Conteúdos

– Astronomia

Objetivos

– Compreender os movimentos dos astros
– Entender que a gravidade é uma força
– Compreender que a força gravitacional depende da massa e da distância entre os objetos

1ª Etapa: Início de conversa

Embora a astronomia tenha destaque no ensino fundamental, no ensino médio sua discussão está inserida nos conteúdos da disciplina de física, sendo assim, é necessário que o(a) professor(a) dê o destaque que essa área científica merece. Para essa aula, o(a) professor(a) irá trabalhar com os(as) estudantes o Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations (FIGURA 1).

Print da tela do Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations

Figura 1. Tela inicial do OVA Gravidade e Órbitas.

Este OVA possui duas opções de manuseio: Modelo e Escalar. Para a primeira parte da aula, será usada a opção Modelo e, na segunda, a opção Escalar.

2ª Etapa: Observando os movimentos dos astros

Para que os alunos se habituem ao Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA), o(a) professor(a) poderá retomar conceitos de rotação, translação, fases da lua e eclipse, aprendidos no ensino fundamental. Para isso, o(a) docente irá orientar os(as) estudantes a manipularem as opções Sol – Terra (FIGURA 2A) e Sol – Terra – Lua (FIGURA 2B).

A
Print da tela do Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations

B
Print da tela do Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations

Figura 2. Movimentos dos astros: A – sistema Sol – Terra; B – sistema Sol – Terra – Lua.

Para abordar eclipse, o(a) professor(a) poderá pausar o movimento no momento em que seja possível explicar o fenômeno de alinhamento dos astros (FIGURA 3). Será importante relembrar que os eclipses podem ser solar ou lunar, e ainda, total ou parcial.

A
Print da tela do Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations

B
Print da tela do Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations

Figura 3. Eclipses: A – Lunar; B – Solar.

3ª Etapa: Explorando o conceito de gravidade

Para introduzir conceitos de gravitação universal, o(a) professor(a) poderá usar a função escalar (FIGURA 4) e incentivar que os alunos respondam às seguintes perguntas:

1. Se a massa do Sol diminuir pela metade, o que acontece com o Planeta?
2. Se a massa do Sol duplicar, o que acontece com o Planeta?
3. Se a massa da Terra duplicar, o que acontece com o Planeta?
4. Se a massa do Sol e da Terra diminuir pela metade, o que acontece com o Planeta?
5. Se não houvesse a força gravitacional sobre a Terra, qual seria a trajetória do Planeta?
6. Qual seria a trajetória de um satélite artificial em torno da Terra?
7. Se a massa da Terra diminuir pela metade e a massa do satélite duplicar, o que acontece com a força gravitacional?

Print da tela do Objeto Virtual de Aprendizagem (OVA) Gravidade e órbitas, desenvolvido pela PhET Interactive Simulations

Figura 4. Tela inicial da modalidade Escalar.

Os alunos irão concluir que as órbitas serão modificadas caso se altere alguns dos parâmetros. Para compreender melhor esse assunto, o(a) professor(a) deverá explicar a equação da Lei da Gravitação Universal.

4ª Etapa: Finalizando a discussão

Para finalizar a aula, o(a) professor(a) poderá fazer alguns exercícios com os alunos. Seguem algumas sugestões com as respectivas respostas:

1. (PUC-SP) A intensidade da força gravitacional com que a Terra atrai a Lua é F. Se fossem duplicadas a massa da Terra e da Lua e se a distância que as separa fosse reduzida à metade, a nova força seria:

a) 16F
b) 8F
c) 4F
d) 2F
e) F

Resposta correta: A

2. (CESGRANRIO) A força da atração gravitacional entre dois corpos celestes é proporcional ao inverso do quadrado da distância entre os dois corpos. Assim, quando a distância entre um cometa e o Sol diminui da metade, a força de atração exercida pelo Sol sobre o cometa:

a) diminui da metade;
b) é multiplicada por 2;
c) é dividida por 4;
d) é multiplicada por 4;
e) permanece constante.

Resposta correta: D

3. (Enem 2013)  A Lei da Gravitação Universal, de Isaac Newton, estabelece a intensidade da força de atração entre duas massas. Ela é representada pela expressão:

Onde m1 e m2 correspondem às massas dos corpos, d à distância entre eles, G à constante universal da gravitação e F à força que um corpo exerce sobre o outro. O esquema representa as trajetórias circulares de cinco satélites, de mesma massa, orbitando a Terra.

a)

b)

c)

d)

e)

Resposta correta: B

Materiais Relacionados

Recomenda-se que o(a) professor(a) acesse algum material preliminar para conhecer um pouco mais sobre astronomia para o ensino médio:

1 – “Eclipses Solares e Lunares”. Acesso em 12 de setembro de 2018.

2 – “A Gravitação Universal (Um texto para o Ensino Médio)”. Acesso em 12 de setembro de 2018.

3 – “Os caminhos de Newton para a Gravitação Universal: Uma revisão do debate historiográfico entre Cohen e Westfall”. Acesso em 12 de setembro de 2018.

4 – “Lei da Gravitação Universal e os satélites: uma abordagem histórico-temática usando multimídia”. Acesso em 12 de setembro de 2018.

Arquivos anexados

  1. Plano de Aula GRAVIDADE E ÓRBITAS

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