Maquete de bacia hidrográfica aplicada ao ensino da matemática associada a educação ambiental.

Abstract

A matemática é uma disciplina que exige a habilidade de abstração para posterior aplicação dos conceitos apresentados. Esta habilidade pode ser estimulada pela aplicação em situações concretas relacionadas a fenômenos naturais. Um dos processos naturais que se enquadram neste tipo de situação é o ciclo hidrológico. A modelagem matemática da precipitação da chuva, escoamento da água superficial e infiltração em uma bacia hidrográfica abrange vários conteúdos do currículo da matemática, podendo contribuir significativamente com o aprendizado de vários conceitos e gerando a possibilidade de relacioná-los e aplicá-los em outras situações. Com isso, neste trabalho, objetivou-se a construção de uma maquete aplicável para o ensino da matemática associada a educação ambiental. Para isso foram projetadas e confeccionadas peças de acrílico, no formato de um jogo facilmente montável, que permite simular o escoamento superficial em uma bacia hidrográfica. O modelo hidrológico selecionado para o experimento é o racional (recomendado para bacias com área inferior a 2 km2), onde a vazão “Q” (expressa em litros por segundo) é pré-determinada utilizando a equação Q=(C·i·A), em que “C” é o coeficiente de escoamento superficial, “i” é a intensidade máxima de chuva (expressa em milímetros por segundo) e “A” é a área de drenagem da bacia (expressa em metros quadrados). A maquete foi projetada com área “A” de 0,5151 m2, em acrílico e composta das seguintes partes: 1-Bandeja superior (simula a precipitação), 2-Bandeja inferior (coleta a água infiltrada), 3-Suportes das bandejas superior e inferior (sustentam as bandejas), 4-Hastes de metal (conectam os suportes superior e inferior), 5-Suporte da bacia (sustenta o corpo da bacia), 6-Corpo da bacia (composta de várias placas perfuradas, permitindo que parte da precipitação da bandeja superior infiltre para a bandeja inferior) e 7-Calha de escoamento (permite que a água não infiltrada para a bandeja inferior, seja canalizada e medida por proveta graduada). Após calibrações em laboratório, com as partes da bacia nos cenários 01 e 03, obteve-se que a aplicação de 5 litros de água no cenário 01 resulta em i=0,55mm·s-1, C=0,10 (equivalente a uma bacia hidrográfica preservada) e Q=0,02833 L s-1 e no cenário 03 i=0,54mm·s-1, C=0,36 (equivalente a uma bacia hidrográfica agricultada) e Q=0,10013 L s-1. Com os parâmetros iniciais calibrados, a dinâmica de um laboratório de aula prática de matemática associado com educação ambiental poderia ser realizada da seguinte forma: (a) Realiza-se um cálculo prévio com valores calibrados de “i”, “C” e “A” com o modelo racional, obtendo-se Q=(0,10·0,55·0,5151)=0,02833L·s-1 para o cenário 01 e Q=(0,36·0,54·0,5151)=0,10014 L·s-1 para o cenário 03; (b) Em seguida, com aplicação de 5 litros de água na bandeja superior resultará em escoamento coletado e medido na proveta de Q=0,02756 L·s-1 para o cenário 01 e Q= 0,10699 L·s-1 para o cenário 03 (c) Compara-se então os valores calculados e medidos experimentalmente, demonstrando a validade do modelo matemático e o impacto no aumento dos picos de cheias e transporte superficial de poluentes.Assim, conclui-se que esta dinâmica de aula proporcionará aos alunos um melhor entendimento da matemática associada a conscientização ambiental, melhorando a fixação dos alunos nos conteúdos ensinados.