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Rotação e translação de corpos celestes

Publicado por 
novaescola
Objetivo(s) 
  • Entender os princípios que permitem explicar a rotação e translação (revolução) dos corpos celestes a partir da montagem de uma dinâmica de trabalho corporal com os alunos e discutir os resultados dessa dinâmica.
  • Aplicar os conhecimentos para os astros do sistema planetário a partir do caso do nosso planeta.
  • Explorar os conceitos de rotação e translação para os sistemas Terra Sol e Terra Lua.
  • Entender o que vem a ser sincronismo entre Rotação e Translação.
Ano(s) 
Tempo estimado 
Um mês, podendo variar de acordo com as condições e interesse da turma.
Material necessário 
  • Pesquisas realizadas previamente na internet e livros didáticos.
  • Entrevistas com pessoas para entender suas concepções acerca da rotação e translação.
  • Simulações usando aplicativos livres como o stellarium . (www.stellarium.org)
  • Eventuais pesquisas em livros e bibliotecas
  • Material consumível como cartolinas, giz de cera, lápis de cor, etc.
  • Lanterna ou luminária - conforme o caso
  • Bolas de isopor de tamanhos variados.
Desenvolvimento 
1ª etapa 

Introdução 
As questões ligadas à rotação e à translação, também chamada habitualmente de revolução por parte dos professores e pesquisadores em Astronomia, não são conceitos tão triviais quanto nós imaginamos. Alunos nos últimos anos do Ensino Médio e mesmo alunos universitários e adultos têm dificuldades reais ao tentar explicar o que vem a ser a rotação, translação ou mesmo de exibir provas dos movimentos da Terra.

Os antigos, incluindo os medievais, possuíam argumentos bem razoáveis para desconsiderar os movimentos da Terra. O primeiro deles é a velocidade com que a Terra deveria girar em torno de si própria. Vejam... Nosso planeta tem cerca de 40.000km de perímetro, isto é, o comprimento do Equador Terrestre tem esse valor aproximado. Um ponto no Equador volta à mesma posição, por exemplo, em relação ao Sol, depois de 24 horas, muito aproximadamente. Se dividirmos o comprimento de 40.000km pelas 24h, vamos obter a velocidade de rotação da Terra... Faça essa conta com seus alunos. Você chegará ao incrível resultado de mais de 1.600 Km/h. Esses valores só foram atingidos por alguns aviões há não muito tempo atrás.

Agora, pare e pense... Como convencer alguém de que o planeta todo gira em torno de si mesmo a velocidades superiores aos 1.600km/h... E não é só isso... Pense na revolução ou translação da Terra. Ela gira em torno do Sol à incrível velocidade de 30km/s o que corresponde a mais de 100.000km/h. Você acreditaria nisso se não sentisse qualquer tipo de movimento notável em nosso planeta?

Mas é exatamente isso que acontece... A longa aventura humana de consolidar o modelo heliocêntrico e depois evoluir as explicações para algo mais complexo ainda é uma parte importante do trabalho que pode ser realizado nesse projeto.
A partir desse trabalho de natureza histórica o professor de Ciências, juntamente com o professor de Matemática pode propor a representação da rotação e translação a partir de uma atividade prática que poderá ser realizada fora da sala de aula...

Atividade 

O professor pede para que os alunos façam pesquisas sobre Modelo Geocêntrico e Modelo Heliocêntrico na internet. Eles devem trazer o material para a sala de aula, principalmente as imagens.

O professor pede aos alunos que expliquem o que sabem sobre a rotação e translação da Terra. A partir dessas informações o professor deve fazer as contas que estão na introdução desse texto, mostrando que as velocidades de rotação (mais de 1.600Km/h) e rotação (mais de 100.000km/h) são muito altas. Não percebemos esses movimentos facilmente, mas eles acontecem.

