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TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA DO VIDEO “OS RELÓGIOS DE
EINSTEIN”
Felipe Ferreira da Silva¹, Sérgio Luiz Garavelli¹.
¹Curso de física - Universidade Católica de Brasília.
Este artigo é um convite a teoria da relatividade por meio da utilização
de materiais áudio visuais, onde será abordado o tema relatividade restrita com
o objetivo de transpor para sala de aula. O leitor irá se deparar aqui com
conceitos que remontam aos sucessores de Lorde Kelvin-cientista que
percebeu os rumos que a física trilharia para se tornar o que conhecemos
atualmente. Sendo assim deve-se ter em mente antes de explorar qualquer
trecho do documentário que nenhum documento de ensino pode ser declarado
completo, foi ao perceber a carência de alguns desses complementos
conceituais que a tradução do francês para o português foi realizada,
aproximando o tema do vídeo do leitor. O vídeo é proposto como um módulo
de introdução a relatividade restrita direcionada ao ensino médio, porém será
estudado tendo em vista que esta aula depende de outros módulos para bem
construir a base do aluno em relatividade restrita. Uma vez escolhido o vídeo
“Os relógios de Einstein”, não se podia tão somente traduzi-lo a fim de expô-lo
tal qual se encontrava, pois, sem analise de um educador far-se-ia uma
aplicação além de desprovida de questionamentos, auto-suficiente para se
desenvolver conceitos fundamentais. A fim de evitar isto, o vídeo ganhou além
de uma tradução até então inexistente, ganhou um contexto retrabalhado.
Palavras chave: Transposição didática, Relatividade restrita, Postulados de
Einstein, Relação massa-energia.
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1. Introdução
Este trabalho tem por objetivo explorar o conteúdo da tradução do vídeo
com um olhar limitado à parte conceitual básica, para não incorrer no erro de
querer abordar toda a relatividade. Esta construção teórica será assim
fundamentada na comparação entre o vídeo e os conceitos propostos por
artigos científicos, constitui um auxílio ao professor na análise crítica quanto à
aplicação do conteúdo em vídeos em sala de aula. Esta antiga preocupação,
expressa por autores de artigos, deve-se ao fato de muitos livros didáticos
brasileiros apresentarem erros conceituais que os vídeos acabam repetindo e
professores também.
A tradução do francês para o português foi escolhida como uma forma
de inserir no contexto escolar um recurso didático, que estava indisponível pela
dificuldade que o idioma impõe e que de outra forma talvez não chegasse ao
aluno, a saber, que tais documentários estão ausentes em nossos canais
convencionais de televisão assim, há a necessidade de projetos práticos de
divulgação que mostrem à física como um processo de construção humana,
assim como uma ciência inacabada capaz de superar a visão linear exposta
pela maioria dos materiais didáticos existentes, a exemplo dos livros.
Inserir este material em um plano de ensino abrangente, com vários
módulos, de maneira a contextualizar o documentário aqui referido com as
demais aulas do plano de aulas, significa: elaborar o plano de aulas incluindo-o
como uma dentre as abordagens. Como exemplo de plano de aulas tem-se:
Primeiro tema – Eletromagnetismo como origem da relatividade, Segundo – A
determinação da velocidade da luz, Terceiro – A mecânica e o éter, Quarto - A
astronomia como ferramenta experimental da relatividade, Quinto –
Transformações de Galileu e necessidade das transformações de Lorentz,
Sexto – Introdução a relatividade restrita por meio de material áudio visual “OS
RELÓGIOS DE EINSTEIN”.
Uma das primeiras idéias que se destaca no texto contraria princípios
gerais do desenvolvimento da física, em termos pedagógicos dizemos que foge
à natureza da ciência, este impasse esta na imagem de gênio que enxerga
além dos outros, atribuída a Einstein por este vídeo – idéia que finalmente afeta
a compreensão de ciência como um produto humano. Sendo que, todos sabem
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que a ciência resulta da construção coletiva, pertencente a um contexto
histórico preciso, contexto sem o qual também não poderia ocorrer mudança
científica. (KÖHNLEIN e PEDUZZI, 2005)
Tendo em vista tais afirmações percebe-se que o vídeo ao apresentar
Einstein como figura imprescindível padece de mais elementos históricos de
grande importância, a exemplo, da implicação do éter na teoria da Relatividade.
