CENTRO DE ENSINO MEDIO SETOR LESTE
BIOLOGIA
JOÃO COUTO
JAMES GOMES MARTINS
1° ANO DO 2º GRAL
1ºD
INTRODUÇAO
O Método Científico é um conjunto de regras básicas
para um cientista desenvolver uma
Experiência controlada para o bem da ciência.
No método científico, a hipótese é o caminho que
deve levar à formulação de uma teoria.
O cientista, na sua hipótese, tem dois objetivos: explicar um fato e
prever outros.
Acontecimentos dele decorrentes. A hipótese deverá ser testada
em experiências
Laboratoriais controladas e, se os resultados obtidos pelos pesquisadores comprovarem.
Perfeitamente a hipótese, então ela será aceita como uma
teoria.
O método científico
O método científico é o processo pelo qual os cientistas,
coletivamente e através do tempo, labutam para construir uma representação
precisa (isto é, confiável, consistente e não arbitrária)
do mundo.
Sabendo que crenças pessoais e culturais influenciam tanto a nossa percepção
quanto a nossa interpretação dos fenômenos naturais, objetivamos
através do uso do método científico minimizar essas influências
ao desenvolver uma teoria.
O método científico procura minimizar a influência de preconceitos
e tendências ao testar uma hipótese ou uma teoria
O método científico está fundamentado na observação
objetiva, na formulação de hipóteses que predizem alternativas,
experimentos passíveis de repetição, que podem dar certo
ou não, e na análise e revisão do pesquisador e da comunidade
científica.
Uma versão simples do método cientifico seria algo assim:
1. Observe algum aspecto do universo
2. Crie uma descrição tentativa, chamada de hipótese, que
seja consistente com o que você observou.
3. Utilize a hipótese para fazer previsões.
4. Teste estas previsões através de experimentos ou mais observações
e modifique a hipótese com base nos seus resultados.
5. Repita os passos 3 e 4 até que não haja mais discrepâncias
entre teoria e o experimento e/ou a observação.
Quando adquirida de maneira consistente a hipótese se torna uma tese
e proporciona um grupo coerente de proposições (teoria) que explicam
uma classe de fenômeno.
Um fundamento chave do método científico é que a hipótese,
teoria, ou lei – qualquer afirmação feita para “explicar”
o universo – deve ser contestável.
Isto é, existem maneiras para testar a sua validade.
Para tanto, propomos que você se imagine como se já fosse um cientista
e tivesse como incumbência dar uma explicação a um fenômeno
natural como, por exemplo, o arco-íris.
Como você planejaria sua atividade e que passos darias até encontrar
resposta a todas as perguntas que envolvem o fenômeno do arco-íris?
No decorrer desse texto vamos tentar guia-lo por esse caminho onde você
será o principal protagonista.
A observação do fenômeno
Observação do arco-íris
Uma vez definido o fenômeno de estudo, a primeira coisa a fazer é
observar seu acontecimento, as circunstâncias em que se produz e suas
características.
Esta observação deve ser reiterada (deve ser realizada várias
vezes; deve ser repetida), minuciosa (deve-se tentar apreciar o maior número
possível de detalhes), rigorosa (deve ser realizada com a maior precisão
possível) e sistemática (deve ser efetuada de forma ordenada).
Em que circunstâncias aparece o arco-íris?
A observação reiterada e sistemática do fenômeno
lhe permitirá constatar que o arco-íris aparece quando chove (mais
tarde você poderá simular uma chuva, em laboratório, e não
precisará mais ficar aguardando 'chover')e, além disso, que há
sol (mais tarde, no laboratório, um boa lâmpada irá simular
o Sol). A mesma seqüência de observações fará
com que você perceba que o arco-íris só será visível
quando você estiver situado entre o sol e a chuva, de costas para o Sol.
Você anotará em seu caderninho de campo: "O arco-íris
não é visto de qualquer lugar que eu fique e, quando o vejo, estou
de costas para o Sol entre o sol e a chuva". Na ilustração
acima, onde você deverá estar? Onde está o Sol?
Qual é a forma do arco-íris?
A forma do conhecido arco-íris é a de um arco de circunferência.
Entretanto, você não deverá anotar apenas isso em seu caderno
de campo. Anote também: "Será que observado do alto de uma
montanha o tamanho desse arco aumenta? diminui? O raio médio da circunferência
se altera? Se eu estivesse num avião teria ele, ainda, a forma de um
arco?"
Que cores ele nos mostra e em que ordem aparecem?
Poderás observar (apenas usando seus olhos) que existe sete cores diferentes
no arco-íris e que são, de dentro para fora do arco: violeta,
anil, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho.
