Curso torna buracos negros e matéria escura assuntos de escola

Foto: ICTP-SAIFR

Clarice Cudischevitch

Como explicar matéria escura e buracos negros a estudantes de Ensino Médio? Em um treinamento de dois dias em São Paulo, professores da rede pública e particular de todo o Brasil aprenderam a ensinar tópicos de Física avançada por meio de recursos criativos e práticos, a partir de conceitos básicos do currículo escolar. O curso é promovido pelo Instituto Serrapilheira, Instituto Sul-Americano para Pesquisa Fundamental (ICTP-SAIFR) e Perimeter Institute, do Canadá, e acontece no Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (IFT-UNESP).

Esta é a terceira edição do treinamento em São Paulo que, com o apoio do Serrapilheira, foi expandido a professores de todo o país. Além de promover métodos criativos e simples para uso em sala de aula, o objetivo é formar uma rede de professores capacitados para esse tipo de ensino inovador. Por isso, o curso contou com três monitores que participaram da edição de 2017.

“A experiência no ano passado foi muito boa”, comentou Eduardo Folco Capossoli, professor de Física no Ensino Médio do Pedro II, colégio federal do Rio de Janeiro. “Os recursos para sala de aula têm um nível didático e podem ser usados em qualquer série. Assim que voltei do curso, apliquei o experimento sobre movimento circular uniforme.”

No experimento citado pelo professor, a pessoa gira sobre sua cabeça um objeto amarrado na ponta de um barbante. Uma arruela é acoplada ao longo do barbante e faz a função de uma massa que, dependendo da velocidade com que o objeto é girado, pode subir ou descer. Se ela fica parada, as forças estão equilibradas (veja vídeo abaixo).

Divididos em grupos, os professores foram desafiados a fazer predições da relação entre massa e velocidade no experimento. Cada grupo deveria construir seu próprio mecanismo, mas com quantidades de arruelas diferentes – logo, massas diferentes. Assim, deveriam descobrir as velocidades necessárias para manter as forças equilibradas. A partir daí, desenvolveriam um gráfico com os resultados.

O experimento é utilizado para mostrar a conexão entre movimento circular e um dos tópicos mais intrigantes da Física moderna: a matéria escura. Segundo estudos mais recentes, ela corresponderia a 85% de toda a matéria do Universo, e recebe esse nome por ser indetectável – sabe-se que está lá por causa da gravidade. Nas galáxias, as estrelas se movem muito rapidamente, mas não saem de suas rotas porque há uma porção consideravelmente maior do que elas que funciona como uma cola gravitacional. É a matéria escura.

Outro tópico instigante da Física moderna são os buracos negros, corpos celestes com uma concentração de massa muito grande em um espaço muito pequeno. “O que determina se aquele corpo vai se tornar um buraco negro ou uma estrela é a sua massa”, disse Dave Fish. “A pergunta é: quanto de massa?”

Para esse experimento, Fish mostrou como se dá a evolução das estrelas. Uma nuvem de protoestrelas pode levar à formação de uma estrela grande. Esta se torna uma supergigante vermelha, que gera uma supernova que, por sua vez, pode tornar-se uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Em seguida, foi entregue aos grupos de professores uma espécie de “baralho de estrelas”. Eles deveriam organizar a ordem dos corpos estelares conforme suas massas, definindo, a partir daí, qual se tornaria um buraco negro e qual seria uma estrela de nêutron. As cartas fascinaram os participantes, que puderam, ao final, levar um baralho para casa.

Jogo de cartas sobre a evolução das estrelas