Por não haver uma construção matemática aprofundada por parte de
Gerald Kargl, nem por parte desta defesa, a perspectiva crítica construtiva
propõe-se ao professor a análise da teoria da relatividade restrita no campo
somente conceitual.
O que foi realizado até então foi buscar um vídeo no youtube em
francês, cuja tradução não se encontrasse a disposição nos locais de visitação
freqüente dos jovens, em seguida foi traduzido para o português com ajuda de
dicionário online, e refinado por conhecimentos do idioma. Em seguida foram
pesquisados artigos que abordavam erros conceituais detectados em livros
didáticos. A tradução foi realizada a partir do domínio do idioma francês com
apoio do dicionário “petit Larousse”.
A fim de se trabalhar a tradução deste material áudio visual nada melhor
que fornecer também uma definição prévia do termo relatividade:
Contrariamente ao que o senso comum dissemina a teoria da relatividade em
nada tem raízes com pesquisas em mecânica e sim em eletrodinâmica, a
relatividade foi resultado dos questionamentos para se avaliar se as leis físicas
eram validas em quaisquer referenciais inerciais. (TIPLER, 2009).
2. CONTEXTO HISTÓRICO DA TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA
Duas nuvens ainda fazem sombra na reputação de Lorde Kelvin, o autor
Schulz (2007) conta-nos, que elas foram um anúncio e nada mais eram que os
dois pilares que denominados hoje de física moderna, assim constitui-se numa
forma consciente usada por Lorde Kelvin de mostrar os limites à todo aquele
que se interessasse à física da época até então considerada acabada. A
relatividade e a física quântica são as duas nuvens que permitiram uma
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expansão prazerosa da física clássica até a física moderna lecionada
atualmente.
Na segunda revolução industrial (1870-1945) também chamada de
revolução da energia, tem-se a fase de maiores conclusões as quais Einstein
chegou, estavam sendo aplicadas as descobertas tecnológicas relativas à
eletricidade e aos combustíveis, dois aspectos que ensejaram o aumento da
produtividade industrial. O mercado europeu buscava expandir o número de
consumidores e fornecedores. Tais disputas de mercado aliados a
nacionalidade desencadearam a segunda guerra mundial, vivida e repugnada
por Einstein personagem do documentário, apesar de denominado por muitos
de forma injusta de “pai da bomba atômica”.
Como mostra a construção histórica além da teoria eletromagnética de
James Clerk Maxwell existiam outras, por exemplo: a teoria de Herman Von
Helmholtz e Wilhelm Weber, todas elas já se encontravam inseridas no
contexto da revolução industrial que passava por uma fase de aplicação
teórica, em meio a tanto dinamismo, de uma mistura de conhecimento em
eletricidade e da necessidade de informação nasceu o telégrafo sem fio em
1980, usando apenas ondas eletromagnéticas. (MARTINS, 2005).
Em meados da mesma década Einstein desenvolvia a relatividade com
suporte nas transformações de Lorentz. Sabe-se também que ao que se refere
às invenções, já existia na Europa uma rede de relógios elétricos
sincronizados. O próprio Henri Poincaré trabalhava na determinação de
longitudes através de relógios espaçados na superfície terrestre da Suíça,
provavelmente usando uma versão de relógio sincronizado. Diversos fatos
ocorriam ao mesmo tempo em que Einstein se encontrava em Berna
trabalhando no laboratório de patentes aonde provavelmente veio a conhecer
diversos fatores do contexto científico social dele, primordiais a construção da
teoria da relatividade restrita. (OSTERMANN e RICCI, 2002)
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3. ARGUMENTO FILOSÓFICO-EMPIRISTA DE EINSTEIN
Hoje se sabe que muito tempo depois das idéias newtonianas que
vigoraram por cerca de 400 anos aproximadamente, o experimento de
Michelson e Morley foi elaborado e aos poucos a idéia da existência do éter foi
sendo deixada de lado. Em contrapartida, não se sabe se este experimento
influenciou a concepção empírica de Einstein. A aceitação do éter não era tão
simples, nem era puramente uma questão de aceitação “cega”, por que
considerar o éter implicava adotá-lo como meio de propagação para ondas
eletromagnéticas inclusive para a faixa da luz visível. Será que a luz necessita
de um meio material para propagar-se? Essa era uma questão crucial.
