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Construção dos Pontos Cardeais Utilizando um Gnômon.

Ana Paula Nogueira Camillo, Fábia Lino, Washington Gomes Pereira

Resumo

Diante das diversas possibilidades de identificar as direções e localizações de uma determinada região, a atividade tem por objetivo a construção de um experimento que seja capaz de fornecer a rosa dos ventos de forma mais precisa do que a construída por meio de uma bússola e orientada pelo Cruzeiro do Sul.


Figura 1 - Monumento localizado no sul da Inglaterra utilizado para observações astronômicas [5]

Por meio da observação das sombras projetadas no solo, pretende-se estudar a variação de seu comprimento e tamanho ao longo do dia, para realização da atividade.

Termos Científicos

Gnômon, Movimento Aparente do Sol, Pólo Sul Celeste, Cruzeiro do Sul, Meridiano, Ocaso, Zênite, Ponto Cardeal.

Noções Científicas

  • Gnômon: Em sua forma mais simples, consiste de uma vara inserida no chão na posição vertical.
  • Movimento Aparente do Sol: Trajetória que o Sol aparentemente descreve para um observador na Terra, devido a rotação do planeta em torno de seu eixo.
  • Pólo sul celeste: É a projeção do pólo sul geográfico sobre a esfera celeste.
  • Cruzeiro do Sul: É uma constelação do hemisfério celestial sul. É a menor de todas 88 constelações sendo seu nome de origem Crucis e a abreviatura é (Cru).
  • Meridiano: É a linha imaginária Terrestre que contém os pólos e é perpendicular a todos os paralelos e ao equador.
  • Zênite: Ponto da esfera celeste que se encontra na direção da vertical ascendente ao ponto de observação
  • Ocaso: Desaparecimento do Sol ou de outro astro ao sair do horizonte.
  • Ponto Cardeal: São as quatro indicações que representam as direções Norte, Sul, Leste e Oeste.

Habilidades

  • Interpretar e fazer experimentos;
  • Realizar observações;
  • Selecionar variáveis;
  • Estabelecer relações;
  • Diagnosticar e enfrentar problemas, individualmente ou em equipe.

Introdução

Ao longo do dia pode-se observar o Sol em seu chamado movimento aparente, iniciado em uma posição durante seu nascer, e com término ao anoitecer em seu ocaso. Esse é um fenômeno que se repete diariamente, no entanto em posições diferentes mesmo que próximas para cada dia sucessivo do ano.

Além disso, observamos que o Sol passa pelo meridiano local, mais próximo do Zênite no verão e mais afastado no inverno. Tais observações são importantes e podem ser feitas diariamente para se comprovar diversos fenômenos associados ao deslocamento aparente do Sol, para um observador na superfície da Terra.

No entanto, mesmo com essas observações houve épocas em nossa humanidade em que se acreditou que a Terra era o centro do Universo, e todos os corpos restantes giravam em torno dela. Por analogia podemos pensar no planeta Terra como sendo um carrossel em movimento, e perceber que ao olhar pessoas em volta do carrossel, todas parecem estar em movimento contrário.

Esse fenômeno é explicado pela rotação da Terra em torno do seu eixo geográfico, também chamado de eixo norte-sul, bem como observou Nicolau Copérnico em sua famosa frase:


Figura 2 - Nicolau Copérnico (1473 - 1543) [3]

“Que esforço enorme deveria ser feito para que os céus girassem ao redor da Terra ao invés do contrário”.

Hoje sabemos que na verdade ao girar em torno de si mesma, a Terra é que provoca o movimento aparente diário do Sol, como na analogia ao carrossel é o movimento de rotação que provoca o movimento aparente das pessoas fora dele [1]. Um gnômon em sua forma mais simples é uma pequena haste fixa ao solo onde seja possível estudar suas sombras projetadas. Devido ao movimento aparente do Sol as sombras apresentam variações ao longo do dia, possibilitando um meio de orientação preciso e facilmente reproduzido em um local aberto e iluminado pela luz solar.


