Feira de ciências

Construindo a Ciência

O Trabalho Científico

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

"Devemos tomar cuidado para extrair de uma experiência apenas o conhecimento que ela fornece --- e parar aí; senão seremos como o gato que se senta na chapa quente de um fogão. Ele nunca mais se sentará de novo na chapa quente de um fogão --- e isto está bem; mas ele também nunca mais se sentará em uma chapa fria" (MARK TWAIN).

Introdução - Carros eletro-solares

Que belo carro eletro-solar não!?

É comum que, veiculados pelos meios de comunicação, tomemos conhecimento de novos descobrimentos os quais, sem dúvida, nos causam profundas admirações. Por vezes ficamos a pensar e a nos indagar: 'Como trabalham os homens e mulheres que realizam tais descobrimentos?", "Que método seguem até chegar a obter certos resultados que, além de aceitos e reconhecidos pelos cientistas do mundo todo, se convertem em pontos de partida para aplicações importantes para a humanidade?".

No exemplo acima, destacamos os magníficos carros eletro-solares, que se movimentam convertendo energia solar em energia elétrica e a seguir em energia mecânica. No que tais construtores se basearam para obter energia elétrica a partir de energia solar? Como realizaram tais trabalhos?

Pois bem, quem inicia sua vida científica fazendo tais indagações, começou bem. Já está pronto para ser apresentado ao Método que habitualmente caracterizam tais trabalhos de homens e mulheres que participam da Construção da Ciência, e as reflexões sobre ele. Nos itens a seguir descreveremos as principais características do trabalho próprio das ciências experimentais, dos quais, Física e Química tomam parte.

O trabalho científico é um trabalho planejado

O trabalho dos cientistas se caracteriza por ser um trabalho muito bem planejado, com alguns objetivos iniciais e algumas fases ou etapas que habitualmente, porém não sempre, ocorrem em certa ordem, uma em continuação de outras. O trabalho planejado permite aos cientistas abordar problemas, explicar fenômenos, realizar descobrimentos e obter conclusões de caráter geral.

fenômeno = qualquer modificação observável e passível de repetição.

O trabalho científico objetiva buscar soluções

Quando um cientista ou grupo de cientistas trata de estudar algum fenômeno da Natureza, normalmente começa por enquadra-lo como uma 'questão' cuja resposta ele desconhece. Ou seja, o homem de ciência entende que a busca para a explicação de um fato é tal e qual à apresentação do enunciado de um problema para o qual ele deve encontrar uma solução.

Experimentos para Ensino Fundamental

1- Como saber se um ovo está cozido sem tirar a casca?
 

A solução é muito simples: só precisamos fazer o ovo girar sobre a mesa. Se estiver cozido, girará uniformemente por algum tempo descrevendo círculos. Se estiver cru, girará dando tombos, seu movimento será errático e logo deixará de girar.

Explicação: No ovo cozido a distribuição de massa em seu interior não muda a medida que gira. Se ovo está cru a gema se movimentará em seu interior, mudando a distribuição de sua massa, fazendo que o giro não seja uniforme.

2- O ponto cego
 

A retina é o tecido nervoso que recobre a parte posterior do olho. Sobre ela se formam as imagens que nos dão a sensação de visão. Está constituída por células especialmente sensíveis à  luz denominadas cones e bastonetes.A retina está conectada ao cérebro por meio do nervo ótico. O ponto em que o nervo ótico se une à retina se denomina ponto cego por carecer de células fotossensíveis.
Normalmente não percebemos o ponto cego porque ao ver um objeto com os dois olhos a parte do objeto que incide sobre o ponto cego de um dos olhos, incide sobre uma zona sensível do outro. Se fecharmos um olho tampouco teremos consciência da existência do ponto cego porque o cérebro normalmente nos engana e completa a parte que falta da imagem. Esta é a razão porque não era conhecida a existência do ponto cego até o século XVII.

Experimento para comprovar a existência do ponto cego: Em uma cartolina desenhe uma cruz e um círculo distanciados como na figura abaixo.

