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Simulação das Fases da Lua

Edson Bastos da Silva

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Resumo

A atividade consiste no uso de material didático de baixo custo para demonstrar o conceito das fases de um corpo iluminado. A simulação terá o uso de uma bola de isopor, que representará a Lua, que introduzida dentro de uma caixa de papelão com um furo grande para a utilização da lanterna, e outros quatro pequenos orifícios, em cada lateral desta caixa, será fonte da observação dos alunos que dependendo do orifício em que for verificada a bolinha de isopor, terá a sensação de observar uma das fases da lua.

Objetivos

O conteúdo é parte integrante do eixo temático Terra e Universo dos Parâmetros Curriculares Nacionais do ensino de Ciências do quarto ciclo do ensino fundamental onde a simulação tem como principal objetivo facilitar a compreensão por parte dos alunos, das fases da Lua na perspectiva de um observador na Terra.

O material ajuda na visualização de dois efeitos importantes: mesmo tendo sempre a metade da Lua (representada por uma bolinha de isopor) iluminada pelo Sol (representado por uma fonte de luz natural ou artificial), nós vemos diferentes frações de sua superfície iluminada, dependendo do ângulo pelo qual a olhamos; a orientação da borda convexa da Lua nas fases Crescente e Minguante também depende da perspectiva pela qual a olhamos da Terra.

É uma introdução inicial nos conceitos de Astronomia.

Estrutura da Atividade

  • Teremos a Realização da aula introdutória que apresente os conteúdos.
  • Os alunos serão levados ao laboratório, a escola não disponha desse local, a simulação pode ser efetuada em sala de aula.
  • Divisão da sala em grupos de no máximo quatro alunos,
  • Realização da simulação;
  • confecção de um questionário que deverá ser respondido,
  • Discussão a respeito da simulação e posteriormente o professor terá um tempo para tirar eventuais dúvidas.

Organização da Classe

A classe deve ser dividida em grupos de quatro alunos cada.

Formas de Registro

As anotações serão efetuadas no caderno onde também poderão ser anexadas ilustrações caso o aluno achar necessário.

Introdução

A Lua é o corpo celeste mais próximo da Terra. Sua semelhança com ela é considerável, mas entre ambos, as diferenças são ainda maiores. Confrontada com outros membros da família do Sol, a Lua é de fato insignificante, mas se comparada com o nosso planeta, é um astro de respeitáveis proporções. Seu diâmetro de 3.476km representa um quarto do diâmetro terrestre. Dos 91 satélites conhecidos, apenas cinco são maiores que a Lua: as três de Júpiter, um de Saturno e um de Netuno. Sua superfície é de 38 milhões de quilômetros quadrados e apresenta um sexto da gravidade terrestre.

Sempre vemos a mesma face da Lua voltada para nós. O fenômeno se explica: seu giro ao redor da Terra dura o mesmo tempo que o satélite leva para completar uma rotação sobre seu próprio eixo – cerca de 27 dias.

A órbita da Lua ao redor da Terra é mais excêntrica que a nossa ao redor do Sol. A atual distância ente a Terra e seu satélite é em média, de 384mil quilômetros. Entre o máximo (apogeu) e o mínimo (perigeu) desse afastamento, existe uma diferença de 50mil quilômetros, o que certamente representa muito, se observarmos que ambos se encontram relativamente muito próximos um do outro. A Lua não é um corpo celeste perfeitamente esférico: a exemplo da Terra, também apresenta um ligeiro achatamento nos pólos.

As observações da Lua foram de inegável importância para as primeiras civilizações. Em todas as épocas da História nosso satélite sempre exerceu um domínio mágico sobre o espírito dos mortais. Naqueles tempos recuados, a medição do tempo e o registro das estações eram atividades intimamente relacionadas com a religião. Em certas culturas, a Lua era considerada uma verdadeira deusa, em outras, nada menos que a morada da Divindade.

Dentre essas observações, foram verificadas que a forma da Lua nem sempre era a mesma: ela passava por diversos estágios que se repetiam periodicamente. Esses estágios compreendiam desde uma Lua circular completamente brilhante até um mero filete circunferencial levemente iluminado, passando por todas as fases intermediárias, e continuando o fenômeno em ordem inversa até a chamada Lua Cheia e recomeçando o ciclo. Definiram-se assim quatro fases da Lua sendo esta Cheia, Nova, Minguante e Crescente.

As fases da Lua constituem um dos fenômenos astronômicos mais familiares à maioria das pessoas, mas nem por isso são bem compreendidas. Um tipo de confusão conceitual comumente encontrada mesmo entre estudantes universitários e professores de Ciências é a crença de elas são causadas pela sombra da Terra. Em geral a explicação do fenômeno consiste de duas partes: a primeira envolve apenas a iluminação da Terra e da Lua pela luz solar, independentemente da posição do observador; a segunda parte envolve a visualização da face iluminada da Lua por um observador na Terra.

