O mistério da caixinha de Glub-Glub

Ainda na linha da compreensão da metodologia científica, e após discutir o princípio da refutabilidade da forma como apontei no post "Tenho um dragão na minha garagem. E agora?...Chame a ciência!", na aula seguinte o desafio natural para os alunos consiste em "criar modelos explicativos" para algo existente, mas desconhecido e "inviolável".

A grande verdade é que "a ciência não faz descobertas" (dizer que a ciência faz descobertas é uma espécie de licença poética concedida aos leigos), ela constrói "modelos explicativos" e, propõe leis, princípios e teorias que apóiam esses modelos. Pensando nisso, nada melhor do que deixar os alunos vivenciarem uma situação dessas.

Esta é a misteriosa
Caixinha de Glub-Glub do Prof. JC

A minha Caixinha de Glub-Glub é um dispositivo inviolável que deve possuir algum tipo de mecanismo que a faça se comportar da maneira como ela se comporta: "Quando um palito é puxado para fora, o outro também sai e, quando um palito é empurrado para dentro, o outro também entra".

Minha caixinha foi construída em 2008 e logo em seguida eu tomei uma pílula do esquecimento, de maneira que nem eu mesmo sei dizer agora como ela funciona. O desafio para os alunos consiste em propor modelos que expliquem seu funcionamento, inferir que materiais são usados em sua construção e, ao final, "se conformarem" com a idéia de que NUNCA, JAMAIS, DE FORMA ALGUMA, EM NENHUMA HIPÓTESE, eles saberão de fato o que há dentro dessa caixinha.

Em 2009 um aluno do EJA (Ensino de Jovens e Adultos) se encantou com a idéia e resolveu construir sua própria caixinha, que ele chamou de "Caixinha do Curioso", e publicou um vídeo no Youtube mostrando seu mecanismo (mas esqueceu de mostrar seu comportamento visto exteriomente, he he). A caixinha dele é, obviamente, diferente da minha, mas dá uma idéia boa de que dentro da minha caixinha também é possível que "existam coisas". :)

A parte legal dessa atividade é ver o desespero dos alunos ao receberem a notícia de que JAMAIS saberão se seus modelos da Caixinha de Glub-Glub correspondem à realidade e, por associação, que o que a ciência "explica" também pode não ter uma relação (tão direta quanto imaginamos) com qualquer realidade, muito embora essa explicação seja a "mais plausível" até o momento.

Muita discussão, hipóteses
e "explicações curiosas". :)

É comum que depois dessa atividade alguns alunos se sintam encorajados a criarem suas próprias caixinhas, ou que resolvam se empenhar em encontrar um "modelo melhor" do que o que encontraram antes para explicar a minha caixinha.

Cabe aqui ressaltar que a idéia dessa atividade consta no material de apoio ao professor produzido pela SEE-SP para o ensino de física moderna (segundo semestre do terceiro ano), mas que eu a adaptei para o início do primeiro ano por entender que é nesse momento que os alunos estão mais propensos a começarem a compreender a ciência como uma construção humana.

É uma pena que com míseras duas aulas semanais de 50 min e um pseudo-currículo do período jurássico não possamos oferecer esse tipo de aulas muitas outras vezes ao longo do ano. Infelizmente foram enxertando o currículo do Ensino Médio com tantas disciplinas e reduzindo tanto a carga horária da área de Ciências da Natureza que hoje em dia mal damos conta de "apresentar levemente a ciência" aos alunos.

Tenho um dragão na minha garagem. E agora?...Chame a ciência!

Como parte das atividades das duas semanas iniciais, meus alunos do primeiro colegial se depararam com o problema de compreender o conceito de Ciência e, dentro desse escopo, da Física como ciência básica.

Mas como entender o que é ciência e o que não é ciência em um mundo onde a ciência foi endeusada, graças à tecnologia, e passou a ser o "objeto de desejo" de todos aqueles que querem dar algum ar de "verdade" às suas alegações?

A propaganda faz uso da ciência sempre que quer nos convencer de que algo "funciona". Os garotos-propaganda de pasta de dente, por exemplo, são dentistas, não é? Todos os vendedores de "colchões magnéticos" gostam de dizer que "foi cientificamente comprovado que...", e o mesmo vale para os vendedores de qualquer outra coisa quando se quer que essa coisa pareça "confiável".

Num mundo consumista repleto de picaretas de todo tipo tentando nos empurrar tralhas que pretensamente "foram atestadas pela ciência", compreender o que de fato pode ser científico e o que não pode é fundamental e, portanto, não é mera exigência curricular ou pretexto para afirmar a Física como Ciência.

Karl Popper

Uma ótima forma que encontrei de abordar o conceito de Ciência baseia-se no critério de refutabilidade de Karl Popper (“Um enunciado ou teoria é falsificável,  segundo o meu critério, se e só se existir,  pelo menos um falsificador potencial” - POPPER, K.R. O Realismo e o Objetivo da Ciência. Lisboa: D. Quixote, 1987a.).

Carl Sagan

A forma que encontrei para apresentar isso de maneira palatável ao aluno foi tomar emprestado (com as devidas adaptações que a sala de aula exige) a passagem do livro "O Mundo Assombrado Pelos Demônios", de Carl Sagan, onde ele exemplifica o critério de refutabilidade a partir da situação hipotética de alguém que afirma "ter um dragão em sua garagem".

Na prática o que fiz foi encenar a situação descrita no livro afirmando para a minha classe: "Tenho um dragão na minha garagem. Como vocês podem comprovar se há mesmo um dragão lá?".