Em busca de informações
Você não é a primeira pessoa a observar um arco-íris,
com certeza. Assim, como passo seguinte e com o objetivo de confirmar e reafirmar
as observações efetuadas, deve-se consultar livros, enciclopédias
ou revistas científicas que já descrevem algo sobre o fenômeno
que está sendo, mais uma vez, estudado. Não esqueça que
nos livros encontram-se os conhecimentos científicos acumulados através
da história. Por esse motivo, a busca de informações e
a utilização dos conhecimentos existentes são imprescindíveis
em todo trabalho científico.
Coincidem as informações que encontrou com aquelas obtidas durante
suas observações?
A consulta de qualquer livro de Física Elementar lhe confirmará
que as conclusões a que chegou através de suas observações
são corretas. Ou seja:
a) O arco-íris só aparece e pode ser visto quando chove e, além
disso, há sol.
b) O arco-íris sempre apresenta as mesmas cores e essas se sucedem na
mesma ordem.
Atende para o fato de que esse livro texto elementar não deu resposta
ás suas dúvidas anotadas em seu caderno de campo; talvez outros
livros as dêem.
Que outras informações puderam ser colhidas nos livros consultados?
A consulta de livros e revistas poderão lhe informar que, por exemplo,
por vezes, aparecem dois arcos-íris, se bem que um deles é bem
mais tênue que o outro e, portanto, mais difícil de se ver.
Arco-íris principal e secundário.
A formulação de hipóteses
O cientista formula uma hipótese.
Depois de observar o fenômeno e de reunir documentação suficiente
sobre observações já efetuadas por outros, o cientista
deve buscar uma argumentação que permita explicar e justificar
cada uma das características de tal fenômeno. Como primeiro passo
desta fase, o cientista começa a fazer várias conjecturas ou suposições
a partir das quais, posteriormente, mediante uma série de comprovações
experimentais, elegerá como explicação do fenômeno
a mais completa e simples, a que melhor se ajuste aos conhecimentos gerais da
ciência no momento. Essa explicação racional, razoável
e suficiente se denomina hipótese científica.
O arco-íris é um fenômeno luminoso?
Parece que sim, posto que só se produz quando existe uma fonte luminosa
(o Sol).
Sua existência tem algo a ver com água?
A resposta também é afirmativa, posto que o arco-íris só
aparece quando chove.
É um fenômeno de reflexão ou de refração?
Parece que, a princípio, podemos descartar a reflexão, posto que
o aparecimento do fenômeno não se observa em nenhum corpo opaco
refletor. Por sua vez, podemos propor a hipótese de que o arco-íris
seja um fenômeno de refração da luz e que seu aparecimento
se dê por causa da decomposição da luz solar quando essa
passa através das gotas de água da chuva. É uma hipótese
razoável.
A comprovação experimental
Uma vez formulada a hipótese, o cientista deve comprovar que esta é
válida em todos os casos e, para tanto, deve realizar experiências
nas quais se reproduzam o mais fielmente possível as condições
naturais nas quais se verifique o fenômeno estudado. Se sob tais condições
o fenômeno acontece, a hipótese terá validade, ou seja,
será uma proposição verdadeira nas condições
estipuladas.
Como faremos para reproduzir as condições de aparecimento do arco-íris?
Comecemos por simular uma chuva e, para tanto devemos ter água caindo
em gotas. Não é difícil fazer isso, basta pegar uma mangueira
de regar o jardim e apertar a extremidade de saída com as mãos
de modo a fazer um jato fino e largo. Máquinas de lavar, elétricas,
permitem o ajuste desse fluxo com facilidade. Dirija o jato para cima e dê
suas costas para o Sol. Pronto, você reproduziu com fidelidade os requisitos
indispensáveis para o aparecimento do arco-íris; simulou uma chuva,
há sol e você se colocou entre ambos.
Que acontecerá quando você realizar essa experiência?
Se seguiu todos os passos descritos acima, poderá comprovar que no horizonte
da 'chuva' irá aparecer um pequeno arco-íris.
Poderemos admitir como válida a hipótese formulada?
Tudo indica que sim, porque com as mesmas condições que se dão
na Natureza, porém em escala reduzida (tudo de tamanho menor), conseguimos
obter um arco-íris.
Simulação do arco-íris.
Trabalhando no laboratório
Uma das principais atividades do trabalho científico é a de realizar
medidas sobre as diversas variáveis que intervêm no fenômeno
que se estuda e que são susceptíveis de serem medidas.
Se nos prendermos ao experimento descrito acima dificilmente você poderá
tirar alguma medida, por isso, é conveniente repetir a experiência
em um lugar adequado onde isso possa ser feito, ou seja, num laboratório.