A elaboração de materiais didáticos que permitam substituir o exercício da abstração pela visualização de um modelo concreto pode ser um auxiliar importante na aprendizagem. Além de facilitar a compreensão do assunto, a manipulação, pelo aluno, de modelos elaborados para tentar descrever o comportamento da natureza, estimula-o a envolver-se mais com o assunto e a portar-se de maneira mais ativa na construção de seu próprio conhecimento.

Material

  • Uma caixa de papelão
  • Uma bola de isopor
  • Um clipe
  • Um prendedor de roupas
  • Tesoura
  • Lápis
  • Uma fita adesiva
  • Um pedaço de papel escuro
  • Uma fonte de luz

Montagem

  • A primeira aula consiste em introduzir através do conhecimento teórico da área de astronomia, conceitos que permitam aos alunos compreenderem os processos que levam ao fenômeno das fases da Lua.
  • A segunda aula é destinada a simulação onde os grupos de alunos farão as suas observações para posteriormente responderem ao questionário.
  • A terceira aula é destinada a resolução do questionário e as eventuais dúvidas que surgirem do fenômeno por parte dos alunos.

Procedimento

  1. Desdobrar uma das pontas dos clipes para fixa-lo na bola de isopor.
  2. Fixar os clipes na bola de isopor


    Figura 1 - bolas de isopor e clipes

    http://www.cienciamao.if.usp.br/dados/aas/_astrosnamesa.4.jpg?090731045300
  3. Prender os clipes em um prendedor de roupas
  4. Abrir um furo na caixa de papelão com diâmetro aproximado de 2cm para anexar a fonte de luz
  5. Colocar o papel escuro em forma de canudo neste orificio
  6. Colocar uma fonte de luz na extremidade do canudo que está fora da caixa.


    Figura 2 - esquema geral da simulação

    http://www.cienciamao.if.usp.br/dados/aas/_astrosnamesa.15.zoom.jpg
  7. Colocar o prendedor junto com a bolinha de isopor dentro da caixa na extremidade oposta da caixa e regular a distância entre a bolinha e a fonte de luz.
  8. Fixar o prendedor com a fita adesiva no fundo da caixa.
  9. Fazer um furo pequeno em cada lateral da caixa de papelão
  10. Tampar a caixa.

      Situação-Problema

      Por que ocorrem as fases da Lua?

      Hipóteses

      As fases da Lua resultam da posição dos três astros no espaço celeste (Terra, Lua e Sol) e de seus movimentos.

      Elementos Para Testar as Hipóteses

      A estrutura que apresenta a simulação tem condições de averigüar e testar a veracidade das hipóteses levantadas pelos alunos.

      Ações dos Alunos

      Os alunos devem observar a simulação através dos orifícios da caixa, e assim terem uma ação reflexiva do que observaram e relacionar com o evento real das fases da Lua procurando compreender o mecanismo.

      Resultados

      Esperamos que os alunos compreendam através dessa simulação um fenômeno do corpo celeste muito próximo da Terra que é uma forma de referência de tempo para o homem desde a Antiguidade, as fases da Lua, que resultam do fato de que a Lua não é um corpo luminoso, e sim um corpo iluminado pela luz do Sol.

      À medida que a Lua orbita a Terra, ela mantém sempre metade de sua superfície voltada para o Sol (a face iluminada), e a outra metade voltada na direção oposta (a face que fica escura). A fase da Lua é determinada pela porção da face iluminada que está voltada também para a Terra (a face visível).

      Questões

      • Quantas fases têm a Lua?
      • A Lua aparece somente à noite? Por que?
      • O que é um satélite?
      • Qual a diferença entre satélite artificial e natural?

      Discussão Pedagógica

      A simulação é um metodo que permite ao aluno aproximar-se de um fenômeno através de representações menores que tem como objetivo imitar em pequena escala o processo que origina esse em escala natural, que em situação normal não seria possível de pesquisar. As simulações despertam o conhecimento pelo fato de desvendar em pequenas escalas os grandes fenômenos naturais, assim como levar o aluno a reflexão e observação e até a manipulação destes.

      Referências

      DELERUE, Alberto. O sistema solar – Viagem ao reino do Sol através das mais recentes conquistas espaciais. Ed. Ediouro. Rio de Janeiro - RJ. 2002. 307p.

      BOCZO, Roberto. Conceitos de Astronomia. Ed. Edgard Blücher, São Paulo – SP. 1984. 427p.

      Noções Científicas

      Fases da Lua.

      Dados adicionais

      Autores:  

      Edson Bastos da Silva

      Duração:  

      Três aulas

      Nível:  

      Ensino Fundamental II

      Termos Científicos:  

      Satélites, astros celestes.

      Área:  

      astronomia

      Tema:  

      observacional

      Tópico:  

      satélites

      Enfoques:  

      Uso de material

      Material Didático:  

      Livro didático

      Atividade Experimental:  

      Montagem,Simulação

      Divulgação Científica:  

      Revistas,Livros

      Modelagem:  

      Jogos de montagem,Maquetes,Simulações

      Artes:  

      Programas de TV

      Estudo do Meio:  

      Centros de pesquisa científica

      Software:  

      Simulação

      Internet:  

      Páginas de conteúdo,Simulações

 
 

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