás. Vale ressaltar que os alunos participantes demonstraram interesse, curiosidade e participaram ativamente das demonstrações. Ao final de cada visita era aplicado um questionário cujas respostas dos estudantes envolvidos demonstraram um aumento do conhecimento dos tópicos abordados e muitas das respostas relacionaram a melhor compreensão dos conceitos à possibilidade de visualizar os fenômenos.

Palavras-chave : Aquário; Física Experimental; Aulas Práticas

## Introdução

Esse trabalho possui como objetivo utilizar o aquário como um material/recurso didático a serviço da Educação Básica, especificamente no Ensino de Física a fim de tornar a física mais palpável, visual e atraente. A utilização de um aquário como ferramenta de ensino não é algo novo, visto que existe uma gama de aplicações na educação (Agostinho, 2007; Cruvinel, 2020; Oliveira, 2015), entretanto com maior ênfase nas ciências biológicas. Esse projeto é respaldado por uma pedagogia Freireana, tomando como ponto de partida teórico e pedagógico a concepção de que a leitura do mundo precederia a leitura da palavra (Freire, 2011). O que permite que os alunos envolvidos no processo possam não somente estudar física, mas também serem capazes de enxergá-la em seu cotidiano. Ao analisar sua aplicação na modalidade de aulas experimentais, é válido citar:

'Está bem sustentada a ideia de que a experimentação nas escolas contribui para a melhoria do ensino, uma vez que essa prática pedagógica estimula o desenvolvimento da capacidade investigativa e do pensamento científico, torna o assunto interessante e agradável, ilustra os conteúdos e ajuda o aluno a compreender conceitos científicos, aumenta a motivação dos estudantes, desperta um forte interesse entre alunos de diversos níveis de escolarização e incentiva a participação ativa do aluno ao longo da aula.' (Menezes; Mendonça; Aragão, 2011)

Vale destacar que este projeto está sendo aplicado de forma voluntária em instituições de ensino e no final de cada encontro, os alunos e professores participantes preenchem um questionário, avaliando essa metodologia. Além disso, este trabalho ainda está em curso, visando abranger a maior gama de assuntos de física previstos na BNCC possível como mecânica, ondulatória, óptica e eletromagnetismo. Em cada

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

subtítulo reside um breve detalhamento em relação a sua aplicabilidade em sala de aula.

## Metodologia

A aplicação do aquário em sala de aula pode ser realizada de duas maneiras: itinerante com visitas esporádicas em diferentes instituições de ensino, demonstrando os fenômenos de forma descontinuada em relação ao cronograma da turma participante. A segunda maneira, paralela, consiste no acompanhamento da turma ao longo do ano letivo com visitas recorrentes à instituição de ensino, complementando o que é visto em sala de aula com a demonstração envolvendo o aquário. Aqui apresento a dinâmica itinerante.

Na dinâmica itinerante, primeiro é realizado um contato inicial com o corpo pedagógico da instituição de ensino, quando é explicado o procedimento e o intuito da visita. Então é marcado uma data e horário para a visitação. A escolha dos experimentos a serem realizados depende da estrutura da sala de aula ou espaço fornecido, por exemplo: tomadas de fácil acesso para os equipamentos ou logística para encher o aquário com água. Na visita, é explicado o intuito do trabalho de forma breve para os alunos participantes e em seguida são realizadas algumas demonstrações previamente planejadas, a quantidade de demonstrações depende do tempo disponibilizado pela instituição de ensino envolvida. Durante as demonstrações, os alunos se mostraram muito curiosos e participativos sobre todo o processo. No final é aplicado um questionário com a finalidade de avaliar o impacto da visita e também coletar as impressões dos alunos participantes, nele é levado em conta a familiaridade e domínio dos alunos com os conceitos apresentados nas demonstrações, além de contar com um espaço dedicado à opinião dos alunos acerca do que foi visto.

A seguir apresento os principais tópicos abordados em sala de aula.

## Unidades de Medida e Algarismos Significativos

Utilizando um aquário há a possibilidade de abordar o conceito de unidade de medida. Para isso é preciso colar no fundo do aquário papéis quadriculados em diferentes escalas. Na figura 1 é possível observar um exemplo com quadrados de lado de 0,5 centímetros. Os alunos podem ser convidados a medir o tamanho de um peixe, objeto inserido, ou o próprio aquário. A partir disso é proposta a conversão da unidade utilizada para quantificar o comprimento do aquário em metros, por exemplo. Em seguida calcular o volume de água em centímetros cúbicos ou metros cúbicos, relacionando também a relação com a medição em litros.

