Universo das Descobertas Ciências - 6º Ano - Manual do Professor by UDL Educação

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UNIVERSO DAS DESCOBERTAS

CIÊNCIAS JOSÉ TRIVELLATO, MARCELO MOTOKANE, JÚLIO FOSCHINI LISBOA, CARLOS KANTOR

MANUAL DO PROFESSOR

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Manual do professor

José Trivellato Júnior – Licenciado em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências/Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Licenciado em Pedagogia pela Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras Nove de Julho. Mestre em Didática pela Faculdade de Educação da USP. Doutor em Educação pela Faculdade de Educação da USP. Professor de Ciências no Ensino Fundamental e no Ensino Médio. Marcelo Tadeu Motokane – Licenciado em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências/Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Mestre e Doutor em Educação pela Faculdade de Educação da USP. Professor da Faculdade de Ciências e Letras da USP de Ribeirão Preto. Júlio Cezar Foschini Lisboa – Licenciado em Química pelo Instituto de Química/Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Mestre em Ensino de Ciências pelo Instituto de Química/Faculdade de Educação da USP. Professor titular de Química do Centro Universitário Fundação Santo André. Carlos Aparecido Kantor – Bacharel em Física pelo Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP). Licenciado em Física pela Faculdade de Educação da USP. Bacharel em Meteorologia pelo Instituto Astronômico e Geofísico da USP. Mestre em Ensino de Física pelo Instituto de Física e pela Faculdade de Educação da USP. Doutor em Educação pela Faculdade de Educação da USP.

1ª edição São Paulo, 2022

Universo das descobertas – Ciências – 6o ano – José Trivellato Júnior, Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor © UDL Educação

Conselho Editorial Alessandro Gerardi, Alessio Fon Melozo, Luis Afonso G. Neira, Luis Matos e William Nakamura

Direção Editorial Alessandro Gerardi

Coordenação Editorial Priscilla Cerencio/Ex libris Editorial

Assistência de Coordenação Editorial Beth Silva/Ex libris Editorial

Edição Maria Carolina Dias Carrera/Ex libris Editorial

Colaboração Maria Fernanda Regis e Diogo Oliveira/Ex libris Editorial

Copidesque e Preparação Dora Feres/Ex libris Editorial

Revisão Bartira Neves, Claudia Mayer, Debora Tamayose, Elis Beletti, Hires Héglan, Luigi Andrade, Maria Fernanda de Carvalho Bottallo, Rosani Andreani e Sylmara Beletti/Ex libris Editorial

Projeto gráfico Kleber Monteiro de Messas

Capa Kleber Monteiro de Messas

Imagem da capa Teia de aranha no jardim. Fotografia: Shan 16899/Shutterstock.com

Editoração eletrônica e Arte Book Maker Composição Editorial

Pesquisa iconográfica Ana Cristina Melchert/Ex libris Editorial

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Angélica Ilacqua CRB-8/7057

Várzea da Barra Funda CEP 01141-030 - São Paulo - SP – Brasil Telefone/Fax: 55 11 3392 3336 www.udleducacao.com.br

C511 Universo das descobertas Ciências – 6o ano – Manual do professor / José Trivellato Júnior. –– São Paulo : Universo da Literatura – UDL Educação, 2022.

contato@udleducacao.com.br

288 p. (Universo das descobertas ; 6)

Outros autores: Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor

São Paulo • 1a edição • 2022 ISBN 978-65-89964-70-4

ISBN 978-65-89964-70-4 1. Ciências (Ensino fundamental) I. Trivellato Júnior, José 22-5011

CDD 372.35

APRESENTAÇÃO O trabalho de planejar e conduzir a prática pedagógica certamente é uma tarefa dos professores. As orientações que acompanham os livros didáticos não podem substituí-lo, uma vez que cada docente se encontra em uma realidade particular e para a qual não é possível estabelecer receitas prontas. As orientações presentes neste manual, portanto, têm a intenção de fornecer informações atualizadas e sugestões que podem facilitar o planejamento do cotidiano em sala de aula. Cabe a você, professor, refletir sobre os temas tratados em cada unidade, abordá-los segundo suas condições de trabalho e aprofundar o estudo dos temas sempre que achar necessário. Procuramos atender a todos os objetos do conhecimento e habilidades específicas de Ciências da Natureza (anos finais) propostos na Base Nacional Comum Curricular (BNCC). Esperamos que, ao ler este manual, você se sinta encorajado a aprimorar a sua prática, investindo sempre em sua formação. Com certeza, a aprendizagem dos alunos será tanto melhor quanto maior for a motivação de seus professores. Os autores.

III

SUMÁRIO Orientações gerais ...........................................................................................................................................................

1. Pressupostos teórico-metodológicos da coleção................................................................ 2. A etapa do Ensino Fundamental................................................................................................................ 3. Educação para uma formação humana integral...............................................................

3.1 Culturas juvenis e processos identitários............................................................................................................. 3.2 O ensino de Ciências da Natureza e a cidadania..........................................................................................

4. A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e a área de Ciências da Natureza.................................................................................................................................................................................... 5. O ensino de Ciências da Natureza......................................................................................................... 5.1 O conhecimento científico................................................................................................................................................ 5.2 Letramento científico............................................................................................................................................................

6. A didática das Ciências da Natureza................................................................................................. 6.1 As Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDIC)..........................................................

7. A prática docente............................................................................................................................................................ 8. A interdisciplinaridade e a integração das áreas do conhecimento..... 9. A avaliação no processo de ensino e aprendizagem................................................... 9.1 A avaliação formativa............................................................................................................................................................

10. Metodologias ativas de aprendizagem ......................................................................................

VII VIII IX X XI XIII XIII XIV XVI XVII XVIII XIX XX XXI

10.1 Sala de aula invertida......................................................................................................................................................... 10.2 Aprendizagem Baseada em Problemas.............................................................................................................. 10.3 Aprendizagem Baseada em Projetos.................................................................................................................... 10.4 Mapas conceituais................................................................................................................................................................

XXII XXIII XXIII XXIII XXIV

11. Apresentação dos recursos didáticos da obra..................................................................

XXIV

Indicações específicas para o 6o ano ..........................................................................................

XXVI

Reconhecendo a BNCC no material................................................................................................................................... Possibilidades de interdisciplinaridade........................................................................................................................... Objetivos de aprendizagem por capítulo.....................................................................................................................

XXVII XXIX XXX

Plano de desenvolvimento bimestral................................................................................................................................ XXXVIII XLI Atividades complementares..................................................................................................................................................... XLIV Atividades objetivas de avaliações oficiais.................................................................................................................. XLVI Referências complementares..................................................................................................................................................

Referências ..................................................................................................................................................................................... XLVIII

ORIENTAÇÕES GERAIS 1. Pressupostos teórico-metodológicos da coleção As diferentes propostas teóricos-metodológicas para a área de educação pressupõem compreensões diversas sobre o que é ensinar e aprender. Devido a essa diversidade, utilizamos uma série de ideias que favorecem o ensino e a aprendizagem de competências e habilidades propostas pela Base Nacional Comum Curricular (BNCC). A coleção oferece atividades didáticas que contemplam diferentes modelos pedagógicos. Quando as atividades didáticas propostas pelo professor proporcionam o engajamento dos estudantes na busca pelo conhecimento de modo ativo e colaborativo, a aprendizagem ocorre de modo significativo. A busca por respostas a questões instigantes permite que os estudantes reestruturem sua rede de conhecimento e ampliem a compreensão que têm do mundo natural, científico, tecnológico e social. Para promover a aprendizagem em Ciências da Natureza, essa coleção estrutura-se em quatro pilares: o conhecimento científico, que engloba suas práticas, teorias, leis, conceitos, metodologias e história; a linguagem e seu papel mediador na construção do conhecimento; os valores sociais, políticos e éticos; e o desenvolvimento socioemocional, que deve ser estimulado durante a formação educacional e humana dos estudantes. O conhecimento científico permeia nosso mundo atual e constitui um dos saberes que devem estar presentes na Educação Básica. O conhecimento científico não é apenas um conjunto de conceitos e teorias, também é uma forma de interpretar o mundo. Ensinar Ciência refere-se ao modo como os cientistas e pesquisadores trabalham, como e quais são as práticas que eles usam para elaborar o conhecimento científico e como o contexto cultural, politico e social de cada época influencia na construção de tal conhecimento. Pensar cientificamente diz respeito ao desenvolvimento de habilidades e competências que possibilitam aos estudantes a resolução de problemas, a interpretação das evidências e dos dados, a comunicação das ideias, a leitura e o entendimento de textos e a argumentação e explicação dos fatos e das teorias com base em justificativas válidas. Essas habilidades e competências são desenvolvidas durante as intervenções do professor, que atua como um mediador da interação entre os estudantes e deles com o conhecimento científico, que se apresenta nos problemas ou temas propostos pelo material educativo, pelo docente ou trazidos pelos próprios estudantes. Tais habilidades e competências constituem um repertório cognitivo que permite ao estudante lidar com a diversidade das situações-problema com a qual nos deparamos no dia a dia. Aprender Ciência também implica compreender o caráter coletivo e processual da elaboração do conhecimento científico, que se desenvolve continuamente por meio da colaboração de diferentes pessoas e culturas e do compartilhamento de conhecimentos entre pesquisadores de todos os cantos do mundo. Espera-se que os estudantes consigam compreender que os cientistas são pessoas inseridas em um contexto histórico, cultural, social e geográfico, fatores que influenciam suas decisões e sua forma de ver o mundo. V

A compreensão do conhecimento científico deve trazer para os estudantes uma visão crítica das situações do cotidiano, relacionando, assim, teoria e prática. Nesta coleção, o conhecimento científico procura diálogo com a cultura juvenil como forma de ressignificar a Ciência e sua importância na vida desses jovens brasileiros. Para ensinar Ciências da Natureza, os professores precisam conhecer os processos e procedimentos empregados nas investigações científicas e a historicidade do desenvolvimento dos conhecimentos científicos; planejar e utilizar abordagens didáticas adequadas, que orientem os estudantes na aprendizagem dos conteúdos trabalhados; compreender a importância da ludicidade, do brincar e das atividades dinâmicas como instrumentos que motivam e aguçam a curiosidade deles; criar situações de ensino capazes de promover a aprendizagem de conceitos complexos; e estimular a criatividade dos estudantes por meio de um ensino que não considere a aprendizagem um processo exclusivo de memorização e repetição de conceitos, teorias e leis. A compreensão da Ciência como um empreendimento coletivo e situado em determinado contexto social e cultural também faz com que os estudantes entendam como ela se relaciona com os valores éticos, políticos e estéticos da sociedade. A importância da responsabilidade social e da promoção do bem-estar individual e coletivo, do desenvolvimento sustentável, da preservação ambiental, do papel da ética, do senso de justiça e da perseverança na construção do conhecimento científico são alguns exemplos de aspectos que podem ser trabalhados nas aulas de Ciências da Natureza. Discutir com os estudantes os princípios éticos relacionados aos seres vivos e à natureza como um todo fomenta a compreensão da importância da honestidade, da empatia, do comprometimento com a sustentabilidade e das relações da Ciência com a sociedade e o meio-ambiente. Tais discussões também mostram que a Ciência pode ser uma ferramenta importante para formar jovens preocupados com a superação das desigualdades de gênero, econômicas, sociais e étnicas. Trabalhar e aprender Ciência na sala de aula pode ser ainda uma oportunidade de promover o desenvolvimento de habilidades socioemocionais. Vivenciar o trabalho em grupo, comunicar-se, dividir tarefas e lidar com problemas diversos e com experimentos que exigem comprometimento e responsabilidade incentiva os estudantes a conviver socialmente. Assim, as aulas de Ciências da VI

Natureza também contribuem para desenvolver habilidades pessoais e sociais, como a capacidade de dialogar e resolver conflitos, de lidar com frustrações e perseverar, entre outras. Nas aulas de Ciências da Natureza, os conhecimentos científicos são tratados por meio da comunicação, podendo ser expressos de diferentes formas: texto escrito, discussão de ideias e informações contidas em representações, como gráficos, tabelas, ilustrações, desenhos, diagramas, imagens, vídeos, histogramas, equações matemáticas etc. Todas essas ações comunicativas constituem formas de linguagem. A linguagem, assim, tem um papel importante para o ensino, já que possibilita aos estudantes o contato com a Ciência e o aprendizado quando participam de atividades de discussão, leitura, escrita, entre outros. Ela desempenha a função de organização do pensamento e dá a oportunidade ao estudante de apropriar-se de saberes sobre o mundo em que vive. Além disso, é por meio da linguagem que o estudante comunica suas experiências sobre um tema, objeto ou fenômeno. As tecnologias digitais da informação e comunicação (TDIC) também são formas de linguagem. A internet, vídeos, fóruns on-line, imagens, ilustrações digitais e podcasts podem ser utilizados como recursos didáticos que enriquecem as aulas e ampliam o contato dos estudantes com a cultura digital. Os conhecimentos prévios dos estudantes constituem um repertório que deve ser trabalhado pelo professor, já que parte desses conhecimentos é fruto de representações sociais solidamente construídas na vida cotidiana dos estudantes, que muitas vezes divergem dos conhecimentos científicos. Assim, é importante que o professor promova oportunidades para que os estudantes aprimorem, critiquem e avaliem o que já sabem, reestruturando sua rede de conhecimento. Esperamos que o professor explore os conhecimentos prévios dos estudantes, estimule a curiosidade deles e dê-lhes liberdade para que possam observar e explicar os fenômenos naturais. Nesse processo, os estudantes se engajam em práticas científicas, como o levantamento de hipóteses, a identificação de relações de causa e efeito e a elaboração de explicações com base em evidências. Os pressupostos teórico-metodológicos estão integrados às atividades pedagógicas, e esta coleção auxilia os estudantes a compreender que a Ciência trabalha o pluralismo de ideias, portanto, não é dogmática, o que os auxilia a diferenciar a Ciência da pseudociência.

O trabalho do professor é apoiado por materiais educativos como livros didáticos e mídias digitais, pela aprendizagem de conhecimentos científicos, pelo desenvolvimento de habilidades socioemocionais e pelo gosto pela Ciência e pelo pensamento científico. O livro didático é um instrumento que auxilia a prática docente, cabendo ao professor inseri-lo em seu planejamento e em suas aulas em conformidade com os objetivos de ensino e com a realidade da comunidade em que a escola está inserida. É importante ressaltar que o professor, devido à convivência com os estudantes, é capaz de reconhecer as características e necessidades da comunidade escolar. Assim, a coleção e o manual não procuram oferecer um receituário de como ensinar, mas sim auxiliar o docente no planejamento, no aprimoramento de sua prática e no cotidiano de sala aula oferecendo subsídios para o ensino e a promoção da aprendizagem. Conhecimento científico

Habilidades socioemocionais

Competências e habilidades da BNCC

Valores

Linguagem

2. A etapa do Ensino Fundamental A Educação Básica de qualidade é um direito assegurado pela Constituição Federal, pelo Estatuto da Criança e do Adolescente (ECA) e pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB), e abrange a Educação Infantil, o Ensino Fundamental e o Ensino Médio. De acordo com as Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica: Um dos fundamentos do projeto de Nação que estamos construindo, a formação escolar é o alicerce indispensável e condição primeira para o exercício pleno da cidadania e o acesso aos direitos sociais, econômicos, civis e políticos. A educação deve proporcionar o desenvolvimento humano na sua plenitude, em condições de liberdade e dignidade, respeitando e valorizando as diferenças. (BRASIL, 2013b, p. 4.)

Os objetivos formativos da Educação Básica estão presentes em toda a etapa do Ensino Fundamental, de modo que os aspectos físico, afetivo, psicológico, intelectual e social são priorizados na formação dos estudantes, complementando a ação da família e das demais instâncias das relações estabelecidas entre o jovem cidadão e a sociedade. Os documentos oficiais que normatizam a Educação Básica no Brasil estabelecem que as políticas educativas e as propostas pedagógicas na etapa do Ensino Fundamental devem seguir princípios: a) éticos, como a justiça, a solidariedade, a liberdade, a autonomia, o respeito à dignidade da pessoa humana, o compromisso com a promoção do bem-estar de todos e o combate a quaisquer manifestações de preconceito e discriminação; b) políticos, como o reconhecimento dos direitos e deveres de cidadania, o respeito ao bem comum, à preservação do regime democrático e aos recursos ambientais, a exigência de diversidade de tratamento para assegurar a igualdade de direitos entre os estudantes que apresentam diferentes necessidades, a redução da pobreza e das desigualdades sociais e regionais, e a busca da equidade no acesso à educação, à saúde, ao trabalho, aos bens culturais, entre outros benefícios; c) estéticos, como o cultivo da sensibilidade em consonância com a racionalidade, o enriquecimento das formas de expressão e do exercício da criatividade, a valorização das diferentes manifestações culturais (especialmente as da cultura brasileira) e a construção de identidades plurais e solidárias. Na etapa do Ensino Fundamental, promove-se, intensifica-se e amplia-se, gradativamente, o domínio da leitura, da escrita e do cálculo, que começou nos primeiros anos da Educação Básica. Ao longo do Ensino Fundamental, o objetivo é que os estudantes consolidem a compreensão do ambiente natural e social, do sistema político, da economia, da tecnologia, das artes e cultura, dos direitos humanos e dos valores em que se fundamenta a sociedade. Além disso, espera-se que desenvolvam habilidades, atitudes e valores que estimulem o fortalecimento dos vínculos familiares, dos laços de solidariedade humana e de respeito, necessários à convivência em uma sociedade democrática. O currículo e as propostas pedagógicas para a etapa do Ensino Fundamental devem ser construídos de acordo com a Base Nacional Comum Curricular, que estabelece os conhecimentos a que todos devem ter acesso, assegurando uma VII

uniformidade nas orientações e propostas curriculares dos estados, Distrito Federal e municípios. Os conteúdos sistematizados que fazem parte do currículo são denominados componentes curriculares e, para o Ensino Fundamental, são organizados em cinco áreas do conhecimento: Linguagens, Matemática, Ciências da Natureza, Ciências Humanas e Ensino Religioso. Além disso, a legislação determina: que as comunidades indígenas podem utilizar suas línguas maternas e os próprios processos de ensino (art. 32 da LDB); a obrigatoriedade da temática “História e Cultura Afro-Brasileira e Indígena” nos conteúdos desenvolvidos no âmbito de todo o currículo escolar, especialmente em Arte, Literatura e História do Brasil (art. 26, §4o da LDB); a Música como conteúdo obrigatório, mas não exclusivo, do componente curricular Arte; a Educação Física como componente obrigatório do currículo do Ensino Fundamental; o Ensino Religioso com matrícula facultativa e parte da formação básica do cidadão; a matrícula obrigatória, a partir do 6o ano, no ensino de uma língua estrangeira moderna; a abordagem de temas abrangentes e contemporâneos, como saúde, sexualidade e gênero, vida familiar e social, os direitos das crianças e dos adolescentes (Lei no 8.069/90); a preservação do meio ambiente (Lei no 9.795/99); a educação para o trânsito (Lei no 9.503/97); e o Estatuto da Pessoa Idosa (Lei no 10.741/2003). Os princípios éticos, políticos e estéticos propostos nos documentos do Ministério da Educação (MEC) que norteiam a concepção de currículos e propostas pedagógicas são inerentes ao ensino de Ciências da Natureza. Ensinar Ciências da Natureza implica ensinar como os fatores éticos, políticos e estéticos relacionam-se com os constructos conceituais, teóricos e procedimentais desse campo do conhecimento, de forma que os estudantes tenham uma aprendizagem significativa sobre como as Ciências da Natureza estão relacionadas aos aspectos sociais e culturais de seu tempo. Preconizando que a escola é um espaço em constante construção e reconstrução do repertório de conhecimento dos estudantes, espera-se que o ensino de Ciências da Natureza proporcione-lhes oportunidades para que amadureçam intelectualmente de forma a constituir entendimentos cada vez mais elaborados e adequados acerca do conhecimento científico (práticas, teorias vigentes, objetos de estudo, metodologias e história). VIII

3. Educação para uma formação humana integral Uma das características atuais de nossa sociedade é seu caráter multicultural. A globalização, os fluxos migratórios e os adventos tecnológicos possibilitaram novos modos de as pessoas relacionarem-se e de verem o mundo no século XXI. Consequentemente, esse novo olhar trouxe indagações sobre o papel dos educadores em todos os níveis de ensino. Nesse contexto, a educação no século XXI deve assumir, como uma de suas principais finalidades, um ensino cujo processo de reconhecimento e conscientização da pluralidade cultural esteja presente em nossa sociedade. É principalmente na escola que os indivíduos passam a conhecer a pluralidade cultural e a conviver com a diversidade, portanto, esse é um espaço potencial para a aprendizagem de valores como tolerância, respeito mútuo e empatia. O reconhecimento da diversidade e pluralidade cultural caracteriza uma educação multicultural, que assume como principal finalidade o reconhecimento, a compreensão e a valorização das diferentes culturas de nossa sociedade como forma de promover o respeito mútuo, a equidade e a superação de preconceitos. No entanto, além de reconhecer o fenômeno e o caráter multicultural de nossa sociedade, a educação humanizadora e integral deve ambicionar que os processos educativos engajem-se ativamente em atividades que propiciem a comunicação e a interação entre culturas, de forma que esses sujeitos desenvolvam compreensão e respeito pela diversidade, pautando-se em posturas democráticas de tolerância. Essa perspectiva de integração e convivência entre diferentes culturas é o principal alicerce de uma educação que busca promover situações de reconhecimento das diferenças e as trocas entre diferentes grupos socioculturais como maneira de promover contextos democráticos de acolhimento e de diálogo voltados para a legitimação dos direitos humanos. Do ponto de vista da prática pedagógica, os professores podem atuar como mediadores dos processos de desenvolvimento da empatia e do espírito de cooperação entre os estudantes por meio de atividades que os auxiliem no reconhecimento dos pontos de convergência entre eles, ou seja, na descoberta de interesses e expectativas em comum que venham a ter e que podem ser o ponto de partida para a interlocução entre as múltiplas juventudes e

culturas que permeiam o espaço da sala de aula. Ajudar os estudantes a lidar com seus sentimentos e afetos por meio da mediação das conversas e trocas que ocorrem entre os diferentes sujeitos em sala de aula é um ponto de partida para contribuir com o desenvolvimento de habilidades socioemocionais que lhes permitirão avançar no processo de reconhecimento de outras alteridades. Atividades em grupo nas quais cada estudante tenha responsabilidade para o desenvolvimento de um experimento ou projeto coletivo, os jogos cooperativos e os jogos que criam situações em que os estudantes tenham de ocupar outros papéis e perspectivas, como jogos de RPG, constituem ferramentas didáticas relevantes para a prática pedagógica que objetiva o desenvolvimento da empatia, da solidariedade e de outras habilidades socioemocionais, já que contribuem para que eles participem do próprio processo de aprendizagem que incluem outros conhecimentos, outras atitudes e outros valores. Lidar com turmas grandes nas quais haja diferenças significativas referentes aos conhecimentos, às habilidades, às atitudes e aos valores entre os estudantes é um grande desafio para qualquer educador. Nesses casos, a presença de diferentes culturas é a grande marca desses grupos, seja por questões migratórias, seja pelas inúmeras culturas juvenis coexistindo no mesmo espaço. Uma estratégia interessante para conduzir as aulas está na ideia de tentar formar grupos heterogêneos, com estudantes em diferentes graus de desenvolvimento acadêmico. Isso estimula a cooperação entre eles, já que cria um ambiente propício para o desenvolvimento de comunidades de aprendizagem nas quais seus membros (todos os estudantes em parceria com o professor) atuam ativamente nos processos de ensino e de aprendizagem uns dos outros. Nessas situações, propor problemas para que sejam resolvidos em grupos e de forma cooperativa é uma estratégia que estimula a aprendizagem de conhecimentos, atitudes, habilidades e outras competências necessárias para desenvolvimento acadêmico e humano. A avaliação é outra questão importante a ser discutida quando falamos de turmas grandes e com grande diversidade cultural. Avaliar estudantes em turmas tão diversificadas é uma tarefa complexa, na qual devem ser considerados diversos instrumentos e metodologias para se ter um panorama do desenvolvimento individual do estudante. Assim, a avaliação torna-se fundamental para o

planejamento de novos percursos de aprendizagem, e não é considerada apenas uma ferramenta que fornece diagnósticos. Nesses casos, o uso de diferentes instrumentos e critérios avaliativos é fundamental para que o educador consiga acompanhar e planejar sua prática para o pleno desenvolvimento de estudantes que apresentam diferenças significativas quanto à apropriação de conhecimentos, habilidades, atitudes e valores. 3.1 Culturas juvenis e processos identitários Quando observamos a escola e como os estudantes apropriam-se desse espaço e transitam por ele, é comum percebermos, nos horários de intervalo, jovens divididos em grupos que compartilham determinados comportamentos, afinidades e interesses. Esses grupos apropriam-se do território escolar de formas diferentes, mas todos buscam validar sua identidade, que se expressa por meio do estar junto e de seu modo de ser. Esses coletivos de jovens compartilham interesses em comum (tipos de músicas, esportes, entre outros) e criam espaços de socialização dentro da escola que se transformam em territórios culturais nos quais as identidades deles são elaboradas e moldadas. Os jovens selecionam as características pelas quais querem ser reconhecidos e, de acordo com elas, iniciam o processo de formação de sua identidade por meio das relações que estabelecem com outros interlocutores que compartilham os mesmos gostos e interesses, o que produz vínculos sociais que moldam comportamentos, atitudes e que, muitas vezes, partilham também símbolos e padrões de vestimenta e caracterização corporal. As culturas juvenis são representadas por esses coletivos, nos quais os jovens partilham sentimentos de pertencimento e de afirmação coletiva e nos quais ocorrem práticas que têm significados e valores que demarcam identidades por meio da expressão e da adesão a um estilo de vida específico. Assim, quando falamos de diversidade cultural na escola, não estamos apenas nos referindo a estudantes migrantes de outras regiões ou países que não partilham tradições culturais e o mesmo idioma, mas também das diferentes culturas juvenis que circulam e se consolidam dentro do espaço escolar. Existem muitas juventudes e muitas culturas juvenis permeando nossa sociedade. Podemos ver manifestações delas nos diferentes estilos expressados pelos jovens por meio de roupas, acessórios, estilos IX

de corte e cores de cabelo e outros adereços aos quais eles atribuem significado. Os jovens, quando estão em grupo, partilham práticas próprias, símbolos e linguagens que expressam a cultura que elaboram, dividem e negociam nas relações afetivas que constroem. A internet e o ciberespaço representam outros territórios nos quais as culturas juvenis constroem-se e expressam-se. Além de outras instituições socializadoras da juventude, como a família e a escola, temos a influência das tecnologias, que fornecem ferramentas para que os jovens expressem sua subjetividade e entrem em contato com outras culturas juvenis. Nesse sentido, a internet e seus aplicativos, sobretudo as redes sociais, são espaços também de encontro de juventudes que partilham interesses em comum e que, assim, constroem territórios on-line de convivência e de partilha que são relevantes nos processos identitários desses sujeitos. No ciberespaço, há formas próprias de expressão das culturas juvenis, tais como vlogs, podcasts, gameplays, as redes sociais focadas na veiculação de fotos e vídeos de curta duração, entre outros. Todas essas múltiplas juventudes demandam da escola, do professor e dos processos educativos uma construção planejada de práticas pedagógicas voltadas para as necessidades e interesses dos estudantes. Torna-se fundamental a construção de práticas escolares sintonizadas com as formas próprias de comunicação e de expressão das culturas juvenis. Assim, os educadores são convidados a entender e dialogar com as ferramentas e linguagens próprias das juventudes presentes no espaço escolar. O ciberespaço e suas ferramentas podem ser considerados pelo educador uma forma de integrar as culturas juvenis e de interagir com elas no contexto escolar. Essas ferramentas têm uma série de funcionalidades que podem ser exploradas pelo professor de várias formas: na elaboração de aulas e atividades didáticas, como produto final que expresse e represente alguma construção que os estudantes fizeram ao longo de uma tarefa ou de um trabalho em grupo, entre outros. Outra forma de se aproximar das culturas juvenis e trabalhar com elas dentro da escola está na realização de projetos temáticos que envolvam professores de outras áreas do conhecimento na exploração de assuntos e temas de interesse das juventudes presentes no contexto de cada unidade educacional. Mapear os interesses dos estudantes e dos grupos identitários da escola e procurar dialogar com eles sobre X

assuntos considerados relevantes por meio de debates mediados, rodas de conversa, apresentações culturais e artísticas, por exemplo, permite um reconhecimento das diferentes identidades presentes no espaço e sua validação diante de todos os grupos culturais ali presentes. 3.2 O ensino de Ciências da Natureza e a cidadania Ao longo dos anos, vários documentos curriculares nacionais expressaram a importância do conhecimento científico na construção da cidadania na Educação Básica. Mais recentemente, a Base Nacional Comum Curricular (BNCC) trouxe de forma clara que as questões científicas necessitam de abordagens didáticas que favoreçam essa formação do estudante ao longo de sua escolaridade (BRASIL, 2018, p. 9). A BNCC traz ainda como deve ser realizada a progressão da aprendizagem do Ensino Fundamental e como essa etapa do ensino deve ser articulada de modo a ser consolidada e aprofundada para garantir a formação cidadã do jovem brasileiro. A juventude brasileira é marcada por diferentes experiências e formada pela diversidade de matizes no que se refere a comportamento, classe social, identidade de gênero, sexo, afetividade, trabalho, conflitos e pressões que sofre, além de ser consciente de seus direitos. O resultado potencial é uma reflexão sobre si mesmo como sujeito da linguagem (alteridade e identidade), o que contribuirá na construção de uma identidade social. Entendemos que um ensino de Ciências da Natureza que esteja preocupado em educar para a cidadania deve trazer dimensões que levem em consideração valores éticos, morais, estéticos, econômicos, culturais, políticos e sociais que estão relacionados ao conhecimento científico. O crescimento das discussões sobre as questões ambientais, por exemplo, contribui para reforçar a ideia de que é preciso ensinar a preservar o meio e, ao mesmo tempo, ensiná-los a compreender os conhecimentos científicos e suas relações com a sociedade. Quando se trata dessa temática, assuntos envolvendo a biodiversidade são os que mais estão em pauta, acompanhados de diversas questões, muitas vezes controversas, que envolvem a tomada de decisão baseada em valores e no conhecimento científico (MOTOKANE et al., 2010). O ensino de Ciências da Natureza é uma forma de oferecer aos estudantes a possibilidade de ampliar sua visão de mundo e reconhecer que decisões

justas e responsáveis são o caminho para uma sociedade democrática e igualitária.