Estas experiências realizadas nos laboratórios se denominam 'experiências
científicas' e devem cumprir os seguintes requisitos:
a) Devem permitir realizar uma observação sobre a qual possa-se
extrair dados.
b) Devem permitir que os distintos fatores que intervêm no fenômeno
(luminosidade, temperatura etc.)
possam ser individualmente controlados.
c) Devem permitir que se possam realizar (repetir) tantas vezes quanto necessárias
e por distintos
operadores.
Habitualmente, em ciências experimentais, os trabalhos de laboratório
permitem estabelecer modelos, que são situações ou suposições
teóricas mediante as quais se efetua uma analogia (formalização)(equivalência)
entre o fenômeno que ocorre na Natureza e o experimento que realizamos.
Como poderemos fazer uma montagem em laboratório na qual se possa efetuar
medidas
sobre o fenômeno arco-íris?
Com a ajuda de seu professor você poderá realizar sem muita dificuldade
uma experiência sobre o arco-íris. Para tanto deverá preparar
um modelo no qual se verifique as seguintes equivalências:
na Natureza no Laboratório
O Sol se substitui por uma fonte de luz (projetor)
os raios de Sol se substitui por um estreito feixe de luz
procedente da fonte
uma gota de chuva se substitui por um balão cheio de água
o fundo do céu se substitui por uma tela na qual se recolhe a luz
Montagem de laboratório para a observação do arco-íris
e seu esquema explicativo.
Efetuando-se a montagem acima ilustrada e dirigindo o feixe de luz proveniente
da fonte para o balão cheio de água (e isso pode ser substituído
por um bulbo de lâmpada incandescente da qual se extraiu seu 'miolo'),
poderá observar projetado sobre a tela, uma em seguida a outra, as cores
que formam o arco-íris.
Como explicaremos o que ocorreu?
Quando o estreito feixe de luz branca atinge a região [A] do balão
e penetra na água ele muda de direção ampliando a abertura
do feixe (observe a região interna de [A] para [B]). Ao chegar na região
[B], ao sair da água, novamente ocorre outra mudança de direção
e nova ampliação da abertura do feixe --- é o fenômeno
da refração que se faz acompanhar da decomposição
da luz branca. As luzes coloridas provenientes dessa decomposição
atingem a tela. Cada gota da chuva, nas condições citadas, tem
esse comportamento. Devida a essas milhares gotas de chuva que participam dessa
decomposição é que se torna possível ver o arco-íris
no horizonte.
Além dessa importante observação, o experimento permite
medir os diferentes ângulos de desvio de cada uma das cores em relação
ao estreito feixe incidente inicial. É um experimento científico,
preenchendo os requisitos básicos.
Assim, se comprova que a formação do arco-íris pode ser
explicada pelas leis que regem a refração da luz.
O tratamento dos dados
As medidas efetuadas sobre os fatores que intervêm em um determinado fenômeno
devem permitir encontrar algum tipo de relação matemática
entre as grandezas físicas que caracterizam o fenômeno em estudo.
Para chegar a essa relação matemática os cientistas procuram
seguir dois passos prévios: a análise dos fatores pertinentes
e a construção de tabelas e gráficos.
1 Análise dos fatores
O estudo em profundidade de um fenômeno requer, em primeiro lugar, a determinação
de todos os fatores que nele intervêm. Para que esse estudo se realize
de forma mais simples, fixa-se uma série de grandezas que não
variem (variáveis controladas) e se estuda a maneira como varia uma dada
grandeza (variável dependente) quando se produz uma variação
de outra grandeza (variável independente). Assim, se reconhecidamente
existem 10 fatores intervindo num dado fenômeno, fixam-se os valores de
8 deles, variamos deliberadamente (de modo muito bem determinado) um dos dois
restantes e se determina, mediante cuidadosas medidas que variação
sofreu aquele fator restante. Isso se repete ciclicamente até esgotar
toda a série.
Eis um exemplo prático: queremos estudar o alongamento que uma mola que
tem uma das suas extremidades fixa experimenta, quando colocamos 'pesos aferidos'
na outra extremidade. Há um conjunto de grandezas que, de início,
poderão ser consideradas com valores invariáveis (temperatura
do recinto onde se faz o experimento, a pressão barométrica dentro
do mesmo, a umidade relativa do ar etc.), que correspondem ás variáveis
controladas. Nesse caso, a medida da deformação da mola (seu alongamento)
será a variável dependente e o 'peso' (massa aferida ou massor)
que colocamos na extremidade livre será a variável independente
(nós escolhemos os valores desses pesos).
2 A construção de tabelas e gráficos
A construção de tabelas consiste em ordenar os dados numéricos
obtidos para a variável dependente em correspondência com os dados
numéricos da variável independente. Sempre devemos especificar
as unidades com as quais se medem essas duas variáveis em jogo. Normalmente
se utilizam de parêntesis em continuação a seus nomes. No
caso da mola, a tabela poderia ser assim:
massa colocada (g) 10 15 20 25 30 35
alongamento (cm) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
.
