1Vivilene de Souza Sá,2Márcio Lemes de Sousa 1MESTRANDO,2ORIENTADOR vivilenesa@gmail.com
RESUMO
As
superfícies mínimas são objetos de estudo da Geometria Diferencial, em que se
utiliza o cálculo diferencial e integral para estudar geometria. A denominação
“superfície mínima” surgiu devido ao cálculo variacional, pois toda região limitada dessa superfície é um ponto crítico
da função área. Esse termo significa uma superfície regular de área mínima
dentre todas as superfícies delimitadas por um contorno fixo e assim possuem
curvatura média nula em todos os seus pontos. Essas superfícies são geralmente
associadas as películas de sabão, devido aos experimentos usando contornos
fechados por arame mergulhadas em uma mistura de água e sabão realizados pelo
físico Plateau por volta de 1850. Nessa época, surgiu o famoso problema de
Plateau que seria, a grosso modo, provar que para cada contorno fechado C
contido em R3 existe uma superfície S de área mínima que tem C como
borda. As superfícies mínimas são as
superfícies que solucionam o problema de Plateau. De acordo com a Base Nacional
Comum Curricular – BNCC da área de Matemática para o ensino médio os alunos
devem “investigar e estabelecer
conjecturas a respeito de diferentes conceitos e propriedades matemáticas,
empregando estratégias e recursos, como observação de padrões, experimentações
e diferentes tecnologias, identificando a necessidade, ou não, de uma
demonstração cada vez mais formal na validação das referidas conjecturas”.
Assim sendo, neste trabalho, pretende-se relacionar algumas propriedades das
superfícies mínimas com o conteúdo de geometria estudado no Ensino Médio para
resolver situações problemas de otimização que envolvam sólidos geométricos com
um mesmo volume ou contorno fixo, com o intuito de obter qual figura dentre as
analisadas apresenta área mínima superficial. Para atingir os objetivos desse
trabalho foi realizada pesquisa bibliográfica sobre o tema em livros, artigos e
internet com intuito de entender os resultados já existentes e buscar as
melhores situações problemas para aplicação no ensino médio. A partir dos
estudos realizados foi constatado que apesar da complexidade do tema de estudo
restrito ao ensino superior é possível aplicá-lo no ensino médio como meio de despertar
a curiosidade, a investigação e o interesse do discente possibilitando a
construção de novos conceitos e conhecimentos matemáticos associado a situações
problemas de otimização utilizando contextos variados, bem como a identificação
de superfícies mínimas na natureza, arquitetura, objetos cotidianos, entre
outros.
PALAVRAS-CHAVE
superfícies mínimas, películas de sabão, geometria.