A Física enquanto uma nova visão de mundo

Ao longo do curso da licenciatura em Física, nós, alunos, somos estimulados a fazer algumas leituras e escrever curtas resenhas sobre assuntos que, ao menos ao meu ver, são muito interessantes. Em uma das disciplinas desse curso, tive contato com um trabalho que me chamou a atenção por tratar da importância da Física fazer parte do currículo escolar.

Maurício Pietrocola publicou o artigo “Construção e Realidade: modelizando o mundo através da Física”, presente no livro “Linguagem e Estruturação do Pensamento na Ciência e no Ensino de Ciências” (publicação viabilizada pelo Núcleo de Pesquisa em Inovação Curricular, órgão vinculado à Fapesp), do qual Pietrocola foi organizador. Nessa publicação, dedicada à problematização da extensão da linguagem no pensamento científico, o autor faz uma reflexão acerca da Física e de sua importância enquanto uma forma inovadora de se representar o mundo.

A busca por uma justificativa para a institucionalização da Física no currículo escolar é capaz de resultar em uma longa lista de motivações, das mais práticas – como fornecer condições para o indivíduo se estabelecer no mercado de trabalho e assim enriquecer – até as mais românticas – como instigar o prazer pelo conhecimento em si, sem respaldo no pragmatismo exacerbado que contagia nosso espírito de época, principalmente no mundo ocidental. Todavia, tal reflexão aparentemente não surte resultados práticos: qualquer que seja a justificativa para o ensino de Física nas escolas, sua prática parece estar cada vez mais distante dos supostos objetivos da Escola brasileira.

No texto, Pietrocola mostra como o conhecimento abarcado pela Física enquanto ciência e o conhecimento que faz parte do cotidiano, apesar de constituírem realidades construídas paralelamente, podem se encontrar em um horizonte no qual as pessoas constroem o que ele diz ser seu “sentimento de realidade”, ou seja, uma forma subjetiva de se criar uma representação coerente do universo de experiências em que cada indivíduo se insere.

Por ser o conhecimento científico algo que atinge práticas sociais restritas a grupos específicos – não é comum, salvo raras exceções, dialogar em termos científicos com a família ou com os amigos em momentos descontraídos – a escola, a partir de seu currículo, desempenha papel fundamental de viabilizar a todos uma nova visão de mundo a partir da realidade Física.

É da aproximação entre realidade Física e realidade no sentido cotidiano que o autor enxerga a Física como uma espécie de estratégia para se atingir representações alternativas ao “senso comum” sobre o mundo natural, apontando, portanto, ao menos uma utilidade à presença dessa ciência no currículo escolar. Segundo Pietrocola, “é necessário mostrar na escola as possibilidades oferecidas pela Física e pela ciência em geral, enquanto formas de construção de realidades sobre o mundo que nos cerca”.

O artigo é um ótimo ponto de partida a quem busca subsídios para se engajar ao ensino de Física, principalmente por não se propor a entender o ensino sob um olhar cientificista, colocando o pensamento científico em pé de igualdade com outras modelizações de mundo.

O artigo completo pode ser encontrado neste link (e devo agradecer ao Marcellus por tê-lo encontrado).

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Física interessante

Será possível um ser humano ser mais potente que nosso astro-rei?

Aconteceu na semana passada o curso “Física Interessante”, promovido pela Comissão de Cultura e Extensão do Instituto de Física da USP. Otaviano Helene foi o professor responsável pelas aulas.

O curso tem sido oferecido frequentemente nos últimos anos. Ele é voltado a um público de educadores de ensinos fundamental e médio de formações distintas – não necessariamente físicos, mas também biólogos, químicos etc.

A proposta do curso é a de apresentar aspectos da Física de nosso cotidiano. Para tanto, o professor utiliza de alguns conceitos da Física Básica (aquela do ensino médio) e uma série de aproximações e hipóteses físicas pertinentes para tratar de assuntos como tsunamis, olho humano, estrutura da matéria (por exemplo, quanto se deve misturar o durepoxi para fazer uma massa homogênea?), energia consumida pelo corpo humano e seu resfriamento, entre outros.

Em alguns pontos do curso, o professor se sentiu à vontade de apresentar alguns conceitos de cálculo diferencial e integral (o que, salvo raras exceções, não é conteúdo de ensino médio) para tratar de problemas um pouco mais elaborados, como a formação de ondas do mar, fazendo com que alguns dos alunos que não tiveram esse conteúdo na faculdade ficassem “boiando” por um tempo e exercitando sua fé no que o professor nos apresentava. Apesar disso, os temas foram, de forma geral, apresentados em um formato mais atraente do que em uma aula média de Física em uma escola comum.

Um assunto que me chamou a atenção diz respeito à energia produzida por um ser humano com relação a sua própria massa e comparada ao Sol (aqui se manifesta mais uma vez a veia astrônoma do Café com Ciência).

