Física de Partículas na Sala de Aula

Aula 6

Momento 1

Retomar a questão da ordem de grandeza dos elétrons, núcleos e átomos, assim como a força que mantém prótons e nêutrons ligados em núcleos atômicos, e questioná-los sobre como é possível estudar essas coisas tão distantes da nossa percepção. Para abordar este assunto, o professor pode utilizar uma das duas atividades expostas no anexo 4.1. São dois experimentos de medição indireta (atividade I e atividade II).  Para a atividade I sugerimos grupos de dois ou três alunos com quantidades de livros diferentes. Inicie as atividades questionando como eles conseguiriam resolver este problema de medição da espessura de uma folha do livro/espessura da camada do grafite e dê um tempo para que eles discutam entre si sobre o problema.

Dicas: Essa atividade reflexiva é fundamental para retomar a discussão sobre as forças e como são “descobertas” 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.

Momento 2

Em seguida, distribua o material aos grupos e peça aos alunos que agora tentem resolver a atividade escolhida. Neste momento é aconselhável que o professor circule pelos grupos auxiliando-os nos procedimentos de medição e cálculos. Após uns 15 minutos, peça para que os grupos sistematizem os seus procedimentos e cálculos efetuados em uma folha. Recolha as folhas e comece a discussão com a sala comentando os resultados encontrados pelos grupos. Discuta com a sala inicialmente a ordem de grandeza medida e, em seguida, os procedimentos matemáticos necessários para o desenvolvimento da atividade bem como as transformações requeridas. Corrija os possíveis erros de conversão de unidades buscando facilitar a aprendizagem e compreensão da escrita de números com base dez. Se o professor achar interessante, pode pedir para alguns alunos irem até a lousa para explicitar sua organização.

Dicas: Para facilitar a finalização do momento 2, o professor pode colocar na lousa a sistematização dos procedimentos e os possíveis valores esperados com a respectiva ordem de grandeza. Esta metodologia de trabalharmos o conteúdo de forma significativa visa possibilitar a construção dinâmica do conhecimento, a interação entre professor/aluno e aluno/aluno, bem como os procedimentos experimentais discutidos no grupo.

Aula 7

Momento 3

Apresentar aos alunos o experimento de Rutherford. Enfatizar a maneira como ele propôs estudar a estrutura elementar da matéria, isto é, colidindo pontas de prova conhecidas (no caso, partículas alpha) com a matéria e observando como elas "saem do outro lado". A atividade do anexo 4.2 poderá ser usada ou a pesquisa e leitura de material sobre os primórdios da física nuclear e de partículas até a década de 1950 (referências no anexo 4.3).

Dicas: Este momento deve contemplar uma aula expositiva, seguida de uma atividade, ou a do anexo 4.2 ou o trabalho com algum texto do anexo 4.3.

Aula 8

Momento 4

Chame a atenção dos alunos que é preciso algo que gere a colisão e algo para medir o que sai da colisão. Apresente a ideia de aceleradores de partículas e detectores, usando um acelerador eletrostático como exemplo (tipo Van De Graaff) e um medidor Geiger.

Dicas: Nesta parte, os conceitos de carga elétrica, campo elétrico, indução elétrica e ionização devem ser usados. Explique como funciona um gerador Van De Graaff (se tiver a oportunidade, mostre um aos alunos) e um detetor Geiger. A referência no anexo 4.4 poderá ser usada.

Aula 9

Momento 5

A atividade seguinte está relacionada a uma produção coletiva/grupo a ser desenvolvida através de um jogo (anexo 4.5). No jogo, o estudante irá preencher uma Linha do Tempo da produção dos aceleradores de partículas e os modelos atômicos até os anos 60. Essa atividade deve ser pautada em pesquisas e informações sobre os modelos atômicos e os aceleradores da época e que estão presentes nas cartas do jogo. O jogo será disponibilizado para todos de modo que os mesmos percebam a relação entre desenvolvimento tecnológico e a construção do saber.  

Dicas: Nessa atividade, o desafio que o professor irá encontrar está na coordenação do jogo com os estudantes, por tal motivo, espera-se que a proposta de um texto possa dar suporte para que o docente se sinta mais confiante em apoiar as escolhas dos alunos e conduzir o jogo de cartas.

Aula 10

Momento 6

Nesse momento, o professor irá discutir com os alunos sobre a dependência tecnológica da ciência e como com o passar do tempo essa relação se torna ainda mais complexa devido ao tamanho dos aceleradores e complexidade das máquinas e energias envolvidas nos instrumentos de medição.  

Dicas: Para facilitar essa discussão, seria interessante que os alunos percebam as energias envolvidas nos aceleradores e o período/fato histórico que estão relacionados com o desenvolvimento científico. 

Momento 7 (Finalização)

Para finalizar esse debate, o professor deve questionar os alunos sobre o que eles acham que deve ter acontecido após os anos 60. A partir das discussões e comentários da turma, questione se eles consideram que o termo “partículas elementares” são realmente elementares. Deixe como atividade para a próxima aula uma reflexão sobre o tema “Zoo de partículas”: as partículas medidas até a década de 60 são elementares?