4. A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e a área de Ciências da Natureza A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) visa efetivar os direitos e objetivos de aprendizagem e desenvolvimento para os estudantes da Educação Básica em parceria com os estados, o Distrito Federal e os municípios. A BNCC consiste em um documento normativo que deve ser utilizado na concepção dos currículos e das propostas pedagógicas dos sistemas, redes de ensino e escolas públicas e privadas de Educação Infantil, Ensino Fundamental e Ensino Médio em todo o território nacional. A BNCC reúne um conjunto de conhecimentos, competências e habilidades que representam aprendizagens essenciais que todos os estudantes devem desenvolver ao longo das etapas e modalidades da Educação Básica. Tais aprendizagens essenciais foram orientadas e concebidas com base nas Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica, que propõem que os processos educativos visem à formação humana integral de indivíduos comprometidos com a transformação social por meio da construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. Assim, trabalhar com a BNCC de forma efetiva implica em desenvolver tanto a formação acadêmica quanto a formação humana dos estudantes, buscando oferecer oportunidades para que eles construam conhecimentos e se formem como sujeitos que atuarão na sociedade de maneira local e global com poder de decisão e de atuação em diversas instâncias. As competências e habilidades preconizadas como fundamentais pela BNCC visam instrumentalizar e preparar as crianças e os jovens para seu pleno desenvolvimento intelectual, humano, ético, estético e atitudinal. Esses preceitos pedem uma prática educativa voltada para as alteridades, para o acolhimento e para a criação de oportunidades de aprendizagem, de modo que os estudantes compreendam tanto os conceitos e procedimentos relevantes da área do conhecimento em estudo como a aplicabilidade destes na resolução de problemas cotidianos e relevantes para a sociedade democrática que queremos construir.

Para a Educação Básica, a BNCC (BRASIL, 2018, p. 8-10) apresenta um conjunto de dez competências gerais. Na BNCC, competência é definida como a mobilização de conhecimentos (conceitos e procedimentos), habilidades (práticas, cognitivas e socioemocionais), atitudes e valores para resolver demandas complexas da vida cotidiana, do pleno exercício da cidadania e do mundo do trabalho. (BRASIL, 2018, p. 8)

O conjunto de dez competências gerais busca, portanto, articular os diversos tipos de conhecimento que os estudantes devem ter desenvolvido ao longo do Ensino Fundamental, como forma de instrumentalizá-los para o pleno desenvolvimento acadêmico e humano. Cada área do conhecimento também tem competências específicas da área (Linguagens, Matemática, Ciências da Natureza, Ciências Humanas e Ensino Religioso), que devem ser desenvolvidas pelos estudantes ao longo das etapas do Ensino Fundamental e do Ensino Médio. A área de Ciências da Natureza é composta somente do componente curricular Ciências, que tem oito competências específicas. Essas competências específicas representam como as dez competências gerais para a Educação Básica expressam-se nessa área quando articuladas com as particularidades desse campo do conhecimento: As competências específicas possibilitam a articulação horizontal entre as áreas, perpassando todos os componentes curriculares, e também a articulação vertical, ou seja, a progressão entre o Ensino Fundamental – Anos Iniciais e o Ensino Fundamental – Anos Finais e a continuidade das experiências dos alunos, considerando suas especificidades. (BRASIL, 2018, p. 28)

As oito competências específicas da área de Ciências da Natureza do Ensino Fundamental estão no texto da BNCC (BRASIL, 2018, p. 324), disponibilizado na página do MEC (http://basenacionalcomum. mec.gov.br/). A BNCC ainda propõe um conjunto de habilidades que objetivam o desenvolvimento das competências específicas. As habilidades são desdobramentos das competências específicas da área e relacionam-se com os objetos do conhecimento, que representam conteúdos, conceitos e processos. Elas expressam as aprendizagens essenciais que devem ser desenvolvidas pelo componente curricular. A redação das habilidades tem uma estrutura cujo objetivo é relacionar os processos cognitivos envolvidos na habilidade (verbos), os objetos do conhecimento mobilizados e o contexto ou uma maior especificação da aprendizagem esperada. Veja o exemplo a seguir: XI

Ciências Número da habilidade

(EF 07 C1 02) Diferenciar temperatura, calor e sensação térmica 7o ano

Verbo: explicita o processo cognitivo envolvido na habilidade.

Complemento do verbo: explicita o objeto do conhecimento mobilizado na habilidade.

Ensino Fundamental

nas diferentes situações de equilíbrio termodinâmico cotidianas. Modificador ou complemento do verbo: explicita o contexto e/ou uma maior especificação da aprendizagem esperada.

As unidades temáticas agrupam os objetos do conhecimento de acordo com as especificidades dos diferentes componentes curriculares. As unidades temáticas da área Ciências da Natureza estabelecidas na BNCC para a etapa do Ensino Fundamental são: Matéria e Energia, Vida e Evolução e Terra e Universo. A unidade temática Matéria e Energia engloba os conhecimentos que dizem respeito aos diferentes materiais, suas propriedades, transformações e uso consciente, às diferentes fontes energéticas e aos processos empregados na geração e usos da energia. Sob uma perspectiva histórica, essa unidade também se preocupa em discutir as formas pelas quais a humanidade apropriou-se desses recursos e processos, resgatando os materiais e seus usos em diferentes ambientes e épocas históricas. Ao iniciar os anos finais da etapa do Ensino Fundamental, os estudantes já estarão familiarizados com diversos tipos de objetos, materiais e fenômenos que estão presentes em seu cotidiano. Essa familiaridade constitui um repertório inicial a partir do qual é possível trabalhar os conhecimentos propostos por essa unidade temática, por exemplo, a exploração das propriedades de diferentes materiais XII

do cotidiano, como dureza, transparência, solubilidade e interações com a luz. Nessa unidade temática, também são trabalhadas questões relacionadas à água e seus usos, ao clima, à geração de energia elétrica, à preservação dos solos e outros aspectos ambientais presentes no entorno das crianças nos diferentes espaços em que elas frequentam, como a casa, escola e o bairro. As questões relacionadas aos conhecimentos biológicos são abordadas na unidade Vida e Evolução. Essa unidade engloba: os conhecimentos sobre as características dos seres vivos, considerando a vida um fenômeno natural e social que requer elementos para sua manutenção; os estudos relacionados aos processos evolutivos que geram a biodiversidade do planeta; as questões ecológicas, como as características dos ecossistemas e as relações dos seres vivos entre si e o ambiente físico; as interações que os seres humanos estabelecem entre si, com outros seres vivos e com elementos não vivos do ambiente; e a importância da preservação da biodiversidade e como ela se apresenta nos ecossistemas brasileiros. O corpo humano é outro foco importante dessa unidade e é tratado de modo que os estudantes percebam o funcionamento harmonioso, a

integração dos processos e as funções biológicas desempenhadas pelos diferentes sistemas que compõem o nosso corpo. Aspectos relativos à saúde também recebem destaque e visam promover uma compreensão da saúde que vai além da ideia de bem-estar físico individual, ou seja, consideram o bem-estar coletivo, destacando a importância dos programas institucionais e das políticas públicas. A terceira unidade temática proposta pela BNCC, Terra e Universo, engloba conhecimentos sobre as características de corpos celestes como a Terra, o Sol e a Lua. Nessa unidade temática, espera-se que os estudantes desenvolvam um arsenal de conhecimentos sobre as dimensões, a composição, as localizações, os movimentos e as forças que atuam nos corpos celestes. O ensino dessa unidade dá ênfase à ideia de que os conhecimentos astronômicos foram construídos ao longo da história da humanidade e que diferentes culturas têm diferentes formas de interpretar os fenômenos celestes. Temas importantes relacionados aos diversos fenômenos naturais, como as condições para a manutenção da vida na Terra, o efeito estufa, a camada de ozônio, as erupções vulcânicas, os tsunamis, os terremotos e os padrões de circulação atmosférica e oceânica também são abordados. Os assuntos dessa unidade temática normalmente despertam a curiosidade dos estudantes do Ensino Fundamental. Assim, durante as aulas, espera-se estimular ainda mais essa curiosidade, propiciando o desenvolvimento do pensamento espacial dos estudantes por meio de experiências cotidianas de observação de diversos fenômenos celestes. As atividades de observação, quando orientadas e sistematizadas, permitem a identificação e a regularidade de fenômenos que se relacionam com a prática da agricultura, a construção de calendários, a determinação de cada estação do ano etc. Os temas abordados pelas unidades temáticas apresentadas são tratados por meio dos saberes intelectuais, linguísticos e emocionais que os estudantes têm. Tais saberes vão sendo aprimorados e organizados, ao longo de cada unidade, com a mediação do professor, dando continuidade ao processo de desenvolvimento de habilidades cognitivas, ético-políticas e socioemocionais iniciado nos primeiros anos do Ensino Fundamental por meio do amadurecimento e enriquecimento de seu repertório de conhecimentos científicos.

5. O ensino de Ciências da Natureza A inserção do ensino de Ciências da Natureza nos currículos da Educação Básica consiste em um fenômeno relativamente recente. Até a promulgação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (lei no 4024/1961), de acordo com os documentos oficiais, as aulas de Ciências da Natureza eram obrigatórias apenas nos dois últimos anos do Ensino Fundamental (antigamente, chamado de “ginásio”). Em meados dos anos 1970 (lei no 5692/1971), a disciplina passou a ser obrigatória no currículo de todas as séries do Ensino Fundamental (KRASILCHIK, 2000). Com a obrigatoriedade do ensino de Ciências da Natureza no Ensino Fundamental, os documentos oficiais normativos da Educação Básica passaram a elaborar diretrizes e parâmetros curriculares para essa disciplina. Essas diretrizes e parâmetros refletem as concepções didáticas e pedagógicas de determinado período histórico e social. Com as alterações dos modelos de sociedade que se deseja constituir, as concepções didático-pedagógicas também se ressignificam. Assim, no decorrer da história, o Ensino de Ciências da Natureza no Brasil foi modificando suas propostas e propósitos de acordo com as demandas e os objetivos sociais e econômicos que norteiam os objetivos educacionais orientadores dos currículos e da didática. Atualmente, espera-se que a educação científica escolar estimule a reflexão sobre as Ciências da Natureza e os processos envolvidos na sua produção, comunicação e avaliação. Espera-se, portanto, que os estudantes apropriem-se do conhecimento científico para utilizá-lo como ferramenta na conquista de sua autonomia e no exercício da cidadania crítica e consciente. As aulas de Ciências da Natureza podem representar um momento e um espaço no qual é possível conhecer as diferentes explicações sobre o mundo e os fenômenos naturais; expressar e avaliar diferentes ideias, além de contrapor-se a elas; desenvolver-se intelectualmente de maneira crítica por meio da indagação, da investigação e da análise do mundo e da realidade. 5.1 O conhecimento científico Os conteúdos constituídos pelo corpo de conhecimento de Ciências da Natureza estão nos compêndios que apresentam os fatos, os fenômenos, os conceitos, as leis, as teorias, os modelos e os XIII

princípios científicos. A apropriação desse conteúdo permite ao estudante expressar-se cientificamente pela escrita ou pela fala. A metodologia de investigação científica diz respeito aos procedimentos e modos pelos quais o pesquisador obtém elementos que apoiam leis, princípios, conceitos e teorias. Os procedimentos próprios da construção e reformulação do conhecimento científico podem ser descritos como um conjunto de habilidades que devem ser desenvolvidas nas aulas de Ciências da Natureza. Por exemplo, observar, classificar, seriar, medir, construir e interpretar tabelas e gráficos, saber usar um aparelho, montar um modelo, construir um equipamento, identificar problemas, saber como buscar informações em fontes variadas, elaborar

hipóteses, fazer previsões, relacionar variáveis, planejar experimentos, analisar e interpretar dados, usar modelos interpretativos, concluir com base nos dados disponíveis e argumentar com apoio da linguagem escrita e simbólica. Os modos de pensar e de agir dos indivíduos são conteúdos que dizem respeito às ações das pessoas em relação à sociedade, ao ambiente, aos cuidados com a saúde individual e coletiva e à valorização da atividade científica e tecnológica. O desenvolvimento de habilidades e competências cognitivas nas aulas de Ciências da Natureza permite aos estudantes a interpretação e utilização de modelos, teorias e explicações científicas de maneira similar à dos cientistas (PRO BUENO, 2009).

Ciências da Natureza

caracteriza-se por

corpo de conhecimentos

metodologia de investigação que determinam

formas de pensar e atuar que se manifestam como que deve implicar

tomada de consciência

mudança de atitude

em relação à

avanços da ciência

atividade científica

desenvolvimento sustentável

5.2 Letramento científico Em atividades do dia a dia, deparamo-nos com o conhecimento científico e tecnológico em nossas ações e afazeres. Assim, os conhecimentos científicos tornam-se mais do que necessários na formação do cidadão. As Ciências da Natureza colaboram na resolução de problemas ambientais; no desenvolvimento de medicamentos e meios de transporte; nas soluções para a saúde individual e coletiva; na produção e conservação de alimentos etc. A presença da Ciência na sociedade atual traz à tona a importância do ensino de Ciências da Natureza na Educação Básica. XIV

conservação do meio

hábitos saudáveis

Espera-se que a educação científica institucional forme sujeitos que compreendam a relação entre Ciência, tecnologia, sociedade e meio ambiente, já que essa formação tem se estabelecido como uma condição para que os cidadãos sejam capazes de atuar de modo consciente e responsável no mundo atual. No contexto do letramento científico, o objetivo central da educação em Ciências recai sobre a necessidade de que os estudantes não se limitem a entender os conteúdos, procedimentos e experimentos, mas entendam a própria natureza das Ciências e as práticas científicas.

A ideia de que a educação em Ciências deve formar cidadãos participantes das discussões científico-tecnológicas busca orientar um ensino que contextualize os conhecimentos científicos de forma que os estudantes os compreendam como uma ferramenta que pode ser utilizada no campo social para a participação na tomada de decisões sobre as questões científico-tecnológicas da atualidade. O ensino de Ciências da Natureza deve propiciar a compreensão dos processos sociais e coletivos de construção do conhecimento científico ao longo do tempo e a conscientização do papel desses saberes no campo social, político, econômico e ambiental. É importante que o professor de Ciências da Natureza reconheça seu papel educativo ao propor e mediar atividades que propiciem o desenvolvimento das habilidades cognitivas dos estudantes. A promoção do letramento científico deve considerar três aspectos importantes das Ciências da Natureza: • os conceitos, os fatos, os princípios, as leis e as teorias que permitem aos estudantes construir e apropriar-se dos conhecimentos científicos, possibilitando a compreensão do mundo atual, de modo a serem utilizados no entendimento de informações de natureza científica em situações cotidianas e na compreensão de fenômenos naturais; • a compreensão do caráter social e humano do empreendimento científico. O entendimento de que as explicações científicas são provisórias e passíveis de modificações e que a produção de conhecimento ocorre coletivamente; • a responsabilidade social e ética necessária para a utilização dos conhecimentos científicos e a avaliação das consequências do seu emprego. Esse eixo preconiza a importância do desenvolvimento sustentável para a promoção do bem-estar social e do meio-ambiente. De acordo com a BNCC, o letramento científico envolve a capacidade de compreender e interpretar questões relacionadas à Ciência, como forma de desenvolver uma capacidade de atuação no e sobre o mundo, sendo esse um importante aspecto no exercício da cidadania. Para compreender e interpretar questões relacionadas à Ciência, os estudantes precisam desenvolver competências relativas às formas de trabalho e de raciocínio empregadas na construção do conhecimento científico. Isso envolve, por exemplo, a capacidade de interpretar e avaliar criticamente informações de cunho científico; planejar metodologias para a resolução de problemas;

construir argumentos e explicações coerentes que se apoiam em dados, evidências e justificativas; identificar termos em textos científicos; distinguir um texto científico de um texto de outra natureza; relacionar variáveis; interpretar gráficos e tabelas com dados científicos e comunicar informações coletadas em textos com linguagem típica das Ciências.

Popularização da Ciência – Por que popularizar? No enfrentamento dos desafios sociais, ambientais, econômicos e políticos, entre outros, que caracterizam o século XXI, faz-se cada vez mais necessário fomentar a ciência, a tecnologia e a inovação que contribuam para o bem-estar social, fortalecendo as ciências interdisciplinares e transdisciplinares que possam contribuir para atingir objetivos socialmente definidos, em diálogo com outros modos de conhecimento e com a participação da sociedade. O desenvolvimento científico e tecnológico introduziu novos temas de pesquisa, que foram levados à pauta do debate na sociedade, e grande parte deles se refere à relação do homem com o meio-ambiente. Discutidos em nível mundial, esses temas colocam os desafios da proteção ambiental conjugada ao desenvolvimento sustentável e despertam na sociedade a necessidade de mais informações e maior participação e controle. Lixo, poluição da água, da terra, do mar e do ar, desmatamento, perda da biodiversidade, destruição da camada de ozônio, chuva ácida, mudanças climáticas, pandemias, gases de efeito estufa, incêndios florestais, secas, inundações, escassez de água e de saneamento, pobreza, fome, desigualdades de gênero, racismo, desigualdades sociais, dificuldades de acesso à educação, saúde, cultura, ciência e tecnologia, entre outros, são problemas que afetam a todos e que podem pôr em risco a sobrevivência, a segurança e o bem-estar de toda a sociedade. O enfrentamento desses desafios locais, regionais, nacionais e globais envolve valores e atitudes de indivíduos, da coletividade e do poder público, em busca de assegurar os direitos à educação, à saúde, à paz social, ao emprego, à segurança alimentar e ao meio ambiente ecologicamente equilibrado para as presentes e futuras gerações. A democratização do conhecimento científico tem papel fundamental nesse contexto, no sentido de promover o direito à informação e à participação social, por meio do debate e do acesso à produção do conhecimento de excelência. Os avanços da ciência, do conhecimento da natureza da ciência, da influência da sociedade na ciência e da ciência na sociedade, do conhecimento de quem produz ciência, dos pesquisadores, das instituições científicas e de fontes válidas de informação, a partir das relações entre ciências e outras linguagens que promovem interação, diálogo e engajamento, em especial as artes, as pessoas podem se utilizar de seu pensamento crítico e reflexivo para se posicionar diante dos problemas que as rodeiam. Assim, se promove o diálogo de saberes e de conhecimentos e a participação da sociedade na transformação da realidade. [...] A percepção dos brasileiros sobre a ciência e a Tecnologia reforça a importância da popularização da C&T [Ciência & Tecnologia] Ao pensarmos no aprimoramento do fomento à popularização e educação em ciências faz-se essencial conhecer e analisar o grau de informação, o conhecimento geral, as atitudes e as visões da população brasileira sobre C&T. Nesse contexto, as pesquisas nacionais de percepção pública da ciência e tecnologia, realizadas periodicamente sob a forma de enquetes (nos anos de 1987, 2006, 2010, 2015 e 2019), revelam importantes considerações sobre o que os brasileiros pensam acerca da ciência e tecnologia. [...] XV

A razão para tais pesquisas é que a compreensão das implicações econômicas, políticas, educacionais, culturais e éticas da percepção pública da C&T pode contribuir para verificar se os esforços de divulgação científica realizados pelas agências de fomento e instituições de pesquisa estão se refletindo na sociedade e se o interesse pela ciência está avançando nos diferentes estratos sociais e faixas etárias, por exemplo. De modo especial, possibilita a formulação mais adequada de políticas públicas em educação científica e em comunicação pública da ciência, bem como para a inclusão social, para estimular os jovens para as carreiras científicas e ampliar a compreensão quanto às suas escolhas; e para o fortalecimento de competências individuais e coletivas na tomada de decisão e no exercício da cidadania. A enquete de percepção pública da ciência de 2019, realizada pelo CGEE (Centro de Gestão e Estudos Estratégicos), buscou averiguar como os brasileiros percebem os efeitos da C&T, qual é a imagem do cientista, o grau de confiança por fontes de informação, os temas de interesse, os hábitos culturais e o acesso à informação sobre C&T, entre outros. A pesquisa abrangeu também o conhecimento sobre a ciência brasileira, a percepção de riscos, a avaliação sobre a C&T no Brasil, as noções sobre a ciência, a relação entre as crenças e as evidências científicas, além de atitudes sobre C&T e questões visando um melhor entendimento acerca do grau e das razões de rejeição ou aceitação de novas tecnologias por parte de setores da população. Em comparação com edições anteriores, reafirmou o interesse dos brasileiros por temas de natureza da ciência e a elevada confiança na ciência e nos cientistas, mas também um escasso acesso à informação científica, uma baixa apropriação do conhecimento e uma desigualdade tanto na informação quanto na participação em atividades de difusão cultural, entre outros aspectos. (BRASIL, 2013b)

6. A didática das Ciências da Natureza Planejar as atividades didáticas que se adequam aos objetivos do ensino e aos conteúdos que serão trabalhados também é uma ação importante na prática docente. A variação nas estratégias e nos materiais didáticos aumenta o interesse dos estudantes, uma vez que eles experimentam diferentes formas de aprender. Aqui apresentaremos abordagens, estratégias e materiais didáticos e seus objetivos no ensino de Ciências da Natureza. Essas escolhas perpassam um processo de reflexão, pois devem garantir que os objetivos educativos propostos no planejamento sejam alcançados. Nos debates mediados, os estudantes têm mais liberdade para se expressar por meio da sua participação em discussões. Nessa modalidade didática, cabe ao professor conduzir as discussões de acordo com seus objetivos e com os temas propostos. A abordagem de temas que tratem da relação entre Ciência, tecnologia, sociedade e ambiente pode ser beneficiada com o uso dessa modalidade didática. Nos seminários é atribuída aos estudantes a tarefa de preparar uma aula sobre um tema a ser estudado. O professor pode organizá-los em grupos e atribuir a cada grupo um tema de estudo. O grupo deve, então, XVI

preparar uma apresentação com explicações sobre esse tema para o restante da turma. Dessa forma, além dos conteúdos, os estudantes trabalham habilidades como a argumentação e preparam-se para discussões e apresentações orais. Na sala de aula invertida, o professor dá um tema ou assunto para que os estudantes pesquisem em casa de forma autônoma. Depois, eles deverão trazer para a aula o que descobriram e aprenderam sobre o tema e compartilhar esses conhecimentos com os colegas. As demonstrações são comumente utilizadas para a apresentação de técnicas e fenômenos. Nessa modalidade didática, o professor realiza uma atividade de demonstração para a sala, garantindo que todos os estudantes observem o fenômeno, a técnica ou o objeto. As atividades práticas científicas aguçam a curiosidade e o interesse dos estudantes, pois eles se envolvem em investigações científicas que promovem a capacidade de resolução de problemas, a compreensão de conceitos básicos e o desenvolvimento de habilidades. Essa modalidade didática é característica da disciplina de Ciências da Natureza. O propósito dessa modalidade didática é apresentar para os estudantes aspectos e práticas da construção do conhecimento científico, o que engloba uma série de atividades que podem ser trabalhadas isoladamente em sala de aula ou no laboratório. Algumas dessas práticas podem ser: delineamento de situações-problema, proposição de temas e questões para investigação, elaboração de hipóteses, extrapolação de conclusões com base no exame e na interpretação de dados, planejamento e condução de experimentos, coleta e análise de dados e interpretação de resultados expressos em forma de tabela ou gráfico. Esses aspectos podem ou não ser desenvolvidos por meio de atividades manipulativas, como experimentos empíricos. Essas atividades visam mostrar que as práticas de construção do conhecimento científico não são procedimentos isolados, e sim aspectos interconectados da investigação científica. Dessa forma, é possível promover uma conscientização sobre os valores, objetivos e normas que regem o empreendimento científico. A produção de modelos para suportar explicações e/ou propiciar o uso de conceitos em situações determinadas pode ser incluída nessa modalidade. Ressaltamos a importância de fornecer instruções claras para os estudantes sobre como assegurar a integridade física de todos no laboratório. As aulas expositivas são comumente utilizadas para apresentação e exploração de conceitos e

ideias, para enfatizar aspectos importantes do tema em estudo e apresentar novos tópicos e assuntos. É possível tornar uma aula expositiva mais participativa e ativa para os estudantes procurando, por exemplo, instigá-los intelectualmente por meio de perguntas e desafios, e abrindo momentos para que eles possam expor suas opiniões e suas ideias. Além disso, o uso de recursos como vídeos, músicas, imagens, ilustrações, sites, recursos on-line etc. pode dar dinamicidade à exposição. O ponto de partida para a aprendizagem baseada em projetos é a proposição de um projeto prático aos estudantes, que deverão elaborar planos de ação para desenvolver o projeto e chegar aos resultados pretendidos. Nessa modalidade, o professor atua como um orientador que observa e ajuda os estudantes a planejar e a tomar decisões ao longo da elaboração do projeto. As atividades extraclasse/estudos do meio representam momentos em que os estudantes podem conhecer outros espaços educativos, como museus, exposições, observatórios, zoológicos, jardim botânico etc. A realização de uma atividade extraclasse requer planejamento e organização. É importante pensar que um estudo do meio representa um momento de lazer, mas deve ter objetivos pedagógicos claros. As simulações compreendem atividades nas quais os estudantes se envolvem com uma situação-problema. Essas atividades incluem a tomada de decisão e compreendem recursos como jogos, dramatizações e uso de simuladores em computadores, aplicativos, softwares etc. Esta coleção contempla essas modalidades didáticas e oferece sugestões de encaminhamento, textos de apoio pedagógico e atividades complementares para estruturar a prática em sala de aula. A escolha das modalidades e em que momentos serão utilizadas é uma prerrogativa do professor. O docente deve considerar a possibilidade de fazer adaptações que atendam às particularidades da realidade da sua comunidade. 6.1 As Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDIC) Na era digital, temos acesso muito rápido à informação por meio dos celulares, tablets, computadores e outras tecnologias. Esses aparatos tecnológicos e todo o repertório de inovações, informações e conteúdos que os acompanham fazem parte de nossas vidas.

Pensando no espaço escolar, as redes e as tecnologias são consideradas ferramentas inovadoras que podem participar como mediadoras dos processos de aprendizagem. Tais ferramentas oferecem novas perspectivas para a prática educativa e dão suporte ao planejamento e à concretização de atividades didático-pedagógicas diferenciadas que utilizam a tecnologia a seu favor, promovendo o trabalho em grupo e a aprendizagem colaborativa. As TDIC são fontes de recursos que devem ser exploradas com objetivos claros. Cabe ao professor selecionar e avaliar como e quais recursos tecnológicos da informação e da comunicação serão utilizados na sala de aula e refletir sobre elas. É importante avaliar previamente os conteúdos e recursos que se quer recomendar aos estudantes em relação à adequação das TDIC à faixa etária deles e evitar conteúdos discriminatórios ou preconceituosos. As simulações e as modelagens são exemplos de abordagens e modalidades didáticas que possibilitam a inclusão das TDIC nos contextos de ensino e aprendizagem. Comumente, os modelos científicos e as simulações são utilizados de maneira demonstrativa, isto é, para descrever, explicar ou ilustrar conhecimentos e ideias. A manipulação desses recursos pelos estudantes e a possibilidade de trabalhar ativamente com eles é uma maneira mais atrativa e motivadora de aprendizagem. Essas simulações e modelagens dão a chance aos estudantes de interferirem em variáveis, testar hipóteses e acompanhar processos de longa duração ou que precisem de aparatos sofisticados, promovendo assim uma aproximação dos estudantes com o fazer científico. Essas abordagens podem também fazer parte de um contexto investigativo. Fazendo essa articulação, é possível utilizar as TDIC para desenvolver habilidades, como a de levantar hipóteses, trabalhar com dados, construir explicações e argumentar. Os jogos digitais são exemplos das TDIC que permitem aliar a aprendizagem de conceitos científicos ao desenvolvimento das habilidades motoras, de raciocínio lógico e de leitura. Outra possibilidade de TDIC são os podcasts, que podem ser utilizados tanto em sala de aula como em modalidades de ensino híbrido, nas quais o professor pode indicar aos estudantes episódios a serem escutados em casa para posterior discussão em classe. As TDIC podem também promover mais oportunidade de fomento ao protagonismo juvenil, já que muitos desses aparatos tecnológicos podem ser XVII

utilizados pelos estudantes para estudo e comunicação de seus conhecimentos. As redes sociais podem ser ferramentas didáticas interessantes para que eles expressem suas ideias e suas aprendizagens, podendo ser utilizadas pelo professor nas aulas, nos trabalhos em grupos e em outras tarefas cujo produto seja a produção dos estudantes.

7. A prática docente É tarefa do professor planejar e conduzir a prática pedagógica. O processo de planejamento e organização do trabalho didático do professor é norteado pelo projeto político-pedagógico da escola. O professor consegue estruturar sua prática docente por meio da definição dos objetivos educacionais, dos conteúdos que os estudantes devem aprender, das atividades a serem desenvolvidas, das técnicas e estratégias de ensino a serem usadas em sala de aula e dos instrumentos de avaliação para cada um dos conteúdos estabelecidos. Planejar é importante para que seja possível otimizar o tempo daqueles que ensinam e daqueles que aprendem. Esse planejamento não pode, porém, ser um conjunto de práticas estanques e imutáveis que impeçam os ajustes de rumos necessários para assegurar a aprendizagem dos estudantes. O processo educativo é dinâmico, e a prática docente consiste em uma atividade social complexa e multifacetada, na medida que se atribui ao professor a responsabilidade de formação de seus educandos em diferentes instâncias (intelectual, socioemocional e valorativa). É um consenso social de que, para ensinar, o professor deve dominar os princípios e a didática da área do conhecimento a ser ensinado. Esses saberes são a base do repertório teórico e metodológico do professor para que ele planeje e conduza sua prática, e reflita sobre ela. Além disso, o professor desempenha um papel na formação humana de seus estudantes. Atuando como mediador, o docente necessita dispor de suporte socioemocional para perceber as diferentes subjetividades presentes no ambiente da sala de aula. Empatia, senso de justiça, honestidade, ética, perseverança e respeito são algumas das habilidades socioemocionais necessárias para o trabalho docente. A interação cotidiana com sujeitos que compartilham o mesmo espaço, mas que têm diferentes origens e vêm de diversos contextos sociais, culturais e econômicos, demanda a conscientização sobre como interagir e lidar com essa multiculturalidade encontrada nos espaços educacionais. XVIII

Para desempenhar todos esses papéis que são esperados do educador, é importante também a articulação entre os demais profissionais e as instâncias responsáveis pela escola e pelas condições de ensino e aprendizagem: a gestão e a coordenação pedagógica. A articulação entre docentes, gestores e outros profissionais que integram a equipe pedagógica é extremamente importante, pois são essas equipes que garantem o bom funcionamento da escola e das relações profissionais e educativas que ali ocorrem. As reuniões pedagógicas e os horários coletivos são momentos importantes da jornada do professor, já que esses eventos representam espaços importantes para a interlocução entre seus membros, como forma de construir coerência entre as práticas e o planejamento pedagógico para as turmas que serão atendidas durante o ano letivo. O planejamento da formação do estudante ao longo de vários anos também é um ponto fundamental e exige articulação entre os membros da equipe pedagógica. A transição dos estudantes dos anos iniciais para os anos finais do Ensino Fundamental é algo que impacta bastante a rotina deles, já que, na maioria dos casos, a partir do 6o ano, eles passam a ter contato com diversos professores, sendo um para cada componente curricular. Essa transição costuma gerar ansiedade e alguma confusão nos estudantes, que agora precisam se organizar de forma diferente para acompanhar as trocas de aula e se habituar à nova rotina com os professores especialistas, por meio dos quais conhecerão mais a fundo as particularidades de cada campo de conhecimento. Outro aspecto importante do trabalho docente está nas possíveis trocas entre colegas de mesma disciplina que podem ocorrer em espaços de formação continuada, reuniões entre todos os professores da área do conhecimento, entre outros motivos. Esses momentos são valiosos, pois nele ocorrem oportunidades de discussão e compartilhamento de atividades, planejamentos e outras interlocuções que podem suscitar novas ideias e perspectivas para o trabalho em sala de aula. Nessas ocasiões, a equipe pedagógica pode entender problemas que são do entorno da escola e trazê-los para as aulas de Ciências, promovendo maior integração entre professores, estudantes e a comunidade local. A escolha dos materiais pedagógicos que serão utilizados nas aulas, projetos e em outras atividades didáticas também é um momento de interlocução relevante. No caso das Ciências da Natureza, a equipe pedagógica precisa dialogar e compartilhar seus planejamentos para que os materiais necessários –, que

vão de livros didáticos a equipamentos, reagentes, vidrarias e outros aparatos necessários para aulas práticas, por exemplo –, sejam providenciados. Os cursos, encontros e atividades de formação continuada representam momentos de intercâmbio e de diálogo entre a equipe pedagógica de diferentes unidades escolares, possibilitando trocas de experiências e vivências entre realidades educacionais diferentes.

