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A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 2. Ensino de Física
O ensino da Relatividade Restrita a partir de exemplos didáticos
Gustavo Pinheiro 1, 2
Maria de Fátima Alves da Silva 2
(1. Observatório Nacional - ON; 2. Departamento de Física Teórica / Instituto de Física - UERJ )
INTRODUÇÃO:

Este trabalho é motivado pela necessidade de uma atualização do currículo de Física estudado no ensino médio brasileiro, que dentre outros temas importantes da ciência atual não engloba a Teoria da Relatividade Especial. A inclusão desta como objeto de estudo é muito importante para o progresso científico e tecnológico, pois propiciaria ao estudante uma visão mais geral da Mecânica, coerente com as pesquisas e desenvolvimentos tecnológicos produzidos atualmente. Também poderá contribuir para despertar o interesse dos jovens por uma carreira científica quando estes se deparam com esta fascinante teoria.

Partindo da relatividade galileana, esperamos que o aluno forme uma concepção alternativa em relação à velocidade da propagação da luz, baseado na soma de velocidades de Galileu. Com o tratamento adequado desta, desejamos alcançar aceitação para o intrigante princípio da constância da velocidade da luz no vácuo e analisar suas conseqüências. O confronto entre as idéias errôneas e as aceitas na Física promoverão a construção do conhecimento.

A partir das idéias acima, a proposta é chegar a uma forma de orientação do estudo da Teoria da Relatividade Restrita respeitando uma seqüência cronológica razoável dos temas envolvidos, fazendo uso de exemplos didáticos.

 

METODOLOGIA:

A pesquisa foi realizada através da análise de livros didáticos e de divulgação científica, estudo de artigos sobre ensino de ciências e sobre a abordagem de ensino mais adequada, em nossa opinião o construtivismo. Participação em palestras sobre educação e Teoria da Relatividade, bem como discussões sobre o tema.

A síntese dos pontos estudados mais relevantes culminou na elaboração de uma monografia de conclusão de curso e que atualmente serve como base para a elaboração de um artigo sobre ensino da Relatividade Restrita.

A motivação para o trabalho surgiu do artigo “Relatividade Restrita no Ensino Médio: Contração de Lorentz-Fitzgerld e aparência de objetos relativísticos em livros didáticos de Física” de Fernanda Ostermann. Posteriormente partimos para o estudo em si da abordagem da teoria no ensino médio com uso dos livros “Física” de Alberto Gaspar e “Os Fundamentos da Física” de Francisco Ramalho Junior, Nicolau Gilberto Ferraro e Paulo Antônio de Toledo Soares, que são os dois principais livros didáticos que dedicam um capítulo exclusivo para a Teoria da Relatividade.

Valiosa foi nossa participação no mini-simpósio “Física Moderna no Ensino Médio” ministrado pela professora Fernanda Ostermann, ocorrido no XVI SNEF, onde o tema foi discutido por professores.

Como última etapa tivemos a análise de livros de divulgação científica e seus exemplos didáticos e finalmente a elaboração de um plano para o estudo da teoria baseado em exemplos, paradoxos e concepções alternativas.

 

RESULTADOS:

Ao final da pesquisa foi possível propor uma estratégia de como orientar o estudo da teoria da relatividade especial baseado no princípio da constância da velocidade da luz no vácuo e na reformulação da relatividade de Galileu.

Dois bons exemplos didáticos foram criados e estes tornam plausível a reformulação das transformações de velocidades galileana e que a velocidade da luz no vácuo é um limite superior para a velocidade de qualquer corpo. Estes exemplos promovem contradições com resultados esperados levando a indagações e a busca de respostas plausíveis e com isso a construção do conhecimento.

 

CONCLUSÕES:

Parece nos razoável que o estudo da Teoria da Relatividade Restrita se inicie com a aceitação da constância da velocidade da luz e com o conhecimento da relatividade galileana, mas para que isso se torne aceitável para os alunos, estes conhecimentos não podem ser transmitidos apenas como meras afirmações sem um tratamento adequado. O estudo da teoria se tornará muito mais prazeroso e eficiente se usarmos essa estratégia proposta.

Esperamos através de um tratamento mais abrangente dos erros dos alunos e das concepções alternativas elaboradas por estes, seja possível orientar o estudo desta teoria tão intrigante e bonita sem recorrer de imediato a equações matemáticas complicadas. Os efeitos estranhos que são conseqüências da constância da velocidade da luz no vácuo podem ser bem explorados para se construir o conhecimento almejado.

Ressaltamos que esta pesquisa abre espaço para perspectivas futuras como, por exemplo, um trabalho de pesquisa com alunos de ensino médio que nos permita testar nossas hipóteses.

 

Instituição de fomento: Observatório Nacional
 
Palavras-chave: Teoria da Relatividade Restrita; Velocidade da luz; Concepção alternativa.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006