TESTE DE OPTICA

Relatividade Especial

Relatividade Especial

Devido as muitas duvidas, que vejo sobre relatividade especial resolvi responder algumas duvidas que eram minhas e de meus colegas durante o período de estudantes.

1. Quais são os postulados da Teoria da Relatividade Especial?

Bom responder está pergunta, Einstein abandonou a ideia de éter e propôs que a luz se propaga sem a necessidade de um meio material, ou seja, no vácuo e se propaga no mesmo meio material sempre com a mesma velocidade, ou seja a velocidade da luz independe de um referencial, este seria o segundo postulado. E determinou também que a velocidade da luz é constante, e que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor 300000 Km/s em todas as direções e em todos os referenciais inerciais. Que representa o primeiro postulado (Postulado 1 - As leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais. Não existe um referencial absoluto.). Logo o primeiro postulado é uma extensão do Princípio da Relatividade de Newton, agora enunciado para todos os fenômenos físicos e não somente para a mecânica.  Uma importante consequência do segundo postulado é que a velocidade da luz é a mesma para todos os observadores, independentemente da velocidade relativa entre o observador e a fonte. 

2. Como é definido um evento na Teoria da Relatividade Especial?

Um evento é algo que deve ocorrer em determinada região do espaço e um determinado instante do tempo e deve ser especificado em um sistema de coordenadas espacial e temporal. Desta forma um mesmo evento pode ser visto de diferentes sistemas de referencia, como inercial ou não inercial. 

Dois eventos que são simultâneos em um referencial não são simultâneos em nenhum outro referencial inercial que esteja em movimento em relação ao primeiro. Desta forma no vídeo os dois eventos ocorrem num referencial inercial ou seja, são simultâneos, e os sinais luminosos associados a eles forem detectados simultaneamente por um observador situado em um ponto equidistante aos dois eventos.

3. Por que não existem eventos simultâneos em dois referenciais inerciais com movimento relativo entre eles?

Vamos imaginar  um evento em que um observador  esteja em um referencial inercial (RI) e mede um intervalo de tempo  (∆t), e um outro observador em outro RI medirá o mesmo intervalo de tempo com outras coordenadas temporais . Como sabemos o tempo e a velocidade (v)  tem relações diretas, entretanto devido ao postulado que diz a velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais ocorre uma diferenciação com relação ao tempo e o espaço desta forma suje uma desigualdade que é denominada  dilatação do tempo,  significando que um intervalo de tempo medido por um observador em movimento é maior do que é medido por outro observador  em repouso.

 Como todo movimento é relativo, cada observador se considera em repouso e o outro em movimento, isto é,  cada um julga que o relógio do outro  opera  mais vagarosamente do que o dele. Por outro lado se um observador num  RI mede o comprimento (∆l) , em repouso e  paralelo ao movimento, o observador em outro RI de velocidade  v em relação ao primeiro medirá o mesmo comprimento com uma diferença. Isto significa que cada observador considera o comprimento medido no outro referencial, por estar em movimento em relação a ele, menor do que o comprimento que ele próprio mede. Essa situação é denominada contração do comprimento (ou da distância).  Por estes motivos, que não existem eventos simultâneos em dois referenciais inerciais com movimento relativo entre eles.

CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS 

As pesquisas realizadas mostraram que os alunos possuem concepções sobre óptica e estas concepções se iniciam em um período inferior, ao inicio da idade escolar, isto foi possível constatar na entrevista com os alunos, principalmente, na questão referente à vela. Estes conceitos desenvolvidos consistem em uma fonte de resistência, tornando-se um obstáculo na aprendizagem.