8. A interdisciplinaridade e a integração das áreas do conhecimento O processo de interação de duas ou mais disciplinas na abordagem de saberes e conhecimentos (interdisciplinaridade) pode se configurar de diferentes maneiras, mas devem sempre visar à cooperação, ao intercâmbio e ao enriquecimento intelectual. A interdisciplinaridade também é uma ferramenta didática para a promoção do letramento científico, pois articula conceitos, ideias e procedimentos de diferentes campos do conhecimento. As práticas interdisciplinares visam promover a integração entre saberes e conhecimentos de diferentes campos e domínios científicos com o objetivo de ampliar os estudos e construir sentidos para os inúmeros fenômenos que nos cercam. Assim, podemos dizer que a interdisciplinaridade busca romper com a fragmentação dos saberes e conhecimentos por meio das conexões entre as Ciências, sobretudo na resolução de problemas concretos ou na compreensão de determinado fenômeno por diferentes pontos de vista, procurando estabelecer relações entre os saberes e conhecimentos de diferentes naturezas. A interdisciplinaridade pode se materializar nas abordagens de ensino, no currículo e na prática docente. Em saídas de campo, podemos perceber exemplos de como a compreensão da Ciência perpassa a interdisciplinaridade, sobretudo quando a História se une ao processo de narrativa do desenvolvimento de diversos conhecimentos e ferramentas criados há muitos anos e amplamente utilizadas na Ciência até os dias atuais. Nesse sentido, o trabalho de campo pode ser uma atividade interdisciplinar, uma vez que, por meio dessa modalidade didática, é possível identificar um problema em comum às várias disciplinas, organizar a coleta de informações no local a ser visitado e estimular discussões e resoluções que sejam interdisciplinares. Podemos observar que muitos temas estudados nas Ciências da Natureza comunicam-se com os de outros componentes. O estudo dos biomas

brasileiros e das suas características é um exemplo de objeto do conhecimento que é estudado tanto pelas Ciências da Natureza quanto pela Geografia. Já na prática docente, a interdisciplinaridade pode ocorrer pela formação de parcerias entre docentes de diferentes áreas do conhecimento que podem atuar coletivamente na concepção de projetos educativos transversais focados em um tema específico. Um campeonato de voleibol, por exemplo, pode abordar assuntos como a importância do fairplay e das atividades esportivas para a saúde e o bem-estar individual e coletivo, promovendo maior longevidade na população. Então, esse campeonato pode envolver, assim, os componentes curriculares de Educação Física e Ciências da Natureza. Muitos problemas contemporâneos, como o aquecimento global, também necessitam de uma abordagem interdisciplinar para sua compreensão e para a projeção de soluções para lidar com seus efeitos. Compreender o fenômeno do agravamento do efeito estufa, do papel das mudanças climáticas na sociedade humana em razão da emissão de gases e dos impactos desse aquecimento na Terra e em todos os seres vivos que a habitam envolve uma série de conhecimentos tanto das Ciências da Natureza como da História, da Geografia e da Matemática. Dessa forma, é sempre importante pensar que a integração das disciplinas pode trazer a possibilidade de os estudantes desenvolverem novas conexões entre informações e conhecimentos e a criação de novos olhares e novas perspectivas para o estudo de um fenômeno, o que ajuda a promover o desenvolvimento de novas habilidades e de valores sociais, políticos e éticos. O planejamento de projetos, práticas ou atividades interdisciplinares é algo extremamente importante para que todos os envolvidos consigam alcançar os objetivos pedagógicos almejados e para que os estudantes desfrutem melhor das atividades e compreendam as expectativas dos professores em relação ao desenvolvimento dos conhecimentos e das habilidades que pautam a intervenção. Partir das habilidades específicas de cada área do conhecimento e mapear os pontos em comum ou interlocuções possíveis entre as áreas do conhecimento é o primeiro passo que o coletivo de professores pode dar para encontrar temas e assuntos que possam ser trabalhados interdisciplinarmente. Após esse mapeamento, os planejamentos de todos os docentes envolvidos na prática interdisciplinar podem ficar em sintonia para que ela seja desenvolvida ao longo de XIX

determinado período do ano letivo. Depois, os docentes devem participar ativamente do planejamento das propostas de trabalho, aulas, sequências didáticas e atividades que serão utilizadas e desenvolvidas pelo professor de cada área para realizar a abordagem do tema escolhido para o trabalho interdisciplinar. É importante que os professores articulem pontos de convergência entre as aulas, sequências didáticas e atividades para que os estudantes consigam acompanhar os pontos de interlocução entre os componentes curriculares. É importante também que os professores façam um mapeamento dos recursos necessários para as atividades planejadas, a fim de que haja tempo hábil para a equipe de coordenação pedagógica e gestão da escola preparar e providenciar todos os materiais, espaços e outros instrumentos que venham a ser necessários durante a realização das ações planejadas. O tempo também é um recurso e, portanto, planejar, discutir e estimar quanto tempo será dedicado às atividades planejadas é algo que deve ser construído coletivamente levando em consideração as demais demandas curriculares a serem desenvolvidas ao longo do ano.

9. A avaliação no processo de ensino e aprendizagem A avaliação do processo de aprendizagem é uma das principais atribuições da prática docente. Faz parte do ofício do professor acompanhar e observar os progressos e as dificuldades dos estudantes durante o ensino. Muitas vezes, a avaliação é considerada um processo cujo resultado mede o desempenho dos estudantes e classifica-os em categorias. No entanto, a avaliação educacional deve ser compreendida em uma perspectiva formativa e como uma oportunidade de diagnóstico do processo de ensino e de aprendizagem que permite a elaboração de indicadores dos progressos de determinado período. O processo de avaliação oferece elementos para o professor verificar se a aprendizagem está se realizando, como é a atuação dele e se o planejamento está sendo suficiente para cumprir os objetivos propostos. A avaliação diagnóstica permite a identificação dos conhecimentos, das habilidades, das atitudes e dos valores que o estudante traz como repertório prévio. Tal repertório prévio de conhecimentos permite ao professor estabelecer o ponto de partida de seu planejamento XX

didático e os meios pelos quais ele atuará pedagogicamente para que o estudante progrida em seu desenvolvimento e consolide novas aprendizagens sobre essa base de conhecimentos já construídos. O planejamento docente que parte da avaliação diagnóstica funciona, então, como uma espécie de mapa pelo qual o professor sabe a origem e o ponto de partida e, baseado nisso, pode planejar um itinerário ou uma trajetória formativa para que o estudante alcance o destino final, que é o desenvolvimento de novos conhecimentos e novas habilidades. Tendo como base o currículo ou o planejamento docente do período anterior, o professor pode elaborar a avaliação diagnóstica com foco na identificação dos conhecimentos e das habilidades que o estudante deveria ter aprendido na etapa anterior e na constatação do que foi, de fato, consolidado e desenvolvido. Com os resultados desse diagnóstico em mãos, o professor pode planejar atividades de revisão e de reforço para promover oportunidades de aprendizagem daqueles conhecimentos e daquelas habilidades que a avaliação diagnóstica indicar que não foram completamente desenvolvidas e ainda pensar nos próximos passos para que os estudantes continuem seu processo de aprendizagem. A avaliação diagnóstica pode ser concebida em diversos formatos e planejada de acordo com diferentes modalidades didáticas. Ela pode ser um texto livre, no qual o estudante explique tudo o que recorda ter aprendido no ano letivo anterior; uma atividade dialógica, na qual o professor faz questionamentos direcionados sobre determinados conhecimentos ou procedimentos realizados em uma atividade prática; ou ainda uma atividade mais direcionada, com questões que incentivem o estudante a exercitar a lógica, os conhecimentos matemáticos, a resolução de problemas, a elaboração de hipóteses ou quaisquer outros conhecimentos e habilidades que já tenham sido trabalhadas anteriormente. Os momentos avaliativos também devem ser entendidos como oportunidades de reflexão, em que o professor pode identificar os pontos fortes e as fragilidades de seu trabalho. Essa reflexão é importante porque possibilita o diagnóstico da prática docente e direciona a reestruturação de práticas didático-pedagógicas e o replanejamento do trabalho educativo focalizando as necessidades formativas dos estudantes. Nesse sentido, a avaliação pode ser vista como um trabalho constante que serve para direcionar possíveis modificações necessárias no planejamento inicial.

A escolha das metodologias e dos instrumentos que serão utilizados na avaliação deve se basear nos objetivos formativos, nas habilidades e nos conhecimentos trabalhados em sala de aula, bem como ser coerentes com as modalidades didáticas adotadas. O processo avaliativo exige uma imersão em diferentes aspectos da atuação do professor, que deve procurar conhecer e adotar novas situações de aprendizagem e instrumentos avaliativos que se adequem aos objetivos estabelecidos no currículo, no projeto político-pedagógico da escola e no planejamento dos conteúdos que foram trabalhados. É importante lembrar que os processos avaliativos estão sujeitos à subjetividade, já que avaliar necessariamente envolve um juízo de valor. Assim, é importante estabelecer e compartilhar com os estudantes, de maneira clara e objetiva, os critérios das avaliações que serão utilizados. Dessa forma, os estudantes terão clareza do que o professor espera e do que devem desenvolver ao longo do ano letivo. Eles podem ser avaliados por meio de diferentes instrumentos: provas dissertativas, testes, construções de modelos, redações e relatórios, participações e desempenhos em atividades individuais e coletivas, apresentações de seminários e de trabalhos, exercícios que proponham a resolução de problemas ou outras produções que expressem e representem alguma construção dos estudantes no decorrer de uma tarefa ou de um trabalho em grupo. Esses instrumentos devem ser usados de forma variada e fornecer subsídios para o monitoramento da aprendizagem dos estudantes, de modo que possam ajudá-los a sistematizar suas aprendizagens. Diferentes modos de avaliação usados regularmente configuram uma avaliação formativa, a qual deve ser contínua, cumulativa e sistematizada porque vai além da verificação se o estudante aprendeu determinado conteúdo. Ela permite detectar a defasagem de aprendizagem e a correção de rumos do ensino para um estudante ou um grupo de estudantes. A avaliação formativa não tem caráter classificatório e é realizada com frequência durante o ano letivo. Como para toda prática docente, é importante planejar cada avaliação, pois a principal função dela é acompanhar a evolução da aprendizagem individual e coletiva dos estudantes. A autoavaliação consiste em outra opção de instrumento avaliativo. Com ela, o estudante pode exercitar a capacidade de reflexão sobre o próprio desempenho nas atividades propostas pelo educador.

9.1 A avaliação formativa A avaliação educacional deve ser entendida para além de propósitos classificatórios, servindo também como um instrumento a favor da aprendizagem. Na perspectiva da avaliação formativa, o processo avaliativo tem como objetivo primordial acompanhar a aprendizagem dos alunos de modo a compreender seus avanços e suas dificuldades. Avaliar passa a ser uma tarefa que compõem a prática pedagógica de forma contínua e sempre oferecendo feedbacks para os alunos e possibilitando novos rumos para a aprendizagem. Em uma perspectiva formativa, a avaliação deve ser vista como um meio que auxilia alunos e professores. Os alunos tomam conhecimento do quanto aprenderam e se desenvolveram socialmente com as aulas, e o professor usa a avaliação como instrumento para melhorar a sua atuação. Um processo de avaliação formativa, quando realizado adequadamente, permite que o professor tenha informações suficientes para que possa ajudar seus alunos a descobrir e tomar consciência dos obstáculos, dificuldades e dúvidas que devem ser ultrapassados para a compreensão mais elaborada dos conteúdos. Os instrumentos de avaliação devem sempre ser dimensionados e planejados tendo em vista os objetivos e propósitos que se deseja atingir. Por isso, devemos nos perguntar antes de preparar um instrumento de avaliação: • Queremos diagnosticar o que os alunos já sabem? • Queremos avaliar aprendizagem de conceitos, de procedimentos e de atitudes? • Desejamos avaliar as habilidades que foram desenvolvidas nas aulas? • Desejamos avaliar o ensino? Para o professor, um instrumento de avaliação deve fornecer um conjunto de informações sobre qual é o desenvolvimento atual do aluno e como explorar o potencial de aprendizagem. É a partir dessas informações que o professor organiza suas próximas ações, que podem ser seguir trabalhando os conteúdos inicialmente previstos, retomar o que se mostrou difícil para a maioria dos alunos ou agir pontualmente nos casos de dificuldades individuais. Nas avaliações formativas, o registro dos avanços e das dificuldades dos alunos torna-se informação preciosa para a condução da aprendizagem. XXI

Os estudantes, por sua vez, precisam da avaliação para ter uma ideia daquilo que sabem ou precisam saber. É importante também que a avaliação estabeleça qual é sua situação em relação a determinados objetivos gerais de grupo, não com finalidade classificatória, mas com a intenção de reconhecer seu percurso de aprendizagem. Sem uma atitude favorável em relação à aprendizagem não se avança, e essa atitude depende estreitamente da autoestima de cada aluno. O resultado de uma avaliação não pode ser um obstáculo insuperável. Ele deve ser um estímulo e incentivo para a aprendizagem. A avaliação formativa, entendida como uma etapa do processo de ensino-aprendizagem, deixa de centrar-se nos resultados obtidos pelos estudantes em momentos específicos e passa a oferecer devolutivas sobre em qual etapa do processo cada um se encontra. As atividades individuais e coletivas, as provas, a participação em discussões e debates são instrumentos úteis de avaliação que oferecem um registro do percurso que os alunos estão trilhando no momento. Se entendermos a avaliação como um processo contínuo e não como um somatório de notas de provas fragmentadas, perceberemos que há um conjunto de instrumentos aplicados ao longo do tempo que oferecem um panorama do desempenho e desenvolvimento de cada estudante. Um bom processo de avaliação implica na escolha de instrumentos que possam evidenciar e subsidiar o processo de aprendizagem. Não é adequado avaliar a aprendizagem e o ensino com base em um único instrumento. As provas escritas são, geralmente, instrumentos muito utilizados para avaliação. Apesar de importantes, eles não são e nem devem ser os únicos. Em um processo mais amplo, podemos ter um conjunto de instrumentos, como: entrevistas, atividades individuais e em grupo, seminários, modelos, painéis, produção de textos diversos, inclusive os que envolvem mídias digitais, relatórios de atividades experimentais, dramatizações, entre outros. Cada tarefa proposta aos alunos pode envolver diferentes instrumentos de avaliação. Por exemplo, ao solicitar aos alunos que produzam um texto informativo sobre o uso racional da água, estamos promovendo situações nas quais várias habilidades são requeridas até que o produto final seja entregue. Temos todo um processo de construção do texto a ser avaliado. Com um conjunto de instrumentos elaborados com a finalidade de oferecer XXII

informações sobre os caminhos percorridos pelo aluno nessa produção, o professor recolhe elementos suficientes para avaliar cada etapa (por exemplo, texto inicial, textos revistos, seleção de figuras) e, se for o caso, interferir buscando os melhores resultados para todos. É importante que os objetivos da avaliação sejam conhecidos por todos. Estudantes e professores devem estar esclarecidos da finalidade de cada instrumento utilizado. Explicitar os objetivos dos instrumentos ajuda os estudantes a se preparar adequadamente e a redimensionar o trabalho que estão realizando ou que virão a realizar. É também de grande importância que o professor analise cuidadosamente as informações obtidas das avaliações realizadas por órgãos oficiais como Secretarias Estaduais e Municipais de Educação e Ministério da Educação. Tais avaliações fornecem subsídios para a atuação dos poderes públicos visando à melhoria dos sistemas de ensino e também permitem às escolas e aos professores identificarem as dificuldades apresentadas pelos alunos, em uma escala mais ampla, e como devem atuar no sentido de superá-las.

10. Metodologias ativas de aprendizagem As metodologias ativas de ensino são modalidades didáticas que têm por objetivo central colocar o estudante no centro do processo de aprendizagem, de forma que este é convidado a não somente ouvir, mas também a fazer e “colocar a mão na massa”. Autonomia Reflexão

Inovação

Aluno: centro do processo de ensino e aprendizagem

Problematização da realidade

Trabalho em equipe Professor, mediador, facilitador, ativador

Fonte: GUIA de Metodologias Ativas para Professores de Ensino de Ciências na Educação Básica. Disponível em: https://educapes.capes.gov. br/handle/capes/599500. Acesso em: 20 ago. 2022.

Essas modalidades didáticas promovem o desenvolvimento da autonomia e oferecem aos estudantes oportunidades para refletir, trabalhar em equipe, solucionar problemas entre outras atividades. O professor nesse processo assume um papel de mediador, atuando como um facilitador do processo de ensino-aprendizagem. A seguir, apresentamos algumas modalidades didáticas que são consideradas metodologias ativas de ensino e aprendizagem. 10.1 Sala de aula invertida A sala de aula invertida é um exemplo de metodologia ativa de aprendizagem na qual o estudante é colocado a atuar ativamente no seu processo de aprendizagem. Essa metodologia consiste em inverter a lógica tradicional da aula: os estudantes irão ler e estudar o conteúdo em casa e, na aula, irão fazer as atividades relacionadas a este conteúdo. Nessa dinâmica, os estudantes poderão ter um conteúdo pré-determinado pelo professor ou também poderá ser motivado a pesquisar sobre determinado assunto. É importante que, nessa atividade, o professor atue como mediador e orientador da trajetória de pesquisa e curadoria de conhecimentos e informações trazidos pelos estudantes, buscando conscientizá-los sobre a importância da escolha de fontes de informação que sejam confiáveis. 10.2 Aprendizagem Baseada em Problemas A Aprendizagem Baseada em Problemas, como o próprio nome diz, se baseia em promover contextos de aprendizagem com foco na resolução de problemas reais do cotidiano. Essa abordagem se inicia com a identificação de problemas que preferencialmente estejam relacionados com o cotidiano dos estudantes. A partir da identificação deste problema, o professor pode promover discussões para focaliza uma questão em particular da problemática para que essa seja o foco dos estudantes. Após a delimitação da questão problema a ser abordada, o professor deve questionar os estudantes sobre suas hipóteses acerca do problema foco do estudo, buscando gerar previsões e/ou explicações que norteiem a busca por respostas. Posteriormente, o professor pode atuar como um mediador no mapeamento dos conhecimentos e experiências que os estudantes já possuem e que podem servir de repertório na elaboração de explicações e busca de respostas ou soluções para a questão problema que está sendo abordada.

Assim, os estudantes são convidados a buscar novas informações e conhecimentos, bem como a definir um plano de trabalho detalhado que os permita construir conhecimentos para propor explicações ou soluções para o problema. Essas explicações e soluções construídas pelos estudantes devem ser expostas por meio um relatório que contenha dados, evidências e considerações baseadas nas pesquisas, análises e reflexões feitas pelos alunos acerca do problema estudado. É importante também que o professor organize um momento de socialização desse relatório para que todos os estudantes conheçam os resultados dos projetos desenvolvidos, bem como as diferentes soluções propostas pelos estudantes. 10.3 Aprendizagem Baseada em Projetos Na Aprendizagem Baseada em Projetos, os estudantes são organizados em grupos que tem por objetivo solucionar uma questão de um tema específico por meio do desenvolvimento de um projeto proposto pelo professor, que atua como orientador do processo. Para trabalhar com essa metodologia ativa, o professor deve definir o número de participantes de cada grupo e o prazo que os grupos terão para realizar o projeto. A escolha do tema dos projetos deve ser democrática e discutida com os estudantes, tendo como critérios base dessa seleção os interesses do grupo e os objetivos didático-pedagógicos que o professor espera alcançar com o desenvolvimento do projeto. É bastante importante que os projetos tenham significado para os estudantes, de forma que estes se sintam engajados com a temática e com as relações que ela estabelece com temas presentes em suas vidas. Os grupos são orientados pelo professor a desenvolver pesquisas, debates, exposições e ideias para estruturar e construir coletivamente o projeto proposto, fazendo uso de múltiplos recursos para o seu desenvolvimento. Ao término do projeto, é importante que sejam promovidos momentos de socialização de seus resultados e produtos finais, de forma que haja um feedback do professor sobre o trabalho do grupo, bem como do produto final apresentado. Nos Manuais do Professor específicos de cada volume, abordamos outras modalidades didáticas que fazem parte das Metodologias Ativas de Aprendizagem. XXIII

10.4 Mapas conceituais A criação de Mapas Conceituais é uma metodologia ativa que permite aos estudantes organizar conhecimentos, construindo uma rede de relações e significados entre eles, de forma hierárquica ou não.

Assim, por meio dessa ferramenta, os estudantes podem se apropriar de uma nova forma de organizar e representar o conhecimento, interligando aspectos relevantes do que aprendeu sobre um determinado conteúdo. Mapas Conceituais

foram desenvolvidos por

Joseph Novak Sensibilidade ou Afetividade

são

Percepções de Regularidades ou Padrões em

Eventos (Acontecimentos)

O Conhecimento Organizado

inclui

é necessário para

Proposições

são

são podem ser

Rotulados

Objetos (Assuntos)

Símbolos

Estruturados Hierarquicamente Palavras

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são construídas na

Criatividade

Estrutura Cognitiva Especialistas

Dependente do Contexto O Ensino Efetivo

A Aprendizagem Efetiva Cruzamento das Ligações mostrando

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Unidades de Pensamento

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Palavras de Ligação

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LIsta de Questões Foco

é composto por

são adicionados aos

Conceitos

eles representam

ajuda a responder

Inter-relações

por exemplo

Social

Pessoal

Diferentes Segmentos do Mapa

entre

Fonte: GUIA de Metodologias Ativas para Professores de Ensino de Ciências na Educação Básica. Disponível em: https://educapes.capes. gov.br/handle/capes/599500. Acesso em: 20 ago. 2022.

Geralmente os conceitos são organizados dentro de figuras geométricas como círculos ou retângulos que se conectam e interligam por meio de linhas ou setas. Sobre essas linhas e setas são adicionadas palavras ou frases que elucidam a relação entre os conceitos que estão sendo conectados. Os mapas conceituais permitem também ao estudante utilizar notações para destacar os conceitos mais importantes ou centrais representados na ferramenta. O uso de setas também é importante para que o estudante construa uma lógica de leitura e de relação entre os principais conceitos e os que são mais secundários ou específicos. Assim, o sentido da leitura das setas também serve como ferramenta para o estabelecimento de relações. Para auxiliar na montagem de mapas conceituais, abaixo disponibilizados um link com sugestões de softwares que podem ser utilizados pelos estudantes na elaboração de seus mapas conceituais: disponível em: https://gitmind.com/pt/criadores-mapas-con ceituais-em-educacao.html (acesso em: 20 ago. 2022). XXIV

11. Apresentação dos recursos didáticos da obra A coleção é composta de quatro volumes, sendo destinada para o ensino de Ciências da Natureza dos anos finais do Ensino Fundamental. Os conteúdos de cada volume estão organizados em unidades, as quais são formadas por capítulos. Os livros apresentam as seções a seguir. Panorama – Esta seção faz parte da abertura das unidades e funciona como uma etapa importante de levantamento dos conhecimentos prévios dos estudantes sobre os temas propostos na unidade temática. Ela pode ser usada como ferramenta de avaliação diagnóstica. Início de conversa – O objetivo desta seção é apresentar imagens, gráficos, esquemas e textos com informações que permitam aos estudantes fazer reflexões relevantes para iniciar as discussões sobre os temas propostos na unidade temática.

História da Ciência – O objetivo desta seção é retomar fatos da história da Ciência relacionados ao tema de estudo da unidade. O resgate da historicidade serve para contextualizar fatos, experimentos, teorias e explicações científicas, promovendo a compreensão de que a construção do conhecimento científico é um processo colaborativo que reflete sua época cultural. O reconhecimento desses aspectos históricos valoriza os processos de construção do conhecimento científico, as disputas de ideias e de poder, o desenvolvimento de tecnologias, as descobertas ao acaso e outros fatos relevantes da história da Ciência. É importante mostrar que a construção do conhecimento científico é coletiva e vinculada às condições históricas e materiais de cada época. Ciências em ação – Esta seção propõe uma atividade prática. Ela pode ser uma experimentação, a observação detalhada de um objeto/fenômeno em estudo, a montagem de um modelo, a coleta de dados e montagem de tabelas, a análise de uma tabela e/ou gráfico, o levantamento de hipóteses, a comparação de dados, teorias ou explicações e a resposta a uma questão-problema considerando os dados obtidos em atividade experimental e outras situações que representam as etapas do desenvolvimento do conhecimento científico. Tais atividades visam proporcionar aos estudantes a vivência da prática científica e suas características (observação, coleta de dados, análise de resultados, confirmação ou refutação de hipóteses, comparação de dados, comparação de teorias ou explicações etc.). Sugere-se que as propostas didáticas desta seção sejam realizadas preferencialmente em grupo, para que também seja possível trabalhar habilidades socioemocionais e práticas de colaboração. Fórum – Esta seção solicita que os estudantes debatam tópicos relacionados aos temas e assuntos estudados. Assim, eles precisam tecer argumentos sobre algum tema participando e trocando opiniões com os colegas. O foco desse trabalho consiste no fomento à troca de ideias e à formulação de hipóteses, na tentativa de resolver um problema, de justificar uma observação ou de defender um posicionamento e/ou um ponto de vista. O foco são análises de temas atuais em que o estudante utilizará os conhecimentos que está aprendendo na unidade temática como repertório para debater o assunto tratado. Recomenda-se que ao final seja proposta uma síntese individual ou coletiva dos assuntos debatidos, que pode ser utilizada pelo professor como uma das ferramentas de avaliação da aprendizagem. Um aspecto relevante nesta seção é a possibilidade de prática argumentativa. O Fórum

pode propiciar reflexões sobre aspectos sociais e valores da coletividade. Múltiplos olhares – Nesta seção, são sugeridos outros materiais e conteúdos que ampliam o conhecimento dos estudantes sobre os assuntos trabalhados. A seção apresenta sugestões de livros, músicas, filmes, séries, textos literários e locais para visitação – como museus, observatórios, entre outros – que abordam algum aspecto relativo ao tema em estudo nas unidades temáticas. Pesquisa – Sugestões de pesquisas que os estudantes podem fazer para ampliar o conhecimento ou obter mais informações sobre os temas tratados no capítulo. Recomenda-se que o professor oriente os estudantes para que compartilhem o resultado da pesquisa com os demais colegas da turma. Esta seção também pode orientar os estudantes nos trabalhos individuais ou em grupo que podem ser apresentados para a turma e servir de instrumento de avaliação para o professor. Expansão de repertório – Seção que traz textos, imagens, infográficos, tabelas e outros recursos textuais com o objetivo de expandir as discussões e os conhecimentos tratados no capítulo ou ainda suscitar reflexões sobre situações reais ou hipotéticas. Os estudantes são convidados a realizar atividades extras relativas aos temas em estudo. Retomada do Panorama – Esta seção retoma as questões apresentadas na seção Panorama. O objetivo é que os estudantes retomem os conhecimentos e as discussões realizadas no início da unidade. Decifrando a Ciência – Nesta seção são apresentados textos de divulgação científica que se relacionam com o tema do capítulo. O objetivo é trabalhar o letramento científico dos estudantes apresentando-lhes aspectos da cultura científica, como as formas próprias de se comunicar, de realizar procedimentos, de lidar com problemas e situações anômalas, entre outros. Em muitas situações, são incluídos trechos que oferecem subsídios para a compreensão do texto, como um conceito, uma contextualização histórica, entre outras possibilidades. Reveja – Esta seção aparece duas vezes em cada capítulo, ao final de um bloco temático. Nela são apresentadas atividades que estimulam os estudantes a retomar os conhecimentos e habilidades estudados ao longo do capítulo. Os exercícios e atividades podem, por exemplo, ser na forma de questões ou solicitar a interpretação de imagens, leitura de tabelas ou diagramas etc. XXV

INDICAÇÕES ESPECÍFICAS PARA O 6o ANO O 6o ano marca a passagem dos estudantes da etapa dos anos iniciais para os anos finais do Ensino Fundamental. É importante que, neste momento, você faça um diagnóstico dos conhecimentos de Ciências da Natureza que eles construíram ao longo dos Anos Iniciais do Ensino Fundamental, como forma de valorizar os aprendizados, e utilize-os como repertório para construir seu planejamento docente. No Capítulo 1 deste volume, os estudantes terão uma introdução à teoria celular com o objetivo de compreender a célula como a unidade básica da vida. A noção de que os seres vivos são constituídos de células e que, em seres pluricelulares, elas podem se organizar em tecidos e órgãos para formar complexos sistemas é algo relevante para que eles reconheçam a importância dessa estrutura. com base nesses conhecimentos, você pode apresentar-lhes a diversidade de formas de vida existente, as formas de organização (unicelulares e pluricelulares) e os modos de reprodução (assexuada e sexuada) dos organismos vivos. Essas características, além de muitas outras, servem também como critério para classificar esses seres vivos em agrupamentos (reinos, filos, famílias, por exemplo), por isso, é importante ensinar aos estudantes como os cientistas classificam os organismos. Após compreender os níveis de organização dos seres vivos e algumas de suas principais características, os estudantes estudarão, nos capítulos 2 e 3, as principais funções e morfologias de alguns órgãos que compõem os sistemas do corpo humano: cardiovascular (circulatório), nervoso, endócrino, esquelético e muscular. Esses estudos são relevantes para que eles compreendam o funcionamento do próprio corpo, o que pode incentivá-los a buscar formas de preservar a saúde e o bem-estar não só deles como das pessoas à sua volta. No Capítulo 3, eles terão a oportunidade de conhecer melhor os órgãos do sentido responsáveis por captar estímulos do ambiente e interpretá-los, promovendo a integração do corpo. Neste capítulo, também é abordada a importância do acolhimento, da inclusão social e do reconhecimento dos direitos de pessoas com deficiência física, visual e auditiva por meio de atitudes pautadas na empatia e na solidariedade. Nos capítulos 4, 5 e 6, os estudantes estudarão o planeta Terra e suas características. O foco está nos estudos geológicos da estrutura interna da Terra, dos tipos de rochas, dos fósseis e do solo e suas características (cor, textura e permeabilidade). Aqui também há uma ênfase para questões XXVI

ambientais relacionadas à atividade mineradora, algo fundamental para que eles compreendam a importância econômica e social dessa atividade, bem como os impactos ambientais decorrentes da exploração dos recursos naturais. Os conhecimentos sobre as características e a composição da atmosfera e dos fenômenos que ali ocorrem, como as chuvas e outros tipos de precipitações, também são abordados. Além disso, este volume trata dos movimentos que o planeta Terra realiza e que são importantes para a compreensão de fenômenos como a sucessão dos dias e das noites e para a contagem do tempo pela humanidade. São discutidas as evidências do formato esférico da Terra com os estudantes, para os quais são apresentados o processo histórico de construção das explicações científicas sobre o tema. Todo o volume é composto de textos, atividades e outros recursos pautados na promoção do letramento científico dos estudantes. Para além da compreensão de conceitos, leis e teorias, os conteúdos do volume focam também na apresentação de cientistas de diferentes épocas e fatos históricos que os ajudam a entender a construção dos conhecimentos científicos. Além disso, buscamos fomentar o reconhecimento e a valorização da inventividade e da criatividade dos pesquisadores como fatores fundamentais para a realização de descobertas e a criação de novos aparelhos e aparatos tecnológicos, possibilitados pelo desenvolvimento do conhecimento científico. Os estudantes são incentivados a engajar-se em práticas características das Ciências da Natureza como forma de conhecer e apropriar-se de procedimentos próprios da metodologia científica. As propriedades gerais e específicas dos materiais são abordadas no Capítulo 7. Esses conhecimentos são importantes porque contribuem para a compreensão das características de muitos objetos presentes no cotidiano dos estudantes. Entender conceitos como brilho, transparência e dureza é relevante para o processo de escolha de materiais adequados para determinados usos e determinadas aplicações. O conceito de mistura e os exemplos de misturas homogêneas e heterogêneas, como o ar e a água do mar, são apresentados também neste capítulo. Aqui eles terão a oportunidade de conhecer diferentes tipos de mecanismos de separação de misturas e suas aplicabilidades em processos corriqueiros do cotidiano, como a preparação de um café filtrado, ou em atividades industriais complexas, como as empregadas na indústria petroquímica.

