65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 2. Ensino de Física

UMA EXPERIÊNCIA PARA MOSTRAR A EXISTÊNCIA DE MAIS DE UM FOCO EM UM ESPELHO ESFÉRICO CÔNCAVO, FOCOS SECUNDÁRIOS

José Carlos Xavier da Silva - Departamento de Eletrônica Quântica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Natália Bruschi Cardoso - Departamento de Eletrônica Quântica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Thiago de Souza Manfredi - Departamento de Eletrônica Quântica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

INTRODUÇÃO:

Este trabalho pretende mostrar para professores e alunos de física, do ensino médio, que no estudo da ótica geométrica, no conteúdo de espelhos esféricos, quando se determina o foco principal do espelho, este não é o único (foco). A maioria dos livros de física do ensino médio não informa que existem outros focos ou um plano focal. É importante para o aluno conhecer a realidade teórica, para poder aplicá-la em seu cotidiano e, até mesmo, desenvolver, a partir dela, novas idéias. Já há, publicadas na literatura em pesquisas em ensino de física, experiências que comprovam a existência do foco principal e, em geral, deixam a impressão que para um espelho esférico côncavo só existe este foco. Para desmistificar esta prática, desenvolvemos um experimento simples e de baixo custo que possibilita a observação de novos focos, além do principal. O experimento é constituído de um conjunto de trilhos de alumínio, colocados em paralelos, e esferas de vidro e/ou aço. Este conjunto de trilhos é inclinado e as esferas são abandonadas do seu topo, ganhando energia cinética, simulando o feixe luminoso, e vão se deslocando paralelamente a outro eixo que não seja o principal, até se chocarem com uma tabela de borracha e serem rebatidas. Estas esferas que se chocarão entre si ou com outra esfera colocada em um certo ponto determinam, assim, o foco secundário.

OBJETIVO DO TRABALHO:

O objetivo deste trabalho é o de complementar a teoria apresentada nos livros de ensino médio, os quais citam apenas o foco principal de um espelho esférico côncavo, através de um experimento de simples confecção, baixo custo e bom resultado experimental, mostrando que este espelho possui, além do foco principal, outros focos secundários que determinam uma linha focal.

MÉTODOS:

O experimento foi construído para auxiliar na compreensão mais abrangente do que significa um foco de um espelho côncavo. Já havíamos construído um aparato experimental para a determinação do foco principal, que foi apresentado em várias aulas sobre o assunto e em mostras de ciências, como, por exemplo, na UERJ SEM MUROS. Para a confecção do experimento preparamos um tabuleiro retangular cercado de pequenas paredes e, em um dos lados menores do retângulo, colocamos uma borracha do tipo usada nas mesas de sinuca, que serve para rebater as esferas. No lado oposto colocamos um conjunto de quatro trilhos dispostos paralelamente uns aos outros e inclinado em relação ao plano do tabuleiro, que servirá para simular os raios paralelos. Este conjunto pode ser deslocado para qualquer posição, podendo ser alinhado tanto com o eixo principal quanto com qualquer eixo secundário. Uma vez abandonado o conjunto de esferas, observamos que suas trajetórias se cruzam em um ponto do tabuleiro, determinando o foco. Repetimos este procedimento várias vezes, para alinhamentos diferentes em relação à borracha que simula o espelho, e assim determinamos os vários focos e a linha focal.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

O experimento se mostra de grande valia para o ensino dos espelhos côncavos, pois, além de sua simplicidade de construção, o que possibilita para professores e alunos sua confecção, serve para verificar a existência de um foco principal e de outros secundários. Quando mostrado para alunos do ensino médio, se faz importante no sentido que estes alunos puderam verificar a existência do foco principal, já estudado na escola, e descobrir que, além deste, havia outros focos, despertando o interesse do aluno pelo assunto.

CONCLUSÕES:

A proposta de um experimento de baixo custo, de fácil aquisição e de grande precisão foi bem aceita por professores do ensino médio, perante apresentação nas escolas e em meios de contatos através da universidade, servindo como informação adicional aos alunos, tanto do ensino médio quanto de iniciação à docência, do curso de física da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), que participaram da construção e da apresentação em eventos como, por exemplo, o UERJ SEM MUROS e feiras de ciências em escolas das redes púbica e privada do estado do Rio de Janeiro.

Palavras-chave: Experimento sobre foco, ensino de física, espelhos côncavos.