Até que a luz fosse reconhecida como onda eletromagnética duas
teorias se opunham na física quântica de forma acalorada: a luz era um
corpúsculo ou uma onda? Esta questão se insere no contexto da relatividade,
pois, participa ao anseio geral da comunidade científica de se explicar a
propagação da luz, o que envolve o limite de velocidade dos corpos em
movimento. “Hoje as teorias ondulatórias e corpusculares se complementam”.
(TIPLER, 2009)
Neste período em que Einstein viveu (1879-1955) praticamente todos
acreditavam na existência do éter, Lorentz, Poincaré, inclusive Michelson e
Morley que morreram acreditando na existência do éter, cogitava-se que talvez
só não tivesse sido dada por existente, por falta de precisão experimental que
dependia das ferramentas tecnológicas da época. A contribuição de Michelson
e Morley, muito importante nesta fase será debatida mais adiante. (VILLANI,
1985)
O livro “História geral e Brasil” de Luiz e Denise (2006), esclarece que na
segunda revolução industrial (1870-1945) na qual se insere a fase de maiores
conclusões as quais Einstein chegou, chamada também de revolução da
energia, estavam sendo aplicadas descobertas tecnológicas relativas à
eletricidade e combustíveis. Mais precisamente em 1905, e considerando este
contexto, encontrava-se Einstein em uma linha de pesquisa com certa tradição,
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e a problemática já estava bem estabelecida assim como os resultados
positivos de alguns pesquisadores lhe eram conhecidos¹. Só nesse contexto
algo mais poderia acontecer, e de fato aconteceu como se verá. (VILLANI,
1985)
4. ASPECTOS DA NATUREZA DA CIÊNCIA
Segundo Bronowski (1977, p.87) os aspectos gerais da ciência:
mesclam racionalidade e empirismo e se desenvolvem na sociedade e não
apenas no mundo das idéias. Assim se pode ver a contribuição dos
pensamentos apenas pelos feitos. E os pensamentos da relatividade foram um
produto que deixou de ser apenas teoria, foi muito além da teoria como ressalta
o vídeo, mas infelizmente a bomba atômica foi um produto da interpretação da
relação massa-energia. (KARL, 2009 e BRONOWSKI, 1977)
Para Einstein chegar à teoria que relacionava massa e energia foi ao
longo de diálogos com o amigo Besso tecendo as idéias. Em um trecho de
Jürgen Renn, perceba: “Einstein não acredita, por questões de princípio, que o
movimento relativo e uniforme entre dois observadores possa ser detectado por
medidas de manifestações eletromagnéticas ou ópticas” Jürgen (2005). Esta
observação constitui o aspecto da natureza da ciência que considera as
tentativas de formulação teórica como passos da construção do conhecimento.
Esta passagem histórica destaca a construção do conhecimento por
questionamentos e por tentativa e erro, contrariando, mas uma vez o senso
comum, que considera que nas ciências exatas não se pode errar. (LUIZ E
JANETE, 2005)
5. SUGESTÕES DE UTILIZAÇAO AO PROFESSOR
Considerando alguns detalhes históricos contido nos artigos científicos
nacionais a exemplo de “A visão eletromagnética e a Relatividade” escrito por
Alberto Villani, “Duas nuvens ainda fazem sombra na reputação de Lorde
Kelvin” de Peter Schulz e o texto “Física e historia” de Roberto Martins, que
abordam temas relacionados à relatividade restrita. 1.Tal informação não aparece
com precisão nas obras desta bibliografia, não se sabe ao certo quais resultados ele conhecia.
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Onde percebe-se a característica perigosa dos documentários em
relação à educação, tudo reside no fato de professores ao utilizar vídeos no
ensino médio considerá-los auto-suficientes em seus conteúdos, assim
objetivando ensinar apenas reproduzindo-os no ambiente da sala de aula.