O professor deve chamar a atenção para o fato de que os antigos explicavam os movimentos com a Terra parada exatamente por não admitirem que existissem movimentos tão rápidos. Essa é uma boa oportunidade para mostrar os modelos geocêntrico de Ptolomeu e Heliocêntrico de Copérnico para a garotada. Uma pesquisa anterior na própria internet poderá trazer reproduções dessas imagens e isso será muito útil. Mesmo solicitando aos alunos essa pesquisa o professor deve realizá-la.

Em seguida o professor deve perguntar para os alunos o que acontece com a posição relativa do Sol e a Terra quando é dia e quando é noite. O dia e a noite são decorrentes das posições relativas de determinadas porções do nosso planeta com relação à posição do Sol. O professor deve solicitar desenhos dos alunos que mostrem a sucessão dos dias e das noites. Esses desenhos devem ser acompanhados de explicações dos alunos. O trabalho deve começar com explicações individuais. Depois o professor pode dividi-los em grupos de, no máximo três alunos. Essa dinâmica pode ser útil para depois eles compartilharem as soluções e desenhos a que chegaram.

2ª etapa 

Os alunos podem terminar de compartilhar as soluções gráficas que deram para as explicações acerca da Rotação. Com uma lanterna, luminária e bola de isopor, os alunos devem mostrar o que acontece com a Terra na Rotação. Voltando parte de nosso planeta (representado pela bola de isopor) para o Sol, a outra parte ficará no escuro... O professor pode discutir esse fato, mostrando que esse movimento é rápido, mas a Terra é bastante grande e por isso que não percebemos o movimento, a não ser com o decorrer das horas. Boa parte dos alunos deve poder explicar esse mecanismo.

O professor, então, pode retirar a bola de isopor e os alunos podem usar os seus próprios corpos, girando em torno de seus eixos para mostrar que parte de seus corpos fica na região não iluminada e parte fica na região iluminada pela lanterna ou luminária, enquanto giram. A sucessão do dia e da noite precisa ficar relacionada com as posições relativas e com os movimentos. Os alunos devem discutir o tema, caso não o tenham compreendido.

3ª etapa 

Para estudar a translação ou revolução os alunos devem fazer uma roda em torno da luminária que ficará ao centro. Se a aula ocorrer no espaço da sala os resultados ficarão melhores se houver possibilidade de torná-la mais escura. Do lado de fora da sala os feixes de luz podem ser simulados por linhas de barbante que saiam do local onde está a luminária ou lanterna e cheguem até os alunos. Essas linhas representarão os feixes de luz. A bola deve passar de mão em mão até retornar ao primeiro aluno. Quando isso acontecer a bola terá completado uma revolução ou translação inteira em torno da luminária que continuará a fazer o papel do Sol. Um dos alunos deverá girar em torno da luminária segurando a bola de isopor enquanto os outros acompanham o movimento. Isso mostrará que há uma diferença grande entre a rotação (girar em torno do próprio eixo) e translação (girar em torno do Sol).
Os alunos devem investigar o que acontece com a Terra na sucessão dos dias e das noites assim como com a translação em torno do Sol. Os dias e as noites podem ser investigados em cada passo que um dos alunos dará com a bola de isopor nas mãos, cumprindo a translação.

4ª etapa 

A translação é responsável pela sucessão das estações do ano juntamente com a inclinação do eixo de rotação da Terra. Assim, o exercício pode e deve se sofisticar mais ainda. Depois de entender as diferenças de rotação e translação os alunos devem ser informados de que a Terra mantém seu eixo de rotação inclinado em relação ao plano de sua órbita. Uma vareta pode trespassar a bola de isopor ou dois palitos de churrasco podem ser usados para representar o eixo de rotação da Terra, sendo enfiados em lados opostos da bola de isopor.

O professor deve lembrar que o eixo não muda de inclinação e posição, mantendo-se a cada translação. Apesar de sabermos do movimento de precessão do eixo, a sua duração de cerca de 26.000 anos, não interfere significativamente para explicarmos as estações do ano na translação.