Por fim, no Capítulo 8 são abordados os conhecimentos sobre reações químicas e algumas evidências de sua ocorrência. A relevância das transformações químicas para a produção de medicamentos e alimentos estão destacados no texto. Assim, aos estudantes são apresentados conhecimentos científicos que se relacionam com o mundo do trabalho, já que o capítulo dedica-se a discutir o uso industrial das reações químicas. Além disso, há exemplos de impactos socioambientais relacionados aos resíduos que são descartados na produção de bens de consumo como o papel. Esses conhecimentos são relevantes para que os estudantes reflitam sobre o consumo consciente e a responsabilidade que temos em relação à preservação e recuperação do meio ambiente. RECONHECENDO A BNCC NO MATERIAL A seguir, elencamos as competências gerais da BNCC e as competências específicas de Ciências da Natureza que são trabalhadas ao longo deste volume. COMPETÊNCIAS GERAIS

1. Valorizar e utilizar os conhecimentos historicamente construídos sobre o mundo físico, social, cultural e digital para entender e explicar a realidade, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 2. Exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para investigar causas, elaborar e testar hipóteses, formular e resolver problemas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das diferentes áreas. 4. Utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras, e escrita), corporal, visual, sonora e digital –, bem como conhecimentos das linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências, ideias e sentimentos em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo. 5. Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de informação e comunicação de forma crítica, significativa, reflexiva e ética nas diversas práticas sociais (incluindo as escolares) para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos, resolver problemas e exercer protagonismo e autoria na vida pessoal e coletiva. 7. Argumentar com base em fatos, dados e informações confiáveis, para formular, negociar e defender ideias, pontos de vista e decisões comuns que respeitem e promovam os direitos humanos, a consciência socioambiental e o consumo responsável em âmbito local, regional e global, com posicionamento ético em relação ao cuidado de si mesmo, dos outros e do planeta. 8. Conhecer-se, apreciar-se e cuidar de sua saúde física e emocional, compreendendo-se na diversidade humana e reconhecendo suas emoções e as dos outros, com autocrítica e capacidade para lidar com elas. 10. Agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, tomando decisões com base em princípios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários. COMPETÊNCIAS ESPECÍFICAS

1. Compreender as Ciências da Natureza como empreendimento humano, e o conhecimento científico como provisório, cultural e histórico. 2. Compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas, tecnológicas, socioambientais e do mundo do trabalho, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva. 3. Analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural, social e tecnológico (incluindo o digital), como também as relações que se estabelecem entre eles, exercitando a curiosidade para fazer perguntas, buscar respostas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza.

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COMPETÊNCIAS ESPECÍFICAS

4. Avaliar aplicações e implicações políticas, socioambientais e culturais da ciência e de suas tecnologias para propor alternativas aos desafios do mundo contemporâneo, incluindo aqueles relativos ao mundo do trabalho. 5. Construir argumentos com base em dados, evidências e informações confiáveis e negociar e defender ideias e pontos de vista que promovam a consciência socioambiental e o respeito a si próprio e ao outro, acolhendo e valorizando a diversidade de indivíduos e de grupos sociais, sem preconceitos de qualquer natureza. 6. Utilizar diferentes linguagens e tecnologias digitais de informação e comunicação para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos e resolver problemas das Ciências da Natureza de forma crítica, significativa, reflexiva e ética. 7. Conhecer, apreciar e cuidar de si, do seu corpo e bem-estar, compreendendo-se na diversidade humana, fazendo-se respeitar e respeitando o outro, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza e às suas tecnologias. 8. Agir pessoal e coletivamente com respeito, autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, recorrendo aos conhecimentos das Ciências da Natureza para tomar decisões frente a questões científico-tecnológicas e socioambientais e a respeito da saúde individual e coletiva, com base em princípios éticos, democráticos, sustentáveis e solidários. A seguir, elencamos as habilidades da BNCC trabalhadas neste volume. HABILIDADES

(EF06CI01) Classificar como homogênea ou heterogênea a mistura de dois ou mais materiais (água e sal, água e óleo, água e areia etc.). (EF06CI02) Identificar evidências de transformações químicas a partir do resultado de misturas de materiais que originam produtos diferentes dos que foram misturados (mistura de ingredientes para fazer um bolo, mistura de vinagre com bicarbonato de sódio etc.). (EF06CI03) Selecionar métodos mais adequados para a separação de diferentes sistemas heterogêneos a partir da identificação de processos de separação de materiais (como a produção de sal de cozinha, a destilação de petróleo, entre outros). (EF06CI04) Associar a produção de medicamentos e outros materiais sintéticos ao desenvolvimento científico e tecnológico, reconhecendo benefícios e avaliando impactos socioambientais. (EF06CI05) Explicar a organização básica das células e seu papel como unidade estrutural e funcional dos seres vivos. (EF06CI06) Concluir, com base na análise de ilustrações e/ou modelos (físicos ou digitais), que os organismos são um complexo arranjo de sistemas com diferentes níveis de organização. (EF06CI07) Justificar o papel do sistema nervoso na coordenação das ações motoras e sensoriais do corpo, com base na análise de suas estruturas básicas e respectivas funções. (EF06CI08) Explicar a importância da visão (captação e interpretação das imagens) na interação do organismo com o meio e, com base no funcionamento do olho humano, selecionar lentes adequadas para a correção de diferentes defeitos da visão. (EF06CI09) Deduzir que a estrutura, a sustentação e a movimentação dos animais resultam da interação entre os sistemas muscular, ósseo e nervoso. (EF06CI10) Explicar como o funcionamento do sistema nervoso pode ser afetado por substâncias psicoativas. (EF06CI11) Identificar as diferentes camadas que estruturam o planeta Terra (da estrutura interna à atmosfera) e suas principais características. (EF06CI12) Identificar diferentes tipos de rocha, relacionando a formação de fósseis a rochas sedimentares em diferentes períodos geológicos. (EF06CI13) Selecionar argumentos e evidências que demonstrem a esfericidade da Terra.

XXVIII

HABILIDADES

(EF06CI14) Inferir que as mudanças na sombra de uma vara (gnômon) ao longo do dia em diferentes períodos do ano são uma evidência dos movimentos relativos entre a Terra e o Sol, que podem ser explicados por meio dos movimentos de rotação e translação da Terra e da inclinação de seu eixo de rotação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol. A seguir, elencamos os Temas Contemporâneos Transversais que são trabalhados ao longo deste volume. TEMAS CONTEMPORÂNEOS TRANSVERSAIS

Ciência e Tecnologia Meio Ambiente – Educação Ambiental Saúde Cidadania e Civismo – Vida familiar e social e Educação para o trânsito Economia – Trabalho POSSIBILIDADES DE INTERDISCIPLINARIDADE De acordo com os Temas Contemporâneos Transversais elencados, apresentamos a seguir as sugestões para a construção de aulas em conjunto com professores de outras áreas de conhecimento. Tema Contemporâneo Transversal: Meio Ambiente – Educação Ambiental ÁREAS DO CONHECIMENTO

COMPONENTE CURRICULAR

OBJETOS DO CONHECIMENTO

Ciências da Natureza

Ciências

Forma, estrutura e movimentos da Terra

EF06CI11 – Identificar as diferentes camadas que estruturam ao planeta Terra (da estrutura interna à atmosfera) e suas principais características.

Ciências Humanas

Geografia

Atividades humanas e dinâmica climática

EF06GE13 – Analisar consequências, vantagens e desvantagens das práticas humanas na dinâmica climática (ilha de calor etc.).

Linguagens

Língua Portuguesa

Relação do texto com o contexto de produção e experimentação de papéis sociais

EF69LP06 – Produzir e publicar notícias, fotodenúncias, fotorreportagens, reportagens, reportagens multimidiáticas, infográficos, podcasts noticiosos, entrevistas, cartas de leitor, comentários, artigos de opinião de interesse local ou global, textos de apresentação e apreciação de produção cultural – resenhas e outros próprios das formas de expressão das culturas juvenis, tais como vlogs e podcasts culturais, gameplay, detonado etc.– e cartazes, anúncios, propagandas, spots, jingles de campanhas sociais, dentre outros em várias mídias, vivenciando de forma significativa o papel de repórter, de comentador, de analista, de crítico, de editor ou articulista, de booktuber, de vlogger (vlogueiro) etc., como forma de compreender as condições de produção que envolvem a circulação desses textos e poder participar e vislumbrar possibilidades de participação nas práticas de linguagem do campo jornalístico e do campo midiático de forma ética e responsável, levando-se em consideração o contexto da Web 2.0, que amplia a possibilidade de circulação desses textos e “funde” os papéis de leitor e autor, de consumidor e produtor.

HABILIDADES

XXIX

O objetivo da articulação interdisciplinar sugerida anteriormente é a discutir a interferência do ser humano no clima por meio da poluição atmosférica, que tem causado o agravamento do efeito estufa. Esse tema é extremamente importante, já que as mudanças climáticas devido ao aquecimento global é uma realidade, e poderá ser trabalhado em junto com os assuntos do Capítulo 5, que aborda a temática ambiental e seus impactos. A ideia desta articulação entre os componentes curriculares de Ciências, Geografia e Língua Portuguesa é que os estudantes apropriem-se de conhecimentos, dados e evidências das alterações climáticas, noticiadas em textos jornalísticos e de divulgação científica, para que compreendam esse fenômeno. Com base nessa compreensão, sugere-se aos estudantes que construam argumentos sobre a relevância desse assunto e elaborem campanhas de conscientização que possam ser veiculadas na escola por meio da elaboração de textos de caráter jornalístico, como fotorreportagens, infográficos, podcasts noticiosos, artigos de opinião, entre outros. OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM POR CAPÍTULO Nesta seção, apresentamos os objetivos de cada capítulo deste volume, bem como as justificativas da pertinência de tais objetivos para o processo formativo dos estudantes. Além das justificativas específicas para cada capítulo deste volume, elencamos a seguir algumas justificativas pertinentes às diferentes seções e componentes trabalhados no Livro do Estudante, pois eles possibilitam aos estudantes: • extrair e interpretar informações de diferentes tipos de linguagens; • compreender que os conhecimentos científicos são desenvolvidos continuamente, ao longo do tempo, por meio da atuação e a colaboração de diversos cientistas; • utilizar objetos do cotidiano como ferramenta para a construção de analogias que permitam um melhor entendimento de processos, conceitos, leis e teorias científicas; • reconhecer a criatividade humana como elemento essencial para a resolução de problemas e para o desenvolvimento da Ciência; • participar de práticas características das Ciências da Natureza como forma de apropriar-se de seus processos de construção do conhecimento; • estimular o gosto pela leitura e o interesse por obras de divulgação dos conhecimentos científicos. UNIDADE 1 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 1 – UNIDADE FUNCIONAL E ESTRUTURAL DOS SERES VIVOS Objetos do conhecimento

Célula unidade de vida

Habilidades

Objetivos do capítulo

EF06CI05 – Explicar a organização básica das células e seu papel como unidade estrutural dos seres vivos.

Distinguir características morfológicas de aves que podem ser critérios para a classificação desses animais.

EF06CI06 – Concluir, com base na análise de ilustrações e/ou modelos (físico ou digitais), que os organismos são um complexo arranjo de sistemas com diferentes níveis de organização.

Reconhecer a contribuição de cientistas no passado para a construção do conhecimento científico.

Interpretar imagens de diferentes grupos de seres vivos.

Desenvolver uma chave de classificação para objetos escolares, como caderno, livro, lápis etc. Reconhecer os diferentes níveis taxonômicos do reino Animal. Valorizar a inventividade humana na construção de aparelhos capazes de ampliar a visão dos naturalistas dos séculos XVIII e XIX. Identificar as características comuns aos seres vivos (teoria celular).

XXX

UNIDADE 1 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 1 – UNIDADE FUNCIONAL E ESTRUTURAL DOS SERES VIVOS Objetos do conhecimento

Célula unidade de vida (continuação)

Habilidades

EF06CI06 – Concluir, com base na análise de ilustrações e/ou modelos (físico ou digitais), que os organismos são um complexo arranjo de sistemas com diferentes níveis de organização.

Objetivos do capítulo

Valorizar o conhecimento científico sobre os animais que possam causar danos à saúde de humanos e animais domésticos. Distinguir seres vivos unicelulares de pluricelulares. Reconhecer as características que distinguem seres vivos dos reinos Monera e Protistas. Interpretar tabelas com dados que mostram as mortes por doenças infecciosas e por doenças não infecciosas no século XX. Comparar características adaptativas de algas filamentosas e de árvores de grande porte quanto à sustentação, reprodução e transporte de substâncias. Reconhecer a importância ecológica de seres fotossintetizantes e de bactérias decompositoras. Avaliar riscos ambientais causados por acidentes como derramamento de petróleo no oceano. Distinguir reprodução sexuada de assexuada. Interpretar textos de divulgação científica. Experimentar a construção de uma chave dicotômica de classificação com base nas características observáveis de protistas e moneras.

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • observar e identificar as características de animais, plantas e microrganismos como forma de produzir dados para embasar a classificação dos seres vivos; • identificar diferenças e semelhanças entre os seres vivos com o objetivo de compreender processos, conceitos, leis e teorias científicas; • conhecer as características de animais peçonhentos, a fim de prevenir acidentes graves; • apropriar-se de conhecimentos da biologia celular para compreender os critérios de classificação dos seres vivos; • compreender a importância dos seres vivos fotossintetizantes e decompositores e seu papel nos ciclos da matéria; • identificar e interpretar os fatores de risco para o meio ambiente relacionados ao derramamento de compostos químicos nos mares e oceanos. UNIDADE 1 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 2 – NOSSO CORPO É UM SISTEMA INTEGRADO Objetos do conhecimento

Habilidades

Interação entre os sistemas locomotor e nervoso

EF06CI06 – Concluir, com base na análise de ilustrações e/ou modelos (físico ou digitais), que os organismos são um complexo arranjo de sistemas com diferentes níveis de organização.

Lentes corretivas

Objetivos do capítulo

Reconhecer que os organismos são formados por vários sistemas integrados. Explicar a relevância dos trabalhos de profissionais da saúde do passado para o desenvolvimento do conhecimento sobre o corpo humano.

XXXI

UNIDADE 1 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 2 – NOSSO CORPO É UM SISTEMA INTEGRADO Objetos do conhecimento

Habilidades

Objetivos do capítulo

Interação entre os sistemas locomotor e nervoso

EF06CI07 – Justificar o papel do sistema nervoso na coordenação das ações motoras e sensoriais do corpo, com base na análise de suas estruturas básicas e respectivas funções.

Comprovar que o conhecimento científico é provisório e modifica-se de acordo com as novas descobertas e as novas explicações.

EF06CI08 – Explicar a importância da visão (captação e interpretação das imagens) na interação do organismo com o meio e, com base no funcionamento do olho humano, selecionar lentes adequadas para a correção de diferentes defeitos da visão.

Localizar e identificar alguns sistemas do corpo humano: endócrino, nervoso e circulatório.

Lentes corretivas (continuação)

Reconhecer a importância dos aparelhos que produzem imagens do corpo humano para os diagnósticos médicos.

Explicar as principais funções dos sistemas cardiovascular, endócrino e nervoso. Reconhecer que os sistemas endócrino e nervoso coordenam ações geradas por estímulos internos e externos do nosso corpo. Compreender como os órgãos dos sentidos do ser humano identificam estímulos ambientais. Comprovar a atuação do tato, da visão e do paladar na coleta de informações físicas e químicas do ambiente. Valorizar o cuidado como o próprio corpo e a saúde dos olhos e das orelhas. Discutir e praticar atitudes que respeitam os direitos das pessoas com deficiência visual e/ ou auditiva. Distinguir práticas cotidianas que protegem os órgãos dos sentidos (olfato, visão, audição, paladar e tato). Identificar, por meio de atividade prática, a sensibilidade ao tato de regiões do corpo humano (costas, ponta dos dedos e braço).

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • reconhecer a importância da integração dos sistemas que atuam nos processos fisiológicos dos organismos; • compreender o funcionamento de alguns dos principais sistemas que compõem o corpo humano; • identificar órgãos, suas funções e os principais processos fisiológicos pelos quais são responsáveis; • explicar como os sistemas endócrino e nervoso atuam na integração do corpo humano com o ambiente por meio da identificação e interpretação de estímulos externos captados pelos órgãos sensoriais; • reconhecer a relevância do sistema cardiovascular (circulatório) no transporte de substâncias para as células; • reconhecer a importância do autocuidado como forma de promover o bem-estar físico e a saúde do corpo humano; • argumentar a favor dos direitos das pessoas surdas e com deficiência visual e defendê-los reconhecendo as especificidades e necessidades delas.

XXXII

UNIDADE 1 – VIDA E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 3 – MÚSCULOS, OSSOS E NERVOS Objetos do conhecimento

Habilidades

Interação entre os sistemas locomotor e nervoso

EF06CI09 – Deduzir que a estrutura, a sustentação e a movimentação dos animais resultam da interação entre os sistemas muscular, ósseo e nervoso. EF06CI10 – Explicar como o funcionamento do sistema nervoso pode ser afetado por substâncias psicoativas.

Objetivos do capítulo

Relacionar os movimentos dos vertebrados aos ossos, músculos, tendões e ligamentos. Reconhecer que o tecido ósseo é capaz de regenerar-se quando sofre uma fratura. Apontar as proteções que a caixa torácica e o crânio garantem a órgãos como pulmões e ao sistema nervoso central. Interpretar imagens do interior do corpo humano. Explicar o funcionamento dos músculos antagônicos e a relação entre medula de ossos longos com o sistema circulatório. Produzir um modelo que simula o movimento do braço e a ação de músculos antagônicos (bíceps e tríceps). Identificar, por meio de atividade prática, a existência de cartilagem na composição dos ossos. Valorizar a doação de medula óssea como um ato humanitário e de relevância para a saúde pública. Discutir a teoria mais aceita pelos cientistas que explica o funcionamento dos músculos. Compreender o papel dos impulsos elétricos gerados nos receptores nervosos na contração muscular. Perceber a importância dos trabalhos de Luigi Galvani no século XVIII, que iniciou o estudo dos neurônios e sua característica elétrica. Apreciar o uso de conceitos e processos científicos em obras literárias e cinematográficas. Comparar os modos de locomoção de vários animais invertebrados. Conceituar o que são substâncias psicoativas e neurotransmissores. Relacionar a deficiência na produção de alguns neurotransmissores e algumas doenças neurológicas. Analisar tabela com a descrição de efeitos de drogas psicoativas no sistema nervoso humano. Refletir sobre a relação entre o uso de drogas lícitas e ilícitas como fator causador de acidentes no trânsito.

• identificar diferenças e semelhanças entre os seres vivos com o objetivo de compreender processos, conceitos, leis e teorias científicas; • diferenciar substâncias psicoativas de neurotransmissores. • reconhecer a importância dos neurotransmissores para o funcionamento do sistema nervoso; • compreender os efeitos das substâncias psicoativas no corpo humano; • reconhecer as consequências negativas para a saúde e para o bem-estar relacionadas ao uso de drogas lícitas e ilícitas; • associar o uso de drogas lícitas e ilícitas aos riscos para a saúde individual e coletiva, sobretudo no trânsito. UNIDADE 2 – TERRA E UNIVERSO CAPÍTULO 4 – CAMADAS DO PLANETA TERRA Objetos do conhecimento

Habilidades

Forma, estrutura e movimentos da Terra

EF06CI11 – Identificar as diferentes camadas que estruturam o planeta Terra (da estrutura interna à atmosfera) e suas principais características.

Objetivos do capítulo

Identificar as diferentes camadas da estrutura interna da Terra e suas características. Relacionar a lava expelida por vulcões ativos com o material que forma o manto terrestre. Compreender, por meio de atividade prática, como se comportam os materiais que compõem o manto terrestre. Identificar as diferentes camadas da atmosfera e suas características. Classificar as camadas da atmosfera de acordo com sua temperatura. Compreender o papel da ozonosfera para a manutenção da vida na Terra. Explicar como ocorrem os fenômenos atmosféricos chuva, furacão, granizo, neve, entre outros. Relacionar o ciclo hidrológico com as mudanças de estado físico da água. Distinguir correntes de convecção e de advecção. Associar o desmatamento e a consequente falta de cobertura vegetal ao aumento da temperatura local (zonas de calor). Compreender o comportamento do vento e o uso de tecnologias associadas a ele.

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • reconhecer as características das camadas que compõem a estrutura interna da Terra; • compreender o vulcanismo, os terremotos e outros fenômenos e relacioná-los aos processos que se originam no interior do planeta Terra; • descrever as características das diferentes camadas da atmosfera; • relacionar as diferentes camadas da atmosfera às diferentes altitudes e temperaturas; • reconhecer o papel da ozonosfera na retenção de grande parte da radiação ultravioleta; • apropriar-se de processos, conceitos, leis e teorias científicas para interpretar e compreender fenômenos atmosféricos; • reconhecer o papel da ação antrópica na ocorrência de alterações no clima a nível local.

XXXIV

UNIDADE 2 – TERRA E UNIVERSO CAPÍTULO 5 – ROCHAS E SOLOS Objetos do conhecimento

Habilidades

Objetivos do capítulo

Forma, estrutura e movimentos da Terra

EF06CI12 – Identificar diferentes tipos de rochas, relacionando a formação de fósseis a rochas sedimentares em diferentes períodos geológicos.

Compreender o que são rochas e seu ciclo de formação e de desagregação. Identificar os diferentes tipos de rochas e seus processos de formação. Relacionar a formação dos fósseis às rochas sedimentares. Identificar os impactos ambientais causados pela exploração de minérios. Explicar a origem e as transformações do solo. Identificar fatores que interferem no processo de formação do solo. Relacionar os tipos de solo às suas características (cor, permeabilidade e textura). Realizar experimentos para investigar a permeabilidade de diferentes amostras de solo.

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • identificar os diferentes materiais presentes na crosta terrestre e valorizar sua importância para a humanidade; • distinguir os diferentes tipos de rocha e associá-los às suas origens e aos processos que ocorrem para sua formação; • reconhecer a importância dos fósseis para o estudo da história da vida no planeta Terra; • analisar e debater as consequências sociais, econômicas e ambientais causadas pela atividade mineradora; • compreender as principais características dos solos (cor, permeabilidade e textura); • reconhecer solos diferentes com base na análise de suas características (cor, permeabilidade e textura); • analisar a relação das características do solo com seu grau de permeabilidade. UNIDADE 2 – TERRA E UNIVERSO CAPÍTULO 6 – FORMA E MOVIMENTOS DA TERRA Objetos do conhecimento

Habilidades

Objetivos do capítulo

Forma, estrutura e movimentos da Terra

EF06CI13 – Selecionar argumentos e evidências que demonstrem a esfericidade da Terra.

Conhecer as concepções sobre a posição da Terra no Universo: do geocentrismo ao heliocentrismo.

EF06CI14 – Inferir que as mudanças na sombra de uma vara (gnômon) ao longo do dia em diferentes períodos do ano são uma evidência dos movimentos relativos entre a Terra e o Sol, que podem ser explicados pelo movimento de rotação e translação da Terra e da inclinação do seu eixo de rotação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol.

Argumentar a favor das evidências a respeito da esfericidade da Terra. Interpretar os movimentos de rotação e translação da Terra. Relacionar os movimentos da Terra com a formação dos dias e das noites. Relacionar os movimentos de rotação e de translação da Terra e as fases da Lua à duração dos dias, dos anos e dos meses, respectivamente.

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • reconhecer a importância da Ciência e dos estudos baseados em evidências para a constatação do formato esférico

XXXV

da Terra; • identificar diferenças entre as teorias do geocentrismo e do heliocentrismo; • valorizar a inventividade humana na construção de aparatos para medir o tempo com base em fenômenos astronômicos (por exemplo, o relógio de Sol); • relacionar as unidades de medida de tempo com fenômenos astronômicos. UNIDADE 3 – MATÉRIA E ENERGIA CAPÍTULO 7 – OS MATERIAIS QUE NOS CERCAM – USOS, PROPRIEDADES E COMPOSIÇÃO Objetos do conhecimento

Misturas homogêneas e heterogêneas Separação de materiais

Habilidades

Objetivos do capítulo

EF06CI01 – Classificar como homogênea e heterogênea a mistura de dois ou mais materiais (água e sal, água e óleo, água e areia etc.).

Interpretar as propriedades dos materiais como resultado de suas interações com agentes externos, como luz, calor e forças mecânicas.

Explicitar o conceito de misturas e dar EF06CI03 – Selecionar métodos mais exemplos. adequados para a separação de Classificar as misturas em homogêneas e diferentes sistemas heterogêneos a heterogêneas. partir da identificação de processos Comparar os diferentes processos de de separação de materiais (como a separação de misturas. produção de sal de cozinha, a destilação de petróleo, entre outros). Selecionar métodos adequados para a separação de misturas.

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • identificar as propriedades de diferentes tipos de materiais; • diferenciar substâncias puras de misturas; • reconhecer misturas homogêneas e misturas heterogêneas; • compreender os diferentes processos de separação de misturas; • discernir o processo de separação de misturas mais adequado para determinadas situações com base nas características e propriedades da mistura e das substâncias que a compõem; • reconhecer a importância dos conhecimentos científicos sobre compostos químicos e processos de separação de misturas e sua aplicabilidade para diversas finalidades. UNIDADE 3 – MATÉRIA E ENERGIA CAPÍTULO 8 – TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS Objetos do conhecimento

Transformações químicas Materiais sintéticos

XXXVI

Habilidades

Objetivos do capítulo

EF06CI02 – Identificar evidências de transformações químicas a partir do resultado de misturas de materiais que originam produtos diferentes dos que foram misturados (mistura de ingredientes para fazer um bolo, mistura de vinagre com bicarbonato de sódio etc.).

Compreender o que são transformações químicas. Identificar evidências de transformações químicas. Apropriar-se de notações próprias da Ciências da Natureza para representar os reagentes e os produtos de uma transformação química. Compreender a importância das transformações químicas para a produção de medicamentos e outros materiais relevantes para as atividades humanas.

UNIDADE 3 – MATÉRIA E ENERGIA CAPÍTULO 8 – TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS Objetos do conhecimento

Transformações químicas Materiais sintéticos (continuação)

Habilidades

EF06CI04 – Associar a produção de medicamentos e outros materiais sintéticos ao desenvolvimento científico e tecnológico, reconhecendo benefícios e avaliando impactos socioambientais.

Objetivos do capítulo

Identificar os benefícios e impactos socioambientais de transformações químicas utilizadas em processos industriais. Valorizar iniciativas de redução da produção de subprodutos e substâncias nocivas por parte das indústrias. Compreender os processos de transformação química realizados por microrganismos como fungos e bactérias. Compreender o que é combustão. Identificar os combustíveis e comburentes de uma combustão.

Esses objetivos justificam-se e são pertinentes, pois permitem aos estudantes: • explicar o que são transformações químicas; • descrever sinais que podem evidenciar a ocorrência de transformações químicas; • valorizar conhecimentos sobre transformações químicas e sua importância para diversas atividades humanas (produção de medicamentos, por exemplo); • reconhecer os riscos envolvidos na manipulação e mistura de substâncias químicas que possam gerar produtos tóxicos e prejudiciais à saúde; • reconhecer que seres vivos realizam transformações químicas; • compreender a importância de fungos e bactérias nos processos industriais de fermentação, sobretudo na produção de alimentos; • entender o que é combustão; • reconhecer reagentes e produtos em transformações químicas de combustão; • argumentar sobre as consequências socioambientais do uso de determinadas fontes de combustíveis.

XXXVII

PLANO DE DESENVOLVIMENTO BIMESTRAL Apresentamos nesta seção uma sugestão de cronograma bimestral com o objetivo de fornecer subsídios ao trabalho e planejamento docente. Contudo, ressaltamos que esse cronograma pode e deve ser alterado e reestruturado conforme suas necessidades, sobretudo em relação à adequação da sequência dos conteúdos aos resultados de avaliações diagnósticas e das particularidades de cada contexto educacional. A proposta a seguir sugere iniciar o ano estudando a célula e seu papel como unidade da vida por ser um tema importante para a compreensão de conceitos relacionados aos seres vivos, como organização corporal e formas de reprodução. Procure retomar com os estudantes aspectos relacionados aos conhecimentos construídos nos Anos Iniciais do Ensino Fundamental sobre os seres vivos e suas características. 1o BIMESTRE

UNIDADE 1 – CAPÍTULO 2

UNIDADE 1 – CAPÍTULO 1

Objetos do conhecimento

Célula unidade de vida

Interação entre os sistemas locomotor e nervoso Lentes corretivas

XXXVIII

Habilidades

EF06CI05 – Explicar a organização básica das células e seu papel como unidade estrutural dos seres vivos.

Temas

A descoberta da célula A teoria celular Organismos unicelulares e pluricelulares

EF06CI06 – Concluir, com base na análise de ilustrações e/ou modelos (físico ou digitais), que os organismos são um complexo arranjo de sistemas com diferentes níveis de organização.