(JANETE E LUIZ, 2005)
O professor na preparação do vídeo, para transposição didática, deverá
rever alguns conceitos em fontes confiáveis podendo reeditar o material
conforme sua maturidade nos assuntos relacionados, fazendo isto por meio de
uma apostila, sem omitir comentários quando julgar apropriado é claro que o
objetivo do educador no contrato didático continua sendo o de informar acerca
da ciência e não apenas buscar novidades sem estudar esses novos materiais.
Apesar da rotina de sala de aula não deve desmotivar-se pelo trabalho
suplementar que deverá fazer para apresentar materiais áudio visuais de
maneira mais abrangente, o documentário além da função de motivar ao
estudo tem a função de suporte didático.
Esta forma de ver a educação beneficia a construção do conhecimento
ao atingir o contexto dos alunos, contexto que exige muito mais recursos
modernos que se compararmos com a formação de uma década atrás, um
fenômeno de universalização da informação que atingiu a prática de ensino-
aprendizado atual.
6. DIFICULDADES QUE SERAO ENCONTRADAS PARA OBTER A
TRANSPOSIÇÃO DO VIDEO
Apesar das dificuldades consideráveis para se produzir estes materiais
didáticos, no caso deste artigo pode-se citar a dificuldade de tradução, de
utilização de softwares na criação das legendas. Agora segundo o grupo
paranaense formado por: Jurandir, Marcos, Arlindo, Fábio, Leandro e Hilton
(2002), que desenvolve um trabalho de criação de vídeos educativos,
destacam-se as dificuldades de encontrar no curso de física, pessoas aptas em
criar animações multimídias usando softwares. Assim fica um alerta a formação
de docentes com objetivo de prepará-los para ensinar física com novas
ferramentas.
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Neste tipo de documentário não há possibilidade de se excluir a
presença do senso comum, veja que o material em sua origem contém
elementos do senso comum para poder conseguir uma inserção no meio social
com maior aceitação. Os autores de materiais áudio visuais: Oliveira, Vianna e
Gerbassi (2007) esclarecem: que a cinematografia e a linguagem de um
documentário são claramente distintas, pois a cinematografia busca uma
universalização do “senso comum”, a medida que a linguagem tenta alcançar a
interpretação do mundo pela ciência formalizada. Impressionante paradoxo
para o professor considerar nas explicações que terá de formular a respeito do
conteúdo de documentários.
Segundo Oliveira, Vianna e Gerbassi (2007), o cenário educacional
brasileiro está ficando obsoleto no que diz respeito ao acompanhar os avanços
tecnológicos. Não só o planejamento como os métodos estão defasados com
relação ao progresso atual. Os alunos trazem dúvidas modernas para sala de
aula, e mesmo assim o currículo de ensino continua pouco flexível à física
moderna. Sugere-se a seguinte solução:
Na mudança do currículo de ensino médio
centrada no professor, assim como sua formação
acadêmica e esforço continuado. Ostermann e
Moreira (2002) afirmam que: A dificuldade com os
temas atuais para o aluno será a mesma que têm
também com temas clássicos quando foram
ensinados pelas primeiras vezes, porém o
aprendizado irá depender do material
disponibilizado e do professor. (RELATIVIDADE
RESTRITA NO ENSINO MÉDIO, 2002)
7. DECLÍNIO DO MECANICISMO
A teoria da relatividade sendo um questionamento do eletromagnetismo
e da existência do éter, e não um problema da mecânica resultou em na
superação do problema de relação de dualismo entre campo e partícula. No fim
do sec. XIX a visão mecanicista começou o declínio substituída lentamente
pelo eletromagnetismo onde as leis da natureza eram explicadas pelas leis de
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campo. Lorentz e Lamor foram personagens deste novo movimento de estudo
do campo eletromagnético sendo Lorentz o mais referido até a atualidade.
