Astronomia como ferramenta lúdica para o ensino de física: teoria cinética dos gases através de aglomerados de estrelas

Abstract

Resumo Este trabalho interdisciplinar propõe utilizar objetos astronômicos como ferramenta lúdica para despertar a curiosidade dos alunos, oportunizar e potencializar o processo de ensino-aprendizagem nas aulas de Física II e Mecânica Estatística. Seu objetivo consiste em discutir se a lei de distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann para gases ideais também descreve o comportamento das velocidades das estrelas em aglomerados estelares. Para isso, os pensamentos investigativos dos alunos serão provocados com dados de velocidades de estrelas, obtidos através de observações do telescópio Blanco e KPNO (Observatório Nacional Kitt Peak), fornecidos na literatura para o aglomerado globular Ômega Centauri e para o aglomerado aberto Plêiades. Foi possível concluir que, em aglomerados globulares relaxados dinamicamente, embora possuam naturezas físicas muito diferentes da de gases ideais, as estrelas seguem a lei de distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann. Isto ocorre porque, de fato, qualquer sistema clássico de muitos corpos que atenda as duas hipóteses usadas na dedução da distribuição de velocidades vai satisfazer a distribuição de Maxwell-Boltzmann, independente da interação entre os corpos serem de curto ou longo alcance e de serem objetos microscópios ou macroscópicos. Então, ao demonstrar que aglomerados de estrelas seguem leis semelhantes à dos gases ideais tornou-se possível utilizar o lúdico da Astronomia para incentivar os alunos no processo de aprendizagem do conteúdo de teoria cinética dos gases.