Experimento: Luneta de Galileu e observação da Lua

Por Michel Silva e Fabio Bozolan

          1º) Objetivo. A intenção deste experimento é, não só apresentar o telescópio refrator usado por Galileu Galilei (cuja montagem aqui descrita foi inspirada nas propostas do Profº João B.G. Canalle e uma versão mais recente da Profª Jane Gregório-Hetem) mas, especialmente levar os alunos a operá-lo, buscando respostas para uma questão qualitativa (etapa 4.06 do procedimento) e para outra questão quantitativa (etapas 4.07 a 4.11 do procedimento);

2º) Material. Os componentes a seguir descritos são facilmente encontrados em lojas de material de construção. Uma ação possível é obter o orçamento de tais componentes em uma loja e minimizar ainda mais o custo comprando-os “por atacado”. Além da minimização do custo, pelo fato dos componentes terem sido levados pelo professor, não haverá a possibilidade de algum grupo de alunos ficar sem um item ou outro. Ei-los:

2.01) luva simples de esgoto (cor branca)  de 2 polegadas;

2.02) uma lente incolor de óculos com vergência V = + 2 di (vulgarmente: dois “graus positivos”)

2.03) um disco de cartolina preta (ou papel camurça preto) de 50 mm de diâmetro com furo interno de 20 mm de diâmetro;

2.04) um tubo de esgoto (cor branca) com comprimento 30 cm e secção 2 polegadas;

2.05) um tubo de esgoto de 1,5 polegadas (cor branca) com comprimento 30 cm

2.06) um monóculo de fotografia para retirarmos a lente

2.07) um plug branco de esgoto de 2 polegadas;

2.08) uma lata de tinta spray com “preto fosco”;

2.09) fita adesiva com feltro  do tipo “veda porta”

2.10) um tubo de esgoto (cor branca) com diâmetro 1,5 polegadas e comprimento 10 cm

2.11) Frasco com bico conta gotas.

2.12) Garrafa PET, parafusos com cabeça de fenda de bitola 5 mm e comprimento de 20 mm, porcas com asa borboleta, arruelas e duas cantoneiras de 2 polegadas com furos.

2.13) Tesoura, régua, serra, chave de fenda e lixa.

2.14) Furadeira e broca de 4 mm.

3º) Construção. O fato dos próprios alunos poderem montar seu dispositivo experimental proporciona duas vantagens a eles, a saber, por um lado o próprio ato de montar é um processo lúdico e por outro permite que o alunado vislumbre outro aspecto pouquíssimo percebido num ambiente escolar: a própria demanda de energia em torno da preparação de um experimento. Destacados esses dois itens, eis as etapas da construção:

3.01) corpo do telescópio: cole um anel da fita (2.09) no exterior de uma das pontas do tubo (2.06) e no interior de uma das pontas do tubo (2.04)

3.03) corpo do telescópio: encaixe o tubo (2.04) no tubo (2.06): o interno deve deslizar dentro do externo sem frouxidão, observe que o tubo de menor diâmetro deve ser colocado através do tubo de maior diâmetro de modo que as pontas com feltro fiquem posicionadas de maneira oposta.

3.04) lente objetiva do telescópio: insira o disco (2.03) e depois a lente (2.02) na luva (2.01);

3.05) lente objetiva do telescópio: insira o tubo (2.04) na luva (2.01), de forma a fixar a lente e o disco;

3.06) lente objetiva do telescópio: use o plugue (2.07) para fechar a lente objetiva e protegê-la;

3.07) lente ocular do telescópio: Serre a tampa do frasco conta gotas (2.11), utilizando a serra em seguida destaque a lente do monóculo (2.06) e encaixe na parte interna da da tampa (cuidado para não serrar muito a tampa, pois ela dará suporte a lente ocular) com a face convexa para fora.

Corte o frasco no fundo e recorte uma aba e dobre-a para fora para encaixar no tubo (2.06); Depois rosquei-e a tampa.