Níveis de organização do mundo vivo

EF06CI07 – Justificar o papel do sistema nervoso na coordenação das ações motoras e sensoriais do corpo, com base na análise de suas estruturas básicas e respectivas funções.

Controle das funções dos órgãos que compõem um organismo complexo

Órgãos do sentido: visão, audição, tato, paladar e olfato

Importância da classificação dos seres vivos Reinos Monera e Protista Adaptações que garantem a economia de água em plantas terrestres Comparação entre organismos de diferentes níveis taxonômicos do filo Planta

Sistema hormonal e sistema nervoso Características do sistema nervoso Sistema nervoso em outros filos

Defeitos da visão

2o BIMESTRE

UNIDADE 1 – CAPÍTULO 3

Objetos do conhecimento

Interação entre os sistemas locomotor e nervoso

Habilidades

Temas

EF06CI09 – Deduzir que a estrutura, a sustentação e a movimentação dos animais resultam da interação entre os sistemas muscular, ósseo e nervoso.

Sistema esquelético: ossos e músculos Locomoção em invertebrados Movimento em animais sem esqueleto, com exoesqueleto e endoesqueleto

Comparação dos sistemas locomotores de vertebrados, artrópodes, moluscos e anelídeos EF06CI10 – Explicar como o funcionamento do sistema nervoso terrestres Substâncias psicoativas e saúde pode ser afetado por substâncias psicoativas. Produção de modelo de funcionamento de músculos antagônicos (bíceps e tríceps)

UNIDADE 2 – CAPÍTULO 4

Forma, estrutura e movimentos da Terra

EF06CI11 – Identificar as diferentes camadas que estruturam o planeta Terra (da estrutura interna à atmosfera) e suas principais características.

Composição e características das principais camadas internas no planeta Terra: crosta, manto e núcleo Critérios para a divisão do interior do planeta em camadas Construção de modelo do interior do planeta Apresentação da atmosfera terrestre Critérios para a divisão da atmosfera em camadas Características da troposfera, estratosfera, mesosfera e ionosfera. Correntes de convecção no manto e na troposfera A força destruidora do vento (vendaval e furacão) O vento e a tecnologia aeronáutica

3o BIMESTRE

UNIDADE 2 – CAPÍTULO 5

Objetos do conhecimento

Forma, estrutura e movimentos da Terra

Habilidades

EF06CI12 – Identificar diferentes tipos de rochas, relacionando a formação de fósseis a rochas sedimentares em diferentes períodos geológicos.

Temas

Tipos e origem das rochas Formação e composição das rochas Ciclo das rochas Rochas sedimentares e fósseis Propriedades e usos dos minerais pela sociedade Impacto ambiental causado pela exploração de minérios Formação e composição do solo Tipos e características dos solos argilosos, arenosos e humosos

XXXIX

3o BIMESTRE

UNIDADE 2 – CAPÍTULO 6

Objetos do conhecimento

Forma, estrutura e movimentos da Terra

Habilidades

Temas

EF06CI13 – Selecionar argumentos e evidências que demonstrem a esfericidade da Terra.

A compreensão histórica da forma da Terra Evidências da esfericidade da Terra

O movimento de rotação da Terra EF06CI14 – Inferir que as mudanças Dia e noite na sombra de uma vara (gnômon) O movimento de translação da Terra ao longo do dia em diferentes períodos do ano são uma evidência Medidas de tempo: horas e calendários dos movimentos relativos entre a Terra e o Sol, que podem ser explicados pelo movimento de rotação e translação da Terra e da inclinação do seu eixo de rotação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol. 4o BIMESTRE

UNIDADE 3 – CAPÍTULO 8

UNIDADE 3 – CAPÍTULO 7

Objetos do conhecimento

Misturas homogêneas e heterogêneas Separação de materiais

Habilidades

Temas

EF06CI01 – Classificar como homogênea e heterogênea a mistura de dois ou mais materiais (água e sal, água e óleo, água e areia etc.).

Propriedades gerais e específicas dos materiais

EF06CI03 – Selecionar métodos mais adequados para a separação de diferentes sistemas heterogêneos a partir da identificação de processos de separação de materiais (como a produção de sal de cozinha, a destilação de petróleo, entre outros). Transformações EF06CI02 – Identificar evidências químicas de transformações químicas a partir do resultado de misturas de Materiais materiais que originam produtos sintéticos diferentes dos que foram misturados (mistura de ingredientes para fazer um bolo, mistura de vinagre com bicarbonato de sódio etc.). EF06CI04 – Associar a produção de medicamentos e outros materiais sintéticos ao desenvolvimento científico e tecnológico, reconhecendo benefícios e avaliando impactos socioambientais.

Conceito de mistura Tipos de mistura Exemplos de misturas homogêneas e heterogêneas É possível separar os componentes de uma mistura? Tipos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas

Conceito de transformação química Evidências de transformações químicas Transformações químicas no sistema produtivo Transformações químicas e energia Transformações químicas e impactos socioambientais

ATIVIDADES COMPLEMENTARES Na primeira atividade, relacionada aos assuntos do Capítulo 6, propomos a construção de um modelo que possibilita aos estudantes visualizar e compreender a variação na duração dos períodos claros e escuros do dia no decorrer do ano. Essa simulação de uma visão da Terra a partir do espaço é fundamental para a compreensão desse assunto. Um modelo pode ser uma representação ampliada ou reduzida de qualquer objeto real que não pode ser observado diretamente por ser muito grande ou muito pequeno. Os modelos são construídos para nos ajudar a compreender melhor objetos e fenômenos naturais. A construção de modelos ajuda os estudantes a concretizar a idealização de realidades complexas com base em dados obtidos direta ou indiretamente. Nesta atividade, é imprescindível que o eixo da Terra, o palito de churrasco, aponte sempre para a mesma direção durante o deslocamento ao redor do abajur, que representa o Sol. No texto, são abordadas apenas duas posições, mas, se houver tempo, é interessante explorar vários pontos da órbita da Terra. As páginas seguintes podem ser impressas e distribuídas para os grupos de estudantes. ATIVIDADE – DURAÇÃO DO DIA E DA NOITE Para um dado local, os períodos claros e escuros do dia não são iguais durante o ano. Essa atividade ilustra esse fenômeno. Materiais: • uma bola de isopor de 10 cm de diâmetro; • um palito para churrasco ou um pedaço de 20 cm arame rígido; • um tubo de plástico com diâmetro interno um pouco maior que o do palito, pode ser um tubo de caneta esferográfica; • uma placa de papelão rígido ou de isopor de, aproximadamente, 12 cm × 12 cm; • fita adesiva; • tesoura sem ponta; • alfinetes; • uma lâmpada com suporte, como um abajur.

Editoria de Arte

Procedimentos A. Faça um corte na placa de papelão em diagonal com um ângulo 66,5° da base horizontal.

66,5 °

Editoria de Arte

B. Prenda o tubo de plástico na placa com fita adesiva.

66,5 °

XLI

Editoria de Arte

C. A bolinha de isopor representará a Terra. Represente a Linha do Equador com um traço que circunde a esfera, dividindo-a em dois hemisférios iguais. D. Atravesse o palito de churrasco pelo centro da bola de isopor para representar o eixo da Terra. O palito deve ficar perpendicular ao plano definido pela Linha do Equador já traçada. Os pontos em que o palito atravessa a superfície são os polos. E. Coloque três alfinetes na bolinha deixando-os cerca de 1 cm de fora. Coloque um deles na Linha do Equador e os outros dois, aproximadamente, à meia distância entre a Linha do Equador e os polos. Os três alfinetes devem estar alinhados como se estivessem sobre o mesmo meridiano terrestre.

66,5 °

F. Encaixe o palito no tubo de plástico. G. Co loque o abajur sem a cúpula sobre a mesa e faça a montagem como indicado na figura, de modo que a lâmpada do abajur fique na mesma altura do centro da bolinha de isopor. A distância entre a bolinha e a lâmpada deve ser cerca de 40 cm. Você deve segurar a placa de papelão para que o conjunto não caia. H. Ligue o abajur e observe a iluminação da Terra. 1. A Terra está totalmente iluminada? Não. 2. Quando é dia, é dia em todo o planeta? Não. I. Gire a bolinha para que os alfinetes fiquem na região não iluminada. Gire lentamente a bolinha no sentido anti-horário, para quem olha a bolinha de cima, e observe quando os alfinetes começam a sair da sombra. 3. Qual é a ordem em que os alfinetes saem da sombra? O alfinete da parte inferior da bolinha é o primeiro a sair da sombra e o da parte superior é o último. J. Continue girando a bolinha e observe as sombras dos alfinetes até que eles entrem novamente na região de sombra. 4. O tamanho das sombras muda durante a rotação? Inicialmente, as sombras são compridas, depois vão diminuindo até que os alfinetes apontem para a lâmpada e, então, voltam a aumentar. XLII

5. Qual dos alfinetes entra por último na região de sombra? O alfinete que entrou primeiro na região iluminada é o último a entrar na região de sombra. 6. A duração da parte iluminada do dia não é igual para as três regiões. Qual é a maior? A duração da parte iluminada do dia é maior para o alfinete que entrou primeiro na região iluminada e entrou por último na sombra, ou seja, o alfinete que está na parte inferior da bolinha. K. Inverta as posições do abajur e da Terra e repita os procedimentos I e J. 7. Responda novamente às questões de 3 a 6, agora com base nas novas observações. As respostas são semelhantes, mas agora é o alfinete da parte superior da bolinha que fica mais tempo na região iluminada. Essa atividade explora a observação do fenômeno da diferença da duração dos períodos claros e escuros do dia nos dois hemisférios terrestres. Para uma exploração mais aprofundada, ou seja, para estabelecer as causas desse fenômeno, repita a simulação com o eixo da Terra na direção vertical. Nessa situação, as durações dos períodos claros e escuros serão iguais para os três alfinetes, mostrando assim que é a inclinação do eixo da Terra em relação ao plano da órbita do planeta que causa as diferenças. Na segunda atividade, relacionada aos conhecimentos trabalhados no Capítulo 5, o objetivo consiste em fazer com que os estudantes associem o tamanho dos grãos com o grau de permeabilidade do solo. Recomenda-se que essa atividade seja feita em grupos. Na primeira parte da atividade, é importante que você oriente os estudantes para que observem a ilustração dos solos A e B (Figura 1 da atividade) para que, na primeira parte da atividade, registrem as hipóteses sobre qual dos dois solos seria o mais permeável. Para isso, é importante discutir com eles o que é hipótese. Já na segunda parte, os estudantes devem realizar uma atividade prática que busque simular a infiltração de água em solos com diferentes tamanhos de grãos, sendo: • o Solo A um solo com grãos pequenos, que na atividade são representados por bolas de gude pequenas; • o Solo B, um solo com grãos grandes, que na atividade prática são representados por bolas de gude grandes (veja as imagens da figura 2 da atividade). Na parte final da atividade, você pode mediar a discussão sobre os resultados obtidos pelos grupos e solicitar aos estudantes que os comparem com as hipóteses iniciais. ATIVIDADE – O TAMANHO DOS GRÃOS E A PERMEABILIDADE DO SOLO

Parte 1 – Elaboração de hipóteses Reinaldo Vignati

Observem o esquema dos solos A e B e respondam: Em qual amostra de solo há mais espaço entre os grãos? Justifiquem a resposta. Espera-se que os estudantes concluam que há espaços maiores e em mais quantidade no Solo B, que tem os grãos maiores.

Solo A

Solo B

Figura 1 – Ilustração que representa o tamanho dos grãos do Solo A e do Solo B.

Qual solo, A ou B, vocês acham que seria mais permeável à água? Por quê? Espera-se que os estudantes concluam que o Solo B será o mais permeável, já que nele há espaços maiores e em mais quantidade entre os grãos.

XLIII

Parte 2 – Atividade experimental Materiais: • 2 béqueres de volumes iguais (ou 2 frascos graduados de uso doméstico de mesmo volume); • 2 provetas de volumes iguais (ou 2 medidores com graduação de volume de mL em mL); • água; • bolas de gude maiores; • bolas de gude menores. Procedimentos A. Coloque as bolas de gude menores em um béquer (representação do Solo A). B. Coloque as bolas de gude maiores no outro béquer (representação do Solo B). C. Encha os béqueres com água até que ela atinja a mesma graduação em ambos os recipientes. D. Transfira a água do béquer com as bolas de gude pequenas para uma proveta. E. Transfira a água do béquer com as bolas de gude grandes para a outra proveta. F. Observe o volume de água que coube em cada proveta.

Parte 3 – Conclusão 1. Em qual proveta o volume de água é maior? Por que você acha que isso aconteceu? 2. Agora complete o esquema abaixo com as palavras do boxe para elaborar uma conclusão para a relação entre o tamanho dos grãos do solo e a permeabilidade dele. MENORES – MAIORES Grãos:

Mais permeável

Grãos:

Menos permeável

ATIVIDADES OBJETIVAS DE AVALIAÇÕES OFICIAIS A seguir, propomos algumas sugestões de questões, compatíveis com os conhecimentos trabalhados no Livro do Estudante, que podem ser utilizadas em provas e exames. Todas as questões sugeridas são autorais ou selecionadas de provas para o Exame do Encceja, nível Ensino Fundamental, disponíveis no portal do INEP. Questões de exames oficiais relativos ao 6º ano 1. (ENCCEJA 2020). Sobras de alimentos são resíduos orgânicos compostos por material biológico e, por isso, ricos em nutrientes que podem retornar para a natureza, completando o ciclo da matéria. Essa ciclagem pode ser feita até mesmo em casa, pelo processo de compostagem, e o produto gerado por essa técnica pode ser utilizado como adubo em hortas caseiras. A utilização desse adubo fortalece as plantas porque A) fornece elementos químicos para o desenvolvimento da planta. B) é utilizado como fonte de energia de que a planta precisa para crescer. XLIV

C) reduz o calor no solo e diminui a perda de água pelas plantas. D) atrai minhocas que protegem a planta. 2. O sistema circulatório tem como principal finalidade transportar nutrientes e outras substâncias para as células do corpo. Esse transporte é realizado por veias, artérias e arteríolas. Sobre as veias, artérias e arteríolas, marque a alternativa correta: A) As arteríolas são vasos sanguíneos grossos que transportam sangue dos órgãos até o coração. B) As artérias são vasos sanguíneos que transportam sangue do coração até os demais órgãos do corpo.

4. ( ENCCEJA 2020 PPL). O Brasil é um país abençoado realmente: não temos terremotos de grande escala, furacões, tufões, vulcões em atividade e outros fenômenos que causam catástrofes que fazem parte da vida de muitas pessoas no mundo. Por outro lado, sofremos com outros problemas: a seca, a geada, as enchentes, a desertificação, a erosão, as queimadas e os escorregamentos. Dos fenômenos descritos acima, os que podem sofrer influência da atividade humana são: A) os terremotos, os furacões, os vulcões, as secas e as enchentes. B) os tufões, a desertificação, a erosão, as secas e as enchentes. C) as queimadas, os furacões, os vulcões, a desertificação e os escorregamentos. D) as enchentes, a desertificação, a erosão, as queimadas e os escorregamentos. 5. Os músculos exercem diferentes funções no nosso organismo, as quais são fundamentais para a nossa sobrevivência. Analise as alternativas abaixo e marque aquela que não representa uma função dos músculos. A) Movimentação do corpo B) Estabilização das posições corporais C) Transmissão de impulsos nervosos D) Realização dos batimentos cardíacos

Qual sombra corresponde ao horário mais próximo do amanhecer? A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

7. (ENCCEJA 2020 PPL). Se não fossem tão benéficas à natureza, as minhocas certamente seriam consideradas pragas. A cada dois meses, elas têm a população duplicada, um vantajoso atributo para os criadores desses anelídeos. Mas os predicados não param por aí: as minhocas melhoram a qualidade do solo, servem de alimentação para outros animais e têm boa demanda no mercado. É um fator positivo relacionado ao uso desses animais na agricultura: A) Promover a fixação de nitrogênio no solo B) Remover as impurezas do solo. C) Controlar os microrganismos no solo. D) Melhorar a fertilidade do solo. 8. (ENCCEJA 2017). Quando crianças pequenas são solicitadas a representar o planeta Terra, com as pessoas e o céu, os desenhos obtidos podem revelar certas surpresas. A seguir, são apresentados alguns exemplos desses desenhos: ENCCEJA 2017

3. (ENCCEJA 2018). Em um experimento, comparando quatro plantas aquáticas da mesma espécie, um pesquisador mergulhou cada planta em um aquário preenchido com água. Feito isso, ele expôs cada aquário a uma intensidade diferente de luz e observou que, das quatro plantas, a que estava no aquário sob a maior intensidade luminosa liberou maior quantidade de bolhas. O fenômeno comum nas plantas, que explica os resultados observados no experimento citado, é a: A) formação de gases pela evaporação da água. B) liberação de gás carbônico pela respiração. C) eliminação de oxigênio pela fotossíntese. D) produção de gases pela fermentação.

ENCCEJA 2020

C) As veias são vasos sanguíneos finíssimos que transportam sangue até as células de um órgão. D) As artérias são vasos sanguíneos finíssimos que transportam sangue dos órgãos até o coração.

6. (ENCCEJA 2020). Após o nascer do Sol no Leste, um observador percebeu que as sombras de uma haste projetadas no solo mudavam de tamanho e posição ao longo do dia, conforme ilustra a figura. A posição dos pontos cardeais está ilustrada na rosa dos ventos. X LV

A representação que mais se aproxima da atual compreensão científica corresponde ao desenho da criança: A) I. B) II. C) III. D) IV. 9. (ENCCEJA 2020 PPL). Quando o mundo entrou de vez na era digital, nos anos 1990, uma das maiores expectativas dos ambientalistas era que o uso do computador diminuísse o consumo de papel e fizesse cair o número de árvores derrubadas pela indústria produtora. A relação citada se explica porque essa indústria extrai das árvores a(s) A) seiva. C) celulose. B) clorofila. D) proteínas. 10. (ENCCEJA 2019). Uma grande porcentagem das emergências médicas são decorrentes de intoxicações provocadas por produtos agrícolas ou domésticos. Muitas vezes, falhas banais na manipulação ou acondicionamento desses produtos podem colocar em risco a vida das pessoas. O procedimento impróprio que pode causar acidentes é A) misturar diferentes produtos de limpeza para potencializar suas ações. B) ler o rótulo ou bula com instruções do fabricante antes de usar quaisquer produtos. C) manter medicamentos e produtos de limpeza potencialmente tóxicos longe do alcance das crianças.

GABARITO 1. A 2. B

3. C 4. D

5. C 6. A

7. D 8. B

9. D 10. A

REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES • Como ensinar microbiologia Neste texto do site Nova Escola, são sugeridas atividades práticas para ensino de Microbiologia. São apresentadas, por exemplo, experiências que não precisam de microscópio para serem realizadas. Disponível em: https://novaescola.org.br/conteudo/385/ como-ensinar-microbiologia; Acesso em 25 ago. 2022. • Célula como unidade da vida Neste link do site Nova Escola, são sugeridos 10 planos de aula para trabalhar os conhecimentos de Biologia Celular com o 6o ano. Disponível em: https://novaescola.org.br/planos-de-aula/ fundamental/6ano/ciencias/sequencia/celula-comounidade-da-vida/328; Acesso em 25 ago. 2022. • Simulador de miopia Este simulador mostra como enxergam as pessoas com diferentes graus de miopia. Ele pode ser usado como ferramenta para ilustrar para os estudantes como é esse defeito da visão. X LV I

Disponível em: https://coopervision.pt/cuidados-de-visao-e-saude-ocular/childhood-short-sightedness/myopia-simulator; Acesso em 25 ago. 2022. • Atlas de histologia Este link apresenta um atlas de histologia interativo com diversas imagens de células do sistema nervoso central em alta qualidade. Disponível em: https://editora.pucrs.br/edipucrs/aces solivre/livros/atlas-de-histologia/tecido-nervoso2. html#central; Acesso em 25 ago. 2022. • Drogas no corpo humano Este vídeo mostra os principais tipos de substâncias psicoativas e seus efeitos no corpo humano. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v= 4XMbel-XhvU; Acesso em 25 ago. 2022. • Jogo “Interior do planeta Terra” Este jogo de tabuleiro pode ser impresso e montado para ser utilizado nas aulas sobre a composição e as características das principais camadas internas no planeta Terra. Disponível em: https://nova-escola-producao.s3.amazo naws.com/A5JH8ZzwjCgkvspfNbMdZKsAsVSp Ptwb4rt9cT9bCfc5uJSey3TcFHWWY3Pa/atividade-paraimpressao-regras-do-jogo-cie7-15tu01.pdf; Acesso em 25 ago. 2022. • Viagem na atmosfera terrestre Este link apresenta uma proposta de sequência didática com o uso de um jogo virtual para trabalhar com os estudantes conhecimentos relacionados às características da atmosfera terrestre. Disponível em: https://mnpes.ufersa.edu.br/wp-con tent/uploads/sites/94/2020/04/Produto-EducacionalJos%C3%A9-Carlos-de-Fran%C3%A7a-Mat.-2017101853Polo-09-UFERSA-MNPEF-2020.pdf; Acesso em 25 ago. 2022. • Museu de paleontologia Este link oferece uma visita virtual ao Museu de Paleontologia Irajá Damiani Pinto da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Na visita, é possível observar imagens de fósseis do acervo com descrição em texto e em áudio de suas características, bem como conhecer as histórias de sua descoberta. Disponível em: https://igeo.ufrgs.br/museupaleontologia/ tourvirtual360/; Acesso em 25 ago. 2022. • Solo na escola O programa “Solo na Escola”, da Universidade Federal do Paraná, mostra uma experimentoteca com diversas sugestões de atividades práticas para serem realizadas na escola. Disponível em: http://www.escola.agrarias.ufpr.br/index_ arquivos/experimentoteca.htm; Acesso em 25 ago. 2022.

• Se o mundo é redondo, por que a gente não cai? Um questionamento comum das crianças é o foco desta matéria do site Superinteressante, que esclarece os motivos pelos quais conseguimos nos manter sobre a superfície terrestre mesmo com a Terra sendo redonda. Disponível em: https://super.abril.com.br/ciencia/se-omundo-e-redondo-por-que-a-gente-nao-cai/; Acesso em 25 ago. 2022. • Como explicar que a Terra é redonda Neste link do site Nova Escola, são abordadas formas de incentivar os estudantes a entender as evidências da esfericidade da Terra e de argumentar a favor desse fato. Disponível em: https://novaescola.org.br/conteudo/10265/ como-explicar-que-a-terra-e-redonda; Acesso em 25 ago. 2022. • Substâncias e misturas Na plataforma Wordwall, você pode encontrar diversas atividades digitais interativas para trabalhar com os estudantes o conceito de mistura e seus tipos. Disponível em: https://wordwall.net/pt-br/community/ substancias-e-misturas; Acesso em 25 ago. 2022. • Separação de misturas Neste artigo, são sugeridos diversos protocolos experimentais para a realização de experimentos de separação de misturas com materiais acessíveis. Disponível em: https://ojs.ifes.edu.br/index.php/ric/article/ download/944/710/4340; Acesso em 25 ago. 2022. • Transformações químicas Neste link, há sugestões de atividades para desenvolver os conhecimentos sobre transformações químicas com os estudantes. Disponível em: https://novaescola.org.br/planos-de-aula/ fundamental/6ano/ciencias/transformacoes-quimi cas/1922; Acesso em 25 ago. 2022. • Como é feito um medicamento? Este vídeo mostra o médico Dráuzio Varella visitando uma fábrica de medicamentos e explicando alguns dos processos produtivos utilizados nesse tipo de indústria. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=DRYv pKRFx2A; Acesso em 25 ago. 2022. • Tudo sobre Meio Ambiente: como incluir a questão socioambiental nas aulas Neste texto do site Nova Escola, são apresentados conteúdos relevantes para você trabalhar o Tema Transversal Contemporâneo Meio Ambiente nas aulas de Ciências da Natureza. Disponível em: https://box.novaescola.org.br/etapa/3/ educacao-fundamental-2/caixa/288/meio-ambien te-aprofunde-se-no-tema-transversal-da-bncc/conteudo/ 20385; Acesso em 25 ago. 2022.

• Por que falar do método científico na escola? Neste texto do site Nova Escola, discute-se a relevância da inclusão das práticas e dos procedimentos próprios da investigação científica nas aulas de Ciências da Natureza como forma de promover o letramento científico. Disponível em: https://box.novaescola.org.br/etapa/3/ educacao-fundamental-2/caixa/284/use-a-ciencia-docotidiano-para-desafiar-a-garotada/conteudo/20352; Acesso em 25 ago. 2022.

Vídeos • Aulas Práticas no Ensino Fundamental Neste vídeo, a professora de Ensino Fundamental Eliana Midori Morita fala sobre algumas atividades práticas que faz com seus estudantes em sala de aula e comenta como elas contribuem para a formação científica no espaço da escola, sobretudo para o desenvolvimento das habilidades cognitivas. Ela também comenta aspectos do planejamento de atividades dessa modalidade didática. Disponível em: https://iptv.usp.br/portal/video.action? idItem=22683; Acesso em 25 ago. 2022. • As coleções, os objetos e as exposições: propósitos educativos dos museus Neste vídeo, são discutidos o papel dos museus na Educação em Ciências. São abordados os tipos de coleções e objetos utilizados nas exposições, o papel da interação e da ludicidade na comunicação com o público e seu papel para a democratização do conhecimento científico. Disponível em: https://iptv.usp.br/portal/video.action? idItem=19094; Acesso em 25 ago. 2022. • Escola e museus: as visitas aos espaços de cultura científica Neste vídeo, é discutida a importância da parceria entre escolas e museus para ampliar as possibilidades de aprendizagem na Educação Científica. É abordada a importância de o professor conhecer o acervo do museu para planejar sua visita e guiar as observações dos estudantes durante sua visita, bem como outros aspectos relevantes das atividades educativas que serão realizadas no espaço. Disponível em: https://iptv.usp.br/portal/video.action? idItem=19093; Acesso em 25 ago. 2022.

X LV I I

Referências ALVES DA SILVA, J. As possíveis contribuições do ensino de ciências para a identidade do Ensino Fundamental II e para a tarefa de alfabetizar. Ciência & Educação, Bauru, v. 19, n. 4, 2013. AMARAL, A. L. O trabalho em grupo: como trabalhar com os “diferentes”. In: Veiga, I. P. A. (org.). Técnicas de ensino: novos tempos, novas configurações. Campinas: Papirus, 2006. AULER, D.; DELIZOICOV, D. Alfabetização científicotecnológica para quê? Ensaio: Pesquisa em Educação em Ciências, Belo Horizonte, v. 3, n. 2, p. 105-116, 2001. BRASIL. Lei no 9.394, de 20 de dezembro de 1996. Estabelece as diretrizes e bases da educação nacional. Brasília, DF: Presidência da República, 1996. BRASIL. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Por que popularizar? Brasília, DF: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, 2013a. Disponível em: https://www.gov. br/cnpq/pt-br/assuntos/popularizacao-da-ciencia/porque-popularizar. Acesso em: 26 jul. 2022. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação. Base Nacional Comum Curricular . Brasília, DF: Ministério da Educação, 2018. Disponível em: http://basenacionalcomum.mec.gov.br/. Acesso em: 26 jul. 2022. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica. Diretoria de Currículos e Educação Integral. Diretrizes Curriculares Nacionais Gerais da Educação Básica. Brasília: MEC, SEB, DICEI, 2013b. CANDAU, V. M. Didática crítica intercultural: aproximações. Petrópolis: Vozes, 2012. FAZENDA, I (org.). Práticas interdisciplinares na escola. 6. ed. São Paulo: Cortez, 1999. KRASILCHIK, M. Prática de ensino de Biologia. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2004. KRASILCHIK, M. Reformas e realidade: o caso do ensino das ciências. São Paulo em Perspectiva, Fundação Seade, São Paulo, n. 14, 2000. Disponível em: https://doi.org/10.1590/S0102-88392000000 100010. Acesso em: 20 ago. 2022. GUIA de Metodologias Ativas para Professores de Ensino de Ciências na Educação Básica. Disponível em: https://educapes.capes. gov.br/handle/ capes/599500. Acesso em: 20 ago. 2022.

XLVIII

LAVAQUI, V.; BATISTA, I. D. L. Interdisciplinaridade em ensino de Ciências e de Matemática no Ensino Médio. Ciência & Educação, Bauru, v. 13, p. 399-420, 2007. LEMKE, J. L. Aprender a hablar ciencia: Lenguaje, aprendizaje y valores. Barcelona: Ediciones Paidós Iberica, 1997. MACEDO, L.; PETTY, A. L. S.; PASSOS, N. C. Os jogos e o lúdico na aprendizagem escolar. Porto Alegre: Artmed, 2007. MARTINS, C. H. DOS S.; CARRANO, P. C. R. A escola diante das culturas juvenis: reconhecer para dialogar. Educação, Santa Maria, n. 36, p. 43–56, 2011. https://doi.org/10.5902/198464442910. Acesso em: 26 jul. 2022. MOTOKANE, M. T.; KAWASAKI, C. S.; OLIVEIRA, L. B. Por que biodiversidade pode ser um tema para o ensino de Ciências? In: MARANDINO, M. Olhares sobre os diferentes contextos da biodiversidade: pesquisa, divulgação e educação. São Paulo: GEENF/ FEUSP/INCTTOX, 2010. p. 30-60. PAIS, J. M. Culturas juvenis. Lisboa: Imprensa Naciona-Casa da Moeda, 1993. PERRENOUD, P. et al. As competências para ensinar no século XXI: a formação dos professores e o desafio da avaliação. Porto Alegre: Artmed Editora, 2002. PRO BUENO, A. La construcción del conocimento científico y los contenidos de ciencias. In: JIMÉNEZALEIXANDRE, M. P.; CAAMAÑO, A. et al. (ed.). Enseñar ciencias. Barcelona: Editorial Graó, 2009. c. 2. SÁ, M. J. R.; CORTEZ, D. S. Desafios contemporâneos ao trabalho docente: mediações de saberes multi/interculturais no cotidiano educativo. In: ENCONTRO INTERNACIONAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE EDUCAÇÃO COMPARADA, 2012, Belém do Pará, 2012.

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José TrivellaTo Júnior – Licenciado em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências/Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Licenciado em Pedagogia pela Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras Nove de Julho. Mestre em Didática pela Faculdade de Educação da USP. Doutor em Educação pela Faculdade de Educação da USP. Professor de Ciências no Ensino Fundamental e no Ensino Médio. Marcelo Tadeu MoTokane – Licenciado em Ciências Biológicas pelo Instituto de Biociências/Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Mestre e Doutor em Educação pela Faculdade de Educação da USP. Professor da Faculdade de Ciências e Letras da USP de Ribeirão Preto. Júlio cezar Foschini lisboa – Licenciado em Química pelo Instituto de Química/Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Mestre em Ensino de Ciências pelo Instituto de Química/Faculdade de Educação da USP. Professor titular de Química do Centro Universitário Fundação Santo André. carlos aparecido kanTor – Bacharel em Física pelo Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP). Licenciado em Física pela Faculdade de Educação da USP. Bacharel em Meteorologia pelo Instituto Astronômico e Geofísico da USP. Mestre em Ensino de Física pelo Instituto de Física e pela Faculdade de Educação da USP. Doutor em Educação pela Faculdade de Educação da USP.