Na mesma montagem é possível abordar o conceito de algarismos significativos. A partir de medidas em diferentes escalas, levantando o questionamento de qual é o algarismo duvidoso e qual seria a incerteza em relação à medida que os estudantes acabaram de realizar. E a partir disso definir e expandir a explanação acerca de algarismos significativos.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 01: Guppy (poecilia reticulata)em um aquário com quadrados de 0,5 centímetros quadrados . Fonte: Thiago Zanon, 2023

<!-- image -->

## Grandezas Escalares e Vetoriais

Para definir e explicitar as diferenças entre grandezas escalares e vetoriais é possível analisar, por exemplo, medidas da temperatura da água, dimensões do aquário e da trajetória percorrida por um peixe, respectivamente. Para lidar com a mensuração da temperatura, uma grandeza escalar, necessita-se apenas da unidade de medida relativa à temperatura e seu valor numérico correspondente. Já para descrever o deslocamento de um peixe, grandeza vetorial, é necessário precisar além do módulo do deslocamento, também a direção e o sentido da locomoção. Além disso, abre-se a oportunidade de desenhar no próprio vidro do aquário, usando uma caneta de quadro branco por exemplo, a composição do deslocamento vertical e horizontal. Dessa forma inicia-se o estudo de vetores a partir de sua definição e caracterização de suas propriedades.

Figura 02: Peixe Oscar (Astronotus ocellatus) com vetores representados no vidro do aquário. Fonte: Thiago Zanon, 2024

<!-- image -->

## Movimento Vertical e Movimento Oblíquo

Com o auxílio de uma bomba d'água submersa posicionada com a saída de água para cima, é possível verificar com os estudantes que a água sobe até determinada altura máxima até que começa a descer com influência da aceleração da gravidade, abrangendo os tópicos de movimento uniformemente variado e movimento vertical.

Ao posicionar a saída de água inclinada com uma angulação entre 0º e 90º em relação à lâmina d'água é formada uma trajetória parabólica relativa ao lançamento oblíquo, possibilitando visualizar por onde a água está percorrendo graças a seu fluxo constante, conforme pode ser visto na figura 2. Esta visualização não seria possível

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

ao lançar um objeto, pois sua trajetória não fica visível, já que ele não deixa nenhum tipo de rastro. Além disso, poderemos verificar o impacto da variação do ângulo de lançamento em relação à lâmina d'água e ver como este influencia na altura máxima e no alcance do corpo. Novamente são abordados vetores e a composição do movimento horizontal e vertical.

Figura 04: Atuação da Inércia na água de um aquário. Fonte: Thiago Zanon, 2023

<!-- image -->

Com esta montagem também é possível abordar tópicos como energia mecânica, potencial gravitacional e cinética e sua conservação a partir da movimentação e variação de altura da água.

Figura 03: Fluxo de água em um aquário formando uma trajetória parabólica. Fonte: Thiago Zanon, 2023

## Leis de Newton

Ao mover um pequeno aquário contendo água e interrompendo o movimento repentinamente, é possível verificar a tendência da água a continuar em movimento devido à Inércia, possibilitando a demonstração e visualização da Primeira Lei de Newton.

<!-- image -->

Em relação à Segunda Lei do Movimento, primeiro vamos aferir/estimar a massa do peixe ou um objeto, com o auxílio de uma balança portátil. Ao multiplicá-la pela aceleração com que ele se move, é possível determinar com qual força resultante ele se desloca na água. Para determinar a aceleração, é necessário saber o quociente entre a variação de velocidade e a

variação de tempo. Devido ao aquário ser milimetrado permite calcular qual foi a

<!-- image -->

distância percorrida em determinado tempo, ou seja, sua velocidade e consequentemente sua aceleração. Portanto, em última instância também é possível calcular sua força resultante.

Sobre a Terceira Lei de Newton, que afirma que para toda força de ação que é aplicada a um corpo existe uma força de reação em um corpo distinto, cujas forças apresentam mesma intensidade e direção, porém com sentidos opostos. Os estudantes podem ver que para que um peixe se locomova, ele precisa empurrar a água para trás de modo que a água devolva a força com mesma intensidade, na mesma direção e sentido oposto empurrando-o para frente.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 05: Guppy (poecilia reticulata) em aquário se movimentando, empurrando a água para trás e se deslocando para a frente. Fonte: Thiago Zanon, 2023

## Densidade e Empuxo

Serão depositados dois corpos de diferentes densidades entre si e em relação à água do aquário, de forma que um deles fique na superfície e outro no fundo. A partir disso, é feito o questionamento em relação ao motivo disso ter acontecido. Então, é abordado o tema da densidade, em que o corpo que está na superfície é menos denso que a água, em contrapartida, o corpo que se encontra no fundo é mais denso que a água. Além disso, é possível trabalhar o conceito de empuxo, mostrar sua atuação nos corpos, em que no do fundo o peso é maior do que o empuxo, já no da superfície é o contrário.