Desta forma desenvolvi a seguinte teoria, segundo a qual a mudança conceitual nos indivíduos se assemelharia à mudança de paradigma na ciência, proposta por Kuhn (2003). Desta forma procurei relacionar a mudança conceitual como mudança de paradigma. Para isto utilizei uma sequência de aulas para que o aluno pudesse mudar os seus conceitos espontâneos sobre óptica para os conceitos científicos, desta forma estaria fazendo com que o aluno, produzisse a sua “revolução científica”. Estás aulas foram desenvolvidas de tal forma que as concepções dos alunos fossem expostas a contra exemplos, pois desta forma, assim como na teoria descrita por Kuhn, as anomalias (observações que contradiziam o paradigma vigente) eram fatores importantes que impulsionavam a mudança de paradigma. Desta mesma forma as concepções apresentadas pelos alunos perderiam força, enquanto os conceitos científicos ganhariam força.

Entretanto no desenvolvimento dos trabalhos foi possível perceber que somente este modelo não seria suficiente para mudar os conceitos alternativos. Poderia ainda destacar que o uso de estratégias de conflito são necessárias para criar insatisfação com concepções não científicas, mas não são suficientes para promover mudanças estruturais nos conhecimentos dos estudantes. Pois este modelo proposto não leva em consideração as questões afetivas. Desta forma existe uma persistência das concepções alternativas às estratégias de mudança conceitual. Em outros casos a mudança conceitual é momentânea, pois em certas situações as mudanças conseguidas nas concepções dos estudantes em um momento reaparecem em um período de tempo muito curto. Assim a relação entre a mudança de paradigmas na comunidade científica ao longo da história da ciência e a mudança na organização das concepções alternativas dos alunos não são tão evidentes. Foi possível notar também, que as concepções dos alunos não possuem as características de um paradigma (no sentido atribuído por Kuhn), pois a linguagem professor aluno é diferente da linguagem cientista, isto foi possível de ser notado na grande dificuldade que os alunos tem de entender conceitos básicos como; retilíneo e oblíquo, desta forma para um melhor desempenho seria necessário uma melhor estrutura didática para superar estas barreiras.

A visão de mudança conceitual pressupõe que o conhecimento prévio deve ser banido, eliminado para que um novo conhecimento: cientifico possa ser instalado no aluno. Entretanto o que foi possível notar é que o aluno, em alguns casos, construiu para os conhecimentos científicos que estava sendo estudado, uma versão alternativa que mistura o conceito científico com o conceito espontâneo, que embora ele não perceba, é totalmente sem sentido na linguagem cientifica. Essa nova versão alternativa tona-se muitas vezes parte do conjunto de ideias em que o aluno acredita; desta forma ele representa muitas vezes o cientifico com uma visão equivocada, desta forma ele é capaz de acertar determinadas questões e errar outras onde se usa o mesmo conceito como as questões um (1) e dois (2).

Outro fato importante a se relatar com relação aos alunos, apesar de não aparecerem nos testes, mas podendo ser facilmente constado na entrevista é que embora esteja evidente que os alunos possuem concepções prévias sobre óptica, há também o caso que existe a ausência de concepções a respeito de um determinado conteúdo cientifico. Isto foi possível constatar, quando fiz a seguinte pergunta para um aluno: O que é a luz? Com está pergunta foi possível notar que ela não tinha a mínima noção do seria a luz, tanto que ela não me deu resposta alguma. Então para uma analise futura, me pergunto o que ocorreu com as concepções, dos alunos que não tinham concepções alternativas, será que uma aula tradicional, onde não tivesse como objetivo a mudança conceitual os resultados não seriam melhores. Além disso, será que a ausência de concepções pode de algum modo dificultar as atividades em que os alunos são solicitados a propor hipóteses.

