JMFis 3, 23 (2023)

A controvérsia entre a ação à distância e a ação mediada por campo: abordagens didáticas para o ensino das interações físicas

Autores

R. M. Lima, A. N. O. Vieira, H. R. Christiansen, J. W. M. Menezes, and O. F. Paulino

Resumo

A compreensão de como os objetos interagem é fundamental, tanto no âmbito da Mecânica quanto do Eletromagnetismo, clássico ou relativístico. A fim de explicar as interações entre corpos, macroscópicos ou elementares, foram propostas duas concepções alternativas: a concepção de mediação por campo e a de ação à distância. Para solucionar o problema da interação gravitacional entre duas massas, Isaac Newton adotou a segunda e, com o sucesso da sua Teoria da Gravitação Universal a ideia de que os corpos interagem à distância, de forma instantânea, no vácuo ou dentro de um meio material, foi se consolidando. Ela prevaleceu de forma consensuada até o século XIX, quando Michael Faraday introduziu a noção de linhas de força como intermediadoras das interações elétricas e magnéticas. Dando corpo matemático às ideias de Faraday, James Clerk Maxwell avançou na medida em que introduziu o conceito de campo como sendo o ente mediador das interações eletromagnéticas. Basicamente, a controvérsia ação à distância/ação mediada surgiu a partir de dois pontos de vista diferentes acerca de como as interações físicas são transmitidas de um corpo a outro: se ela ocorre instantaneamente, independente do meio, em linha reta e à distância, ou se é transmitida através de outro agente (o campo), propagando a informação com velocidade finita entre os corpos envolvidos. Tal discussão se prolongou no meio acadêmico por muito tempo, recebendo inclusive as contribuições de nomes relevantes da física do século XX, como Hendrik Lorentz e Albert Einstein. Apoiando-se na visão da História da Ciência como ferramenta potencial para auxiliar o professor em sala de aula, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica na busca de alternativas para subsidiar o ensino do conceito de campo, bem como averiguar a forma como livros didáticos realizam este tipo de abordagem. A pesquisa constatou uma polissemia do uso da definição de campo nos manuais escolares, fato que dificulta ainda mais o seu entendimento por parte dos estudantes. Foram também encontradas algumas propostas de aplicação dessa controvérsia em sala de aula, sendo ponderados os pontos positivos e negativos de cada uma.

Abstract

The understanding of how objects interact is fundamental, whether in Mechanics or Electromagnetism, either in the classical or relativistic approach. In order to explain these interactions, two alternative conceptions were proposed: the conception of mediation through a field and the conception of action at a distance. To solve the problem of gravitational interaction between two masses, Isaac Newton assumed the latter. With the success of the Law of Universal Gravitation and the related theory, the idea that bodies interact at a distance, instantaneously, became firmly established in the scientific community, prevailing until the 19th century when Michael Faraday introduced the notion of lines of force as intermediaries in electrical and magnetic interactions. Mathematically substantiating Faraday’s ideas, James Clerk Maxwell made progress by introducing the concept of field as a physical mediator of electromagnetic interactions. Essentially, the controversy between instant action at a distance and action mediated by a field arises from two different viewpoints about how physical interactions are transmitted from one body to another: whether they occur instantaneously, in a straight line, and at a distance, or whether they are transmitted through another physical agent (the field) at a finite speed. This discussion persisted in the academic community for a long time, receiving contributions from important figures of the 20th century, such as Hendrik Lorentz, and Albert Einstein. Drawing on the view of the History of Science as a potential tool to assist teachers in the classroom, the present work consists of a literature survey in the search of alternatives to use the history of this controversy to support the teaching of the concept of field, as well as to investigate how textbooks approach this subject. The research found a polysemy in the use of the definition of field in textbooks, which further complicates its understanding for students. Some proposals for applying this controversy in the classroom were also found, weighing the positive and negative points of each one.

DOI

DOI: 10.59396/29651964JMFis.3.23.2023