Com isso, também é possível compreender os hábitos alimentares de um peixe ao analisar o posicionamento de sua boca, já que se a boca é voltada para cima, o peixe se alimenta na superfície, até mesmo podendo saltar para capturar o alimento como uma Aruanã, por exemplo. Caso a boca seja apontada para frente, o peixe tende a se alimentar na meia água, algo que ocorre com os ciclídeos de um modo geral. Se a boca é direcionada para baixo, como os bagres, cascudos e corydoras, isso indica que o animal se alimenta no fundo, no substrato. Tendo isso em vista, é importante ressaltar que existem vários tipos de ração que atendem as necessidades de cada espécie de peixe criada no aquarismo, por exemplo: rações desenvolvidas para peixes de fundo que são mais densas que a água e afundam rapidamente, assim como rações que são menos densas que a água e boiam na superfície.

Figura 07: Cascudo Panaque L027 (Panaque cf. armbrusteri 'tocantins') com a boca paara baixo. Fonte: Thiago Zanon, 2024

<!-- image -->

Outra aplicação interessante e interdisciplinar, é a explicação de como um peixe consegue controlar sua flutuabilidade a partir do órgão chamado bexiga natatória, que modifica a densidade do peixe.

Figura 06: Aruanã (Osteoglossidae) com a boca aberta para cima. Imagem disponível

em:

https://cdn.awsli.com.br/300x300/1621/1621244/produto/134198259/587afbf45b.jpg

<!-- image -->

Figura 06: Acará Severum (Heros severus) com a boca aberta para frente .Fonte: Thiago Zanon, 2024

<!-- image -->

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Figura 08: Corydoras sp. Imagem disponível http://www.aquahobby.com/gallery/e\_Bronze\_Cory\_Corydoras\_aeneus.ph

Figura 10: Peixe Oscar (Astronotus ocellatus) no aquário com ração para peixes de superfície no topo e ração para peixes de fundo na parte inferior. Fonte: Thiago Zanon, 2024 .

<!-- image -->

Figura 09: Corpos de diferentes densidades na água. Fonte: Thiago Zanon, 2023

<!-- image -->

Gases e Trabalho realizado por um gás

Essa demonstração possui um caráter pedagógico interessante, uma vez que engloba diversos assuntos abordados em sala de aula, não somente na disciplina da física, mas também biologia e química, tais como: Reino Fungi, fermentação, o conceito de reação química, proporção entre os reagentes, pressão interna, gases e hidrostática. A montagem do experimento é simples, e esse mecanismo é utilizado por aquaristas há décadas para aumentar a concentração de gás carbônico no aquário, com a finalidade de fornecer nutrientes para plantas mais exigentes conforme apresentado no trabalho (Jesus; Barreto, 2020). Para realizar esse experimento, são necessários: um recipiente que possa ser tampado (uma garrafa plástica, por exemplo), uma mangueira de silicone de 4mm, uma pedra porosa (item muito utilizado no aquarismo para aumentar a oxigenação da água), condicionador de água, silicone, fermento biológico e açúcar. As quantidades de fermento biológico e açúcar podem variar devido ao tamanho da garrafa, afetando a duração do experimento, já que com maiores quantidades levará mais tempo.

É previsto que a montagem ocorra algumas horas antes da demonstração. Conforme o tempo passa, os fungos oriundos do fermento biológico consomem a glicose proveniente do açúcar e ao respirar, a levedura libera CO2 que se acumula dentro da garrafa, aumentando a pressão (que pode ser verificada apertando a superfície da própria garrafa), até que seja suficiente para deslocar o gás através da mangueira e ser distribuído pela pedra porosa no aquário dando um suporte visual devido à formação constante de bolhas. Outra verificação que pode ser feita é a variação da altura/profundidade que a pedra porosa foi posicionada, devido à influência da pressão, quanto mais profunda, mais pressão necessária para que o gás seja liberado.