(EINSTEIN E INFELD, 1988)
Audaciosamente as teorias iam se afastando do mecanicismo
newtoniano em direção a física moderna, fato que se deu pelo “abandono” das
leis físicas newtonianas (deixaram de incluí-las nos problemas), com o início da
adoção do éter pelo motivo de melhor condizer com a transmissão de forças
que se constata na natureza das interações entre matéria e elétrons
observadas pelos cientistas. (EINSTEIN E INFELD, 1988)
Não desprezando a função extremamente importante do éter e de
Newton, deixar-se-á de abordá-los em profundidade por ser um tema que sairia
do ponto principal do documentário que é o conteúdo sobre Einstein exposto,
objetiva-se limitar o contexto estudando à relatividade e deixar aos cuidados
dos leitores um estudo complementar de historia da física dos antecessores à
Lorde Kelvin, pois começaremos dele.
8. IMPORTÂNCIA DO COMPLEMENTO TEÓRICO AO VÍDEO
Perceba o quanto a história da ciência é rica ajudando o professor e o
aluno a encontrar os possíveis vãos que o vídeo deixou de abordar antes de
mostrar a teoria da relatividade restrita em si, quantos conflitos tiveram de ser
revistos para tecer corretamente as ligações lógicas entre os diversos fatos que
o vídeo explorou de forma tão seletiva.
Apesar de já existirem esforços em história das ciências, assim como
remarcáveis experimentos que corroboram para a aceitação da relatividade,
percebe-se que em sala como visto nos artigos científicos, o fato de rever
alguns pontos críticos do material a inserir em sala de aula situa os conteúdos
no contexto histórico, sendo uma maneira de introduzir as dificuldades
conceituais da relatividade no processo de construção do conhecimento.
Em física só surgiram mesmo os primeiros trabalhos áudio visuais na
década de 50 da iniciativa norte americana para diminuir as defasagens dos
estudantes com a finalidade de melhor disputar a corrida espacial com a
Rússia. Segundo Oliveira, Gerbassi e Vianna (2007), a saga da divulgação de
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documentários começou com a criação da National geographic em 1888 que
almejava a divulgação de conteúdo geográfico.
A Relatividade restrita por tratar-se de um tema vasto, necessitará de
outros módulos além deste, é aconselhado por Köhnlein e Peduzzi (2005), se
preparar os temas em vários módulos, assim podem-se aplicar suportes
metodológicos como, por exemplo, questionários antes e depois das aulas
planejadas, o que permite uma comparação do conhecimento construído na
aula, as perguntas aplicadas no início do estudo mostrarão as pré-concepções
do aluno. Se tais conselhos vindos de profissionais da educação aqui foram
postos deve-se à sua experimentada eficiência para os estágios de formação
de professores.
Ressalta-se do texto: “Uma discussão sobre a natureza da ciência no
ensino médio: Um exemplo com a teoria da relatividade restrita” que para
trabalharmos a física moderna em sala se faz necessário abordar os aspectos
da natureza da ciência. No aspecto “natureza da ciência” o vídeo deixa claro
que foram percorridos caminhos tortuosos até a concepção da teoria da
relatividade, apesar de ser feito com pouca diversidade na citação de nomes
importantes, mostrou também uma teoria que passou por uma quebra das
concepções aceitas. Sobre o aspecto da natureza da ciência pode-se observar
também que constam poucos aspectos históricos com relação ao experimento
de Michelson e Morley relatado brevemente com duas imagens umas dos dois
personagens e outra do experimento que criaram (interferômetro) figura 1,
fazendo se necessária uma complementação a exemplo da que aqui foi feita.
Por já existirem materiais especializados na abordagem da natureza da
ciência, não se tratará aqui o assunto em profundidade tal abordagem pode
constituir um módulo de ensino inicial que ao longo dos vários outros
conteúdos pode ser relembrado.
Assim a preocupação maior foca-se nas dúvidas dos alunos com relação
a aula de relatividade com a aplicação de material áudio visual. Estas
desconfianças apareceram também em outras aulas com o tema relatividade
conforme Oliveira, Vianna e Gerbassi (2007) debatem. As questões mais
comuns dos alunos estão centradas nas seguintes perguntas: A teoria resulta
da observação ou a teoria parte de pensamentos de outros cientistas e do
próprio desenvolvedor da teoria? O tempo e o espaço são absolutos ou
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relativos? As leis da física podem se modificar ou não para referenciais
inerciais? Como se deu a experiência de Michelson e Morley quais os
objetivos? Quais as conclusões desta experiência?
