A QUEDA DE UM CORPO: UMA PROPOSTA DE ENSINO ENVOLVENDO ATIVIDADES INVESTIGATIVAS

## A QUEDA DE UM CORPO: UMA PROPOSTA DE ENSINO ENVOLVENDO ATIVIDADES INVESTIGATIVAS Laryssa P. N. Gama 1 , Deise M. Vianna 2 , Vitor Cossich 3

1 Colégio Franco, laarypaiva@gmail.com

2 UFRJ/Instituto de Física, deisemv@if.ufrj.br

3 UFRJ/Instituto de Física/Colégio Pedro II, Campus São Cristóvão III, vcossich@yahoo.com

## Resumo

Apresentamos uma proposta didática para o estudo do tema de Queda Livre, com foco nas grandezas relacionadas ao fenômeno e na percepção da interferência da resistência do meio. Nossa prática tem como base as atividades investigativas e a História da Ciência no ensino e foi realizada através de um roteiro divido em três partes: Colocando a mão na massa, Aprendendo com a história e Aprendendo com a atualidade. A primeira parte da atividade contém testes experimentais, a segunda parte é uma contextualização histórica do conteúdo abordado e a última relaciona a atividade com a época vivida pelo aluno. O roteiro da atividade foi aplicado em horário regular de aula em turmas da segunda série do ensino médio em um colégio público da rede federal de ensino do Rio de Janeiro. Alguns dados coletados durante a aplicação, bem como a análise destes, são apresentados, tendo como base os indicadores de Alfabetização Científica. A partir da análise, constatamos que através da atividade houve estímulo à curiosidade, investigação científica e argumentação dos alunos, promovendo, assim, a construção do conhecimento. É mostrado, também, que a atividade descrita insere a Física no cotidiano do aluno e contribui para uma postura crítica em relação à sociedade.

Palavras-chave : Atividades Investigativas, Alfabetização Científica, História da Ciência no Ensino

## Introdução

Ao questionarmos as pessoas sobre a queda de dois corpos com massas diferentes, como, por exemplo, um caderno e uma caneta, é provável que a maioria delas tenha como resposta que o corpo de maior massa cairá com maior velocidade que o corpo de menor massa. Mesmo sabendo que em relação aos conceitos físicos esta resposta está incorreta, é completamente compreensível, afinal, isso está de acordo com o que presenciamos no nosso cotidiano. A partir desta situação, surge o seguinte questionamento: 'Como explicar o fenômeno de queda dos corpos, se o que se observa no cotidiano não está de acordo com o conhecimento científico correto?'

Faz-se, então, necessário pensar em uma maneira de fazer o aluno do ensino médio perceber que, na verdade, o meio externo interfere no fenômeno e que a grandeza que tem a capacidade de alterar a velocidade de um corpo em queda é a sua resistência com o meio e não sua massa. Porém, como demonstrar corpos em queda em ambiente de vácuo, se não temos tal situação no nosso dia a dia?

A atividade proposta aborda o tema de Queda Livre, de forma que o foco não será o trabalho através das equações da Cinemática e sim o entendimento do fenômeno. O objetivo é fazer os alunos compreenderem e identificarem as grandezas que interferem neste movimento. A atividade foi desenvolvida segundo a perspectiva do ensino por problematização e investigação e da história da Ciência.

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

A prática contém três partes: a primeira de caráter experimental, a segunda contextualizando o conteúdo abordado com a História da Ciência e a última relacionando a atividade com a época atual. Para realização desta proposta foi utilizado um roteiro didático com a finalidade de auxiliar e orientar os alunos durante a prática. Além disso, nele há perguntas que foram respondidas pelos alunos ao decorrer da atividade.

Após a gravação, foram realizadas a transcrição dos áudios e a análise das discussões. Os alunos que participaram da transcrição tiveram seus nomes alterados a fim de preservar suas identidades e todos os alunos e/ou responsáveis assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. A análise das falas dos alunos foi efetuada com base nos Indicadores de Alfabetização Científica de Sasseron e Carvalho (2008).

