Um Mergulho na Física

Projeto “Aventura Científica” leva alunos ao fundo do mar

Para tornar uma aula de Física dinâmica e possibilitar a visualização de conceitos teóricos, um bom professor não mede esforços. É o caso de Roberto Affonso Pimentel, que leciona no Colégio de Aplicação da Universidade Federal do Rio de Janeiro (CAp/UFRJ). No Núcleo de Atividades em Física (NAF), que funciona no colégio atendendo alunos da 2ª série do Ensino Médio, o professor desenvolve projetos experimentais, os quais chama de “Aventura Científica”, que complementam o que é estudado em sala de aula. Assim, para o estudo da “Lei de Boyle”, por exemplo, Roberto lançou um desafio que fez com que os alunos fossem parar no fundo do mar. Mais precisamente a dez metros de profundidade.

O objetivo era comprovar a “Lei de Boyle”, que diz que “a redução do volume de um gás é diretamente proporcional à pressão sobre ele aplicada, mantendo-se temperatura constante”. Para isto, os alunos deveriam projetar e calibrar um profundímetro, aparelho capaz de avaliar a profundidade a que se encontra um mergulhador e que pode, portanto, ser usado para a verificação da lei. “Todos os desafios que proponho culminam em uma atividade ao ar livre, para que os alunos comprovem o que foi feito.

A idéia de propor a construção do profundímetro surgiu quando eles estavam estudando as transformações dos gases, conteúdo que tem uma aplicação prática bastante significativa” - explica o professor Beto, como é chamado pelos alunos. A primeira etapa da atividade foi a organização da turma em três grupos. Em seguida, os alunos colocaram a “mão na massa” e começaram a idealizar protótipos de profundímetros. Ao todo, tiveram dois meses para realizar a atividade proposta, sendo que, semanalmente, nos encontros do NAF, discutiram o projeto com o professor, que deixou a cargo deles a montagem dos profundímetros. “Eu não os auxiliei e nem sequer disse que deveriam basear-se na Lei de Boyle. Deixei que ‘quebrassem a cabeça’ e vencessem o desafio sozinhos” - diz Beto. Por conta disto, a “Aventura Científica” tornou-se uma atividade de pesquisa e de raciocínio.

Idéias não faltaram. E dúvidas, também. “A primeira coisa que meu grupo fez foi pesquisar o que era um profundímetro, para ver seu formato e funcionamento. Em princípio, pensamos que seria difícil construir o aparelho, pois era necessário haver compressão do ar e não sabíamos como íamos fazer aquilo. Mas, depois de muita discussão, conseguimos” - diz Sabrina Galeno, aluna do NAF. O grupo da aluna Ana Cecília Campello também superou o desafio: “Quando estudamos a ‘Lei de Boyle’, percebemos que todos os exemplos mostravam um recipiente com um êmbolo. Nossa primeira dúvida, então, foi como conseguiríamos fazê-lo. Pensamos em uma seringa”.

Apesar das dúvidas, os alunos conseguiram montar os profundímetros, com o auxílio de pedaços de mangueiras, vidros de conservas, canetas, fita isolante, seringas e durepox. Foram criados diversos modelos do aparelho, até se chegar ao definitivo. “O modelo que deu certo foi o que apelidamos de ‘profuntubinho’, feito com um pedaço de mangueira, vedado em uma das suas extremidades. Mantendo-o na vertical, no momento do mergulho, a pressão da água invade o tubo e comprime o ar” - explica Ana Cecília.

Os alunos fizeram a experimentação dos aparelhos, antes de se aventurarem no mergulho

Aluno faz calibragem do "profuntubinho", a dez metros de profundidade.

Enquanto elaboravam os profundímetros, os alunos preparavam-se para o ápice de sua aventura científica: ir para Arraial do Cabo, onde fariam os mergulhos para a calibragem dos aparelhos. Os alunos passaram por uma preparação para se familiarizar com o mergulho. Participaram de jogos e utilizaram máscara de mergulho e snorkel, em uma piscina. Em outro momento, foram à praia de Itaipu, em Niterói, para conhecer o ambiente marinho, as condições de flutuabilidade e a ondulação do mergulho no mar. Os alunos ainda assistiram a uma aula teórica sobre a Física do mergulho, o uso correto dos equipamentos e cuidados na prática do esporte, ministrado pelo instrutor Rodrigo Thomé. “Aos poucos, sentiram-se mais à vontade para fazerem o mergulho e conseguiram se concentrar mais na atividade, sem preocupações” - diz Roberto.

Foram dois dias de mergulho. No primeiro, os alunos calibraram o profundímetro, fazendo com que a escala do aparelho medisse corretamente a profundidade em que estavam. Contaram com o auxílio de um profundímetro de referência, que o professor Beto levou. Um dos grupos chegou a elaborar uma fórmula para fazer a medição. “Foi a primeira vez que desenvolvi uma fórmula própria” - orgulha-se Sabrina. No segundo dia, o mergulho foi feito para testar o funcionamento dos aparelhos. “Depois dos primeiros mergulhos, os alunos reuniram-se para aperfeiçoar seus profundímetros, melhorar as vedações e calcular as escalas” - explica o professor.

Durante a atividade, mergulhavam o professor, um aluno e um instrutor. Cada grupo estipulou o que cada um deveria fazer e a que profundidade deveria efetuar a medição para calibrar o aparelho. Para que a tarefa fosse considerada cumprida, o profundímetro deveria estar calibrado até a profundidade de dez metros, com, no máximo, um metro de erro. Apenas um grupo teve êxito na tarefa e conseguiu construir e calibrar um profundímetro com perfeição. O projeto contou, também, com a colaboração do professor Júlio Monteiro, de Biologia, que criou atividades que pudessem ser realizadas pelos alunos no mar, em Arraial do Cabo. Assim, enquanto o professor Beto mergulhava com alguns alunos, outros faziam mergulho de superfície, coletando organismos bentônicos (animais e vegetais que vivem no mar), plânctons e outros animais marinhos, para estudá-los e classificá-los. Para finalizar o trabalho, os alunos entregaram um relatório da aventura, incluindo tabelas, gráficos, fotografias e anotações de campo, dentre outros. Segundo Beto, mesmo que apenas um grupo tenha conseguido fazer a medição correta, efetivamente, os objetivos foram alcançados. “Eles conseguiram montar o profundímetro e entender a ‘Lei de Boyle’ de maneira concreta” - diz ele. Esta não foi a primeira Aventura Científica da qual a turma participou. Houve outro desafio, no qual os alunos pesquisaram sobre as condições em que a temperatura de ebulição da água varia. O projeto exigiu que eles subissem ao pico da Floresta da Tijuca. E o próximo desafio já foi lançado: determinar, com a maior exatidão possível, a duração do dia. “Estas aventuras são um pretexto para os alunos se divertirem e estudarem Física ao mesmo tempo” - argumenta Beto. A aprovação é geral. Os alunos gostam de ser desafiados, mas torcem para que o professor não os mande para a Lua, para realização da próxima aventura!

Veja alguns protótipos de profundímetros
confeccionados pelos alunos:

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