Montagem do experimento e a relação linear (y = k.x).
A representação gráfica consiste em transferir os dados
das medidas (pares ordenados) para um sistema de eixos cartesianos ortogonais
onde, normalmente, a variável independente se faz corresponder ao eixo
X (eixo das abscissas) enquanto que a variável dependente se faz corresponder
ao eixo Y (eixo das ordenadas).
Denominamos 'ajuste do gráfico' ao procedimento mediante o qual se determina
qual a melhor linha que passa (que se ajusta) por todos os pontos (ou pela maioria
deles) do gráfico, representativo dos pares ordenados. Na maioria dos
casos, os gráficos que se obtém são linhas retas, o que
indica que a relação entre as grandezas físicas representadas
é da forma Y = k.X, onde k é uma constante. Veja ilustração
acima.
Em outros casos, a relação entre as grandezas pode ser do tipo
'parabólico', o que matematicamente se representará por Y = k.x2
, ou do tipo 'hiperbólico', cuja expressão será da forma
X.Y = k.
Relação 'parabólica' (y = k.x2) e Relação
'hiperbólica' (x.y = k).
As conclusões e a comunicação de resultados
A análise dos dados e a comprovação das hipóteses
levam os cientistas a emitirem suas conclusões, que podem ser empíricas,
ou seja, baseadas na experimentação ou dedutivas, ou seja, obtidas
mediante um processo de raciocínio do qual se parte de uma verdade conhecida
(premissa verdadeira) até chegar á explicação do
fenômeno.
A imprensa científica comunica os resultados obtidos pelos investigadores.
Uma vez bem solidifica essas conclusões, estas devem ser comunicadas
e divulgadas para o restante da comunidade científica para que sirvam
de ponto de partida para outros descobrimentos ou como fundamento de uma aplicação
tecnológica prática.
Qual o caminho trilhado para se chegar á explicação da
formação do arco-íris?
O primeiro cientista que estudou de forma rigorosa a decomposição
da luz foi Isaac Newton (1642 - 1727) e suas publicações serviram
para que, posteriormente, a formação do arco-íris pudesse
ser bem explicada. Mais adiante ainda, a tecnologia aproveitou o fenômeno
da refração da luz e foram inventados numerosos instrumentos ópticos,
como máquinas fotográficas, projetores etc. em cujo funcionamento
intervêm esse fenômeno.
A elaboração de Leis e Teorias
O estudo científico de todos os aspectos de um fenômeno natural
leva á elaboração de leis e teorias.
* Uma lei científica é uma hipótese que tenha sido comprovada
sua validade.
* Uma teoria científica é um conjunto de leis que explicam um
determinado fenômeno ou grupo deles.
Assim, por exemplo, a hipótese comprovada de que o arco-íris se
forma devido á refração que a luz branca (solar) experimenta
ao atravessar as gotas de chuva, é uma lei integrante de um conjunto
de leis que regem outros fenômenos luminosos (reflexão, dispersão,
difração etc.). Esse conjunto é conhecido como a Teoria
sobre a luz.
Tanto as leis como as teorias devem cumprir os seguintes requisitos:
a) Devem ser gerais, ou seja, não devem explicar apenas casos particulares
de um fenômeno.
b) Devem ser comprovadas, ou seja, devem estar alavancadas (avalizadas)(corroboradas)(assentadas)
pela experimentação.
c) Devem, quando possível, estar 'matematizadas', ou seja, devem poder
expressar-se mediante funções matemáticas.
As teorias científicas têm validade até que sejam incapazes
de explicar determinados fatos ou fenômenos, ou até que algum descobrimento
novo comprovado se oponha a elas. A partir de então, os cientistas começam
a elaborar outra teoria que possa explicar esses novos descobrimentos. A Ciência
é conhecimento evolutivo e não estacionário.
A que conclusão você chegaria se viesse a ver um arco-íris
em um dia sem chuva?
De acordo com o que até agora foi estudado, a teoria da luz exige que,
para que se produza o arco-íris é preciso que chova, para que
as gotas de água possam decompor a luz solar em suas sete cores. Se no
ambiente não houver água, teremos que repensar sobre a mencionada
teoria e tentar completá-la com outros argumentos (novas hipóteses,
novas comprovações) que passem a explicar o fenômeno observado.
Se tal não for possível toda teoria cairá por terra.
Conclusão
Este trabalho demonstra os meios de se fazer uma experiência e poder explicar e comprovar a sua teoria.
Bibliografia
Livros
Barsa livro 9 pág 133
Internet
http://www.freewebs.com/moacyr/Metodo%20Cientifico.htm
http://www.ecientificocultural.com/ECC2/artigos/metcien1.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico