Física de Partículas na Sala de Aula

Momento 1

Esta atividade se inicia retomando a questão das ordens de grandeza com a exibição do vídeo Cosmic Eye (https://www.youtube.com/watch?v=jfSNxVqprvM) de curta duração (cerca de 3 minutos). Na apresentação deste vídeo, temos várias ordens de grandezas que são visualizadas e comparadas com as dimensões dos diversos exemplos dados no transcorrer do vídeo (tanto no macro quanto no micro). Neste momento é importante que o professor debata com os alunos as situações que foram apresentadas no vídeo, esclarecendo as possíveis dúvidas e comentários feitos e que haja também um debate entre os próprios alunos − este momento pode ser feito em pequenos grupos e depois no geral entre eles. Se for possível, questione-os se eles notaram algum padrão na organização que há nas coisas apresentadas no vídeo, pois este comentário será útil para a próximo momento. Para finalizar esta aula, o professor deve questionar os alunos “por que as coisas estão espalhadas, mas parece existir uma certa organização? ”. Conduza os debates, mas sem entrar no mérito da resposta correta. Deixe-os levantar as hipóteses e anotarem em uma folha, por exemplo, para entregar. Esta atividade pode ser em duplas.

Dicas:  Nessa atividade o desafio que o professor irá encontrar, além dos equipamentos para a projeção do vídeo, está em manter a concentração dos alunos no vídeo para que as discussões seguintes tenham bons resultados. Uma solução é sugerir que os alunos assista o vídeo pelo celular.

Possivelmente poderão surgir algumas dúvidas quanto às unidades de medida utilizadas no vídeo. Chame atenção aos momentos em que há um aumento do zoom e observamos mudanças na ordem de grandeza. O aluno terá uma visão do “tamanho das coisas” não só do que o rodeia, mas também uma visão do micro e do macro levando-o a ver que cada coisa pode ser representada por uma escala adequada.
É importante que os alunos prestem atenção nas unidades de medida, nas representações matemáticas e nos equipamentos utilizados (que pode ser um telescópio e um microscópio). Também chame a atenção dos alunos para o fato das estrelas se organizarem em galáxias e a matéria (elétrons e os núcleos) em átomos.

Momento 2

A discussão anterior é continuada com a atividade das bolinhas de metal. Iniciar a atividade mostrando as bolinhas dentro da caixa sem qualquer interação, questionando como é possível a formação de estruturas no Universo, como planetas, estrelas, galáxias.

Momento 3

No terceiro momento da aula, colocar as folhas de papelão com os ímãs colados entre elas embaixo da caixa e observar o que acontece. Enfatizar para os alunos a formação dos aglomerados de bolinhas, questionando-os sobre o que está originando esse agrupamento das bolinhas metálicas. Caso eles descubram a presença dos imãs, pedir que os alunos digam quantos imãs foram colocados entre as folhas de papelão e se há diferença de intensidade entre os mesmos (anexo 3.1).

Momento 4

Revelar os imãs entre as folhas de papelão, enfatizando que é preciso haver uma força para as bolinhas se agruparem. No caso desta demonstração, é a força magnética agindo nas bolinhas. Em seguida, discutir as forças da natureza, questionando os alunos sobre quais forças podemos sentir no nosso cotidiano. Espera-se que a força gravitacional seja aquela mais comentada pelos alunos. Em seguida, aponte que outra força também está presente no nosso dia-a-dia, ou seja, a eletromagnética. Explicite exemplos em que situações dessas forças estão presentes. Mostrar que as forças que agem nas diferentes escalas da natureza são diferentes. Grandes escalas (planetas, estrelas e galáxias): força gravitacional; Escalas humana e atômicas: força eletromagnética. Faça as seguintes perguntas aos alunos: O que diferencia essas forças? Por que as bolinhas não se agrupam a partir da força gravitacional? Por que é preciso um imã para que isso aconteça?

Dicas: Mostrar aos alunos as escalas das forças. Calcular a força gravitacional entre duas bolinhas e fazer um paralelo com o peso: qual é a massa que um objeto precisaria ter para exercer a mesma força em uma balança? Mostrar que a força gravitacional não é suficiente para mover as bolinhas.

Momento 5 (Finalização)

E o que acontece na escala dos núcleos atômicos? Faça a seguinte questão: prótons e prótons se atraem ou se repelem? Então, desenhe no quadro um núcleo atômico do Hélio 4 e questione o que há de incoerente na figura. Espera-se que os alunos discutam que os prótons deveriam se repelir, portanto, deve existir mais uma força que mantenha os prótons e nêutrons juntos formando o núcleo. Discutir a existência da força forte

Dicas: Essa atividade reflexiva é fundamental para retomar a discussão sobre as forças e como são “descobertos” novos modos de compreender as forças na natureza. Por tal motivo, é importante que os alunos entendam nessa fase que as perguntas e incoerências da ciência que geram, por sua vez, novas demandas e o progresso desse saber.