Quanto à experiência de Michelson e Morley o vídeo apenas
contextualiza o fato com a data e o esclarecimento de que o experimento foi
uma idéia sofisticada para se medir a velocidade da luz, consulte a legenda da
Figura 1 logo abaixo, deve-se atribuir um contexto que interligue melhor os
acontecimentos citados pelo vídeo.
Estudar estes detalhes históricos ajudará o aluno a compreender de
forma crítica a natureza da ciência assim como entender a necessidade de se
enxergar os materiais a ele propostos com uma exigência centrada na
contextualização.
9. ESTUDO DAS IMAGENS
Ao que diz respeito ao objetivo do experimento de Michelson e Morley
da Figura 1, o professor pode discorrer um pouco além esclarecendo que o
objetivo de se medir a variação da velocidade da luz foi na verdade uma
tentativa de observar a existência de um meio material onde a luz pudesse se
propagar (este meio seria o éter), a idéia clássica de que a luz deveria ter um
meio onde se “apoiar” durante a propagação já existia para ondas mecânicas,
sendo assim uma analogia foi criada no século XIX entre o meio de
propagação da onda mecânica e da onda eletromagnética.
Figura 1 – Interferômetro de Michelson e Morley. (1887)
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Figura 2 – Interferômetro de Michelson e Morley. (1887)
Quanto ao problema da constância da velocidade da luz em si, Maxwell
foi um dos primeiros a falar a respeito. Partiu da observação de que se o
suposto éter não era deslocado pela luz deveria ser pelo fato da luz ter um
movimento constante em relação ao éter e o movimento da Terra também foi
considerado como o que talvez estivesse influenciando as observações de
Michelson e Morley. (CDCC/USP – Setor de física)
Analisando a luz em relação ao éter não se chegava à resposta
esperada, esperava-se obter dois grupos de franjas deslocados. E se Maxwell
agora considerasse que a Terra está carregando uma fonte de luz e que a
Terra se move a 29 Km/s em relação ao sol, a velocidade da luz mais a
velocidade da terra deveriam provar que a Terra estava se movendo em meio
ao éter. Diferenças na velocidade da luz deveriam ser constatadas, porém isto
não ocorreu, talvez a precisão da experiência fosse a causa. A velocidade da
Terra somada à velocidade da luz dava o mesmo resultado experimental que
considerando apenas a Terra e a luz num mesmo experimento (referencial).
“Qualquer velocidade somada à velocidade da luz dava o mesmo
resultado. Isto é estranho!” (KARGL, 2009)
Einstein postulou anos depois que a velocidade da luz era independe da
velocidade da fonte. Conhecido como o postulado de constância da velocidade
da luz. (TIPLER, 2009)
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10. OLHAR CRÌTICO DO PROFESSOR PARA COM OS MATERIAIS
AUDIO VISUAIS
O vídeo como um material didático apresenta suas lacunas as quais
foram salientadas na abordagem do artigo intitulado: Uma discussão sobre a
natureza da ciência no ensino médio. O fato de não esclarecer algumas destas
imprecisões deixa ao professor o espaço para avaliar os limites da abordagem
de uma aula apenas centrada em um vídeo.
Aqui o estudo deste material em vídeo está sendo realizado para evitar a
transposição didática de mera simplificação. Chevallard (1991) defende a
transposição nestes limites de respeito teórico. Entenda que a simplificação faz
parte da criação de materiais áudio visual, porém gera incompreensões pelo
fato dos conteúdos serem julgados de segundo plano e não receberem a
devida ênfase. A nossa física escolar em geral e em outros países está
construída no modelo, que visa essencialmente adaptar os conteúdos de
pesquisas para o acesso à salas de aula, após esta primeira transposição
aparecem materiais como o documentário que foi assistido com o título “Os
relógios de Einstein”.
A delimitação de conteúdos que irão para sala de aula possui suas
regras o que justifica que alguns conteúdos de física moderna ainda não fazem
parte plenamente do programa de ensino.
Analisando as características necessárias à transposição didática
propostas por Chevallard (1991) revelam-se que se faz necessário relacionar
este documentário com conceitos de mecânica clássica e junto à mecânica
clássica trabalhar os problemas relacionados à propagação da luz nos
referenciais inerciais.