## Alfabetização Científica

O papel da escola não se reduz à transmissão de conhecimentos e informações, de forma que estes possam utilizar, futuramente, tais aprendizagens em suas profissões.

No caso das Ciências, segundo Sasseron e Machado (2017), as disciplinas precisam ser relacionadas com o cotidiano do aluno, de forma que ele consiga identificar o conteúdo e entender os fenômenos envolvidos no mundo que o cerca. Os autores ainda afirmam que 'construir pontes entre a Ciência que se apresenta aos alunos e o mundo que eles vivem é um dos propósitos da escola nos dias de hoje' (SASSERON; MACHADO, 2017, p. 9).

À vista disto, faz-se necessário abandonar o método de ensino convencional, no qual focamos em enunciar leis, demonstrar equações e resolver exercícios mecânicos. Para Sasseron e Machado (2017), tal abordagem metodológica propicia a construção e a organização do conhecimento científico, permitindo ao aluno o desenvolvimento crítico e a tomada de decisões responsáveis e conscientes a respeito de questões do seu cotidiano. Esse processo é conhecido como Alfabetização Científica.

De acordo com Sasseron e Machado (2017), para promovermos a Alfabetização Científica no ensino de Física precisamos utilizar estratégias de modo que os alunos passem a conhecer e compreender temas científicos, além de serem capazes de identificá-los no seu dia a dia tornando-os aptos a adotar decisões conscientes e críticas sobre o mundo em que vivem. Dessa forma, o professor deve deixar de ser o transmissor de conhecimento e possibilitar que o aluno atue diretamente em sua construção.

Um dos métodos utilizados, segundo Sasseron e Machado (2017), é a problematização, que consiste em abordar questões conflitantes relacionadas à vida do aluno e permite a investigação de um problema a fim de estimular uma análise crítica e reflexiva por parte deste.

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## Aplicação da atividade

O roteiro didático utilizado em nossa prática é dividido em uma Introdução e três partes de atividades: Colocando a mão na massa, Aprendendo com a história e Aprendendo com a atualidade.

A Introdução aponta os principais estudiosos sobre a queda dos copos e articula o interesse da sociedade em entender o que acontece à sua volta com o objetivo de apresentar e inserir os alunos na prática que será trabalhada.

A primeira parte da atividade dispõe de experiências, nas quais os alunos devem pensar, criar hipóteses e testá-las para responder às seis perguntas propostas. Todas elas são relacionadas com a observação da queda de corpos.

Na primeira pergunta, questionamos como caem um caderno e uma folha ao serem soltos de uma mesma altura e pedimos aos alunos que façam testes e descrevam o que eles observaram (Figura 1). Na pergunta seguinte, pedimos para eles repetirem os testes com objetos diferentes e descreverem, também, o que foi observado (Figura 2). Nestas perguntas temos o objetivo de perceber os conhecimentos prévios dos alunos. Parte deles pode afirmar que os objetos com maior massa chegarão ao chão antes dos objetos de menor massa, já que este é o senso comum (FRANCELIN, 2004, p. 29-33). Porém, ao realizarem os testes, nem sempre os resultados observados conciliarão com este senso comum, podendo colocar em conflito a convicção do grupo, como será visto na análise de resultados.

Figura 1: Alunos abandonando um caderno e uma folha de uma mesma altura. Fonte: acervo pessoal.

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Figura 2: Aluna abandonando uma caneta e um caderno. Fonte: acervo pessoal.

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Nas questões três, quatro e cinco, pedimos aos alunos para realizarem testes com objetos específicos, nos quais estamos sempre colocando uma grandeza constante entre os corpos, ou a forma, ou a massa, ou a área de contato com o ar. Vale lembrar que durante os testes os grupos podem ter resultados diferentes, uma vez que cada grupo realizará a experiência em condições diferentes, como a altura em relação ao solo, velocidade inicial, posição do objeto, entre outros.