1a edição são paulo, 2022

Universo das descobertas – Ciências – 6o ano – José Trivellato Júnior, Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor © UDL Educação

Conselho Editorial Alessandro Gerardi, Alessio Fon Melozo, Luis Afonso G. Neira, Luis Matos e William Nakamura

Direção Editorial Alessandro Gerardi

Coordenação Editorial Priscilla Cerencio/Ex libris Editorial

Assistência de Coordenação Editorial Beth Silva/Ex libris Editorial

Edição Maria Carolina Dias Carrera/Ex libris Editorial

Colaboração Maria Fernanda Regis e Diogo Oliveira/Ex libris Editorial

Copidesque e Preparação Dora Feres/Ex libris Editorial

Revisão Bartira Neves, Claudia Mayer, Debora Tamayose, Elis Beletti, Hires Héglan, Luigi Andrade, Maria Fernanda de Carvalho Bottallo, Rosani Andreani e Sylmara Beletti/Ex libris Editorial

Projeto gráfico Kleber Monteiro de Messas

Capa Kleber Monteiro de Messas

Imagem da capa Teia de aranha no jardim. Fotografia: Shan 16899/Shutterstock.com

Editoração eletrônica e Arte Book Maker Composição Editorial

Pesquisa iconográfica Ana Cristina Melchert/Ex libris Editorial

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Angélica Ilacqua CRB-8/7057

ISBN 978-65-89964-60-5

C511 Universo das descobertas Ciências – 6o ano / José Trivellato Júnior. –– São Paulo : Universo da Literatura – UDL Educação, 2022. 240 p. (Universo das descobertas ; 6) Outros autores: Marcelo Tadeu Motokane, Júlio Cezar Foschini Lisboa e Carlos Aparecido Kantor ISBN 978-65-89964-60-5 1. Ciências (Ensino fundamental) I. Trivellato Júnior, José 22-5007

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

CDD 372.35

APRESENTAÇÃO Caro estudante Aprender Ciências da Natureza é conhecer algumas das explicações que já foram apresentadas pelos cientistas e as maneiras de agir que levam à compreensão do mundo natural. É também aprender a relacionar causa e efeito, buscar evidências que nos ajudem a explicar fenômenos, fazer previsões baseadas em hipóteses e, principalmente, a questionar, a fazer perguntas sobre o porquê de as coisas serem do jeito que são. Conhecer Ciências é importante também para entender boa parte das questões que afetam o mundo atual. Para participarmos da sociedade como cidadãos que tomam decisões conscientes, é essencial que estejamos aptos a entender o conhecimento científico relacionados aos problemas ambientais, à saúde pública, à produção de alimentos e da matriz energética disponível, por exemplo. Uma seção dedicada à leitura e compreensão das particularidades dos textos científicos foi incluída em todas as unidades. É por meio da Ciência que se formulam tanto as explicações sobre os fenômenos da natureza quanto para a produção de tecnologia. A Ciência é fruto do conhecimento e da criatividade humana e as teorias por ela estabelecidas estão em constante aperfeiçoamento e reformulação. Nosso objetivo com esta coleção é que você conheça mais de perto o fascinante mundo das Ciências da Natureza. Nas unidades da coleção, há seções com atividades que exemplificam algumas formas pelas quais se produz conhecimento científico. Por meio da observação, da investigação, de análise de gráficos, tabelas e dados, você poderá vivenciar procedimentos que são semelhantes aos realizados nas pesquisas científicas. Mas, para essa coleção cumprir seu papel, falta você: sua leitura, a discussão e debate com os colegas, a realização de atividades em grupo e individuais e o significado que você vai dar para as informações aqui colocadas e, assim, transformar este livro no seu livro de Ciências.

Os autores

CONHEÇA ESTE LIVRO Este livro vai acompanhá-lo ao longo de todo o ano escolar. Explore o que você vai encontrar em cada seção.

ABERTURA DE UNIDADE Os conteúdos de cada volume estão organizados em unidades, as quais são formadas por capítulos.

UNIDADE

TERRA E UNIVERSO

Davizro Photography/Shutterstock.com

Enquanto os astrônomos buscam informações no espaço fora da Terra para elaborar explicações sobre o que ocorre no Universo, os geofísicos procuram explicar como é o interior da Terra. Os estudos das rochas, dos terremotos, dos vulcões, da composição do solo, do interior do planeta, entre outros temas de Geociências, serão abordados neste capítulo.

PANORAMA Analise a imagem a seguir e responda às questões. NOAA /NASA

PANORAMA Presente abertura das unidades, esta seção permite o levantamento de conhecimentos prévios que você já tem sobre o que vai estudar.

Planeta Terra visto do espaço, 2017.

1 | É possível dizer o que são as manchas brancas que aparecem na imagem? A Terra vista do espaço assemelha-se a uma esfera formada por uma camada superficial composta de mares e continentes. Como você acha que é o interior do planeta? 2 | Em grupos, conversem e então descrevam oralmente ou façam um desenho no caderno mostrando como imaginam ser o interior da Terra. Resposta pessoal. 1. Este é o momento de levantamento de hipóteses, por isso os estudantes poderão expressar suas opiniões livremente sem correções. É provável que eles citem que as manchas brancas são nuvens ou regiões oceânicas etc. 95

INÍCIO DE CONVERSA

ROCHAS E SOLOS As atividades desenvolvidas pela sociedade moderna dependem, em

O grande parte, dos materiais que são encontrados na crosta terrestre. É UL nela que está o solo necessário para a agricultura, por exemplo. Também

PÍT CA

é na crosta terreste que se encontram os minérios dos quais são retirados vários tipos de metais, como ferro, alumínio, manganês, cobre, níquel, lítio, entre muitos outros.

INÍCIO DE CONVERSA

Rubens Chaves/Folhapres

As imagens a seguir mostram uma jazida de extração de ferro no Vale do Jequitinhonha (MG). Analise-a e responda as questões.

Jazida de minério de ferro em Congonhas, (MG), 2017.

Glossário

Por meio de imagens, gráficos, esquemas e textos, você vai ter os primeiros contatos sobre os temas propostos.

1. Porque, ao retirar o minério do solo, o ferro pode ser extraído e destinado a diversas finalidades. Podemos encontrar o ferro, por exemplo, em componentes de motores e veículos;

Minério: mineral ou rocha que tem valor econômico. na composição de estruturas de

1 | Por que o ser humano retira o minério de ferro do solo?

diferentes edificações, como prédios, pontes e túneis; em utensílios agrícolas; além de diversos objetos de utilidades domésticas, como talheres, bandejas, panelas etc.

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido. 2 | A imagem mostra uma das maneiras possíveis de utilização do solo e dos seus constituintes. De que maneira o solo é utilizado na região onde você vive? Resposta pessoal. 3 | A utilização do solo de modo inadequado pode causar problemas ambientais e sociais. Você conhece algum problema socioambiental causado pela mineração no Brasil? Os acidentes de Mariana e Brumadinho, que aconteceram em Minas Gerais, em 2015 e 2019 respectivamente, são exemplos desses problemas.

Rochas e solos — CAPÍTULO 5

125

HISTÓRIA DA CIÊNCIA

História da CiênCia ClAssifiCAçãO biOlógiCA biNOMiAl de liNeu Em meados do século XVIII, o cientista sueco Carl von Linné (1707-1778) estabeleceu normas para classificar os seres vivos e propôs um sistema para dar nome a eles. Para Linné, também chamado de Lineu, a todo ser vivo devem ser atribuídos dois nomes em latim, por isso o sistema de Lineu é conhecido como binomial. O latim foi escolhido porque, na época, era a língua mais difundida no meio científico e por não sofrer evolução ou alterações como as outras, pois é considerada uma “língua morta”. Dessa forma, todo ser vivo descrito pode ser identificado, independentemente do idioma e do país de origem em que foi descrito pela primeira vez. Observe essa nomenclatura junto às imagens dos animais na página 12. Natural History Museum, London, UK

Esta seção traz informações para contextualizar fatos, experimentos, teorias e explicações científicas, reforçando a compreensão de que o conhecimento científico tem um contexto histórico.

Alguns dos animais estudados por Lineu. Imagens publicadas no livro Systema Naturae, de 1735.

Para classificar os seres vivos, são feitas descrições objetivas de suas características, não sendo indicado o uso de qualidades consideradas subjetivas. Características como “bonito” e “feio”, por exemplo, são subjetivas e, portanto, não são adequadas para a classificação de uma espécie. Isso porque algo que é bonito para uma pessoa pode ser considerado feio para outra. Agora, dizer que o animal tem ou não asas é uma descrição objetiva, e não varia conforme a percepção de uma pessoa. Para identificar uma espécie, as características de um indivíduo são comparadas com as da chamada “espécie-tipo”, um exemplar já descrito que reúne características-padrão que definem uma espécie e é guardado em coleções biológicas. Se houver pouca diferença entre eles, o indivíduo comparado é considerado pertencente àquela espécie. Essa forma de identificar e classificar os seres vivos mantém-se até hoje. • Consulte links confiáveis da internet e escreva no caderno o que é uma “coleção biológica”. Orientações no Manual do Professor.

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

CIÊNCIAS EM AÇÃO

Esta seção propõe uma atividade prática científica. Pode ser uma experimentação, observação de objetos e fenômenos, montagem de modelos, coleta de dados, análise de dados ou buscar a resposta para uma questão-problema.

As estrelas estão muito longe da Terra e, enquanto o planeta realiza o movimento de translação, ele se volta para diferentes direções. Siga os passos da atividade e observe como isso é possível.

Material: • 1 cadeira

• tesoura com pontas arredondadas

• 4 cartolinas pretas

• cola escolar branca

• papel prateado

• fita adesiva

Procedimentos A. Coloque a cadeira no centro de uma sala. Ela representará o Sol. B. Recorte o papel prateado em forma de estrelas e cole-as nas cartolinas, de forma a representar constelações específicas de cada época do ano. Cole um painel no centro de cada parede.

Edu Borges

C. Um estudante vai girar ao redor da cadeira, simulando o movimento de translação da Terra. Se ele estiver olhando para a cadeira, será dia e, se estiver de costas para ela, será noite.

D. Esse estudante deve colocar-se em diferentes posições ao redor da cadeira e girar em torno de si mesmo.

Em diferentes posições, o estudante verá diferentes partes das paredes da sala, da mesma forma que vemos o céu de forma diferente no decorrer do ano.

UNIDADE 2 — Terra e Universo

1. São doenças causadas por microrganismos do reino Monera: diarreia, tuberculose, pneumonia, meningite e bronquite. A malária é causada por microrganismo que não pertence ao reino Monera. 2. São problemas relativos ao mau funcionamento dos órgãos ou sistemas: doenças cardíacas, câncer, diabetes, AVC e hipertensão.

fóRuM

FÓRUM

1 | O que a pessoa, que representa a Terra, observa quando for noite em cada posição?

3. Doenças cardíacas (14,2%) – Câncer (12,1%) – AVC (7,7%) – Pneumonia (7,2%) – Diarreia e infecção intestinal (6,2%) – Hipertensão (3,6%) – Tuberculose (2,7%) – Diabetes (2,1%).

A mortalidade por doenças infecciosas no século XX em São Paulo

Até o final do século XIX (1801 a 1900) as principais causas de morte das pessoas, principalmente de crianças até 5 anos, devia-se a doenças infecciosas. Esse era um dos problemas de saúde pública na época. A falta de saneamento básico, condições de trabalho precárias e habitações inadequadas estavam relacionadas ao alto índice de mortalidade. No século XX, houve uma melhora nas condições de saneamento urbano e de nutrição e o desenvolvimento de novas tecnologias médicas. Em grupo, analise a tabela a seguir. Os dados referem-se às causas de morte no município de São Paulo nos anos de 1901 e 1960.

Nesta seção, você será convidado a debater diferentes tópicos estudados, construindo argumentos e trocando opiniões com os colegas.

Causas de morte

1901

1960

Diarreia e infecção intestinal

20,1%

Bronquite e obstrução pulmonar

8,4%

Pneumonia

6,9%

7,2%

6,2% —

Doenças cardíacas (infarto e outras doenças)

6,1%

14,2%

Tuberculose

6,0%

2,7%

Meningite

2,4%

—

Acidente vascular cerebral (AVC)

1,7%

Malária

1,6%

—

12,1%

—

7,7%

3,6%

Câncer Hipertensão (pressão alta) Diabetes

—

2,1%

Fonte: BUCHALLA, C. M. et al. A mortalidade por doenças infecciosas no início e no final do século XX no município de São Paulo. Revista Brasileira de Epidemiologia, v. 6, n. 4, 2003. Disponível em: https://www.scielosp.org/pdf/rbepid/2003.v6n4/335-344/pt. Acesso em: 4 maio 2022.

Viajar ao centro da Terra não é possível, nem mesmo se enviarmos apenas equipamentos para grandes profundidades eles serão capazes de chegar ao interior do planeta. Por isso, os estudos das características e constituição do interior da Terra são realizados indiretamente com o auxílio de equipamentos adequados. A curiosidade sobre o que poderia ser encontrado nas profundezas do solo motivou hipóteses e pesquisas Modelo do interior da Terra proposto por Athanasius de vários estudiosos ao longo da história. As primeiras Kircher em 1665, na obra Mundus subterraneus. ideias sobre o interior do planeta se baseavam em observações de fenômenos naturais, como a expulsão de rochas derretidas pelos vulcões, indicando que as camadas mais profundas deveriam ser extremamente quentes. Em 1665, o padre alemão Athanasius Kircher propôs um modelo para o planeta, no qual o interior rochoso da Terra apresentava diversos canais, com água, fogo e ar, que se intercruzariam. Haveria, assim, três tipos de canal: os que transportariam água e vapores, os que permitiriam a circulação do ar e aqueles por onde passariam materiais incandescentes, ligando o interior da Terra, onde Kircher imaginava existir um “fogo central”, aos diversos aparelhos vulcânicos. Esse modelo permitiu durante séculos explicar uma série de fenômenos geológicos. Hoje, o modelo do interior do planeta se baseia em informações obtidas indiretamente, a partir das quais os cientistas conseguem descobrir a composição do centro da Terra.

Universal History Archive/UIG / Bridgeman/FotoArena

4 | Comparando os dados da tabela, percebe-se que as principais causas de morte em 1901 foram as doenças infecciosas e que, em 1960, elas diminuíram significativamente.

O interior do planeta Terra: no passado

Muitos autores de romances e aventuras se valeram dos conhecimentos científicos de suas épocas para ambientar ou complementar o enredo das histórias que escreveram. Considerado o precursor do gênero de ficção científica, Júlio Verne publicou suas obras Viagem ao centro da Terra (1864) e Vinte mil léguas submarinas (1871) após pesquisas com estudiosos da área e em revistas científicas que tratavam do tema. Conhecimentos sobre geologia, mineralogia, paleontologia, engenharia náutica, por exemplo, estão presentes nessas famosas obras. Verne também descreveu, em seus livros, instrumentos tecnológicos futuristas para a época, como o submarino, equipamentos voadores e outros que usavam energia elétrica. Para saber mais sobre Júlio Verne, acesse: • SANTANA, Ana Elisa. Conheça a história de Júlio Verne, célebre escritor de ficções científicas. EBC. 24 mar. 2015. Disponível em: www.ebc.com.br/cultura/2015/03/julio-verne. Acesso em: 7 maio 2022.

FTD Educação; 1a edição, 2020

Múltiplos Olhares

MÚLTIPLOS OLHARES

Em grupo, discutam e escrevam argumentos que justifiquem a variação nas causas de morte em 1901 e em 1960 no município de São Paulo. 4. Alguns motivos para a mudança são: a melhora da higiene pessoal e do ambiente (saneamento básico); a melhora da nutrição; o aprimoramento dos tratamentos médicos; o desenvolvimento das vacinas, que imunizam contra muitas doenças infecciosas; e o desenvolvimento de medicamentos que combatem microrganismos do reino Monera (como antibióticos contra bactérias). Essas são algumas mudanças que melhoraram a qualidade de vida das pessoas.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Nesta seção, são sugeridos outros materiais e conteúdos que ampliam o conhecimento sobre os assuntos trabalhados. Você vai conhecer livros, filmes, séries, músicas, entre outras referências, que podem ampliar seu repertório científico.

Capa do livro Vinte mil léguas submarinas, de Júlio Verne. A obra foi, originalmente, publicada em forma de fascículos, entre 1869 e 1870.

Glossário Solubilidade: propriedade que uma substância tem de dissolver-se em outra.

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

PESQUISA

A água que porventura esteja em um tanque de gasolina ou querosene de um avião é removida por decantação. Pelos exemplos de decantação ilustrados, nota-se que esse processo está estritamente ligado a duas propriedades dos materiais: solubilidade e densidade. Seria impossível utilizar esse processo se os componentes da mistura não apresentassem diferenças quanto a essas propriedades.

Pesquisa

Procure obter informações sobre a estação de tratamento de água de sua cidade. Se tiver oportunidade, visite o local ou o site da empresa responsável e conheça o processo de decantação utilizado. 1 | Desenhe um esquema com as principais etapas da estação de tratamento de água e destaque a etapa em que ocorre a decantação. O esquema dependerá da estação considerada. 2 | Que substâncias químicas são utilizadas para fazer a decantação?

Geralmente, são utilizados cal e sulfato de alumínio, mas depende da estação de tratamento. Em algumas, são utilizadas barrilha (carbonato de sódio) e sulfato férrico ou, ainda, barrilha e sulfato de alumínio. Há também estações de tratamento que não utilizam substâncias químicas para fazer a decantação – essas estações geralmente captam água do subsolo.

Filtração Dima Sikorsky/Shutterstock.com

Esta seção traz propostas de pesquisa para ampliar o conhecimento sobre os temas trabalhados.

Filtro de papel utilizado para fazer café.

Nor Gal/Shutterstock.com

O filtro de ar evita a entrada de poeira no motor do carro. À esquerda, um filtro automotivo novo e, à direita, um usado.

Expansão de repertório

Representação de Representação de bactérias Acetobacter bactérias Gluconobacter aceti. (Aumento oxydans. aproximado de 5 050 vezes e colorido artificialmente.)

Bomba de etanol.

indigolotos/Shutterstock.com

Fabio Colombini

David Smart/Shutterstock.com

Representação de bactérias Zymomonas mobilis.

Álcool gel para desinfecção.

198

Esse é um dos processos de separação de misturas mais utilizados. Ele se aplica à separação de misturas do tipo sólido + líquido e sólido + gás. Consiste na passagem da mistura por um material poroso, ou seja, por um filtro. O líquido ou o gás passa pelos poros do filtro e o sólido fica retido. O filtro pode ser de papel, areia, barro, porcelana, determinados plásticos, entre outros. A solubilidade é uma das propriedades relacionadas ao processo de filtração. Esse processo só é possível quando um ou mais dos componentes apresentam baixa solubilidade em relação ao outro. Além do mais, aplica-se apenas às misturas em que pelo menos um dos componentes está no estado sólido.

Destilação Esse processo possibilita a separação de misturas cujos componentes apresentam diferentes temperaturas de ebulição. Consiste, basicamente, em elevar a temperatura da mistura até a ebulição e resfriar os vapores em sistemas de resfriamento adequados, que podem diferir conforme o tipo de mistura e a finalidade da destilação. Os componentes que vão sendo destilados devem ser recolhidos separadamente. Destilam-se, primeiramente, os de menor temperatura de ebulição. O que sobra sem destilar é o resíduo da destilação, que pode ser sólido ou líquido, dependendo da mistura.

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Por meio de textos, imagens, infográfico, tabelas e outros recursos, você vai expandir os debates e os conhecimentos sobre os temas tratados no capítulo.

Dawidson França

Fermentação acética A fermentação acética é feita por bactérias acéticas, como as dos gêneros Acetobacter e Gluconobacter, e utilizada para obter vinagre do vinho ou do álcool. Algumas espécies de Gluconobacter são usadas em indústrias farmacêuticas para obtenção de vitamina C. Power And Syred/ Science Photo Library/ Fotoarena

Dr Jeremy Burgess/ Science Photo Library/ Fotoarena

Fermentação alcoólica A fermentação alcoólica acontece no preparo do pão e é feita por lêvedos ou por algumas bactérias. Esses microrganismos também servem para fazer a fermentação de açúcares, produzindo o etanol usado como combustível de veículos, em limpeza e higiene ou na produção de bebidas.

Leveduras Saccharomyces ellipsoideus. (Aumento aproximado de 510 vezes e colorido artificialmente.)

EXPANSÃO DE REPERTÓRIO

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Tipos de fermentação

Vinagre.

Queijos.

Sstudi/Shutterstock.com

pogonici/Shutterstock.com

Em rosa, bactérias Lactobacillus bulgaricus. (Aumento aproximado de 1 620 vezes e colorido artificialmente.)

Jiri Hera/Shutterstock.com

Fermentação lática A fermentação lática é feita por bactérias chamadas lactobacilos e utilizada na produção de queijos, iogurtes, picles, azeitonas, salames, salsichas, entre outros alimentos. O ácido lático produzido pelos lactobacilos, além de propiciar um sabor ligeiramente azedo, permite conservar o alimento por mais tempo. POWER AND SYRED/ SPL/FotoArena

168

Azeitonas.

Iogurte.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

219

RETOMADA DO PANORAMA

RETOMADA DO PANORAMA Reveja as respostas que você deu às perguntas feitas na seção Panorama, no início desta unidade. Você modificaria alguma?

Nesta seção, você vai retomar as questões da seção Panorama, e terá a oportunidade de rever suas hipóteses e suas opiniões iniciais, depois de novas aprendizagens.

1 | A imagem do trabalhador fazendo argamassa indica que ela é uma mistura de componentes em diferentes quantidades. 2 | A primeira imagem mostra trabalhadores de uma salina separando o sal da água do mar por cristalização. 3 | Os componentes das misturas representadas nas imagens são água e sal marinho; cimento, areia e cal.

Coleta de óleo de cozinha [...] O perigo do descarte incorreto O óleo de cozinha, quando retido no encanamento, causa entupimento das tubulações [...]. Se não existir um sistema de tratamento de esgoto, o óleo acaba se espalhando na superfície dos rios e das represas, contaminando a água e prejudicando a vida de muitas espécies que vivem Coletores de óleo de cozinha em São Paulo (SP), 2022. nesses hábitats. Dados apontam que com um litro de óleo é possível contaminar 20 mil litros de água. Se acabar no solo, o líquido pode impermeabilizá-lo, o que contribui com enchentes e alagamentos. [...].

Daniel Cymbalista/Pulsar Imagens

FóRuM

GOVERNO DE SÃO PAULO. Coleta de óleo de cozinha. Secretaria de Infraestrutura e meio ambiente. São Paulo: Sima, 2022. Disponível em: http://www.ambiente.sp.gov.br/coleta-de-oleo-de-cozinha/. Acesso em: 21 jul. 2022.

Para descarte do óleo usado, há a opção de entregá-lo em postos voluntários, como redes de supermercado ou outras instituições. Após o recolhimento, há a remoção de sólidos e água, e o óleo é vendido a fabricantes de biodiesel, sabão, massa de vidraceiro etc. É possível também fabricar sabão em pedra caseiro com a vantagem ecológica de ser mais biodegradável que sabões em pó. Informe-se a respeito do destino do óleo usado em sua casa e do óleo usado em sua A resposta depende da informação obtida pelos estudantes. escola. Pode ser que ambos sejam inadequados, por exemplo, ao descartá-lo na rede de esgoto ou enterrá-lo, ou adequados, 1 | Qual é o destino mais adequado? Por quê? ao levá-los a um ponto de coleta.

Suponha que você seja convidado para elaborar um folheto informativo, de meia página, sobre a importância da reciclagem do óleo de cozinha para ser distribuído em sua comunidade. 2 | Discuta com o grupo e faça um esboço desse folheto indicando o que ele deveria conter. Resposta pessoal. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

203

DECIFRANDO A CIÊNCIA

deCifRANdOa

CiÊNCiA

De onde surgem os seres vivos? [...] Ao longo dos séculos, houve diferentes visões a respeito dessa questão. Muitas pessoas acreditavam que os seres vivos menores e mais simples poderiam surgir sem pais, por um processo que chamamos de “geração espontânea”. Os cogumelos e musgos pareciam brotar por si mesmos, sem sementes. [...] Atualmente não se aceita que os seres vivos que conhecemos – nem os maiores, nem os menores – sejam produzidos espontaneamente. Acredita-se que todos os animais e plantas nascem a partir de outros seres vivos semelhantes. [...] Embora a questão da geração espontânea dos seres vivos fosse um tema discutido há muitos séculos, pode-se dizer que os debates e experimentos realizados sobre esse assunto no século XIX foram muito importantes. [...] Em 1856 o médico e naturalista Félix Archimède Pouchet (1800-1876) [...] iniciou a publicação de uma série de pesquisas favoráveis à geração espontânea de organismos microscópicos. Realizou vários experimentos nos quais procurava primeiramente destruir todos os organismos existentes no material estudado, e depois de algum tempo notava o aparecimento de microrganismos. [...] Os experimentos de Pouchet produziram forte repercussão na Academia de Ciências de Paris. [...] [...] Pasteur tentou mostrar que não surgiam microrganismos quando se fervia água contendo levedo de cerveja, desde que esse líquido fosse mantido sem contato direto com o ar ambiente. Continuavam não aparecendo infusórios ou bolores quando se introduzia ar que tinha sido aquecido a uma alta temperatura [...]. Mas, se fosse introduzido um pedaço de algodão contendo poeira, logo apareciam microrganismos em grande quantidade no líquido. A interpretação de Pasteur era que a infusão não produzia geração espontânea, e que os infusórios surgiam apenas porque a poeira continha alguns microrganismos, ou seus ovos, ou esporos. [...]

Nesta seção, são apresentados textos que se relacionam com o tema do capítulo. O encaminhamento da leitura e as atividades ajudam você a desenvolver o letramento científico.

Em Ciência, o planejamento e a realização de experimentos controlados têm a intenção de testar uma hipótese. Os resultados experimentais servem, muitas vezes, como elemento estruturador de uma argumentação científica, seja contra a hipótese testada, seja a favor dela. A proposta da discussão em grupo permite que mais elementos sejam considerados no momento do planejamento experimental.

Quando os cientistas têm uma teoria ou explicação para um fenômeno ou evento, eles apresentam os resultados dos trabalhos e suas ideias em um congresso. Nessa apresentação, é fundamental uma boa argumentação, apoiada em resultados de pesquisas já realizadas por outros cientistas e nos próprios resultados. Uma argumentação com caráter científico deve ser apresentada em uma linguagem também científica.

Glossário Infusório: conjunto de microrganismos em líquidos utilizados em experimentos.

MARTINS, L. A. P. Pasteur e a geração espontânea: uma história equivocada. Filosofia e história da Biologia. São Paulo, 2009, p. 2-11. Disponível em: http://www.abfhib.org/FHB/FHB-04/FHB-v04-03-Lilian-Martins.pdf. Acesso em: 4 maio 2022.

• Em grupo, descrevam um experimento para refutar a hipótese da “geração espontânea” de Pouchet. Os estudantes devem descrever os procedimentos experimentais que utilizariam na possível atividade prática.

REVEJA

reveja 1 | Identifique, no caderno, as regiões do neurônio representado a seguir.

A – axônio; B – dendritos e C – corpo celular.

Esta seção aparece duas vezes no capítulo, e traz atividades de retomada e reflexão sobre os conhecimentos e habilidades que você construiu ao longo do capítulo.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Tefi/Shutterstock.com

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

2 | Como um neurônio se comunica com outro neurônio? Um neurônio transmite o impulso para outro por meio dos dendritos, que liberam sinais químicos.

3 | Uma criança que tenha sido infectada pelo vírus causador da poliomielite, a paralisia infantil, terá a redução dos movimentos voluntários de um ou mais membros, como os braços e as pernas. Em geral, o vírus ataca os neurônios motores da medula espinal, produzindo a atrofia dos músculos do órgão afetado. Qual é o trecho do circuito da fibra nervosa que foi inativado: nervo sensorial, nervos do encéfalo ou nervo motor? Resposta no Manual do Professor. 4 | Por que sentimos dor quando sofremos um corte no dedo, mesmo que seja superficial? Sentimos dor quando sofremos um corte superficial em um dos dedos porque nele há terminações nervosas com neurônios receptores capazes de reconhecer o trauma causado pelo corte.

5 | Uma das áreas do corpo com maior número de receptores sensoriais é a ponta dos dedos da mão. Cite uma vantagem conferida aos dedos pela quantidade de receptores sensoriais vantagens podem ser citadas, como a percepção de temperatura e de texturas; o tato que apresentam. Algumas apurado no contato com objetos pequenos; ou a sensibilidade a objetos pontiagudos.

Edu Borges

6 | Suponha que, acidentalmente, uma pessoa tenha prendido os dedos em uma gaveta. Descreva a percepção do fato e a reação a ele, ambas coordenadas pelo sistema nervoso. Ao prender o dedo em uma gaveta, o sistema nervoso receberá a informação de dor desencadeada pelo neurônio sensorial, que conduzirá o impulso ao centro de interpretação do estímulo (dor nos dedos) para que o neurônio motor envie a mensagem para que os músculos do braço se contraiam e ocorra a reação de retirada dos dedos da gaveta. Essa reação é extremamente rápida.

7 | Uma pessoa fez a seguinte afirmação a respeito do sistema nervoso: Os sensores nervosos que identificam a dor existem somente na pele, pois, quando sofremos uma batida no abdome, por exemplo, o estímulo da pancada é transmitido para o cérebro e sentimos dor no local. Os órgãos internos não precisam de sensores de dor, pois eles estão protegidos por músculos e ossos. Essa afirmação é verdadeira? Justifique.

