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Vida e (ou é?) gravidade

Publicado por 
novaescola
Objetivo(s) 

Fixar conhecimento em gravitação universal e discutir a relação entre evolução e força da gravidade 

Conteúdo(s) 

Força da gravidade

Ano(s) 
Material necessário 

Este plano de aula está ligado à seguinte reportagem de VEJA:

 

Desenvolvimento 
1ª etapa 

Introdução 

É sabido que a prática de exercícios físicos aeróbicos nem sempre é saudável, devido aos impactos. Esses efeitos, no entanto, podem ser muito reduzidos ou até anulados com o novo sistema de esteira com bolsas infláveis mostrado na reportagem de VEJA. A partir da leitura do texto com os alunos, encaminhe algumas discussões e cálculos da energia mecânica em jogo nessas situações, além de um exame dos princípios físicos envolvidos no funcionamento do dispositivo. Vale a pena aproveitar essas questões para estudar um fator importante que está por trás de tudo isso: a gravidade. Pode ser bastante revelador para os jovens perceber quanto a vida depende dela.

É interessante rever os conceitos de gravidade, peso, massa, força e aceleração (relação entre eles). Use as noções de pressão, empuxo e forças inerciais para introduzir explanações auxiliares com exemplos concretos. A biogravitação e os efeitos gravitacionais sobre a vida podem servir de pano de fundo para toda a discussão com a classe.

Para iniciar, é importante lembrar que o único lugar do Universo onde, de fato, se conhece o fenômeno vida é a biosfera. Desde seu surgimento e ao longo de todo seu desenvolvimento, por 4 bilhões de anos, a vida esteve sujeita a alguns fenômenos invariantes, peculiares ao nosso planeta. Um deles é a gravidade superficial da Terra. A vida, tal como a conhecemos nos seus milhões de formas diferentes, nasceu sujeita e adaptada à gravidade e, talvez, seja mesmo decorrente dela.

Assinale que alguns experimentos realizados em laboratório ¿ com um aparelho muito simples denominado clinostato, usado desde o início do século XX para estudar como as raízes das plantas crescem sempre em direção ao centro da Terra ¿ confirmam a hipótese de que a vida não seria o que é, e talvez nem sequer existisse, sem a sujeição à gravidade terrestre.

Verifique a idéia que os alunos têm a respeito da falada ausência de gravidade (g-zero) ou microgravidade. Ressalte que são estados impossíveis. A gravidade existe em todo o Universo e permeia todo o espaço e também os corpos e as radiações. Esses termos só fazem sentido como parte de um jargão técnico.

Deixe claro que o estado de microgravidade, no qual objetos e seres parecem flutuar, é obtido devido ao princípio da equivalência entre um campo gravitacional e um campo de aceleração uniforme. Esse princípio só é válido, a rigor, localmente, pois qualquer campo gravitacional é, por definição, sempre central e não uniforme, ao passo que um campo de aceleração uniforme é paralelo. Essa é a origem das forças de marés, tanto verticais como horizontais.

2ª etapa 

Distribua o quadro "Campo Radial" (abaixo) para discutir esses conceitos e, em seguida, pergunte: por que os astronautas parecem "flutuar"? Explique que, tal como um mergulhador, para quem a gravidade é equilibrada (não anulada!) pelo empuxo, os viajantes espaciais têm a gravidade equilibrada por um campo de aceleração (centrífuga) ao qual estão permanentemente sujeitos em função da sua velocidade tangencial.

Convém explicar que a origem física desse campo de aceleração fictícia é, efetivamente, o próprio campo gravitacional da Terra, que gera uma aceleração real centrípeta. Para um observador distante, todos estão, de fato, caindo permanentemente, e só não atingem a superfície porque a Terra é curva. Ao mesmo tempo em que caem, o chão se afasta devido à curvatura do planeta e essa situação se perpetua continuamente ao longo das órbitas. O mesmo acontece por poucos minutos em aviões usados para simular imponderabilidade ou em um elevador em queda livre.

Proponha como exercício uma comparação entre os valores da gravidade na superfície terrestre (gs) e na Estação Espacial Internacional (ge), situada a 360 quilômetros de distância do solo do planeta. Para tanto, os estudantes devem aplicar a equação da gravitação universal e obter um valor em torno de 10% para a diferença entre ambas. Assim, se a aceleração da gravidade na superfície terrestre (altitude 0 m) é cerca de 9,8 m/s2, na estação fica em torno de 9 m/s2. Se ela não estivesse se movendo com velocidade tangencial de quase 28 mil km/h, tudo em seu interior estaria caindo verticalmente em direção à superfície, com aceleração.
Encarregue a classe de pesquisar (em grupos) quais alterações biológicas já foram observadas em testes realizados com astronautas que ficaram longos períodos no espaço. É uma boa discussão para a aula de Biologia.  

 

Para saber mais Campo Radial

É comum pensar que o campo gravitacional é uniforme. Isso significaria campo com intensidade constante e linhas de força (indicadas pelos vetores) paralelas.
Mas não é assim, elas são radiais. Teoricamente, para dois astronautas situados em posições opostas em relação à estação e eqüidistantes do centro da Terra (quadro 2), as forças de atração ao planeta têm o mesmo valor, mas direções concorrentes ¿ que convergem para um só ponto.

Se estiverem na mesma linha que parte do centro do planeta (quadro 3), as intensidades serão diferentes.

Na prática, entretanto, na maioria das situações, como as encontradas em laboratórios, aviões, sondas e estações espaciais, as diferenças no valor do campo gravitacional são imensuráveis e, portanto, desprezíveis. 

 

Avaliação 
Discuta rapidamente as pesquisas feitas e, se necessário, acrescente algumas informações. Entre as alterações nocivas à vida humana no espaço destacam-se arritmias cardíacas, cefaléias, variações na pressão arterial, atrofias musculares e de hemácias, redução da massa óssea, ilusões óticas e nos sentidos de orientação etc. Outros males potenciais são a degeneração celular durante duplicações, o que pode aumentar a chance de desenvolvimento de câncer, e a debilitação do sistema imunológico.


Apresente o quadro "Esqueleto Celular" (abaixo) ou distribua cópias para a classe. Depois, comente que testes realizados com vários tipos de organismos indicam que estruturas celulares equivalentes ao "esqueleto celular", os microtúbulos, orientam-se e se organizam utilizando o campo gravitacional terrestre, o qual precisam detectar. Saliente que, por outro lado, campos gravitacionais muito intensos (ou campos de aceleração, como os experimentados por pilotos de aviões de caça a jato de alta performance) também são prejudiciais à vida (ao menos à dos humanos).

Além de eventuais deformações, desgastes e choques mecânicos, a capacidade fisiológica humana mais afetada por um campo gravitacional intenso é a de oxigenação cerebral.

 

Para saber mais Esqueleto celular

Componentes de um microtúbulo. Os microtúbulos são estruturas essenciais e dinâmicas, fundamentais principalmente nos processos de divisão celular. Nos estados de imponderabilidade, eles ficam desorientados e se desenvolvem de maneira desorganizada. Isso impede a estabilidade celular e provoca a degeneração do material genético.

 

 

Créditos:
Jaime Tadeu Oliva
Formação:
Geógrafo e autor de livros didáticos
Autor Nova Escola

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