Herschel, do cientista ao telescópio: um relato de experiência no âmbito do Proemi

Adriana Oliveira Bernardes

UENF (Universidade do Norte Fluminense)

Introdução

As radiações invisíveis povoam o nosso dia a dia: ondas de rádio, TV, micro-ondas, raios-x, infravermelho, entre outras. Essas radiações não estão na faixa do visível, como a luz; portanto, não podem ser observadas. Destacamos dentre elas o infravermelho, descoberto por Willian Herschel no século XIX, a partir do fenômeno de dispersão da luz. Sabendo que quando a luz passa por um prisma se decompõe em várias cores, do vermelho ao violeta, Herschel se propôs a medir as temperaturas de cada uma delas, porém observou que, próximo ao vermelho, a temperatura obtida não era a esperada, então cogitou que haveria ali outro tipo de emissão, a qual chamou infravermelho. Herschel, que sem dúvida deixou um grande legado à ciência com suas descobertas – não só astronômicas, como também dentro da Física –, construiu o maior telescópio do século XIX; hoje, um dos mais importantes telescópios espaciais existentes leva seu nome: o Telescópio Espacial Herschel. Esse cientista foi o responsável por grandes contribuições à ciência, além de responsável pela descoberta do planeta Urano e pelo desenvolvimento de ideias que ainda hoje trazem discussões importantes que podem ser realizadas no ambiente escolar, contribuindo para o aprendizado do aluno.

Neste artigo apresentaremos suas principais ideias e experimentos simples que discutem conceitos físicos importantes. O trabalho foi realizado no Projeto Ensino Médio Inovador (Proemi), na modalidade de Educação Integral, trazendo perspectivas para o aprendizado do aluno e seu protagonismo.

Herschel: do cientista ao telescópio

No século XX, vários telescópios espaciais foram criados pela Nasa (Agência Espacial Norte-Americana) e pela ESA (Agência Espacial Europeia), a fim de detectar galáxias e outros corpos do universo a partir da radiação emitida por eles.

Estes telescópios foram colocados no espaço para que a imagem obtida não sofresse alteração devido à atmosfera da Terra, bem como pudessem ser detectadas, já que, como são captadas em regiões altas da atmosfera  terrestre, não podem ser detectadas por telescópios da Terra.

Assim, o telescópio de infravermelho construído pela Nasa recebeu o nome do físico inglês Willian Herschel, responsável pela descoberta dessa radiação invisível no século XIX.

O telescópio contribuiu bastante com a obtenção de imagens em infravermelho, o que ajudou a novas descobertas para a Astronomia, assim como Herschel, como cientista, contribuiu de forma significativa para o entendimento do universo.

Herschel foi um cientista alemão que nasceu no século XVIII e deu grandes contribuições à ciência; seus principais estudos foram na área da Astronomia, para a qual deu grandes contribuições como: a construção do maior telescópio do século XIX; a descoberta de estrelas duplas; observação da via Láctea. Suas contribuições abrangem também a Física propriamente dita, como a descoberta do infravermelho.

Vários estudos vêm sendo realizados sobre a introdução da História da Ciência no Ensino Médio; os Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio (1999, p. 39) consideram que “investigar e resgatar a história do desenvolvimento do saber técnico e científico pode também ser uma estratégia significativa na direção do estabelecimento de uma visão da ciência enquanto atividade humana e social”.

No contexto escolar, em relação à introdução da história da ciência é importante visualizar que,

nas últimas décadas, houve iniciativas significativas de aproximação entre a história da ciência e o ensino das ciências. Essa tendência é bastante oportuna devido à crise do ensino contemporâneo de ciências, evidenciada pela evasão de alunos e de professores das salas de aula, bem como pelos índices assustadoramente elevados de analfabetismo em ciências (Quintal, 2009, p. 21).

Devemos pensar na introdução desse recurso nas aulas, não substituindo conteúdos, porém de forma a contextualizar a disciplina, podendo ser trabalhado de forma transversal.

Nesse contexto, podemos considerar que

a história da ciência não pode substituir o ensino comum das ciências, mas pode complementá-lo de várias formas. O estudo adequado de alguns episódios históricos permite compreender as inter-relações entre ciência, tecnologia e sociedade (Quintal, 2009, p. 21).

A história de Herschel e suas contribuições à ciência demonstram como esta se constrói ao longo da história e como a sociedade em si, está diretamente ligada a esse desenvolvimento. Sobre essa questão, as Orientações Curriculares indicam que:

a Física deve vir a ser reconhecida como um processo cuja construção ocorreu ao longo da história da humanidade, impregnado de contribuições culturais, econômicas e sociais, que vêm resultando no desenvolvimento de diferentes tecnologias e, por sua vez, por elas impulsionado (Brasil, 1999, p. 2).

No caso do estudo de Herschel, seu trabalho nos ajuda a compreender o universo em que vivemos, o que, segundo as Orientações Curriculares, é positivo, já que estas afirmam que

confrontar-se e especular sobre os enigmas da vida e do universo é parte das preocupações frequentemente presentes entre jovens nessa faixa etária. Respondendo a esse interesse, é importante propiciar-lhes uma visão cosmológica das ciências que lhes permita situarem-se na escala de tempo do universo, apresentando-lhes os instrumentos para acompanhar e admirar, por exemplo, as conquistas espaciais, as notícias sobre as novas descobertas do telescópio espacial Hubble, indagar sobre a origem do universo ou o mundo fascinante das estrelas, e as condições para a existência da vida, como a entendemos no planeta Terra (Brasil, 1999, p. 30).

