Algumas atividades são mostradas para ilustrar de forma simples alguns pontos relativos à gravidade e ao tecido do espaço-tempo.
Atividade: Tecido do espaço-tempo e queda livre.
A atividade mostra que objetos mais massivos curvam mais o espaço e por que as coisas caem. Ela deve ser apresentada pelo professor para turmas dos primeiros anos do ensino fundamental (ou mesmo para anos posteriores). A preparação para esta atividade é a mesma que a descrita na atividade https://docs.ufpr.br/~carlos.coimbra/atividade10.html.
Materiais
- 2 baldes cobertos com tecido elástico.
- Conjunto de bolinhas de gude.
- Chumbada de pesca pequena e leve (recoberta de plástico líquido ou fita adesiva) ou equivalente.
- Chumbada de pesca grande e pesada (recoberta de plástico líquido ou fita adesiva) ou equivalente.
Método:
- Disponha os dois baldes um próximo do outro com os tecidos esticados sobre eles.
- Aponte para um dos baldes e diga que isso é o espaço-tempo, o tecido do espaço-tempo. Agora explique que Einstein dizia que objetos massivos curvam o espaço ao redor deles.
- Peça que um voluntário coloque o pesinho mais leve no centro do tecido de um dos baldes. Diga que esse pesinho representa o planeta Terra. O que acontece ao espaço-tempo quando a Terra é colocada ali?
- Agora o voluntário coloca o pesinho maior sobre o tecido do outro balde. Diga que esse outro pesinho representa o Sol. Quanto o espaço-tempo se curva quando o Sol é colocado ali?
- Distribua algumas bolinhas de gude entre os voluntários. Diga que as bolinhas representam sondas ou naves espaciais. Peça para que os voluntários posicionem as bolinhas nas bordas dos baldes e que as solte ao mesmo tempo. Faça uma contagem regressiva para dar mais emoção à atividade.
- Questione então a turma: Objetos mais massivos curvam mais ou menos o espaço-tempo? Então a força da gravidade é mais forte ou mais fraca para objetos mais massivos?
- Peça que um dos voluntários posicione ao mesmo tempo uma bolinha de gude pequena e uma bolinha de gude grande na borda do balde onde está o planeta Terra (veja a figura). Faça uma contagem regressiva para que o voluntário solte as bolinhas ao mesmo tempo. Explique que o espaço é curvo ao redor da Terra, e é o mesmo para ambas as bolinhas de gude. Logo, ambas se aceleram igualmente, em outras palavras, eles caem na mesma taxa. E por isso, uma formiga e uma bola de canhão caem ao mesmo tempo quando caem de uma mesma altura.
Atividade: Por que a Lua não cai na Terra?
A atividade pretende ilustrar que, como o espaço encurvado pela massa faz com que o caminho dos objetos que se movem no espaço seja curvo, então a Terra orbita o Sol porque o espaço é curvado pelo Sol. Assim como a Lua orbita a Terra porque o espaço é curvado pela Terra.
Materiais
- 2 baldes cobertos com tecido elástico.
- Conjunto de bolinhas de gude.
- Chumbada de pesca pequena e leve (recoberta de plástico líquido ou fita adesiva).
- Chumbada de pesca grande e pesada (recoberta de plástico líquido ou fita adesiva).
Método:
- Disponha os dois baldes sem pesinhos no centro. Aponte para um dos baldes. Distribua algumas bolinhas de gude para um voluntário. Faça com que algumas bolinhas de gude rolem pelo tecido e convide seu voluntário a fazer o mesmo (role-as sem que elas saltem).
- Explique aos alunos que o tecido esticado acima do balde é o espaço-tempo. Que existe espaço-tempo ao nosso redor. Role uma bolinha de gude no tecido e diga que essa bolinha é um planeta se movendo através do espaço. Esse planeta se move em linha reta? Peça para voluntários rolarem suas próprias bolinhas para checar que elas se movem em linha reta.
- Coloque o maior pesinho no centro do tecido de um dos baldes. Se ele estiver coberto de plástico amarelo, isso ilustrará melhor a demonstração. Diga aos alunos que esse é o Sol. Pergunte: o que aconteceu ao tecido do espaço-tempo? Role uma bolinha de gude (o planeta) de tal forma que ela não passe no centro e pergunte: o planeta agora vai em linha reta ou faz uma curva? Para que o planeta escape do Sol, eu tenho que rolá-lo rápido ou devagar? Role a bolinha tão devagar que ela acaba caindo no planeta e role rápido de forma a que ela escape. Peça que os alunos façam o teste. Faça novamente a pergunta.
- Explique que a Terra orbita o Sol porque o Sol curva o espaço ao seu redor, mas ao mesmo tempo a Terra não cai no Sol porque ela se move muito rapidamente. Explique o mesmo acontece com a Lua: a Terra curva o espaço ao seu redor e a Lua faz uma curva mas ela não cai na Terra porque se move muito rapidamente. No outro balde, simule isso colocando o pesinho mais leve (no papel de planeta Terra) e role uma bolinha de gude (no papel de Lua). Veja as figuras abaixo
Créditos:
A presente atividade foi adaptada da atividade educacional da NASA denominada 'Black Hole Manual'. As figuras pertencem a esta atividade. Ela pode ser vista no original em: https://nightsky.jpl.nasa.gov/docs/BHManual.pdf.