Curiosamente os meus adoráveis alunos do 1D seguiram um roteiro bastante parecido com o que Sagan imaginou em seu livro, o que me leva a reforçar ainda mais minha admiração por ele e sua capacidade de tornar a ciência palatável aos mortais comuns e, por outro lado, estou ainda mais convencido de que esses meninos e meninas só não têm notas excepcionais nas avaliações externas porque nós, responsáveis pela Educação, não estamos conseguindo dar conta de oferecer a eles a educação que eles merecem, e não porque tenham alguma "dificuldade natural".

Segue-se um resumo editado do diálogo em sala de aula (A indicação "Aluno" refere-se a vários alunos que interviram opinando. Nem todas as intervenções estão relatadas):

Prof. JC: Tenho um dragão na minha garagem. Como vocês podem comprovar se há mesmo um dragão lá?

Aluno: Vou lá e tiro uma foto dele. [Solução de comprovação prática e inteligente. +]

Prof. JC: Infelizmente não será possível, pois meu dragão é invisível.

Aluno: Jogamos (borrifamos) tinta na garagem, então ele vai aparecer. [extraordinário! +++]

Prof. JC: Também não vai dar, porque meu dragão é imaterial, ou seja, a tinta vai atravessá-lo.

Aluno: Colocamos um pote de comida (de dragão) na garagem. Se a comida sumir é porque há um dragão que comeu a comida. [Incrível! Dedução indireta baseada em princípios de conservação. +++++]

Prof. JC: Meu dragão não precisa de alimento. Então isso também não vai dar certo.

Após algumas pausas e outras sugestões de teste também frustradas pelo professor, chegamos enfim ao clímax do desânimo, quando os alunos começam a achar que esse dragão é obviamente "impossível"! E eis que então Popper e Sagan devem ter brindado em suas tumbas, pois está claro então que:

1 - Esse dragão pode ou não existir mas, definitivamente, não pode ser colocado como uma verdade científica, já que não pode ser "testado" de nenhuma forma;

2 - A Ciência se ocupa do estudo dos fenômenos naturais utilizando-se de métodos de pesquisa, experimentação, teorização e sistematização que são passíveis de refutabilidade;

3 - A Ciência não afirma verdades absolutas, mas tão somente constrói teorias coerentes em si mesmas e não conflitantes com outras teorias, leis e princípios da própria ciência;

4 - A Ciência, por seus métodos, é dinâmica, mutável, humana, sujeita à críticas e revisões constantes e, por isso mesmo, progride e aperfeiçoa-se cada vez mais.

E você? Tem algum dragão na sua garagem?

Se o chuveiro produz calor, a geladeira produz frio?

Das concepções prévias que muitos alunos trazem sobre o tema "calor e temperatura", uma concepção recorrente diz respeito à "produção de frio" ou, equivalentemente, a concepção de que se pode criar calor e criar frio. Afinal, o que faz a nossa velha geladeira? Será que ela realmente produz frio?

"Fique frio", vamos tentar esclarecer um pouco esses pontos.

Calor não significa "quente" e "frio" não é o oposto de calor. Frio é oposto de quente e está relacionado à temperatura de um corpo. Um corpo com temperatura elevada está quente, já outro com baixa temperatura está frio.

De que maneira fazemos com que um corpo frio fique quente? Simples: fornecemos calor para o corpo! Assim, calor é o nome da energia que transferimos a um corpo frio para que ele fique quente (ou mude de estado físico, mas isso já é outra história).

Calor é energia! Ou, mais especificamente, é o nome dado à uma forma de energia em trânsito que flui expontaneamente de corpos com maior temperatura para corpos com menor temperatura. Assim, para que um corpo fique frio ele deve perder energia. Uma forma de se conseguir isso é fazer com que ele transfira calor para outro corpo mais frio.

E a geladeira? Pois é, ela faz exatamente isso: ela retira energia de sua parte interior e a transfere para sua parte exterior na forma de calor. Ou seja, a geladeira não produz frio, ela transfere energia para o ambiente na forma de calor e, exatamente por essa razão, ela fica com seu interior mais frio que o seu exterior!

O que a geladeira produz, na verdade, é calor! Ela aquece o ambiente externo a ela e você pode perceber isso facilmente tocando o dissipador de calor que fica na sua parte traseira (aquela grade com um cano dobrado e colado a ela).

É claro que a geladeira não cede calor espontaneamente para o ambiente, já que este se encontra a uma temperatura maior do que a temperatura do interior da geladeira. E é por isso mesmo que a geladeira precisa de um motor e de um sistema de compressão de gás. Se quiser saber mais sobre como funciona a geladeira, dê uma olhada no artigo "Como funcionam as geladeiras" no site HowStuffWorks.

Então, resumindo:

• Calor é uma forma de energia em trânsito que flui de forma espontânea de corpos com maior temperatura para corpos com menor temperatura. Mas o calor também pode fluir de forma "forçada" de corpos de menor temperatura para corpos de maior temperatura (caso da geladeira!);
• Quente e frio são termos opostos relacionados à temperatura. Quando a temperatura de um corpo é "alta", dizemos que ele está quente e, inversamente, se sua temperatura é "baixa" dizemos que ele está frio.

Quando dizemos que "estamos com calor" não estamos na verdade dizendo que "temos calor em nós", pois o calor é uma energia em trânsito e não uma energia que fica contida em nós ou em qualquer outro corpo. Da mesma forma, quando dizemos que estamos com frio também não queremos dizer com isso que temos uma espécie de "anti-calor" em nós.

Opa, e agora? Será que o chuveiro realmente "produz calor"?