Desenvolvendo a Física Experimental e utilizando Matemática Básica, Herschel mediu a temperatura da luz no efeito de dispersão; além de verificar que a temperatura aumenta do violeta para o vermelho, verificou que, próximo ao vermelho, era obtida uma temperatura maior. Cogitou então que se tratasse de uma radiação invisível.

Neste trabalho discutimos sua importância e seus experimentos, contextualizando a disciplina e contribuindo para seu aprendizado na escola.

Objetivos

  • Elaborar os experimentos realizados por Herschel;
  • Discutir do ponto de vista histórico-filosófico suas contribuições à ciência.

Na Figura 1, observamos alunos apresentando o tema na escola:

__clip_image002
Figura 1: Divulgação do trabalho no Colégio Estadual Canadá

Metodologia

Inicialmente foi pesquisada a história das descobertas de Herschel e suas reais contribuições para a ciência e para a elaboração de tecnologias atuais.

Foram então elaborados experimentos para observar melhor os fenômenos físicos envolvidos em sua principal descoberta: o infravermelho. Foram elaborados três experimentos.

O primeiro experimento tinha como objetivo mostrar a emissão de infravermelho pelo controle remoto, apresentando sua utilização em nosso dia a dia.

Segundo Lopes (2015), “a luz infravermelha emitida por controles remotos e outros aparelhos domésticos está em uma frequência um pouco além da que os nossos olhos são capazes de enxergar. Por isso nós nunca conseguimos ver o infravermelho emitido”.
Entretanto, as câmeras digitais são capazes de captar essa frequência de infravermelho porque o sensor de imagem das câmeras é mais sensível do que nossos olhos. Ao capturar a imagem, o infravermelho acaba se transformando em um ponto branco, e assim conseguimos vê-lo no vídeo.

O segundo experimento consistiu na obtenção do fenômeno de dispersão da luz utilizando material de sucata.

Segundo Lopes (2015), “em 1880, o astrônomo inglês William Herschel (1738-1822) repetiu a experiência de Newton com a finalidade de descobrir qual das cores do arco-íris daria mais resultado no aquecimento do bulbo de um termômetro”.

No terceiro experimento realizou-se modificação em uma webcam, fazendo com que ela pudesse captar radiação infravermelha, obtendo fotos no escuro.

Segundo Micha (2011), para que a webcam seja sensível tanto ao visível quanto à radiação infravermelha, o filtro de infravermelho deve ser retirado; ela é conectada ao computador e, após instalação dos drivers, gera imagens como uma câmera de vídeo. “Nesse momento, a câmera já é sensível ao infravermelho, mas a imagem observada é dada muito mais pelo visível”.

Resultados

O experimento foi elaborado e as oficinas foram realizadas na escola e em eventos científicos. Um apanhado histórico do trabalho de Herschel foi pesquisado e discutido na escola com base nas discussões do Telescópio Espacial Herschel.

Oficinas realizadas com os experimentos elaborados

As oficinas foram realizadas na escola com as turmas de 3o ano do Ensino Médio, que tem Ondas e Tipos de Ondas como conteúdo no terceiro bimestre de Física.

Além de nessas turmas, as oficinas foram realizadas nas feiras de ciências promovidas pelo próprio colégio e em eventos em outras instituições como, Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, promovida pela prefeitura; SNCT, promovida pelo Polo Cederj Nova Friburgo, FICTI (Feira Intercolegial de Ciência e Tecnologia).

Divulgação científica em feira e na escola

Após os estudos realizados e experimentos prontos, realizamos várias apresentações no colégio, na feira de ciências escolar e na Semana de Física, interagindo com outros alunos do colégio. Na Figura 2 está a apresentação do trabalho em feira científica municipal:

__clip_image004
Figura 2: Experimento com modificação de webcam para obtenção de imagem por infravermelho

Conclusão

Pela pesquisa realizada pudemos observar as contribuições de Herschel à ciência de modo geral e suas contribuições específicas à Astronomia e divulgá-las na escola e em outras instituições de ensino.

A elaboração do experimento colaborou para o entendimento de fenômenos físicos importantes, como a dispersão da luz, ondas eletromagnéticas e infravermelho, entre outros.

A divulgação do trabalho na escola e em outras instituições foi fundamental para o aprendizado mútuo dos alunos do projeto e do colégio.

Referências

BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais Ensino Médio. Brasília: Ministério da Educação, 1999.

______. PCN+ para o Ensino de Ciências e Matemática. Brasília: Ministério da Educação, 2002. Disponível em: http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/livro06.pdf. Acesso em 28 ago. 2016.

LOPES, Rennan. A radiação infravermelha. Disponível em: http://cienciasaqui.blogspot.com.br/2010/04/radiacao-infravermelha.html. Acesso em 28 de ago. 2016.

MICHA, Daniel. Enxergando no escuro: A Física do invisível. Física na escola, v. 12, n. 2, 2011. Acesso em 28 de ago. 2016. Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol12/Num2/a06.pdf.

RIO DE JANEIRO. Secretaria de Estado de Educação. Currículo mínimo estadual de Física. Rio de Janeiro: Seeduc-RJ, 2012.

QUINTAL, J. R, MORAES, A. A história da ciência no processo ensino-aprendizagem. Física na Escola, v. 10, n. 1, 2009. Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol10/Num1/a04.pdf. Acesso em 10 out. 2015.

Veja todos os artigos da série Refletindo sobre o Proemi

Publicado em 13 de setembro de 2016