Situe a cartolina a uns 20 centímetros do olho direito. Feche o olho esquerdo, olhe o X com o olho direito e aproxime lentamente a cartolina.
Chegará um momento em que o círculo desaparecerá do campo de visão. Nesse momento sua imagem se formará no ponto cego. A seguir, aproximando ou distanciando a cartolina, o círculo volta a aparecer.

3- Colisões com moedas
 

Um experimento bastante simples, para você fazer em casa, e ensinar os mais velhos, inclusive aqueles que estão para prestar exames vestibulares!
Você só precisa de moedas, uma superfície lisa, e se não tiver uma mira boa, pode usar réguas para enfileirar melhor as moedinhas.
Os fenômenos de colisão, ou choques, são bastante interessantes e não muito bem ensinados nas escolas. Um estudante ao final do segundo grau pode até dominar a teoria das colisões chamadas elásticas ou quase-elásticas, mas mesmo assim pode ter dificuldades em demonstrá-la!

 

Veja como é simples: faça uma fila de moedas, como indicado abaixo, e arremesse uma delas [situaçãoAntes] - o que acontece?

Existe uma transmissão de energia da moedinha que bate na fileira, e passa para a seguinte, a seguinte... até a última moedinha. É essa última moeda que sai da fileira com a mesma energia da moedinha inicial [situação Depois] (desconsiderando, é claro, a interferência do atrito).
Existe outra coisa que também se conserva: é chamada de quantidade de movimento e basicamente diz que, se tivermos moedas diferentes colidindo, a maior moeda vai desenvolver uma velocidade menor, se a menor inicialmente colidir com ela. E o contrário, como deve ser? Você pode fazer consultas sobre isso na Sala 05 do site Feira de Ciências do Prof. Léo cujo endereço é: www.feiradeciencias.com.br . Lá tem mais de 1500 experimentos para apresentar em sua feira de ciência escolar.

4- Latinha Obediente
 

Material necessário: uma lata com tampa (tipo, leite em pó onde a tampa é de plástico), elástico de punho, porca, parafuso, martelo, prego.

Tanto na base como na tampa de uma lata, faça dois furos, como indicamos a seguir. Passe um elástico entre os furos, como indicado na figura, e no centro de cruzamento desse elástico, amarre um objeto pesado, como uma porca com parafuso, uma chumbada de pesca ou qualquer outra coisa. Após colocada a tampa da lata em seu devido lugar, a situação do elástico e do 'peso' deve ficar como ilustrado abaixo.

Agora role a latinha sobre o piso da sala de aula  e veja o que acontece!

O peso inserido modifica o centro de gravidade do brinquedo que você montou, alterando o movimento.Você consegue imaginar exatamente o que está acontecendo?
Explico: a inércia do 'peso' pendurado impede-o de girar; então é o elástico que gira e fica torcido. É esse elástico torcido que faz a lata voltar atrás.

5- Passas Bailarinas!
 

Um truque realmente engraçado você pode fazer fácil, fácil, e encantar os amigos. São as passas bailarinas, que bailam ao sabor de bolhinhas de ar! Usaremos de um refrigerante (guaraná, coca-cola, soda limonada etc.) e uvas passas. Corte-as ao meio e coloque-as no saboroso líquido gaseificado de sua escolha. Você verá que elas afundam e, em seguida, sobem e mergulham novamente, diversas vezes.

O que acontece?
 

Os refrigerantes contém quantidade apreciável de gás CO₂ (dióxido de carbono), dissolvido no líquido sob pressão. Bolhas de gás formam-se na superfície da uva passa, fazendo com que a densidade do conjunto se torne menor do que a do líquido, e por isso ela sobe. Quando a passa atinge a superfície, parte das bolhas estouram ou se desprendem e a densidade da passa torna-se então maior do que a do líquido, e elas afundam. O processo se repete até que a quantidade de bolhas formadas não sejam suficientes para que os pedaços de passas flutuem.

6- Construindo uma bússola
 

O primeiro a utilizar uma bússola, segundo registros da história, foi Peter Peregrinus, em 1269, mas mesmo ele não soube explicar por que uma bússola sempre aponta para o Norte (pólo Sul magnético).
Somente William Gilbert (1544-1603) explicou satisfatoriamente o fenômeno, ao dizer que o planeta Terra funcionava como um enorme magneto!.
Você também pode fazer um, em casa, com material simples: uma agulha, rolha de cortiça, faca, um vasilhame com água e um imã de verdade.