A afirmação é falsa. Os sensores (receptores) da dor também estão nos órgãos internos, pois eles informam quando um órgão está com algum problema, como quando sentimos uma cólica estomacal.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Seu livro também tem alguns ícones com indicações referentes às atividades e aos recursos adicionais. No livro digital:

Atividade em grupo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Atividade em dupla

Atividade oral

Atividade no caderno

Vídeo

Carrossel de imagens

SUMÁRIO UNIDADE

Capítulo 2

VIDA E EVOLUÇÃO

Capítulo 1

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos ...............................................12 Níveis de organização dos seres vivos ........................................ 12 Ciências em ação – Um sistema de classificação ...................................................13

As categorias taxonômicas........................15

Nosso corpo é um sistema integrado ........................................38 O conhecimento do corpo humano .................................. 40 O conhecimento do corpo humano na atualidade.....................................................42 As células do corpo humano........................... 42 Sistemas integradores do corpo humano .............................................. 44 Sistemas de controle e de distribuição de substâncias no corpo humano .................. 46

Ciências em ação – Comparando caranguejos ....................................................17

Comparação entre os sistemas nervoso e endócrino ......................................... 48

A célula: unidade funcional dos seres vivos .................................................. 17

Sistema nervoso: controle por impulsos elétricos ...................................... 48

A teoria celular..........................................18

Reveja ..............................................................50

Os cinco reinos .........................................21

Os sentidos ............................................... 51

O reino Monera ................................................. 22 O reino Protista.................................................. 25

O sentido do tato e a reação da pele aos estímulos externos............................51

Reveja ..............................................................27

Ciências em ação – Engane seu tato ..........52

Comparando adaptações: algas marinhas × árvores terrestres... 28

Reações a estímulos internos ......................... 53

A visão ........................................................54

A importância ecológica das algas ...... 28

O olho humano .................................................. 54

Adaptações quanto à disponibilidade de água .................................. 30

O paladar ..................................................59

Adaptações para o transporte de substâncias e quanto à sustentação ........ 30

Adaptações quanto à reprodução .......33 Reveja ..............................................................34 Decifrando a Ciência .....................................35 Ciências em ação – Identificação de microrganismos: modelo de chave de classificação..............................................36

O olfato .......................................................61 O olfato dos animais ........................................ 62 Ciência em ação – Identificando odores ....61

A audição...................................................62 Decifrando a Ciência .....................................64 Reveja ..............................................................66 Ciências em ação – Identificando a sensibilidade da pele ao toque: o tato .......67 7

Capítulo 3

Músculos, ossos e nervos ....................69

Fenômenos naturais na superfície da Terra ......................97

Sistema esquelético ............................ 69

O interior do planeta Terra: no passado ................................................99

Os ossos ...............................................................70

O interior do planeta Terra: na atualidade ..........................................100

A fratura nos ossos ........................................... 72 Proteção e sustentação para órgãos e produção de células...................................... 73 Ciências em ação – Osso flexível ................74 O transplante de medula óssea ..................... 75

Contração muscular e movimento ..............................................76 Tendões e ligamentos....................................... 78 Músculos antagônicos ..................................... 78

A crosta terrestre ............................................ 101 O manto............................................................ 103 Ciências em ação – Movimentação nos líquidos ........................104 O núcleo ........................................................... 106 Reveja ............................................................107

A atmosfera ................................108

O sistema nervoso e o movimento........78

As camadas da atmosfera ...................109

A locomoção em outros animais ..........80

Água que cai do céu .............................112

Reveja ..............................................................83

Substâncias psicoativas e sua ação no corpo humano.....84

A chuva ............................................................. 113 Granizo e neve ................................................ 114 As correntes de ar .......................................... 115 O ar e a tecnologia ......................................... 118

Neurotransmissores ................................84

O voo de aves e dos aviões ........................... 119

Drogas psicoativas ..................................85

Decifrando a Ciência ...................................121

Tipos de droga ..........................................86

Reveja ............................................................122

Sintomas e efeitos............................................. 87

Ciências em ação – Você é o piloto ...........123

Decifrando a Ciência ....................................90

Capítulo 5

Reveja ..............................................................91

Rochas e solos............................................. 125

Ciências em ação – Construindo um modelo de músculos antagônicos ...............92

Rochas e minerais .....................126

UNIDADE

As rochas .................................................126

TERRA E UNIVERSO

Tipos de rocha ................................................. 127 O ciclo das rochas .......................................... 135 Reveja ............................................................136

Capítulo 4

Camadas do planeta Terra ..................96 8

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

A origem e as transformações do solo .........................................137

Fatores que interferem na formação do solo ..............................139

O movimento de translação da Terra ...............................164

Fatores climáticos ........................................... 140

Movimento das estrelas ........................165

O relevo ............................................................ 141

Ciências em ação – Mudança na aparência do céu durante o ano ..................................168

Os seres vivos .................................................. 141

A composição do solo ...........................142

Os movimentos da Terra e a medida de tempo ............................169

Fertilidade do solo .......................................... 143 Decifrando a Ciência ...................................145 Reveja ............................................................146

As primeiras indicações das horas: relógios de sol.....................171

Ciências em ação – Permeabilidade do solo ...............................147

Decifrando a Ciência ...................................172 Reveja ............................................................173

Capítulo 6

A forma da Terra .......................150 Primeiras ideias sobre a forma da Terra.....................................151

Ciências em ação – O meio-dia .................174

UNIDADE

Forma e movimentos da Terra......... 149

MATÉRIA E ENERGIA

Concepção mesopotâmica ........................... 151

Capítulo 7

Concepção hindu ........................................... 151

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição ............................................... 178

Concepção grega antiga .............................. 152

Evidências da curvatura da Terra ....................................................153 Afinal, qual é a forma da Terra? ..................................................155 Reveja ...........................................................157

Os movimentos da Terra .........158 O movimento diário do Sol ..................158 Ciência em ação – O Sol e as sombras ......................................159

O movimento de rotação da Terra ...................................................160 O dia e a noite ................................................ 161 Diferença entre os período iluminado e escuro do dia ............................. 161

Propriedades gerais e específicas dos materiais .....179 Propriedades específicas relacionadas à ação da luz: cor, brilho e transparência ...................180 Cor .................................................................... 181 Brilho ................................................................. 182 Transparência ................................................. 182

Propriedades relacionadas à ação do calor.......................................183 Temperatura de fusão .................................... 183 Temperatura de ebulição .............................. 184 Volatilidade ...................................................... 184

Propriedades dos materiais relacionadas à ação de forças que provocam deformações................185 Dureza .............................................................. 185 Tenacidade ...................................................... 186

Densidade: a propriedade específica que relaciona massa e volume ...........188 Determinação da densidade de líquidos .... 188 Ciências em ação – Densidade do azeite ....................................188 Determinação da densidade de materiais sólidos ....................................... 189 Densidade e flutuabilidade dos corpos na água e no ar ............................................... 190 Reveja ............................................................192

Substâncias e misturas ............194 Tipos de mistura .....................................194 Separação de misturas ........................196 Catação ............................................................ 196 Decantação ..................................................... 196 Filtração ........................................................... 198 Destilação ........................................................ 198 Separação magnética ................................... 201

Ciências em ação – Um experimento com ácido acetilsalicílico ............................212

Transformações químicas que envolvem o ácido acetilsalicílico.........213 Transformações químicas no sistema produtivo industrial .................214 O que pode ser feito com o ácido acético? .............................................. 215

Fermentação na indústria ....................217 Transformações químicas na indústria do papel ............................220 A produção de papel...................................... 220 Ciências em ação – Produção de papel reciclado .............................................222 Reveja ............................................................225

Transformações químicas e energia térmica ......................226 Reações de combustão ........................226 Combustão completa e incompleta ............. 226

Cristalização.................................................... 202

Fontes de combustíveis e consequências socioambientais do seu uso ........................................................ 228

Centrifugação.................................................. 204

Etanol ou gasolina? ........................................ 230

Extração com solvente ................................... 204

Etanol hoje ....................................................... 230

Decifrando a Ciência ...................................206

Decifrando a Ciência ...................................232

Reveja ............................................................207

Reveja ............................................................233

Ciências em ação – A extração e óleo vegetal................................................208

Ciências em ação – É possível descobrir se uma fruta tem vitamina C?...................................................234

Levigação e flotação ...................................... 201

Capítulo 8

Transformações químicas .................. 210

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

O que são transformações químicas .....................................211

Referências .................................................... 236

Nesta unidade

VIDA E EVOLUÇÃO

A BNCC nesta unidade Competências gerais: 1, 2 e 4. Competências específicas de Ciências da Natureza: 1, 2 e 3. Objetos do conhecimento: Célula como unidade de vida, Interação entre os sistemas locomotor e nervoso e Lentes corretivas.

Davizro Photography/Shutterstock.com

Temas Contemporâneos Transversais: Educação ambiental e Saúde.

Temas para o desenvolvimento desta unidade

Seres microscópicos em uma gota de água do mar vistos por microscópio óptico. Aumento 20 vezes.

Norbert Wu/ Minden Pictures/ Fotoarena

Microscópio óptico.

Habilidades: EF06CI05, EF6CI06, EF6CI07, EF06CI08, EF06CI09, EF06CI10.

Sinclair Stammers/Science Photo Library/Fotoarena

Matveev Aleksandr/Shutterstock.com

UNIDADE

A quantidade de animais, plantas e demais seres vivos que habitam o planeta Terra é muito grande. A imagem inferior, à esquerda, mostra um dos maiores animais dos oceanos, o tubarão-baleia, que se alimenta de pequenos animais marinhos, como camarões, larvas de outros peixes e de seres minúsculos chamados plânctons. Esses seres são tão pequenos que só conseguimos enxergá-los com a ajuda de um microscópio. Analise as imagens e responda às questões.

15 m

Tubarão-baleia (Rhincodon typus).

PANORAMA 1 | Você já viu um microscópio? Sabe para que serve?

Resposta pessoal. O microscópio é um instrumento capaz de aumentar a imagem de seres e objetos muito pequenos.

2 | Há algo em comum entre o tubarão que vemos na imagem e os organismos que ele está ingerindo? Resposta pessoal. Sugestão de resposta: ambos são seres vivos. Os cientistas demoraram muito tempo para descobrir que existem diversas características em comum entre os seres vivos. As respostas começaram a aparecer a partir da primeira metade do século XIX. Vamos estudar mais sobre isso no decorrer deste capítulo. 11

A abertura da unidade apresenta um tubarão-baleia que filtra a água enquanto nada para obter seu alimento, o plâncton – pequenos seres vivos mostrados na imagem ampliada. A maioria do plâncton só pode ser vista com o auxílio de instrumentos que ampliam as imagens, ou seja, um microscópio. Explore a imagem. Muitas questões podem ser suscitadas, por exemplo: Onde vive o tubarão-baleia? Ele é um peixe ou um mamífero? Por que ele tem essa boca enorme? O que ele come? A exploração das imagens da abertura da unidade pode indicar os conhecimentos sobre o tema que os estudantes dominam, parcial ou plenamente. Eles podem citar outros animais de grande porte e como se alimentam, como os bovinos, que comem capim. Você pode perceber ainda os temas pelos quais se interessam, que poderão ser abordados nas aulas, e destacar aqueles que julgar essenciais.

• A descoberta da célula (Hooke) • A teoria celular • Organismos unicelulares e pluricelulares • Níveis de organização: células, tecidos, órgãos e sistemas • Importância da classificação dos seres vivos • Reinos Monera e Protista • Interligação entre os órgãos e a formação dos seres vivos pluricelulares • Comparação entre organismos de diferentes níveis taxonômicos (plantas e animais) • Controle das funções dos órgãos que compõem um organismo complexo • Sistema hormonal e sistema nervoso • Características do sistema nervoso • Sistema nervoso em outros filos • Órgãos do sentido: visão, audição, tato, paladar e olfato • Defeitos da visão • Sistema esquelético: ossos e músculos • Locomoção em invertebrados • Substâncias psicoativas e saúde • Movimento em animais sem esqueleto, com exoesqueleto e endoesqueleto • Comparação dos sistemas locomotores de vertebrados, artrópodes, moluscos e anelídeos terrestres • Produção de modelo de funcionamento de músculos antagônicos (bíceps e tríceps)

As questões do Panorama serão retomadas no decorrer do Capítulo 1.

Temas abordados no capítulo: • A descoberta da célula (Hooke) • A teoria celular • Organismos unicelulares e pluricelulares • Níveis de organização do mundo vivo • Importância da classificação dos seres vivos • Reinos Monera e Protista • Adaptações que garantem a economia de água em plantas terrestres • Comparação entre organismos de diferentes níveis taxonômicos do filo Planta

1 P CA

INÍCIO DE CONVERSA Observe as imagens a seguir.

2. Incentive os estudantes a buscar características que possam diferenciar esses animais em grupos diferentes. Um dos critérios pode ser “aves que obtêm alimento na água”. Assim teríamos as que obtêm alimento na água: pinguim e cormorão; e as que não obtêm alimento na água: cardeal do topete vermelho e ema. Outro critério pode ser: “aves que voam”. Portanto, aves voadoras são o cardeal do topete vermelho e o cormorão; e as aves não voadoras, o pinguim e a ema. Você pode ampliar o alcance da atividade apresentando aos estudantes imagens com outras variedades de espécies animais.

Ema (Rhea americana).

Pinguins imperadores com filhotes (Aptenodytes forsteri). David Esteban/Shutterstock.com

As imagens da abertura do capítulo mostram diversos tipos de ave. Proponha aos estudantes que comparem as imagens dessas aves e busquem similaridades e diferenças entre elas. Peça à turma que discuta quais critérios, morfológicos ou ecológicos, podem ser utilizados para organizá-las em grupos.

Resposta

1,6 m

1,2 m

Início de conversa

Chame a atenção dos estudantes para a escala de tamanho dessas aves. Neste caso, são animais que variam de 15 cm a 1,6 metro. Procuramos indicar ao lado das imagens o tamanho médio dos seres vivos representados neste livro.

LO U ÍT

O planeta Terra é habitado por uma grande quantidade de seres vivos de diferentes formas, tamanhos e cores. Quando queremos obter mais informações sobre um ser vivo, normalmente as primeiras perguntas que fazemos são: “Qual é o nome desse ser vivo?” ou “Que tipo de ser vivo ele é?”.

Ondrej Prosicky/Shutterstock.com

Habilidades: EF06CI05, EF06CI06.

UNIDADE FUNCIONAL E ESTRUTURAL DOS SERES VIVOS

15 cm

Cardeal do topete vermelho (Paroaria coronata).

JHSANTIAGO/Shutterstock.com

Objeto do conhecimento: Célula unidade de vida.

Sergey 402/Shutterstock.com

Neste capítulo

65 cm

Cormorão, também conhecido como biguá, corvo-marinho e mergulhão (Phalacrocorax brasilianus).

1 | Existem semelhanças e diferenças entre essas aves. Cite algumas delas.

Todas as aves possuem penas, bico, asas e duas pernas, essas são algumas semelhanças. Coloração, tamanho, hábitat são algumas diferenças entre elas.

2 | Que critérios você usaria para separar essas aves em grupos? Resposta no Manual do Professor.

Níveis de organização dos seres vivos Os seres vivos sempre despertaram a curiosidade das pessoas ao longo da história. Assim, aprender a classificá-los tornou-se necessário para facilitar a organização do conhecimento em relação a eles. São vários os critérios utilizados para essa classificação, como forma do corpo, tipo de nutrição, lugar em que vivem, entre outros. Criar e utilizar sistemas de classificação são práticas comuns na Ciência, mas não é exclusividade dos cientistas. Em várias atividades cotidianas, estabelecemos e utilizamos classificações. Para entender como se constitui um sistema de classificação, veremos um exemplo com materiais conhecidos. 12

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Níveis de organização dos seres vivos Destaque para a turma a importância de se identificar as características comuns de um conjunto de seres vivos, particularmente daqueles que vivem ao nosso redor. A prática de descrever animais e plantas é antiga e contribuiu para o desenvolvimento do conhecimento da natureza. A análise das imagens de aves da seção Início de conversa é um exemplo de algumas características que podem ser utilizadas como critérios para organizarmos o mundo vivo. Diferentes pesquisadores ao longo do tempo propuseram estratégias para identificar e organizar de modo científico os diferentes seres vivos da Terra. Ainda hoje, a discussão sobre o surgimento de novas espécies e o grau de “parentesco” entre os seres vivos continua.

Ciências em ação – Um sistema de classificação

Ciências em ação Um sistema de classificação

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Julie Clopper/Shutterstock.com

Nattstudio/Shutterstock.com

Considere os objetos das imagens a seguir como um grande conjunto de elementos que serão classificados. Em nosso exemplo, esse conjunto será identificado como “Material escolar”.

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Caderno.

Caneta esferográfica.

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horiyan/Shutterstock.com

Ryumin Maksim/Shutterstock.com

Livro.

Caneta hidrográfica colorida.

Lápis.

Bloco de notas.

Podemos separar os objetos do material escolar em dois conjuntos: “Feitos de papel” e “Servem para escrever”. 1 | Que objetos fazem parte do conjunto “Feitos de papel”? E do conjunto “Servem para escrever”? Os objetos feitos de papel são: livro, caderno e bloco de notas. Já aqueles que servem para escrever são: caneta esferográfica, lápis e canetas hidrográficas coloridas.

Esses dois conjuntos (“Feitos de papel” e “Servem para escrever”) também podem ser subdivididos em conjuntos menores. Material escolar Feitos de papel (A) Impresso (a)

Base para escrever (b)

Servem para escrever (B) Com grafite (c)

Com tinta (d)

Os objetos que fazem parte dos conjuntos são:

2 | Que objetos fazem parte dos conjuntos a, b, c e d? a – livro; b – caderno e bloco de notas; c – lápis;

d – caneta esferográfica e caneta hidrográfica colorida.

Nesta atividade, os estudantes experimentarão um “sistema de classificação” de objetos do cotidiano, como lápis, caneta, livro, caderno etc. Este exercício pode ser feito com outros objetos do dia a dia, como camisetas, camisas, acessórios, blusas, calças, bermudas e o que mais pode ser encontrado em um guarda-roupa. A formação de grupos mais abrangentes até os mais particulares dará a eles uma visão da importância da classificação biológica. Faça um debate para ampliar o tema “Critérios e sistemas de classificação” utilizando exemplos reais que façam parte da cultura dos estudantes. Por exemplo: Se eles são de uma área rural pouco urbanizada ou de cidades pequenas, você pode solicitar que usem a variedade de árvores e arbustos da região para propor um sistema de classificação desses seres vivos. Estudantes de uma região muito urbanizada (como os grandes centros) podem trabalhar com o desenvolvimento de um sistema de classificação para os tipos de edifícios. Por exemplo, edifícios altos e baixos, com janelas envidraçadas e com persianas, edifícios residenciais e comerciais etc. Sobre o item 3 da atividade: Em que conjunto, a, b, c ou d, você classificaria uma agenda? E um pote de tinta guache?, chame a atenção para o fato de existirem diversos tipos de agenda (em papel, em tablets, telefones celulares e computadores). Todas elas servem de base para escrever ou registrar com imagens algum compromisso ou informação.

3 | Em que conjunto – a, b, c ou d – você classificaria uma agenda? E um pote de tinta guache? A agenda seria classificada no grupo b. Já o guache seria classificado no grupo d.

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

História da Ciência – Classificação biológica binomial de Lineu

História da CiênCia ClAssifiCAçãO biOlógiCA biNOMiAl de liNeu

A proposta taxonômica desenvolvida por Lineu teve grande impacto no conhecimento dos seres vivos, pois serviu de fundamentação para a estruturação de um sistema eficiente de comparação das características morfológicas das espécies e para nomeá-las.

Coleções biológicas são locais com infraestrutura e espaços adequados para receber, armazenar e estudar exemplares de seres vivos e para a atuação de profissionais especializados. Existem diversos tipos de coleções biológicas, por exemplo, herbários (Botânica), vertebrados, invertebrados (Zoologia), microrganismos (Microbiologia) etc. Pergunte aos estudantes: quem coleciona alguma coisa, como chaveiros, pôsteres, rochas, ímãs de geladeira etc.? Existem muitos tipos de coleção não biológica, como a de minerais e rochas; pinturas, esculturas; artigos esportivos; recortes de jornais e revistas, fotografias de artistas (grupos de música, artistas plásticos, cantores etc.). Seguem indicações de algumas instituições que possuem coleções biológicas. • MZUSP – Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (USP). Disponível em: https://vila360. com.br/tour/mzusp/. Acesso em: 6 jul. 2022. Faça um tour virtual no Museu de Zoologia da USP e conheça uma pouco mais sobre os animais. • Instituto de Botânica. Disponível em: http://hvsh.cria.org.br/index. Acesso em: 6 jul. 2022. Visite o herbário virtual Saint Hilaire e conheça

Natural History Museum, London, UK

O significado das línguas mortas pode ser explorado pelo professor de Língua Portuguesa, que poderá explicar quando uma língua pode ser classificada como morta. Levar a discussão sobre o tema para as aulas de Língua Portuguesa é um modo de evidenciar a importância da comunicação e do registro gráfico ou imagético do conhecimento humano. A interação de diferentes disciplinas escolares que tratam de temas similares ou correlatos mostra as interfaces entre diversos campos do conhecimento.

Em meados do século XVIII, o cientista sueco Carl von Linné (1707-1778) estabeleceu normas para classificar os seres vivos e propôs um sistema para dar nome a eles. Para Linné, também chamado de Lineu, a todo ser vivo devem ser atribuídos dois nomes em latim, por isso o sistema de Lineu é conhecido como binomial. O latim foi escolhido porque, na época, era a língua mais difundida no meio científico e por não sofrer evolução ou alterações como as outras, pois é considerada uma “língua morta”. Dessa forma, todo ser vivo descrito pode ser identificado, independentemente do idioma e do país de origem em que foi descrito pela primeira vez. Observe essa nomenclatura junto às imagens dos animais na página 12.

Alguns dos animais estudados por Lineu. Imagens publicadas no livro Systema Naturae, de 1735.

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

um pouco mais da flora brasileira. • Museu de Microbiologia do Instituto Butantã. Disponível em: http://www.butantan.gov.br/atracoes/ museu-de-microbiologia. Acesso em: 6 jul. 2022.

As categorias taxonômicas

As categorias taxonômicas (reinos, filos, classes, ordens, famílias, gêneros e espécies) ajudam as pessoas a identificar seres vivos conhecidos ou novas espécies e facilitam a comunicação entre os cientistas de todo o mundo.

alinabel/Shutterstock.com; Yeti Crab/Shutterstock.com

A Taxonomia é a ciência que se dedica a identificar, descrever, nomear Glossário e classificar os seres vivos. O estudo da Taxonomia, por meio de análises Hierarquia: níveis de e comparações, estabelece critérios para a constituição de grupos nos organização, ordem, quais os seres vivos podem ser reunidos. Esses grupos são chamados de posição. categorias taxonômicas e estão submetidos a uma hierarquia. A seguir, listamos essas categorias partindo de grupos que reúnem organismos muito semelhantes para os que reúnem organismos menos semelhantes: espécies, gêneros, famílias, ordens, classes, filos e reinos. Ou seja, indivíduos da mesma espécie são muito semelhantes entre si, enquanto organismos do mesmo reino apresentam algumas semelhanças e muitas diferenças.

Hierarquia de classificação biológica

Reino Filo Classe Ordem Família Gênero Espécie

Carl von Linné

De acordo com o sistema que Lineu propôs para nomear os seres vivos, cada espécie recebe o nome científico formado pelo nome do gênero, escrito com a primeira letra maiúscula, e de mais um termo, escrito com letras minúsculas, que juntos se referem à espécie. As duas partes do nome científico devem ser destacadas com grifo ou itálico. Por exemplo, o nome científico do gato-dos-pampas é Leopardus pajeros; o do leão é Panthera leo; o da onça-pintada é Panthera onca; e o da jaguatirica é Leopardus pardalis. O leão e a onça-pintada pertencem ao gênero Panthera. A jaguatirica e o gato-dos-pampas pertencem ao gênero Leopardus. Um grupo de espécies muito semelhantes entre si constitui um gênero. Gêneros semelhantes entre si formam uma família. Da mesma maneira, várias famílias semelhantes constituem uma ordem, várias ordens formam uma classe, várias classes formam um filo, e os filos são reunidos em reinos. Embora sejam de gêneros diferentes, os quatro felinos citados no exemplo têm muitas semelhanças entre si, por isso são classificados na mesma família (Felidae). O esquema da página a seguir representa de forma simplificada a hierarquização das categorias taxonômicas de caranguejos do gênero Uca, muito comum no litoral brasileiro. Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Chame a atenção para o fato de seres vivos do mesmo reino compartilharem poucas características comuns. Por exemplo, as células de organismos do reino Monera são diferentes dos demais reinos (Fungos, Protistas, Plantas e Animais). O desenvolvimento tecnológico colaborou – e continua colaborando – para a produção de conhecimentos científicos. Entre os instrumentos mais significativos está o microscópio. Com ele, descobriu-se um mundo desconhecido até então, o dos microrganismos (bactérias, muitos fungos e outros seres unicelulares). Os primeiros sistemas de classificação reconheciam apenas três reinos: dos animais, das plantas e dos minerais. No reino Animal eram incluídos todos os seres vivos que se moviam e que interrompiam seu crescimento após alcançar certo tamanho. Organismos que não se moviam, que não comiam e que cresciam sem interrupção eram incluídos no reino das plantas. Fungos, algas e bactérias agrupavam-se entre as plantas, e os protozoários, entre os animais. Durante os séculos XVIII e XIX, essa classificação foi usada nos trabalhos da maioria dos biólogos.

Selma Caparroz

Por meio da leitura do quadro das diferentes categorias taxonômicas (das mais abrangentes para as menos abrangentes) é possível perceber que vários grupos de organismos vão sendo excluídos, à medida que as características vão sendo apresentadas. Até que, na unidade de classificação “espécie”, reste apenas um tipo de ser vivo. No nosso exemplo, é a espécie de caranguejo Uca rapax que está sendo representada.

Algumas características taxonômicas Reino Animal

Uca rapax

Uca uruguayensis

Ocypode quadrata

lagosta

tatu de jardim

tarântula

minhoca

Filo Artrópodes

Em direção às categorias mais abrangentes, mais seres vivos compartilham categorias taxonômicas com o caranguejo Uca rapax. Por exemplo, ao analisar o quadro, os estudantes compreenderão que, na mesma família (Ocypodidae), espécies pertencentes ao mesmo gênero (Uca) são mais próximas entre si do que espécies de gêneros diferentes (Ocypode). Solicite que apontem e identifiquem outros seres vivos que compartilham categorias taxonômicas no nível de classe, por exemplo. Auxilie os estudantes no reconhecimento das características que agrupem os três gêneros na família dos ocipocídeos e que permitam separar os diferentes gêneros, por exemplo, Uca e Ocypode.

Uca rapax

Uca uruguayensis

Ocypode quadrata

lagosta

tatu de jardim

tarântula

Classe Crustáceos

Uca uruguayensis

Uca rapax

Ocypode quadrata

lagosta

tatu de jardim

Ordem Decápodas

Uca rapax

Uca uruguayensis

Ocypode quadrata

lagosta

Família Ocipodídeos

O esquema que ilustra a hierarquia das categorias taxonômicas é parcial, pois não estão indicadas todas as subcategorias que a compõem.

Uca rapax

Uca uruguayensis

Ocypode quadrata

Gênero Uca

Uca rapax

Uca uruguayensis

Espécie

Uca rapax

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Ciências em ação – Comparando caranguejos

Expansão de repertório

Chame a atenção dos estudantes para o fato de as imagens fornecerem informações sobre a morfologia dos caranguejos e de a leitura das fotos possibilitar a identificação do ambiente onde eles vivem. No caso das espécies de caranguejos que ocorrem na costa brasileira, as fotos podem indicar a preferência pelo tipo de substrato. Por exemplo, a espécie Uca rapax ocorre mais em solos lodosos, indicando que ela pode ter preferência por substratos com menor granulometria.

Após observar, no esquema anterior, a representação das categorias taxonômicas de caranguejos do gênero Uca, responda às questões a seguir. Situação 1: Uma pessoa conseguiria descobrir qual é exatamente o nome de um animal pois há diversas espécies dentro sabendo apenas que ele pertence à família dos Ocipodídeos? Não, de uma mesma família. Situação 2: Uma pessoa está analisando três tipos diferentes de Ocipodídeos. Quais A pessoa precisa ter a descrição das informações ela precisa ter para identificar o nome deles? características físicas de cada um dos exemplares para que possa identificar o animal que está observando.

Ciências em ação Comparando caranguejos Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Selma Caparroz

5 cm

IrinaK/Shutterstock.com

São muitas as espécies de caranguejo que vivem no litoral brasileiro. A seguir, são apresentadas as espécies A e B.

Selma Caparroz

4 cm

fallarto/Shutterstock.com

Foto e ilustração do caranguejo A.

Foto e ilustração do caranguejo B.

Compare essas espécies de caranguejos com a espécie Uca rapax, apresentada na página anterior. Além das fotos, observe atentamente as representações. 1 | É possível afirmar que algum desses caranguejos é da espécie Uca rapax?

O caranguejo A é muito semelhante à imagem do Uca rapax da página anterior, portanto, pode-se supor que o caranguejo A é da espécie Uca rapax.

2 | Algum desses caranguejos não pertence ao gênero Uca? Que diferenças você observou para chegar a essa conclusão? A espécie B não é pertencente ao gênero Uca. Nota-se diferenças entre a espécie B e o gênero Uca, como o tamanho das garras e a posição e o tamanho dos pedúnculos oculares. Na espécie B, as garras são do mesmo tamanho; o caranguejo dessa espécie é conhecido como maria-farinha ou guaruçá, e seu nome científico é Ocypode quadrata.

A célula: unidade funcional dos seres vivos Uma discussão que ocupou grande parte dos estudos de pesquisadores durante aproximadamente quatro séculos procurava explicar a vida em suas diferentes manifestações. As questões que guiaram muitas pesquisas foram: De que modo surgem os seres vivos? Como são determinadas as características das espécies? O que mantém os organismos vivos? Qual é a menor porção/unidade de um ser vivo? Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

A célula: unidade funcional dos seres vivos Ao discutir a respeito da unidade funcional dos seres vivos, mostre micrografias de diferentes células aos estudantes e questione-os se percebem semelhanças e diferenças entre elas. Assim, eles poderão treinar a observação, uma característica do fazer científico.

Sugerimos a você que inicie a observação pela página 182. É possível verificar ilustrações originais de imagens microscópicas e macroscópicas de insetos, por exemplo. Chame a atenção dos estudantes para a época (século XVII) em que Robert Hooke fez as observações e compare-as com as imagens que são produzidas atualmente com o auxílio de equipamentos tecnologicamente muito mais avançados. Evidencie a importância histórica do trabalho de Hooke para o avanço do conhecimento biológico.

1. Ilustração representando cortes finos de cortiça feita por Hooke, em 1665. 2. Imagem de cortiça vista ao microscópio óptico atual.

O microscópio é um instrumento óptico que permitiu a descoberta de um mundo até então desconhecido pelo ser humano: os seres microscópicos e as estruturas celulares.

A teoria celular Com o desenvolvimento do microscópio, os pesquisadores começaram a observar inúmeros fragmentos de animais e vegetais. Neles, perceberam a existência de pequenos compartimentos: as células. Entre esses pesquisadores, observadores de tecidos vegetais, animais e de microrganismos em microscópios, estão Robert Hooke (1635-1703), Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), Henri Dutrochet (1776-1847), Jan Purkynje (1787-1869), Matthias Schleiden (1804-1881) e Theodor Schwann (1810-1882), entre outros. Embora todos Embora Schleiden (à esquerda) e Schwann (à direita) tenham formulado a teoria celular, houve a contribuição tenham observado células de muitos seres vivos, fo- dos outros pesquisadores, tanto os contemporâneos ram Matthias Schleiden e Theodor Schwann que, no quanto os que viveram nos séculos anteriores. final da década de 1830, enunciaram a seguinte teoria celular: “A célula é a unidade elementar fundamental de todos os organismos”. A teoria celular clássica sustenta-se em três fundamentos: 1 | Todos os seres vivos são constituídos de células e seus produtos. 2 | Novas células são criadas por células preexistentes que se subdividem. 3 | As células são as unidades básicas de construção dos seres vivos. 18

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Wellcome Library, London. Wellcome Images

Representação do microscópio usado por Hooke.