## Termometria

É possível trabalhar o tópico de termometria utilizando um termômetro para medir a temperatura da água do aquário, então abre a possibilidade de abordar o funcionamento de um termômetro, escalas termométricas e suas conversões.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

em:

## Calorimetria e Mudança de Estado Físico

Figura 12: Aquário com termostato e termômetro. Fonte: Thiago

<!-- image -->

Utilizando um aquário e depositando um cubo de gelo, é possível visualizar a troca de calor entre a água e o cubo até o momento que o cubo derrete, mudando de estado físico do sólido para o líquido. Então, é aberta a discussão sobre Calor Sensível e Calor latente e as mudanças de estado físico da matéria.

Figura 11: Aquário com cubo de gelo e termômetro. Fonte: Thiago Zanon, 2024

## Potência

Zanon, 2024

<!-- image -->

## Resultados

Foram realizadas visitas em instituições de ensino na cidade do Rio de Janeiro, onde ocorreram as demonstrações mencionadas acima. Ao final de cada visita era realizada a aplicação de um questionário que serviu como um espaço para os alunos participantes relatarem suas opiniões e explicar com suas palavras os fenômenos observados. Além das perguntas específicas sobre cada experimento, a pergunta que melhor resume a aplicabilidade do método foi a seguinte:

Figura 13: Respostas de alguns alunos no questionário aplicado. Fonte: Thiago Zanon, 2024

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

É possível trabalhar o conceito e cálculo da potência. Para essa demonstração, utiliza-se um aquário pequeno com água e um termostato próprio para aquário. No aparelho, com potência em Watts conhecida, é possível definir/regular a temperatura desejada da água. A massa é obtida a partir do volume de água contido no aquário e sua densidade. Então, é proposto o cálculo de quanto tempo será necessário para variar a temperatura desta quantidade de água.

Ao longo do questionário 69,2% dos alunos destacaram explicitamente de forma espontânea que a visualização do fenômeno foi benéfica para a aprendizagem.

A participação dos alunos foi muito ativa, com perguntas e comentários. Vale ressaltar a observação feita por parte dos professores da instituição sobre a concentração e participação acima do presenciado no cotidiano. Além disso, durante as demonstrações houve um 'esquecimento' do telefone celular por parte dos alunos, que foram utilizados somente no final apenas para tirar foto dos experimentos.

## Conclusão

A aplicação do aquário em sala de aula demonstrou ser útil e facilitadora para a aprendizagem de conceitos básicos de física, assim como atrativa e cativante em relação à atenção dos alunos.

Por fim, possuo como perspectivas futuras: expandir o conteúdo trabalhado com o auxílio de um aquário em sala de aula; expandir a quantidade de instituições de ensino visitadas para obtenção de mais dados; aumentar o número de equipamentos e materiais para que mais alunos possam interagir e realizar os experimentos simultaneamente. Além do modo itinerante aplicar também o acompanhamento paralelo no decorrer do ano letivo.

## Referências

AGOSTINHO, Margarida Manuela Melão. Um aquário na sala de aula . 2007. Dissertação (Mestrado em Biologia e Geologia, com especialização em Educação) Universidade do Algarve, Faro, 2007.

CRUVINEL, Ricardo. A utilização do aquário como recurso didático para o ensino de ciências: uma revisão bibliográfica. Revista Saberes Acadêmicos , Uberaba/MG, v. 4, n. 1, p. 52-61, jan./jun. 2020.

FREIRE, Paulo. A importância do ato de ler: em três artigos que se completam . 21. ed. São Paulo: Cortez, 2011.

JESUS, Fabiana Barbosa; Barreto, Maria Auxiliadora Motta. Alfabetização científica no ensino fundamental I com aplicação de uma sequência didática e construção de um aquário. Revista Dynamis , v. 16, n. 2, p2-10, out. 2020.

MENEZES, Thaís Almeida de; MENDONÇA, Cândida Maria Lima Aguiar de; ARAGÃO, Uilma da Silva. A utilização de aquários e terrários como ferramenta de ensino: um olhar pelo viés da experimentação. In: SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE EDUCAÇÃO CIENTÍFICA - SEMIC , 1., 2011, João Pessoa. Anais [...]. João Pessoa: Universidade Federal da Paraíba, 2011.

OLIVEIRA, Catiane Cardoso de . O aquário no ensino de ciências: análise de uma experiência em uma escola pública no município de Jequié , BA . 2015. 204 f. Tese (Licenciatura em Ciências Biológicas) - Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, Jequié, 2015.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_