Na questão três, indagamos o grupo sobre o que acontecerá ao soltarmos duas esferas de mesmo diâmetro. Para a realização dos testes, os alunos recebem duas esferas de mesmo diâmetro, entretanto de materiais diferentes, uma de isopor e outra de metal. Esperamos que os alunos observem a queda em relação à diferença de massa entre os corpos, porém com o mesmo formato e tamanho.

Na questão quatro, perguntamos se corpos idênticos podem cair em tempos significativamente diferentes (Figura 3). Nesta pergunta, desejamos que os alunos percebam a influência de agentes externos no objeto durante a queda, como, por exemplo, a influência do vento ao soltarmos duas folhas.

Figura 3: Aluno abandonando duas canetas. Fonte: acervo pessoal.

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Na quinta questão, pedimos aos alunos que voltem à situação da primeira questão (a queda de um caderno e uma folha) e questionamos se há alguma possibilidade dos corpos chegarem juntos ao chão (Figura 4). O objetivo proposto foi que os alunos observassem a queda em relação ao formato dos objetos e a influência da área de contato com o ar.

Figura 4: Alunos abandonando um caderno e uma folha de alturas diferentes. Fonte: acervo pessoal.

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Na última questão desta parte da atividade, pedimos para o grupo descrever como acontece a queda de um corpo e quais os fatores que influenciam. Nesta questão, esperamos que os alunos expliquem o fenômeno de acordo com os conhecimentos adquiridos até o momento e com o que foi observado durantes os testes realizados nas perguntas anteriores.

A segunda parte da atividade inicia com um texto que fala sobre a cosmologia de Aristóteles (HOLTON; RUTHERFORD; WATSON, 1978, p. 39 e 40; ARÚJO FILHO, 2008; PORTO; PORTO, 2009, p. 4601-2). Em seguida, pedimos aos alunos para que assistam um pedaço do filme 'Os grandes personagens da história - Galileu Galilei' (PAULO, 2016), que fala sobre a vida de Galileu (Figura 5). O trecho cortado do vídeo e inserido na atividade mostra que o cientista percebeu contradições nas ideias aristotélicas.

Figura 5: Grupo assistindo o vídeo sobre Galileu. Fonte: acervo pessoal.

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Posteriormente, fazemos dois questionamentos ao grupo: primeiro, o que influenciou a aceitação das ideias de Aristóteles como verdade pela sociedade; e a segunda, como era a visão de Galileu sobre a queda dos corpos. Tais perguntas tinham como intuito fazer os alunos entenderem as ideias de Galileu e Aristóteles e, também, perceberem como o contexto histórico influenciou na aceitação de ambas.

A última parte da atividade contém um texto que retrata sobre a maior câmara de vácuo do mundo (SPACE TODAY, 2019) e, em seguida, mostramos aos alunos um episódio do programa Human Universe (BBC TWO, 2014), em que o físico Brian Cox testa o experimento de Galileu (SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL, 2005, p. 41), abandonando uma pena e uma bola de boliche de uma certa altura (Figura 6). No primeiro momento o teste é feito com a câmara desligada, onde é observado que a bola chega ao chão antes da pena. Em seguida, o teste é repetido com a câmara ligada, onde é gerada, dentro da câmara, uma zona de quase vácuo. Dessa forma, os corpos chegam ao solo no mesmo tempo.

Figura 6: Grupo assistindo o vídeo sobre a câmara de vácuo. Fonte: acervo pessoal.

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Logo após, perguntamos ao grupo o que diferenciava os testes feitos por eles durante a atividade daquele de Brian no vídeo, e se essa diferença influenciou nos resultados do grupo. O propósito é mostrá-los como a resistência do ar interfere na queda de um corpo e como é difícil perceber isso, já que não temos ambientes de vácuo no nosso cotidiano.

