O Princípio de Arquimedes no Ensino Médio: a Balança Hidrostática e o Paradoxo de Galileu

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Santos Júnior, Erisvaldo Ramalho dos
• Orientador(a): Ferreira, Juliana Mesquita Hidalgo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA - REDE NACIONAL
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ensino de Física; Princípio de Arquimedes; Balança hidrostática; Empuxo; Paradoxo hidrostático
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57272

Esse trabalho teve como objetivo colaborar para a abordagem do Princípio de Arquimedes no contexto educacional básico, considerando as nuances do seu desenvolvimento histórico. Tomou como ponto de partida o episódio histórico envolvendo Arquimedes e a missão atribuída a ele de determinar se a coroa do Rei Hieron, de Siracusa, havia sido falsificada. Há uma versão muito difundida desse evento, segundo a qual Arquimedes resolveu o problema pela descoberta do empuxo ao se banhar. Essa versão foi narrada pelo arquiteto romano Marcus Vitruvius, que viveu cerca de dois séculos após Arquimedes, no século I a.C. Apesar de possuir uma série de inconsistências conceituais físicas e históricas, a narrativa continua sendo propagada em livros didáticos, inclusive em algumas coleções aprovadas no Programa Nacional do Livro Didático 2021. Em contrapartida, Galileu Galilei, grande admirador da obra de Arquimedes, sugeriu, em 1586, no seu trabalho denominado La Bilancetta, que Arquimedes teria utilizado uma Balança Hidrostática para resolver o problema da coroa. A versão de Galileu para o episódio é fisicamente consistente, além de apoiada por evidências históricas descobertas por historiadores. Esta versão, contudo, é praticamente ausente do contexto escolar. Igualmente ausente é a existência de um limite de validade para o Princípio de Arquimedes, o chamado Paradoxo Hidrostático de Galileu. Nesse sentido, buscando contribuir para superar essas lacunas e distorções, o presente trabalho propõe um Produto Educacional que problematiza, sob os pontos de vista físico e histórico, a versão mais conhecida do episódio da coroa. Trata-se de uma sequência didática, voltada para o Ensino Médio, que introduz, de maneira investigativa, trechos de fontes primárias de Vitruvius e de Galileu, bem como contempla atividades experimentais demonstrativas, exploradas segundo um viés dialogado e investigativo, que incluem a própria Balança Hidrostática, além de um limite de validade para o Princípio de Arquimedes. Essa sequência foi aplicada a um grupo de 24 alunos do ensino técnico integrado ao médio do IFPI campus Corrente. Os participantes, posteriormente à intervenção didática, responderam a um questionário, o qual tinha como objetivo avaliar a compreensão das versões do episódio histórico no que diz respeito aos seus aspectos físicos e históricos, além de analisar o entendimento dos discentes sobre o Princípio de Arquimedes e seu limite de validade. As respostas dos alunos ao questionário, bem como suas interações durante as aulas, foram alvo de investigação e reflexão nesse trabalho.