 Assim depois de uma analise clítica, do processo em que deveria ocorrer uma mudança conceitual, da mesma forma em que ocorre uma revolução cientifica, foi possível notar que as estratégias usadas, para obter os objetivos foram pouco efetivas e que os alunos não abandonam concepções anteriores quando constroem concepções novas em alguns casos existe somente uma mistura e as duas concepções começam a habitar o mesmo individuo. Foi possível notar ainda, que certos alunos, davam uma determinada resposta, não por acreditarem nesta resposta, mas por que era a “resposta do professor” e desta forma após um curto período de tempo voltavam a usar os conceitos espontâneos. Foi possível ainda perceber exemplos de situações em que os alunos, ao invés de terem sofrido mudanças conceituais, adquiriram concepções novas que passaram a coexistir com as anteriores, como no caso das questões cinco, seis, sete, oito e nove onde ele usa o conceito de deslocamento retilíneo da luz para resolver ao mesmo tempo em que usa o conceito espontâneo da luz fazendo curva para resolver a questão dez. Este fenômeno contribuiu para varias interpretações no teste, que somente foi solucionada após a entrevista.

Desta forma é possível notar que independentemente da ocorrência ou não de mudanças de natureza conceitual, a aprendizagem de conteúdos de física é um processo que requer construção e reconstrução de conhecimentos. A reconstrução sucessiva se torna necessária, a meu ver, porque os alunos, ao receberem um conhecimento o constroem fazendo adaptações aos seus conhecimentos já existentes e desta forma apresentam diferentes graus de dificuldade em interpretar as informações veiculadas em aula de modo a construir conhecimentos científicos. Outro fator a se levar em consideração é a formação de professores de física, como visto anteriormente, a sua grande maioria é composta por professores originalmente composta por professores que possuem em sua origem a formação em matemática, isto impossibilita que muitas vezes seja feita uma discussão conceitual da física e o conteúdo fica quase que exclusivamente no campo da matemática.

O grande objetivo do trabalho era possibilitar a mudança conceitual, entretanto não foi possível, mas devo salientar que o aluno, no fundo se comportou como um cientista normal que não troca as suas teorias pelas as novas. Talvez isto ocorreria se a física começasse a ser ensinada no ensino fundamental desta forma os conceitos científicos começariam a desenvolvidos antes dos conceitos alternativos, pois se analisarmos os conceitos científicos é um conceito recém descoberto e o conceito espontâneo é um conceito com anos de tradição e isto faz a diferença  

Referências Bibliográficas

Cad.Cat.Ens.Fis.,Florianópolis, v.9,n.2: p.157-163, ago.1992. Gaspar

AUSUBEL, D. P. A aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São

Paulo: Moraes, 1982

Santos, Roberto Vatan dos. Abordagens do processo de ensino e aprendizagem. Revista Integração, Jan/Fev/Mai. 2005, Ano XI, nº 40, p. 19-31.

Notas sobre os fundamentos do behaviorismo- Josele Abreu Universidade de Brasília

Kuhn, Thomas S. A Estrutura das Revoluções Científicas. 7 ed. São Paulo:

Perspectiva, 2003. Tradução Beatriz Vianna Boeira e Nelson Boeira. Título original: The Structure of Scientific Revolutions. Data de publicação original: 1969.

Construtivismo, mudança conceitual e ensino de ciências: para onde vamos?

Eduardo Fleury Mortimer pp.20-39, 1996

Cad.Cat.Ens.Fis., v.10,n.3: p.220-234, dez.1993.

Cad.Cat.Ens.Fis., v.10,n.3: p.220-234, dez.1993.

Cad.Cat.Ens.Fís., v. 18, n.1: p. 26-40, abr. 2001.

VERIFICAÇÃO DA APRENDIZAGEM, SIGNIFICATIVA.

VERIFICAÇÃO DA APRENDIZAGEM, SIGNIFICATIVA.