Figura 3 - Gnômon utilizado para construção da Rosa dos Ventos [4]

Materiais

  • Uma haste vertical de madeira (20 cm)
  • Régua
  • Esquadro
  • Lápis e folha para anotações
  • Barbante
  • Dia de Sol
  • Giz

Montagem

  • Encontrar um local em céu aberto na escola onde há incidência de luz solar na parte da manhã e da tarde.
  • Fixar a haste no chão e utilizar o esquadro para verificar se é possível o alinhamento da haste de forma perpendicular ao chão da superfície escolhida.>
  • Em qualquer horário no meio da manhã, deve ser marcada a extremidade da sombra do gnômon com uma pequena estaca e feito um risco sobre a sombra.
  • Em seguida, deve-se prender um barbante à base do Gnômon e esticá-lo até a estaca. Utilizando um giz e o barbante na medida da estaca, traçar uma curva que corresponde a um arco de circunferência, da esquerda para a direita, saindo da estaca.
  • Observar o momento em que a sombra tocar a linha traçada no chão e colocar outra estaca nesse ponto.
  • Traçar um triângulo, ligando os pontos onde se encontram as duas estacas e a haste.

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    Figura 4 - Procedimentos Experimentais [2]

  • Traçando uma linha que parte da haste e cruza o meio da base do triângulo teremos a “linha meridiana” do lugar.
  • A linha meridiana indica a direção Norte - Sul. O lado onde o Sol apareceu é o Leste onde se pôs é o Oeste que pode ser traçada com o uso do esquadro.


    Figura 5 - Construção dos Pontos Cardeais [2]

Situação-Problema

Como é possível utilizar um gnômon para efetuar a localização dos pontos cardeais?

A representação da Rosa dos Ventos utilizando o braço direito na direção do nascer do Sol como referência ao leste pode ser usada com precisão?

Procedimentos do Professor

Em sala de aula antes da atividade peça aos alunos que tentem representar as direções norte, sul, leste e oeste desenhando os resultados em uma folha de papel.

Os alunos deverão repetir a atividade em casa, ou voltar na escola para realizar a medida da sombra no período vespertino. O professor ainda pode indicar o horário aproximado que o fenômeno volta a se repetir e com isso simplificar a observação dos alunos.

Ao término do registro peça aos alunos para compararem a rosa dos ventos inicialmente desenhada com a representação indicada pelo gnômon.

Observações e Resultados

Os alunos deverão observar que é possível se localizar na superfície da Terra através do uso do gnômon e de uma representação geométrica do movimento aparente do Sol ao modificar a posição e o tamanho da sombra da haste durante o dia.

Formas de Registro

O registro deverá ser por meio da observação cuidadosa do tamanho das sombras do gnômon e a realização da construção geométrica conforme indicado.

O professor pode solicitar ao aluno o uso de uma máquina fotográfica para registrar as direções e o gnômon construído pelo aluno, ou ainda uma simples representação em forma de desenho constando os pontos cardeais desenhados pelo aluno.

Bibliografia

São Paulo (Estado) Secretaria da Educação. Proposta Curricular do Estado de São Paulo: Ciências. Coordenadora: Maria Inês Fini. São Paulo: SEE, 2008.

Referências

[1] http://www.cdcc.usp.br/cda/aprendendo-basico/esfera-celeste/esfera-celeste.htm

[2] http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=1355

[3] http://pt.wikipedia.org/wiki/Nicolau_Cop%C3%A9rnico

[4] Arquivo pessoal

[5] http://pt.wikipedia.org/wiki/Stonehenge

Dados adicionais

Autores:  

Ana Paula Nogueira Camillo, Fábia Lino, Washington Gomes Pereira

Tema Gerador:  

Movimento Aparente do Sol

Nível:  

Ensino Médio

Duração:  

1 dia

Área:  

astronomia

Tema:  

solar

Tópico:  

sol

 
 

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