Imagine que uma pessoa tenha uma alimentação diária que lhe forneça em média 2200 kcal – o que é razoável – para, em uma primeira aproximação, manter o corpo funcionando ou, basicamente, à uma temperatura constante e conveniente para seu funcionamento. Como 1 kcal equivale a aproximadamente (~) 4 J, então o corpo humano converte ~10 milhões de joules (10⁷ J) de energia química, fornecida pela comida, em energia térmica por dia (ou 24 h x 60 min x 60 s = 86400 s).

Lembrando que a potência é igual a energia consumida por segundo, então a potência do corpo humano é igual a 10⁷ J / 86400 s ou ~100 W). Se essa pessoa que consome 2200 kcal diárias pesar cerca de 100 kg, sua potência por massa deve ser de ~1 W/kg.

Para comparar esse valor com o do Sol, vamos dividir o valor da luminosidade (energia irradiada na superfície) solar, 4×10²⁶ W, por sua massa, 2×10³⁰ kg. A potência por massa do Sol é, portanto, 0,0002 W/kg.

Ou seja, a potência por massa do Sol é vinte mil vezes MENOR que a de um ser humano!

Essa comparação que vai contra o (meu) senso comum (afinal, como um ser humano pode produzir mais energia que uma estrela? Estudei estrelas todos esses anos acreditando em todo seu poder! Como pude ser tão inocente!?) só é razoável porque a maior parte da massa do Sol não contribui para sua produção de energia: apenas uma parte dos átomos de hidrogênio, presente em seu núcleo, participa das reações nucleares que produzem a energia liberada pelo Sol em forma de radiação. É essa massa “inerte”, que não produz energia, que de certa forma “dilui” a potência por massa solar; se levássemos em conta apenas o núcleo solar, sua potência por massa seria de aproximadamente ~10⁸ W/kg!

E se pensarmos em potência absoluta, sem dividi-la pela massa, obviamente o Sol ainda é mais potente que o corpo humano (ufa!).

O material do curso foi disponibilizado pelo professor Otaviano aqui.

Esboços do LHC ‘a la’ da Vinci

Descrição do funcionamento do CMS no LHC de uma forma não usual.

Particularmente, gosto muito quando se mescla a arte com a ciência. Quando se coloca, lado a lado, o emocional e o racional. Mas de forma profunda e consistente, uma vez que ambas, arte e ciência, são frutos de anseios humanos em se expressar, buscar respostas, para si e para o outro.

Também, percebo que não sou o único a pensar desta forma. No filme Contato (baseado no romance homônimo do sensacional Carl Sagan) isto ocorre quando uma civilização extraterrestre resolve se comunicar com a cientista do SETI, Ellie Arroway, da forma menos traumática possível. Arroway é uma personagem fictícia, mas inspirada na cientista do SETI Jill Tarter. Para isto, eles abriram mão de uma comunicação puramente “racional” no momento em que acharam por bem contactá-la por meio da imagem de seu pai, já morto, e em uma praia paradisíaca em uma noite espetacularmente estrelada.

O engenheiro italiano Sergio Cittolin é o autor das imagens desta postagem, e tem feito obras de arte sobre o maquinário do LHC.

Ele trabalha no CERN e, em seus momentos livres, desenha esboços dos aparatos onde trabalha. Mas com um toque de arte, ele o faz num estilo bastante antigo, e que não era mais utilizado.

Mesmo sem muito tempo livre (conforme entrevista à revista Symetry), uma vez que está sendo o coordenador de projeto do sistema de aquisição de dados da experiência CMS (Compact Muon Solenoid) no LHC (Large Hadron Collider), ele tem feito um conjunto de esboços de vários sistemas do CMS, no que seria o estilo de da Vinci.

Tudo com a mais completa (e voluntária) ilegibilidade para um leitor dos dias atuais. Além disso, ele procura usar objetos da época renascentista, como cordas e roldanas, para explicar o funcionamento dos aparatos, além de escrever em sentido contrário ao dos dias atuais (como fazia Leonardo).

Por se tratar de pura arte, seus desenhos são usados nas capas dos relatórios técnicos do CMS. De certa forma, um tributo por parte do time em que trabalha.

Cittolin compara este tipo de trabalho com a visão naturalista de Leonardo da Vinci. da Vinci foi em busca do conhecimento seguindo sua própria maneira. Ele mergulhou fundo em descobrir como as coisas funcionam e por quê. Para isso, muitas vezes ele dissecava os objetos de estudo. “Então veio a idéia: por que não apresentar nosso trabalho ao mundo usando este instinto naturalista de Leonardo?”, questionou-se Cittolin.

Assim como Leonardo que não via muita distinção entre arte e ciência, Cittolin nos presenteia com belas imagens:

A idéia é desenhar sob um, provável, ponto de vista de Leonardo. Como em um corpo, o detector é dissecado por um curioso que deseja entendê-lo.

Aqui, as partículas são representadas por livros. Mais de 99% é rejeitado ao longo do trajeto no aparato e, por fim, empilhado. Os poucos em fila, são eventos pré-selecionados para estudo posterior.