Primeiro, corte a rolha de cortiça com mais ou menos 1 centímetro de altura, formando um disco. Faça um pequeno corte diametral (não muito fundo) nesse disco para poder deixar a agulha fixa nessa rolha de cortiça.

 

Depois magnetize a agulha, como ilustrado: escolha uma das extremidades (a ponta mais fina da agulha, por exemplo) e por umas 20 vezes, sempre no mesmo sentido, passe a agulha sobre um dos pólos do ímã.

 

 

Só então fixe-a na cortiça e coloque-os sobre um vasilhame com água. Mexa na cortiça: você verá que ela sempre irá apontar para uma mesma direção: a direção norte-sul.

7- Colando gelo num barbante
 

Material necessário: gelo, bacia com água, barbante, sal e colher.

Um experimento bacana para você aprender. Coloque água em um copinho descartável (até a boca) e deixe no congelador da geladeira. Após o congelamento da água, retire o gelo do copinho e mergulhe numa bacia com água. Corte um pedaço de barbante e coloque-o sobre o pedaço de gelo, tome um pouco de sal numa colher e adicione sobre a superfície do gelo, junto com o barbante.

  

 

O que acontece?
 

O sal derrete o gelo, que molha o barbante. Mas pouco tempo depois a água congela novamente agora junto com o barbante, pois ainda há muito gelo. Assim é possível levantar o gelo sem mexer nele, apenas segurando a extremidade do barbante.

8- Uma sirene diferente
 

Você vai precisar de um apito, barbante e um funil
Adapte à extremidade do funil um apito, como indicado na figura. Depois faça movimentos circulares, e note o tipo de som produzido. Por que a sirene faz este som? O que está acontecendo?

Agora peça a um amigo para girar o funil com o apito. Peça para ele correr de um lado a outro enquanto gira o apito. Você deverá notar uma diferença bastante sensível no tipo de som produzido. Parece com a sirene das ambulâncias tocando ao se aproximar e ao se afastar de você. Este é um efeito muito interessante chamado Efeito Doppler . Mas, enquanto você ouve estes dois sons, seu amigo que está girando o apito, vai ouvir apenas um mesmo ruído. Dá para dizer por que?

9- Uma moeda que desaparece
 

Material necessário: uma moeda, um copo plástico opaco e água.

Procedimento: Coloca-se uma moeda no fundo do recipiente, como indicado na figura A. A luz que sai da moeda se transmite em linha reta e incide no olho. Ao baixar um pouco a posição do olho, a moeda "desaparece", figura B. Ao adicionar água, mantendo a mesma posição do olho, a moeda "reaparece", figura C.

Explicação: Quando o raio de luz proveniente da moeda chega à superfície que separa a água do ar, há uma mudança na direção em que se propaga. Como consequência dessa mudança de  direção, volta-se a ver a moeda.
Este fenômeno característico, não só da luz, mas de todo tipo de ondas, chama-se refração e ocorre sempre que uma onda  passa de um meio a outro. 

10- Iceberg em miniatura
 

Muitos navegantes enganam-se facilmente ao avistar as geleiras conhecidas como icebergs . Até nós mesmos nos enganamos ao observar na TV imagens de blocos de gelo flutuando: que mal haveria em colidir um barquinho com uma pequena geleira destas?

O problema está na pequena diferença entre as densidades do gelo e da água no estado líquido. Sete oitavos (7/8) de gelo ficam abaixo da superfície do mar num iceberg. Quando olhamos, vemos apenas 1/8 de todo o seu volume sobre a superfície!

Comprove este fato em casa, realizando um experimento simples: encha um copo descartável com água e deixe-o na geladeira. Depois coloque o gelo numa bacia com água e note o quanto de gelo fica acima da superfície.

Você já deve saber que a água se expande quando congelada. Então fica a pergunta para você responder: o que é mais denso (ou seja, quem tem maior razão entre massa e volume) - a água ou o gelo?

 

Referência:

http://www.feiradeciencias.com.br/sala02/02_pc_04.asp