No mês seguinte, foi feito o último e derradeiro teste, com o objetivo de saber se os conhecimentos adquiridos eram significativos, ou seja, se perduram e se perdurariam durante a vida do aluno. Devido ao tempo necessário para a realização deste trabalho, este tempo foi curto, aproximadamente um (1) mês, entretanto fiz o teste e os resultados estão representados na tabela abaixo:

Questão	A	B	C	D	E	ACERTOS
1	5	2	15(X)	18	______	37,50%
2	9(X)	7	8	16	______	22,5%
3	23	2	10	5(X)	______	12,5%
4	32	4	3	1(X)	______	2,5%
5	1	0	36(X)	3	______	90%
6	7	28(X)	2	2	1	70%
7	21(X)	5	6	1	17	52,5%
8	8	3	5	23(X)	______	57,5%
9	4	14	3	4	15(X)	37,5%
10	29	11	1(X)	______	______	2,5%
11	19(X)	5	16	______	______	47,5%
12	12	20	7(X)	1	______	17,5%
13	5	12	13(X)	4	1	32,5%
14	1(X)	12	4	23	______	2,5%
15	1(X)	27	12	______	______	2,5%

Analisando os resultados, é possível verificar que somente após um mês os resultados reduziram a aproximadamente aos mesmos valores dos obtidos antes das aulas, ou seja, os alunos tiveram desta vez uma média de 4,6, isto é bem próximo do primeiro teste e muito abaixo do segundo teste. Se analisarmos algumas questões poderemos ver estes resultados mais detalhadamente. Na questão dois, por exemplo, no primeiro teste ocorreu dez (10) acertos, no segundo teste na mesma questão ocorreram vinte e três (23) acertos e no terceiro teste tivemos (9) acertos, isto prova que o aluno voltou aos mesmos níveis anteriores. Ocorreram também algumas anomalias como na questão três. No primeiro teste ocorreram nove (9) acertos, no segundo teste ocorreu catorze (14) aceitos e no terceiro cinco (5) acertos, ou seja, se compararmos o terceiro teste com o primeiro teste, levando-se em consideração somente está questão teremos a impressão que após os primeiros momentos onde o aluno para de estudar o assunto o seu conhecimento sobre o assunto sofre uma queda vertiginosa. Entretanto tirando-se as anomalias é possível perceber que no geral existe uma tendência dos alunos aprenderem melhor com aulas que levem em consideração o confronto de conceitos alternativos com conceitos científicos, entretanto esta aprendizagem não é duradoura.

ANALISE DAS QUESTÕES COM OS ALUNOS

ANALISE DAS QUESTÕES COM OS ALUNOS

Com o interesse de descobrir, o porquê dos alunos conseguirem resolver alguns testes e fracassarem em outros que envolvam os mesmos conceitos, resolvi fazer algumas entrevistas para entender melhor a dificuldade deste aluno.

Com relação a questão 1; quando se conversa com o aluno é possível convencer a ele. E desta forma ele aceita a resposta, mas notei que ele estava mais interessado em me dar a resposta que eu queria, do que a resposta que ele achava que era certo, desta forma, após aceitar a resposta da primeira ele é capaz de responder a segunda. Na terceira e quarta questões o aluno dificilmente erra, quando relaciona a questão ao seu dia, nestas questões alguns alunos me lembraram de que era possível observar luz de velas em procissões a uma distância muito superior a descrita. Com relação às questões cinco, seis, sete, oito e nove é possível notar que o conceito de raio de luz não foi muito bem fundamentados, desta forma ele consegue entender alguns problemas e resolver dando respostas convincentes e outros encontram grande dificuldade, a maioria das dificuldades esta relacionada a trajetória da luz para muitos ao encontrar um obstáculo, o raio de luz é capaz de fazer uma curva e iluminar atrás do obstáculo, desta forma as vezes ele usa este conceito e em outras oportunidades o conceito que a luz se propaga em linha reta, ou seja, o conceito cientifico e o espontâneo começam a conviver.

Com relação a questão dez, notou-se que o aluno sentia muita dificuldade de resolver a questão por nunca ter observado um espelho de uma forma cientifica, ou seja, são coisas que vemos no nosso dia a dia e não procuramos entender profundamente.