5ª etapa 

Se o professor quiser, poderá sofisticar um pouco mais o projeto estudando o movimento aparente do Sol em torno da Terra. Na rotação isso fica claro para os alunos, mas na rotação, nem sempre se percebe que o movimento produz um efeito interessante. Voltemos à roda de alunos em torno da luminária que representa o Sol. O aluno que tomou para si a bola de isopor deve agora, a cada passo de sua trajetória em torno da luminária dizer quem está alinhado com ele e a luminária. Haverá sempre dois alunos. Um no sentido da luminária, outro no sentido oposto, na linha imaginária que une o aluno que carrega a bola (Terra) e a luminária. Os alunos observados por quem está se movimentando: no caso o aluno que está de posse da bola, mudam.

Isso acontece com as constelações que servem de panorama de fundo para as posições sucessivas do Sol. Nossos antepassados perceberam, ao por do Sol e com o Nascer do Sol que as estrelas que lhe serviam de panorama de fundo mudavam. Essas mudanças permitiram traçar no céu a trajetória do Sol que chamamos de Eclíptica e que corresponde também à nossa trajetória em torno do astro rei.

6ª etapa 

Por fim, os alunos podem fazer cartazes mostrando os movimentos do ponto de vista do observador (na Terra) ou do ponto de vista externo à Terra. Eles podem ser expostos pela escola ou servirem para alguma apresentação para alunos de outras séries, considerando que esse é um tema recorrente em mais de um momento nos currículos das escolas de educação básica.

Atividades Complementares 
O mesmo que foi feito para o sistema Terra-Sol pode ser replicado para o sistema Terra-Lua, só que nesse segundo caso há algo bem interessante a ser explorado. A Lua mantém a rotação e a translação praticamente sincronizadas em relação à Terra. Com isso a Lua mostra praticamente a mesma face para nós. Sincronizando a rotação e a translação nós vemos, aqui da Terra, a mesma face da Lua a menos de movimentos chamados de librações que permitem vermos cerca de 60% da superfície lunar.

A observação da mesma face da Lua produz o que chamamos de face oculta da Lua. Hoje há imagens dessa região lunar que acendeu a imaginação de nossos antepassados que diziam existir nessa região os selenitas, habitantes que não conheciam a Terra e não eram conhecidos ou observados por nós.

Produto final 
  • Cartazes e eventuais atividades como um teatro mostrando os movimentos dos planetas e lua.
Avaliação 

A avaliação deve ser processual. Todas as etapas do projeto exigem a avaliação. Cada tipo de inteligência aparece num trabalho em grupo e por isso mesmo a auto-avaliação é importante nesses casos. Os produtos são importantes, mas a avaliação mais importante ocorre durante todas as etapas dos processo.
 

Quer saber mais?

BIBLIOGRAFIA 
COPÉRNICO, N. As Revoluções dos Orbes Celestes. Lisboa: Calouste Gulbenkian, 1984.
COPÉRNICO, N. Commentariolus. Intro. Trad e notas Roberto de A Martins. São Paulo: Nova Stella, 1990.
FARIA, Romildo P. (Org). Fundamentos de Astronomia. Campinas: Papirus,1997.
MARTINS, R.A. Universo Teorias sobre sua Origem e Evolução. São Paulo: Moderna, 1994.
RIDPATH, Ian. Astronomia guia ilustrado Zahar. Rio de Janeiro: Zahar, 2007. 

 

 

Autor Nova Escola
Créditos:
Walmir Thomazi Cardoso
Formação:
Doutor em Educação Matemática pela PUC-SP; Mestre em História da Ciência pela PUC-SP; Especialista em História da Ciência pela UNICAMP; Bacharel e Licenciado em Física pela PUC-SP; Professor do Departamento de Física da PUC-SP; Assessor Especial dos Planetários de São Paulo - Secretaria do Verde e do Meio Ambiente (Prefeitura da Cidade de São Paulo); Presidente da Sociedade Brasileira para o Ensino da Astronomia (SBEA).

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