Algumas considerações básicas devem ser feitas antes de se discutir
outros aspectos do vídeo a fim de alertar os professores para existência de
outras grandezas relativísticas, o que muitas vezes se omite. São grandezas
relativísticas em geral as que se relacionam com a velocidade por meio de
suas formulas. Temos então a Energia Cinética (K), Quantidade de movimento
(p) e também a Energia Potencial (U).
No vídeo dois postulados, apesar de serem anunciados por escrito, são
explicados também por imagens, como é o caso da inexistência de referenciais
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absolutos, tem-se também a dependência que a observação tem do movimento
do observador, mostrada a seguir na Figura 2 e na Figura 2.1:
Figura 2 – Passageiro em um avião em movimento observado a passagem de
um segundo avião.
Figura 2.1 – Observador estacionário observado a passagem dos dois aviões
em movimento.
A Figura 2.1 trabalha a constância da velocidade da luz, o que deve ficar
claro também em sala que esta velocidade é inalterada pela velocidade da
fonte, característica bem particular da luz que aqui careceu da especificação
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essencial para abordagens mais complexas (inalterada pela velocidade da
fonte).
A parte conceitual omitiu o comentário que diz que o objetivo da
relatividade era provar a validade das leis físicas para casos envolvendo
referenciais inerciais.
A grande questão da época era que em alguns casos tinham-se medidas
das grandezas físicas diferentes das conhecidas para referenciais inerciais
iguais. As leis da física conhecidas seriam validas nestes casos ou deveriam
ser reformuladas? Os resultados experimentais não poderiam ser “burlados”,
era fato! E então o que fazer?
Figura 3 – Fóton sendo refletido entre dois espelhos, exemplo de relógio não
mecânico.
Ao falar-se de espelhos poder-se-ia relembrar o fato histórico que
ensejou os questionamentos de Einstein a respeito do problema do espelho
formulado mentalmente por ele aos 16 anos, que consistia em julgar se um
homem segurando um espelho e viajando com o objeto em mãos à velocidade
da luz conseguiria ver sua própria imagem. A resposta é que ele sempre verá
sua imagem, pois a velocidade da luz independe da velocidade da foto e
chegará aos olhos do observador (que é observador e fonte ao mesmo tempo).
O relógio não mecânico (relógio de luz) é um experimento mental que
também contribui para a aceitação da idéia de tempo próprio, e evolui da idéia
mais simples do movimento de ida e volta de um fóton entre dois espelhos à da
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situação onde este tipo imaginário de relógio estivesse em um trem sobre
trilhos e próximo a velocidade da luz².
Anos mais tarde Maxwell, através de estudos de eletrodinâmica, afirma o
caráter “especial” da luz, e vai um pouco além do que estava em debate em
dizer que se poderia estender o mesmo comportamento da luz a todo corpo
que tivesse velocidade próxima da velocidade da luz.
Figura 3.1 – Relógio atômico a bordo de um avião supersônico.
² Todo livro traz este conceito de tempo próprio formulado diretamente do sistema de
dois espelhos em movimento, mas até então esta explicação não aparece em nenhum deles.
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Figura 3.2 – Avião transportando o relógio atômico.
O fato de citar a experiência do relógio atômico (que difere do relógio de
luz, imaginário) figura 3.1 e 3.2, a bordo do avião corrobora para a aceitação
por parte do aluno da teoria da relatividade. É melhor mostrar a teoria da
relatividade como uma formulação experimentada, o que muitos materiais
impressos não fazem, deixando o aluno com uma desconfiança tremenda da
veracidade do que está estudando.
Ostermann (2002) no artigo “Os conceitos de massa relativística.”,
explica que a interpretação de que existe outra massa além da massa de
repouso leva a falsear também a relação massa-energia. Só considerando este
detalhe primordial se pode entender a formula considerada como a mais
célebre do mundo E = mc² (EINSTEIN, 1905).
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Figura 4 – Trecho que mostra a massa como uma forma de energia.
