Será que ensinar física é realmente como se afirma simplesmente resolver problemas e colocar um mundo de fórmulas?
A ideia que tenho desta afirmação, muito normal nas dissertações de mestrado profissional, é que resolver problema é um verdadeiro crime e só vai fazer com que o aprendizado seja reduzido à nada.
Pensando dessa maneira, ao preparar uma lista de exercícios para uma proposta de física introdutória, me deparei com o seguinte problema:
(a) Supondo que a água tenha uma massa específica de exatamente 1 g/cm3,
determine a massa de um metro cúbico de água em quilogramas. (b) Suponha que
são necessárias 10,0 h para drenar um recipiente com 5700 m³ de
água. Qual é a “vazão mássica” da água do recipiente, em quilogramas por
segundo?
Para resolver o item (a) do problema só preciso fazer uma conta de divisão lembrando que 1 kg = 1000 g e 1 m³ = 1000000 cm³ e chego no resultado que a massa específica da água é igual 1000 kg/m³. Isto significa que resolver este problema simplesmente fazemos uma transformação de unidades.
Pior ainda é o item (b). Para iniciar já tem uma palavra meio esquisita, "vazão mássica", que desejamos calcular em kg/s.
O professor, com ar de superioridade afirma para a turma que este é um problema trivial, e que se a tal vazão mássica é dada em kg/s, basta dividir a massa pelo tempo, fazendo as devidas transformações.
Aí usando o resultado do item anterior e transformando h em s, obtemos que a tal vazão máxima será de 158 kg/s.
Nesse momento, um aluno já afirma que deseja fazer economia e que isto não terá o menor valor para a vida dele. Será? Tentarei analisar a questão do ponto de vista "prático" e fazendo algumas simplificações. Inicialmente analisando do ponto de vista da física o que certamente não irá convencer o futuro economista.
A água é o elemento mais abundante na natureza e portanto serve de
padrão para se determinar as características de outros materiais. Por exemplo,
você sabia que um litro de água (volume) tem uma massa exatamente igual a 1,0
kg? Isto significa dizer que 1000 litro é igual a 1 m³.
Novamente o aluno afirma: mas professor, continuo sem saber qual a importância. Já estou perdendo a paciência mas na minha camisa está escrito (em inglês, obviamente) KEEP CALM. Vou explicar.
O litro não é a
unidade de volume do sistema internacional de unidades, mas do ponto de vista prático, é bastante utilizado.
Por exemplo quando você compra um refrigerante, a procura será por 2 litros,
ou 1 litro ou ainda 650 mililitro. Porém quando a CASAL cobra o consumo de
água da sua residência, o cálculo é realizado em m³ e não em litro.
Tirando os impostos
que são muitos e abusivos, a CASAL cobra R$4,68 se você usar até 10 m³ / mês.
Passando disso, eles
dividem em intervalos de 5 até chegar a um máximo de 150 m³. O primeiro
intervalo que vai de 11 m³ a 15 m³ o valor quase dobra.
Mas você só sabe que gasta litros de água e não m³. E aí? Como irá
calcular o seu consumo. Então veja, que mesmo sendo um problema simples de matemática
pois só envolve multiplicação e divisão, existe uma importância fundamental em
se saber quantos litros existe em um metro cúbico.
O item (b) do problema também tem aplicação prática.
Quando desejamos encher
um reservatório com água (caixa d’água) precisamos saber a vazão, o seja a
quantidade (volume em litros ou massa em kg) que a bomba joga na caixa em uma unidade de tempo (segundo, minuto, hora).
Se
fosse apenas a conta, o problema não teria o menor sentido. Mas existe algo
mais. Para colocar 57 milhões de litros de água em um reservatório a bomba tem
que trabalhar com uma eficiência de elevar 158 litros por segundo. Então, como
podemos observar, o problema não ficou limitado apenas a uma fórmula ou fazer
contas. É uma questão prática, que usamos no dia a dia, de fundamental importância
econômica e ambiental.
Agora, se antes de iniciar o problema o professor não faz estas (ou outras) considerações sobre a importância de saber fazer transformações de um sistema de unidades para outro, a afirmação inicial está correta, o que não implica na afirmação de que a física é simplesmente resolver problemas.
Problema, no meu modo de entender, são situações reais que são propostas ao cientistas, engenheiros, com o objetivo não só solucionar, mas aplica-lo de modo a torná-la útil e econômica.
Certamente o economista deverá pelo menos ter ideia do que significa os termos colocados. Mas não apenas eles. O médico certamente enfrentara problemas de vazão mássica, se um paciente tiver uma veia entupida.