As questões onze, doze, treze, catorze e quinze são questões que também envolvem espelhos, mas a principal dificuldade encontrada pelos alunos continua sendo em relação ao raio de luz, mas é importante salientar que a dificuldade de entender algumas palavras como, obliquamente e retilíneo entre outras dificulta a resolução dos problemas.

TESTES APÓS AS AULAS

RESULTADOS DOS TESTES APÓS AS AULAS

Após as aulas foram aplicados um segundo teste com a mesma sala, sendo uma sala tão grande, não é possível exigir que a frequência seja total, desta forma para os alunos faltosos, que foram cinco, foi oferecido uma prova em dia, alternativo. Importante salientar que; após o primeiro teste não foi fornecido a resposta dos testes, de tal maneira que apesar deles saberem as perguntas, as quais eles poderiam pensar melhor sobre os assunto, eles não conheciam as respostas, outro fator importante é que está segunda prova foi aplicada um mês após o primeiro teste. O segundo teste apresentou os seguintes resultados.

Questão	A	B	C	D	E	ACERTOS
1	0	2	17(X)	21	______	42,50%
2	23(X)	6	6	5	______	57,5%
3	12	6	8	14(X)	______	35,5%
4	29	4	5	1(X)	______	2,5%
5	0	4	32(X)	3	______	80%
6	2	35(X)	2	1	0	87,5%
7	23(X)	3	13	0	1	57,5%
8	8	3	5	23(X)	______	57,5%
9	6	3	8	4	19(X)	47,5%
10	24	12	4(X)	______	______	10%
11	13(X)	4	23	______	______	32,5%
12	11	21	8(X)	0	______	20%
13	8	6	25(X)	0	1	62,5%
14	4(X)	19	1	16	______	10%
15	8(X)	27	5	______	______	20%

Calculando a média geral da sala, o valor encontrado é de 7,475. Este resultado é excelente se comparado com o primeiro teste onde a média ficou em 4,15, o resultado quase chega a dobrar, entretanto ainda continua abaixo do esperado, já que isto representa que a média da sala é de aproximadamente 50%. Este teste também apresenta alguns fatos interessantes. Nas questões um (1) e dois (2) o conceito para resolver é o mesmo, entretanto no primeiro teste quinze (15) acertaram a questão 1 e 10 acertaram a questão 2, e o mais incrível é que no segundo teste dezessete (17) alunos acertaram a questão 1 e 23 acertaram a questão 2, ou seja duas questões que poderiam ser resolvidas da mesma maneira, obteve-se melhorias diferentes. Fica claro também, que somente com estas três aulas o aluno não é capaz de aprender alguns conceitos, como os referentes as questões 8 e 9, no primeiro teste os alunos acertaram vinte e um (21) e sete (7) respectivamente e no segundo teste eles acertaram vinte e três (23) e nove (9) respectivamente, um aumento insignificante. Estas duas questões 8 e 9 também fazem parte de um outro fato interessante, comparando as questões 5,6,7 e 8 encontramos números de acertos muito acima da média, isto se explica por quê todas elas poderão ser resolvidas pelo mesmo método, ou seja, considerando o objeto e a fonte de luz pontuais, entretanto a questão 9 já não pode ser resolvida desta maneia, e desta forma a porcentagem de acertos cai espantosamente, ou seja, o conceito que envolve trajetória do raio de luz apresenta grande dificuldade para os alunos e somente estas aulas não foram capaz de sanar o problema.

Os resultados não foram os esperados após as aulas, onde os alunos deveriam confrontar, as suas ideias com os conceitos científicos. Entretanto ocorreu uma grande melhoria a qual não podemos desprezar. Entretanto a anomalia que apresentei acima, não poderia ficar sem uma resposta, com o intuito de encontrar a resposta para estas questões resolvi fazer uma entrevista com dois alunos e o resultado e conclusão para as minhas duvidas.