O vídeo julga a importância da formulação E=mc² face às demais idéias
de Einstein e a coloca em um patamar de superioridade teórica, porém julgar o
todo pela parte é bastante equivocado face aos aspectos da natureza da
ciência que aconselha o professor a dar a devida importância a toda
construção da teoria, valorizando também os personagens envolvidos. Logo,
neste patamar errôneo devia aparecer em primeiro lugar à importância de se
provar que as leis físicas têm validade em referenciais inerciais em movimento
em detrimento dos resultados da interpretação de E=mc².
Assim, se o professor for falar das idéias que constroem uma teoria,
deve se posicionar em seus debates, mas considerando que tudo têm seu
lugar de destaque, pois a ausência de qualquer uma das idéias da teoria
implicaria na inexistência das demais, isto faz da ciência um corpo de
conhecimentos bem tecido de amplas funções na sociedade. O vídeo incorre
neste erro ao enfatizar que a equação E=mc² tem lugar de destaque na
evolução cientifica na sociedade.
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Figura 4.1 – Fumaça decorrente da transformação de 1 kg de matéria em
energia.
Figura 5 – Fusão atômica no plano microscópico.
Além da explicação da Figura 5, de como ocorre resumidamente uma
fusão, fica bem claro que durante este processo só parte da energia das
ligações escapa, o que foge ao erro mencionado por Fernanda Osterman a
respeito de se ensinar que toda massa se transforma em energia pela
interpretação da formula E = mc².
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11. IMPLICAÇÂO CONCEITUAL DE SE CONSIDERAR A EXISTÊNCIA
DE UMA MASSA DITA RELATIVÍSTICA
Sabendo que gama comporta-se como termo de correção nas formulas
Newtonianas podemos reescrever:
vmp
(1)
para o momento linear de uma partícula relativística, é o fator de Lorentz. A
saber, que nem Einstein, nem Planck, nem mesmo Maxwell falam da existência
de um conceito de massa relativística.
A expressão:
)()( vmvm (2)
supostamente foi uma interpretação de Tolman (entre 1909 e 1912) que leva a
crer que a massa seria um atributo físico relativístico.
Tentando justificar o limite da velocidade da luz por esta interpretação
tem-se:
)(vm = medida de inércia do corpo.
Para um corpo com velocidade superior a “c” a inércia deveria
acompanhar esse aumento de velocidade infinitamente. Quando a velocidade
de um objeto tende a velocidade da luz o fator () tende a infinito e o momento
também, ver equação (1). O impulso aplicado para o corpo adquirir o momento
infinito deveria ser infinito também e sabe se não existir uma força de valor
infinito. Percebe se que considerar )(vm como sedo o produto entre (m de
repouso) e (fator gama), leva a erros conceituais graves. Reconsiderando a
falsa idéia de massa relativística interpretar-se-ia a energia cinética (K) como:
(3)
(4)
Sendo que o correto para esta expressão matemática é:
)1 .
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12. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Foi visto que muito conteúdo está relacionado aos momentos
informativos curtos “flashs” que este vídeo propõe aos sentidos dos
espectadores, obviamente o autor nunca abordará em um vídeo todos os
pontos de uma teoria, nem o deveria, pois a reflexão sobre seu conteúdo ver-
se-ia prejudicada. Por conseguinte percebe-se a partir da história da física e da
analise da natureza da ciência que muitos problemas do contexto histórico dos
cientistas deste vídeo levaram a formulação dos conceitos estudados, assim
pode-se entender melhor o que foi debatido como a reconstrução do
conhecimento numa forma prazerosa de esclarecer interpretações por vezes
equivocadas que alunos e professores tinham. A relatividade foi efetivamente
durante muito tempo simples possibilidade teórica, mesmo para seus criadores
e hoje em sala de aula isso ainda se repete, esse fato talvez explique a
importância de se citar experimentos relacionados, a exemplo dos testes com
relógios atômicos feito com aviões supersônicos e a implicação dos
experimentos mentais, a exemplo do relógio de luz. Com apoio dos artigos
científicos que compõe o corpo deste trabalho reduziu-se o nível de abstração
do tema. Após reelaborar algumas idéias implícitas no vídeo, há mais
prudência em se afirmar que “tudo é relativo”, principalmente quando se visa
implementar um material áudio visual em sala de aula.
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