3.08)   Coloque o conjunto acima, na extremidade oposta ao conjunto da objetiva.

3.09) Em seguida monte o suporte para a luneta, furando o tubo (2.10) aproximadamente no centro, na posição imediatamente oposta serre o tubo na longitudinal. Após com o auxílio de um colega abra o tubo com cuidado para não quebrá-lo, passe um parafuso pelo furo de dentro para fora, e fixe com a porca borboleta.

3.10) Logo após coloque a luneta no suporte e com a garrafa cheia d’água, fixe sua luneta.

3.11)  Pinte sua luneta, protegendo as lentes. Assim você evitará que a luz entre pelas paredes do tubo

4º) Roteiro experimental:

                               4.01) Aviso IMPORTANTÍSSIMO aos alunos: NÃO olhar para o Sol através da luneta (olhar para o sol danificaria a retina !!!);

                               4.02) Numa noite de Lua Crescente aponte seu telescópio para a superfície lunar;

                               4.03) Ajuste a distância entre a lente ocular e lente objetiva até observar a imagem mais nítida possível da Lua;

                               4.04) Preste atenção no “terminador”: a linha divisória sobre a superfície lunar entre as regiões iluminada e escura da superfície.

                               4.05) Faça, numa sulfite branca, um esboço à lápis da imagem que você enxerga ao redor do terminador. Reproduza no papel a região na superfície lunar que corresponde a cerca de 10% do raio lunar ao redor do terminador tendo-o como linha central; destaque em tal esboço as áreas escuras (com linhas hachuradas, por exemplo). Lembre-se: Galileu Galilei viveu muitos anos antes de câmera fotográfica!!!

                            4.06) Responda a seguinte questão: a partir de sua observação através da Lua, é possível afirmar que sua superfície é perfeitamente lisa?

                            4.07) Reproduza sobre um papel vegetal o esboço feito por você no item 4.05 (não esqueça de registrar também no papel vegetal as regiões escuras por você anotadas no esboço original)

                            4.08) Coloque sob o papel vegetal uma folha de papel milimetrado;

                            4.09) A partir do papel milimetrado sob o papel vegetal, faça uma estimativa, em milímetros, da região escura da Lua em sua observação;

                            4.10) Transforme o resultado anterior em porcentagem (isto é, responda: qual a porcentagem escura da superfície lunar observada por você?).

                            4.11) Levando em conta que a distância aproximada entre a superfície da Lua e a superfície terrestre é de 376 000 km e que o tamanho aparente (ou “diâmetro angular”) sob o qual a lua é observada a olho nu de nossa superfície é de 0,5 grau, estime a área anterior em km².

                           

SUGESTÃO: o terminador, isto é, a linha que “divide o claro e o escuro” na superfície lunar, se move ao longo do mês – que é, aproximadamente, o intervalo de tempo entre uma lua cheia e a próxima. Ciente disto, o professor pode desafiar os alunos a realizar a observação anterior durante esse tempo de modo a permitir que estudem toda a superfície lunar voltada para nosso planeta!

 5º) Expectativa. Há várias expectativas em relação a esse experimento. Esperamos que os alunos:

                       

5.1) adquiram alguma noção do trabalho imediatamente anterior ao processo propriamente dito de observação, isto é, o trabalho de montagem do aparato experimental;

5.2) experimentem o que os primeiros observadores (inclusive Galileu) experimentaram ao enxergar a superfície lunar através de um telescópio, ainda que rudimentar;

5.3) reflitam no choque de ideias que os primeiros observadores vivenciaram ao comparar a superfície lunar observada com o modelo teórico aristotélico (etapa 4.04 do procedimento);

5.4) percebam que o processo de “medir” envolve  “medições indiretas” que mesclam a modelagem matemática com a detecção direta (etapas 4.05 a 4.10);

5.5) finalmente, que os alunos percebam, uma vez mais, que usaram o método científico para estudar a natureza.