Por fim, perguntamos como eles achavam que Galileu chegou a este resultado sem ter uma câmara de vácuo. Esta pergunta foi feita para verificarmos se os alunos tinham algum conhecimento a respeito de seus estudos, uma vez que o estudo do movimento no plano inclinado faz parte do conteúdo programático da escola. É importante lembrar que o estudo de Galileu (SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL, 2005, p. 41, 96) consistiu, com relação a este assunto, no abandono de um corpo em um plano inclinado com variações do ângulo entre o plano e o solo, sendo o ângulo reto (noventa graus), o que conhecemos como Queda Livre.

## Resultados

Apresentamos a seguir as respostas escritas no roteiro didático pelos grupos, a fim de observamos e compararmos as explicações e justificativas utilizadas por eles no decorrer das atividades. Como os grupos obtiveram respostas seguindo linhas de raciocínio próximas, destacamos abaixo aquelas que foram divergentes ou desenvolvidas de formas diferentes.

## Parte 1 - Colocando a mão na massa

Ao realizarem os testes com as esferas de mesmo diâmetro, mas de materiais diferentes, verifica-se que os grupos tiveram respostas distintas, o que é compreensível, já que cada grupo realizou o experimento em condições diferentes. Verifica-se também que o grupo 1, ao se deparar com um resultado diferente do esperado, não consegue justificar tal resposta e, então, deixa claro que a massa deveria influenciar na queda.

'Aparentemente as duas esferas caíram ao mesmo tempo, mas sabemos que a massa influencia na queda.'

Grupo 1

'Ao soltar as esferas, é notório que a esfera mais pesada chegou mais rápido ao solo. Isso ocorreu por conta da diferença de peso entre os objetos.'

Grupo 5

Na última questão do roteiro, constata-se que os alunos compreendem que a queda está relacionada com a aceleração da gravidade, mas ao indicarem os fatores que influenciam o fenômeno, nenhum grupo mencionou o contato do objeto com ar.

'A força gravitacional atrai o objeto para o centro da Terra, a extensão e densidade também influenciam na queda, além da altura de onde o objeto foi solto.'

Grupo 2

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'Por conta da gravidade, o corpo cai, sendo assim puxado para o centro da Terra. Esse processo pode ocorrer de forma mais rápida ou lenta variando de acordo com sua densidade e seu peso.

Enfim os fatores que mais influenciam são: densidade, massa, gravidade.'

Grupo 5

## Parte 2 - Aprendendo com a história

Após a leitura do texto sobre as ideais Aristóteles e ao assistirem o vídeo sobre Galileu, percebe-se que todos os grupos apresentaram a fusão da ideia aristotélica com fundamentos bíblicos como principal razão para a aceitação da teoria de Aristóteles pela sociedade. Isso nos faz perceber que os alunos só relacionaram a aceitação delas com o período da Idade Média, no qual suas teorias já estavam fundidas à Bíblia. Contudo, Aristóteles viveu aproximadamente 300 anos antes de Cristo. Dessa forma, sabemos que antes mesmo do envolvimento da Igreja, tais teorias já eram ditas como verdades devido à relação com o senso comum.

'Aristóteles era considerado o grande pensador da época, e como não havia ninguém para provar o contrário de sua teoria, assim a sociedade tinha muita credibilidade em sua explicação. Além de Aristóteles não ter um aparato tecnológico e nem a percepção de testar com os objetos de forma relativa.'

Grupo 3

'Pelo fato de que Aristóteles possuía uma teoria que tinha fundamentos bíblicos e se alguém confrontasse, poderia ser condenado pela igreja.'

Grupo 5

## Parte 3 - Aprendendo com a atualidade

Após assistirem o vídeo do experimento na câmara a vácuo, observa-se que ambos os grupos identificam a diferença entre os experimentos realizados por eles e pelo Brian Cox, que é a interferência do ar.

'A presença e a ausência do ar. Sim, pois sem a resistência do ar os corpos caem ao mesmo tempo, independente da massa.'

Grupo1

'As condições locais que temos em sala de aula não são propícias para que nós concordarmos com Galileu. Influenciou, visto que na sala de aula o ar se faz mais presente do que na câmara à vácuo.'

Grupo 5

## Considerações finais

A atividade proposta ao longo deste trabalho permitiu aos alunos estudarem a parte conceitual do movimento de um corpo, mais especificamente a Queda Livre. A importância desta abordagem deve-se ao olhar diferenciado do aluno em relação ao conteúdo, uma vez que ele não fica preso às sentenças matemáticas, mas sim à compreensão do fenômeno e a sua identificação no seu dia a dia.

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Ainda hoje as pessoas encontram dificuldade em entender que a massa de um corpo não influencia no tempo de queda deste, já que isto nem sempre condiz com a nossa realidade, afinal, não vivemos em ambientes de vácuo, logo, a resistência do ar está a todo tempo interferindo no processo de queda livre. Através desta atividade, os alunos puderam perceber tal interferência e entender as grandezas que de fato influenciam no fenômeno. Sendo assim, a atividade contribuiu de forma relevante ao entendimento de como acontece o fenômeno estudado.

Conseguimos perceber que uma atividade completamente fora dos padrões da metodologia tradicional de ensino pode ser efetiva, uma vez que despertamos nos alunos a curiosidade e o engajamento para realizar a atividade. Desse modo, eles se interessam pelo assunto abordado e participam ativamente da aula. Assim, aproximamos os alunos da Física, que na maioria das vezes é vista como algo maçante e difícil, inserindo-a no cotidiano do aluno.

## Referências

ARAÚJO FILHO; Walter Duarte de. O gênese do pensamento galileano . São Paulo: Editora Livraria da Física, 2008.

BBC Two. Brian Cox visits the world's biggest vacuum chamber - Human Universe: Episode 4 Preview - BBC Two. Youtube , 24 Out. 2014. Disponível em: &lt;https://www.youtube.com/watch?v=E43-CfukEgs&gt;. Acesso em: 08 Set. 2024.

FRANCELIN, Marivalde Moacir. Ciência, senso comum e revoluções científicas: ressonâncias e paradoxos. Ciência da Informação , Brasília, v. 33, n. 3, p. 29 - 33, Set./Dez. 2004.

HOLTON, G.; RUTHERFORD, F. J.; WATSON, F. G. Projeto Físca . Tradução de João Manuel Gaspar Caraça e Paulino Magalhaes Corrêa. Lisboa: Fundação Calouste, 1978, p. 39 - 62.

PAULO, Lucas. Os Grandes Personagens da História - Galileu. Youtube , 22 Set. 2016. Disponível em: &lt;https://www.youtube.com/watch?v=3dEfE3WfUR8&gt;. Acesso em: 08 Set. 2024.

PORTO, C.M.; PORTO, M.B.D.S.M. A evolução do pensamento cosmológico e o nascimento da ciência moderna. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 30, n. 4, p. 4601-1 - 4601-9, Fevereiro de 2009.

SASSERON, L.H.; CARVALHO, A.M.P. Almejando a alfabetização científica no ensino fundamental: a proposição e a procura de indicadores do processo. Investigações em Ensino de Ciências , v. 13, n. 3, p. 333-352, dez. 2008.

SASSERON, L.H.; MACHADO, V.F. Alfabetização Científica na Prática: Inovando a Forma de Ensinar Física . 1ª edição. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2017.

SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL. Galileu: Universo em Movimento . São Paulo: Duetto Editorial, n. 5, p. 7 - 97, 2005. Gênios da Ciência.

SPACE TODAY. O famoso experimento de Galileu da bola e da pena reproduzido na maior câmara de vácuo do mundo . Disponível em: &lt;http://spacetoday.com.br/o-famoso-experimento-de-galileu-da-bola-e-da-penareproduzido-na-maior-camara-de-vacuo-do-mundo/&gt;. Acesso em: 08 Set. 2024.

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