Peter GEymayer

Exponha para eles as figuras originais que estão no livro Micrographia, publicado por Robert Hooke em 1665. Por meio do link a seguir, é possível visualizar as imagens desse livro: https://bit.ly/3RSttu0 (acesso em: 20 fev. 2022).

A invenção do microscópio possibilitou que o conhecimento sobre os seres vivos se desenvolvesse muito. Os primeiros microscópios construídos eram formados por uma única lente e não conseguiam aumentar muito as imagens dos objetos observados. Em 1665, o físico, astrônomo e naturalista Robert Hooke, utilizando um microscópio composto de várias lentes, publicou um importante trabalho sobre os organismos e as partes de organismos que observou. Depois, ao observar a cortiça extraída da casca de algumas árvores, ele criou o termo “célula”, que usamos hoje, pois percebeu semelhança entre o que via e as celas dos conventos (do latim: cellula = pequeno compartimento).

Wellcome Library, London. Wellcome Images

Em vários momentos desse volume, destacaremos a importância do microscópio para o desenvolvimento científico. Você pode mostrar aos estudantes, por meio de imagens, como eram os primeiros microscópios ópticos e as imagens produzidas por eles.

A iNveNçãO dO MiCROsCóPiO

J M Barres/agefotostock/ EasyPixtal

Com o uso do microscópio, foi possível identificar muitos microrganismos que causam doenças nos seres humanos. Tornou-se possível, por exemplo, a identificação da bactéria causadora da tuberculose e do tétano.

História da CiênCia

Wellcome Library, London. Wellcome Images

História da Ciência – A invenção do microscópio

Os fundamentos da teoria celular clássica são válidos para todos os organismos vivos, sem importar seu tamanho ou sua complexidade. Hoje essas ideias foram refinadas e novos fundamentos, incluídos. Conheça-os a seguir. • A célula é a unidade fundamental da estrutura e função de todos os seres vivos. • Todas as células surgem de células preexistentes por meio da divisão. • As transformações de energia e de substâncias ocorrem dentro da célula, por exemplo, a transformação de energia química em energia térmica. • As células contêm informações hereditárias que são transmitidas de uma célula para outra durante a divisão celular. • Alguns organismos são constituídos por uma única célula, por isso são conhecidos como organismos unicelulares. • A atividade de um organismo depende da atividade de cada célula.

A teoria celular Aproveite a discussão sobre a invenção do microscópio óptico e seu uso nas ciências para mostrar aos estudantes a importância do desenvolvimento do conhecimento físico sobre as lentes e o avanço tecnológico na produção de equipamentos ópticos, como as lentes de óculos, a luneta e o microscópio de Leeuwenhoek. Para mais informações sobre o tema, acesse o link: https:// museudavida.fiocruz.br/index. php/uma-visita-ao-microcosmo#. YxpbLHbMKUl (acesso em: 6 jul. 2022). Comente com os estudantes que existem vários tipos de microscópio, como o óptico, o ultravioleta, de fluorescência, de contraste de fase, de polarização, o eletrônico (varredura e transmissão), que são tecnologias mais modernas.

Selma Caparroz

Nos links a seguir há mais informações sobre os microscópios eletrônicos de varredura (MEV) e de transmissão (MET).

2 1 Todos os seres vivos são compostos de células. 1. Representação de células do corpo humano. 2. Camadas de células da epiderme de uma folha. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

ReTOMAdA dO PANORAMA

• Conheça os tipos de microscópios para laboratórios. Disponível em: https://dpunion.com.br/conhecaos-tipos-de-microscopio-paralaboratorios/ (acesso em: 20 fev. 2022). • Fiocruz – Museu da vida. Disponível em: https://museudavida.fiocruz. br/index.php/noticias/1858objeto-em-foco-microscopioeletronico-de-transmissao-em900 (acesso em: 6 jul. 2022).

1 | O microscópio tem uma função muito importante em inúmeras áreas da Ciência. Ele permite que a visualização de objetos minúsculos seja ampliada muitas vezes. Essa magnificação das imagens possibilita aos cientistas conhecer melhor os objetos. Algumas áreas que utilizam os microscópios são: Biologia, Física, Química, Medicina, Geologia, Agronomia, entre outras. 2 | Todos os seres vivos têm em comum uma unidade funcional e estrutural que é a célula. Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

fóRuM Em grupo, leia a notícia e o texto de divulgação da Secretaria de Saúde do Paraná.

Faça uma leitura completa dos dois textos que compõem este Fórum. Você pode solicitar a alguns estudantes que leiam um parágrafo, assim poderá avaliar o nível de leitura da turma e trabalhar mais diretamente com aqueles que apresentarem alguma deficiência nessa habilidade ou até mesmo passar suas observações a respeito desses estudantes para o professor de Língua Portuguesa.

Coral-falsa é capturada dentro de residência no Jardim Panamá Uma serpente conhecida como coral-falsa foi encontrada, nesta quinta-feira (25), em uma residência, no Jardim Panamá, em Campo Grande. Moradora tentou pegar o animal, que, aparentemente, estava irritado. De acordo com a PMA (Polícia Militar Ambiental), a equipe recebeu o chamado após uma morador encontrar a cobra dentro de casa. [...] Ainda segundo a polícia, a serpente da espécie Lampropeltis triangulum não é peçonhenta. Ela foi encaminhada para o Cras (Centro de Reabilitação de Animais Silvestres).

Discuta o teor e as características dos dois textos. O primeiro é uma reportagem sobre um fato ocorrido em uma residência do Jardim Panamá em Campo Grande (MS), e o segundo tem caráter informativo sobre as características e os riscos de acidentes com serpentes peçonhentas.

CAMPOS, Karina. Vídeo: coral-falsa é capturada dentro de residência no Jardim Panamá. Jornal Midiamax, Campo Grande, 2021. Disponível em: https://midiamax.uol.com.br/cotidiano/2021/video-coral-falsa-e-capturadadentro-de-residencia-no-jardim-panama/. Acesso em: 4 maio 2022.

Acidentes por serpentes

Essas serpentes são muito parecidas. Uma delas produz um potente veneno.

1 | Na reportagem, está escrito o nome científico de uma serpente que não está de acordo com a nomenclatura científica. O que deve ser feito para corrigir esse erro? Respostas no Manual do Professor.

2 | Discuta: a. É possível distinguir a falsa-coral da coral-verdadeira (Micrurus) representadas na imagem da reportagem? b. A moradora do Jardim Panamá agiu corretamente quando tentou capturar a serpente que invadiu sua casa? Escreva no caderno o argumento do grupo para a resposta. c. Que risco os policiais e a moradora correram até que a serpente estivesse dominada? d. Se as serpentes peçonhentas são um problema de saúde pública, elas deveriam ser caçadas até a extinção? Discuta essa afirmação e justifique sua posição.

1. A nomenclatura científica deve ter destaque (itálico ou sublinhado). A correção pode ser feita sublinhando o nome científico Lampropeltis triangulum.

c. A serpente poderia morder a pessoa durante a tentativa de capturá-la.

80 cm

PARANÁ. Secretaria da Saúde do estado do Paraná. Acidentes por serpentes. Curitiba, 2010. Disponível em: https://www.saude.pr.gov.br/Pagina/Acidentes-por-Serpentes. Acesso em: 4 maio 2022.

Respostas

b. A moradora agiu de maneira errada, pois, a serpente poderia mordê-la e injetar o veneno, caso a serpente fosse uma coral-verdadeira. A moradora correu riscos. Além disso, animais silvestres devem ser capturados pela polícia ambiental, bombeiros ou pessoa treinada para esta situação.

60 cm

O envenenamento ocorre quando a serpente consegue Glossário injetar o conteúdo de suas glândulas venenosas, mas nem toda picada leva ao envenenamento. Isso porque há muitas Peçonhento: que contém espécies de serpentes que não possuem presas ou, quando peçonha; veneno. presentes, estão localizadas na parte de trás da boca, o que dificulta a injeção de veneno ou toxina. [...] A maioria das 18 espécies do gênero Micrurus possui um padrão de cor representado por anéis corporais em uma combinação de vermelho (ou alaranjado), branco (ou amarelo) e preto. [...] A letalidade corresponde a 0,4%. Pode evoluir para insuficiência renal aguda, causa de óbito neste tipo de envenenamento.

A discussão dos itens a, b, c e d da questão 2 deve ser conduzida de modo a valorizar o conhecimento específico dos organismos, principalmente os que podem causar algum tipo de intoxicação ou dano físico às pessoas. Além disso, chame a atenção dos estudantes para as atitudes que devem ser tomadas quando encontramos animais potencialmente perigosos: não se expor, entrar em contato com os setores que tem profissionais treinados para a situação (equipes da zoonose, corpo de bombeiros, hospital, polícia ambiental etc.).

2. a. Não é possível distinguir a falsa-coral da coral-verdadeira somente olhando a imagem.

Fotos: Fabio Colombini

Fórum – Coral-falsa é capturada dentro de residência no Jardim Panamá

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

d. As serpentes não devem ser caçadas. No ambiente natural, elas são predadoras que controlam populações de roedores, por exemplo. Além disso, a toxina produzida pelas serpentes peçonhentas é estudada pela ciência e usada na produção do soro antiofídico.

Organização celular dos seres vivos

Os cinco reinos

Há dois tipos básicos de células que formam os seres vivos: procarionte e eucarionte. Utilize as imagens do livro para evidenciar as diferenças entre elas.

Até meados do século XIX, os cientistas classificavam os seres vivos em apenas dois reinos: Plantas e Animais. A origem das palavras nos dá uma ideia dos critérios usados nessa divisão – o reino das Plantas era composto de organismos que viviam plantados e imóveis, enquanto o reino dos Animais correspondia aos seres animados, que se moviam. Hoje, sabemos que existem muitos animais que não se deslocam. O aprimoramento do microscópio possibilitou o conhecimento de outras formas de vida, algumas microscópicas, muitas formadas por uma única célula. Isso levantou uma discussão quanto à existência de apenas dois reinos de seres vivos e, em 1880, um terceiro reino foi proposto, o Protista, que incluía seres vivos recém-conhecidos vistos através dos microscópios. Considerando-se características como o tipo de nutrição e o tipo de célula, os seres vivos foram divididos, em 1969, nos cinco reinos que conhecemos até hoje: Animal, Planta, Protista, Fungo e Monera.

Entre as principais características das bactérias (células procariontes), estão: material genético (DNA) disperso no citoplasma, a produção de energia que ocorre em dobras da membrana celular e fragmentos de DNA circulares (plasmídeos). As células eucariontes formam os seres pluricelulares e muitos unicelulares. O material genético (DNA) é envolto por membrana celular, formando um núcleo diferenciado, e têm organelas dispersas no citoplasma, como mitocôndrias, ribossomos, entre outros.

Organização celular dos seres vivos Até o século XVIII, somente organismos visíveis a olho nu eram conhecidos. A utilização do microscópio possibilitou a descoberta e a observação de detalhes das características dos seres vivos. Como visto anteriormente, durante muito tempo os cientistas classificaram os seres vivos em dois grandes grupos: animais e vegetais (ou plantas). Além de outras características, os seres vivos eram organizados nesses grupos de acordo com a forma de obter seu alimento. O grupo dos animais incluía todos os que precisavam de outros seres vivos para se alimentar. Entre os vegetais, estavam todos os que sobreviviam com as substâncias que eles próprios produziam. Com as novas descobertas, possibilitadas pelo uso do microscópio, os cientistas passaram a considerar outros critérios na classificação dos seres vivos, como a quantidade de células que apresentam (uma célula ou mais de uma célula) e as características delas. Em relação à quantidade de células, os seres que têm apenas uma célula são chamados de unicelulares. Em sua maioria, são seres visíveis apenas com o uso de microscópios, como as bactérias. Os seres vivos formados por muitas células são chamados de pluricelulares; nesse caso, trilhões de células podem formar o corpo de um mesmo indivíduo, como ocorre com o organismo humano, por exemplo. Em geral, todas as células dos seres vivos têm uma membrana que protege seu conteúdo do meio externo: a membrana plasmática. O conteúdo interno das células é o citoplasma, solução líquida em que estão presentes diversas estruturas responsáveis por seu funcionamento. Para se reproduzir e manter suas funções, as células dependem do material genético.

Glossário Material genético: conjunto de substâncias que garantem as características hereditárias das espécies. Olho nu: olhar sem o uso de instrumentos ópticos que aumentam o tamanho da imagem do objeto.

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Os cinco reinos O desenvolvimento da microscopia e das técnicas bioquímicas ocorrido no século XX levou à identificação de diferenças fundamentais entre células procarióticas e eucarióticas. Em função disso, propôs-se um sistema de classificação baseado em cinco reinos: Animal, Vegetal, Fungo, Protista e Monera. A tabela ao lado resume as principais características que distinguem os cinco reinos. Não é necessário que você passe para os estudantes as informações que estão na tabela, mas elas serão úteis para responder às possíveis perguntas ou curiosidades deles.

Reino

Tipo de célula

Número de Principal tipo de células nutrição

Parede celular

Reprodução

Animal

eucariótica

pluricelular

ingestão

ausente

sexuada e assexuada

Vegetal

eucariótica

pluricelular

fotossíntese

presente (celulose)

sexuada e assexuada

Fungo

eucariótica

maioria pluricelular

absorção

presente (quitina)

sexuada e assexuada

Protista

eucariótica

unicelular ou pluricelular

absorção, ingestão ou fotossíntese

presente entre as algas sexuada e assexuada (constituição variável)

Monera

procariótica unicelular

absorção ou fotossíntese

presente (glicopeptídeo)

usualmente assexuada; raramente sexuada

Sugestão de atividade

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

A discussão teórica das diferenças entre as células procarióticas e eucarióticas é árida. Uma proposta de atividade prática que contribui para a identificação das principais características dessas células é a montagem de modelos tridimensionais. A turma pode ser dividida em pequenos grupos e orientada para pesquisar os dois tipos de célula e construir modelos de células procariótica e eucariótica com sucatas, papelão, macarrão, embalagens plásticas, fios de lã, isopor e outros materiais.

Selma Caparroz

material genético

membrana plasmática Representação de dois tipos de células e algumas de suas estruturas celulares.

Existem links que podem dar ideias de como realizar essa atividade.

Glossário

Faça as adaptações e aborde o tema de acordo com o nível dos estudantes. Lembre-se de que essa é uma atividade que pode ser realizada em outros níveis da Educação Básica.

Vírus: cápsula de proteína contendo material genético, que se replica no interior de células vivas.

O reino Monera

O reino Monera inclui as bactérias, seres unicelulares que surgiram na Terra há quase 4 bilhões de anos, cujo material genético está disperso no citoplasma. Muitas espécies do reino Monera organizam-se em aglomerados de células, formando filamentos. Os microbiologistas, cientistas que estudam os microrganismos unicelulares e os vírus, já identificaram mais de 7 mil espécies de bactérias. Estima-se que esse número represente menos de 10% das espécies de moneras existentes no planeta. A maioria dos seres unicelulares é capaz de viver na natureza, independentemente de outras células. As células dos seres pluricelulares, no entanto, são incapazes de viver isoladamente. As formas de bactérias variam muito, e vários grupos são reconhecidos facilmente pela forma de suas células. As mais comuns são as cilíndricas, as esféricas e as espiraladas. Alguns dos principais formatos de bactérias estão representados nas imagens a seguir.

Bacilo – Lactobacillus casei – bactéria que pode ser encontrada no intestino humano e tem várias funções benéficas no organismo. Colorida artificialmente. Aumento 35 700 vezes.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

JUERGEN BERGER/SPL/FotoArena

POWER AND SYRED/SPL/FotoArena

Descontrua o estereótipo de que os microrganismos, como as bactérias, precisam ser eliminados por serem causadores de doenças. Enfatize a importância delas no equilíbrio ambiental, na composição da biota do nosso intestino, na indústria alimentícia (produção de queijos, iogurtes, fermentos), na agricultura (transformando o nitrogênio atmosférico em sais nitrogenados para as plantas), nas pesquisas científicas etc.

O reino Monera

DR GARY GAUGLER/SPL/FotoArena

Deixe claro que os microbiologistas estudam seres numa escala muito pequena. Leia as imagens dos diferentes tipos de bactéria com os estudantes utilizando o conhecimento que eles já têm sobre células e microrganismos. Chame a atenção para o fato de que, apesar de apresentarem estruturas simples, as bactérias podem ter formatos e organização diferentes.

núcleo celular (região em que se encontra o material genético)

citoplasma

Cocos – Streptococcus pneumoniae – bactéria causadora da pneumonia. Colorida artificialmente. Aumento 250 000 vezes. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Espirilo – Helicobacter pylori – bactéria causadora da úlcera estomacal. Colorida artificialmente. Aumento 35 000 vezes.

Há ainda outros formatos de bactérias, entre eles as pedunculares, as espiroquetas e os vibriões. Entre os integrantes do reino Monera, encontramos espécies parasitas causadoras de doenças em outros seres vivos, como seres humanos e plantas. Outras, de vida livre, alimentam-se das substâncias que elas mesmas produzem, e há muitas que se alimentam de organismos mortos, desempenhando o papel de decompositores de matéria orgânica. Entre os milhares de espécies de bactérias, apenas pouco mais de 100 espécies são nocivas ao ser humano. A microbiologia, área que estuda os microrganismos, contribui significativamente para a medicina, a agricultura, a indústria de alimentos, a biotecnologia, a produção de energia e a recuperação de áreas degradadas do meio ambiente.

Pesquisa

Glossário

Antes de propor a realização da pesquisa, mostre aos estudantes as imagens dos agentes causadores das doenças citadas. Inclua na sua explicação os sintomas e os modos de transmissão dos agentes patogênicos.

Parasita: ser que vive anexo ou dentro de outro ser de espécie diferente e que obtém dele os nutrientes de que precisa para viver.

Ajude-os a escolher as fontes que podem ser consultadas para a realização da pesquisa. Você pode utilizar o resultado da pesquisa como uma das avaliações do bimestre. Orientações para as questões

Pesquisa

Entre as bactérias nocivas ao ser humano – chamadas de patogênicas – estão as que causam tuberculose, tétano, meningite, coqueluche, pneumonia, salmonelose e cólera.

a. Auxilie os alunos a fazerem uma busca para descobrirem quais são os órgãos afetados por cada uma das doenças citadas. Sugira a montagem de uma tabela para facilitar a visualização das informações.

1 | Em grupos, pesquisem: Orientações no Manual do Professor. a. Quais são os principais órgãos afetados por essas doenças? b. Para quais dessas doenças existe vacina?

b. Existem vacinas contra as seguintes doenças: tuberculose, tétano, meningite, coqueluche, cólera e pneumonia. Não existe vacina humana contra a salmonelose.

c. Qual é a função da vacinação? 2 | Entregue a sua pesquisa ao professor e discuta com seu grupo: Todas as pessoas deveriam tomar as vacinas que previnem as doenças pesquisadas? Justifique.

STEVE GSCHMEISSNER/SPL/FotoArena

1 cm

15 cm

c. As vacinas preparam o sistema imunológico para combater o agente patogênico, caso ele invada o corpo da pessoa. 2. Espera-se que os estudantes reconheçam a importância da vacinação.

Petila Roman/Shutterstock.com

A decomposição de restos de organismos, como plantas, animais mortos e fezes, produz uma mistura rica em nutrientes que torna o solo fértil, bom para o crescimento de plantas. As folhas secas, os gravetos, os corpos de animais mortos, as flores e os frutos que caem no chão, tudo servirá de alimento para decompositores, como bactérias, fungos, insetos, caramujos, minhocas, piolho-de-cobra etc. O processo de decomposição no solo ocorre mais rápido quando o ambiente está úmido e protegido da insolação excessiva. Os restos que se depositam no fundo de ambientes aquáticos também são decompostos. As bactérias e outros seres que atuam na decomposição são importantes na natureza porque transformam os restos do que se alimentam em sais minerais e outras substâncias, que voltam para o solo.

Patila/Shutterstock.com

A importância da decomposição

ressormart/Shutterstock.com

Orientações no Manual do Professor.

5 mm

Fungos (A); bactérias (B): aumento1 320 vezes, colorido artificialmente; minhocas (C); e larvas de besouros (D) são decompositores.

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Fórum – A mortalidade por doenças infecciosas no século XX em São Paulo

fóRuM

3. Doenças cardíacas (14,2%) – Câncer (12,1%) – AVC (7,7%) – Pneumonia (7,2%) – Diarreia e infecção intestinal (6,2%) – Hipertensão (3,6%) – Tuberculose (2,7%) – Diabetes (2,1%).

A mortalidade por doenças infecciosas no século XX em São Paulo

Esta atividade deve ser trabalhada em conjunto com o professor de Matemática, pois porcentagens e frações são conceitos presentes na tabela.

A leitura de tabelas e gráficos é uma habilidade que deve ser valorizada nas aulas de Ciências. A linguagem gráfica é complexa, uma vez que ela sintetiza informações/dados e exige que os estudantes relacionem escalas numéricas com elementos comparáveis de naturezas diversas. Por exemplo, a tabela desta página relaciona as taxas de mortalidade em decorrência das várias doenças infecciosas e não infecciosas no município de São Paulo em um espaço temporal de 60 anos do século XX.

Causas de morte

É importante que os estudantes compreendam o significado das informações expressas nos gráficos ou nas tabelas para depois extraírem deles as conclusões possíveis.

1901

1960

Diarreia e infecção intestinal

20,1%

6,2%

Bronquite e obstrução pulmonar

8,4%

—

Pneumonia

6,9%

7,2%

Doenças cardíacas (infarto e outras doenças)

6,1%

14,2%

Tuberculose

6,0%

2,7%

Meningite

2,4%

—

Acidente vascular cerebral (AVC)

1,7%

7,7%

Malária

1,6%

—

Câncer

—

12,1%

Hipertensão (pressão alta)

—

3,6%

Diabetes

—

2,1%

Para responder às questões a seguir, faça uma pesquisa em sites, livros e revistas ou fale com profissionais da área de saúde. 1 | Muitas dessas causas de morte são provocadas por infecção por microrganismos do reino Monera. Identifique-as. 2 | Quais dessas doenças são decorrentes de problemas não relacionados aos microrganismos? 3 | Coloque em ordem decrescente as causas de morte em 1960. 4 | Comparando os dados da tabela, percebe-se que as principais causas de morte em 1901 foram as doenças infecciosas e que, em 1960, elas diminuíram significativamente. Em grupo, discutam e escrevam argumentos que justifiquem a variação nas causas de morte em 1901 e em 1960 no município de São Paulo.

4. Alguns motivos para a mudança são: a melhora da higiene pessoal e do ambiente (saneamento básico); a melhora da nutrição; o aprimoramento dos tratamentos médicos; o desenvolvimento das vacinas, que imunizam contra muitas doenças infecciosas; e o desenvolvimento de medicamentos que combatem microrganismos do reino Monera (como antibióticos contra bactérias). Essas são algumas mudanças que melhoraram a qualidade de vida das pessoas. UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

O reino Protista

O reino Protista O reino Protista agrupa seres vivos unicelulares e pluricelulares. Há grande variedade de espécies nesse reino, entre elas destacamos as algas e os protistas causadores de doenças. Em todos eles, as células têm características diferentes das encontradas no reino Monera. Nos protistas, o material genético das células fica envolto em uma membrana que o separa do citoplasma, formando o núcleo celular. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

cílios flagelo

citoplasma

micronúcleo região em que se encontra o material genético macronúcleo

núcleo plastos

membrana celular Euglena.

Paramécio.

EYE OF SCIENCE/SPL/FotoArena

Laura Dts/Shutterstock.com

Há protistas que se alimentam das substâncias que eles próprios produzem, como a euglena, e os que se alimentam de outros seres, como o paramécio. Tanto o paramécio como a euglena têm vida livre, porém há protistas que são parasitas de certos organismos. Veja, nas fotografias a seguir, outros exemplos de representantes do reino Protista. 60 cm

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si.

15 cm

Giardia sp., protista flagelado unicelular, parasita de intestinos de animais, inclusive do ser humano. Microscopia eletrônica. Colorida artificialmente. Aumento 2 500 vezes.

Padina pavonica (alga parda), protista pluricelular, produtora do próprio alimento. WIM VAN EGMOND/SPL/FotoArena

F.Neidl/Shutterstock.com

Ilustrações: Selma Caparroz

película

Compare a euglena e o paramécio. Explique que esses organismos são representantes unicelulares do reino Protista, mas que esse reino também tem representantes pluricelulares. Questione os estudantes a respeito das semelhanças e diferenças entre esses organismos. O que há em comum entre eles? As estruturas internas são as mesmas ou há alguma diferença entre elas? Destaque a presença do núcleo celular nas duas células. Fale sobre o mecanismo de locomoção desses organismos, destaque o flagelo da euglena e os cílios do paramécio.

Cosmarium sp. (alga verde), protista unicelular, produz o próprio alimento. Microscopia eletrônica. Colorida artificialmente. Aumento 30 000 vezes.

Ceratium sp. (dinoflagelado), protista unicelular, produz o próprio alimento. Microscopia eletrônica. Colorida artificialmente. Aumento 120 vezes. Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Expansão de repertório

As categorias taxonômicas que devem ser consideradas são: Reino – Filo – Classe – Ordem - Família – Gênero – Espécie. Oriente os estudantes para que desconsiderem as subdivisões dessas categorias, como subclasse, superfamília, subespécie etc. Oriente-os para que selecionem outro ser vivo que desejem pesquisar. Eles perceberão que a barata pertence ao mesmo reino do ser humano e que o macaco-aranha compartilha o mesmo reino, mesmo filo, mesma classe e mesma ordem do ser humano.

SaveJungle/Shutterstock.com

Múltiplos Olhares O filme Mestre dos mares: o lado mais distante do mundo (Dir: Peter Weir, EUA, 2003) discute aspectos importantes do trabalho em grupo utilizando, como referência, situações vivenciadas por aspirantes a oficiais da marinha inglesa que recebem aulas práticas sobre navegação e comando de navios. No interior da embarcação, o médico dessa tripulação é também um naturalista que coleta seres vivos terrestres nos pontos em que o navio atraca. O personagem encanta-se com a diversidade biológica das terras visitadas. Glossário Naturalista: no passado, o naturalista era uma pessoa que se dedicava ao estudo de plantas, animais e outros seres vivos.

Múltiplos olhares

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

• Analise a tabela completa e verifique qual desses seres vivos tem o maior número de categorias taxonômicas em comum com o ser humano. Resposta no Manual do Professor.

Utilize a planilha que recolher no final da atividade como uma das avaliações de aprendizagem dos estudantes. Você pode expor os trabalhos na sala de aula para que cada estudante possa conhecer os resultados obtidos pelos demais colegas. A exposição pode ser feita em um varal, em um quadro de cortiça ou colando as pesquisas na parede da classe, por exemplo.

Assista previamente ao filme estre dos mares: o lado mais distanM te do mundo e, sendo possível, projete alguns trechos selecionados ou utilize mais de uma aula para projetar o filme completo. Um dos trechos relevantes para a aula é a cena em que o naturalista/médico da embarcação, auxiliado por um aprendiz, coleta espécies viventes em terra firme.

SaimonTraur/Shutterstock.com

Embora ainda não tenhamos estudado alguns grupos taxonômicos, como os reinos dos Animais e das Plantas, podemos identificar a posição de alguns seres vivos e compará-las com a classificação taxonômica do ser humano. As categorias taxonômicas que devem ser consideradas são: reino, filo, classe, ordem, família, gênero e espécie. Pesquise na internet e construa, utilizando um editor de texto ou uma planilha (ela pode ser eletrônica), uma tabela com as categorias do ser humano: desde o reino até a espécie. Algumas categorias taxonômicas são as mesmas para espécies diferentes. O ser humano, por exemplo, está classificado nas mesmas categorias taxonômicas de vários outros animais, como a barata e o jacaré. Além da barata e do jacaré, pesquise quais são as categorias taxonômicas da minhoca e do macaco-aranha e complemente sua planilha. Você pode incluir na pesquisa outro animal de sua preferência. Anote no caderno ou imprima as conclusões de sua pesquisa, entregue ao professor e compartilhe os resultados que obteve na sala de aula com os demais colegas da classe.

Auxilie os estudantes na construção da tabela (planilha) para o registro das categorias taxonômicas dos seres vivos sugeridos. Se possível, faça a atividade no laboratório de informática (com computadores). É possível que você encontre estudantes com diferentes níveis de familiaridade com aplicativos e ferramentas digitais. Dê atenção especial aos que apresentarem dificuldade e estimule a cooperação entre os alunos de níveis diferentes de conhecimento digital.

subarashii21/Shutterstock.com

Barata, jacaré e ser humano: que categorias taxonômicas compartilham?

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Divulgação

Expansão de repertório – Barata, jacaré e ser humano: que categorias taxonômicas compartilham?

Reveja

RevejA 1 | Leia as frases a seguir e copie no caderno as que estiverem incorretas, corrigindo-as. a. A mesma classe tem diferentes filos. Um mesmo filo possui diferentes classes. b. As violetas Viola tricolor e Viola papilonacea pertencem à mesma espécie. As violetas Viola tricolor e Viola papilonacea pertencem ao mesmo gênero – Viola.

2 | Analise o quadro a seguir, que apresenta a classificação de três animais, e, depois, responda às questões. Categorias taxonômicas

Cão doméstico

Lobo

Ser humano

Reino

Animal

Filo

Cordado

Cordado Mamífero

Classe

Mamífero

Ordem

Carnívoro

Primata

Família

Canídeo

Hominídeo

Gênero

Canis

Homo

Espécie

Canis familiaris

Canis lupus

Homo sapiens

Considere os objetivos estabelecidos no seu planejamento anual e o momento da aprendizagem dos estudantes.

Sugestão de atividade Durante o século XX, o conhecimento sobre as doenças e o desenvolvimento de equipamentos médicos teve um grande avanço. Considerando o que foi estudado até agora, responda às questões.

a. Que categorias taxonômicas são as mesmas para os três indivíduos? a. Os três animais compartilham o mesmo reino, filo e classe.

b. Em que categoria o cão e o lobo distinguem-se? b. O cão e o lobo distinguem-se na categoria da espécie.

c. Podemos afirmar que os três animais (cão, lobo e ser humano) pertencem à mesma família? c. Não, esses organismos pertencem a espécies diferentes, sendo o lobo e o cão da família dos canídeos, e o ser humano, da família dos hominídeos.

d. Entre quais desses animais podemos encontrar mais semelhanças? Explique sua resposta. Encontramos mais semelhanças quando os organismos classificados pertencem ao mesmo gênero, por exemplo, o cão e lobo.

3 | Relacione a invenção do microscópio óptico com o avanço do conhecimento sobre as doenuso do microscópio possibilitou a identificação de muitos microrganismos que causam ças infecciosas. O doenças nos seres humanos. Com ele, tornou-se possível, por exemplo, a identificação das bactérias causadoras da tuberculose e do tétano.

4 | Mycobacterium tuberculosis, também conhecido como bacilo de Koch, é o nome científico do ser vivo causador da tuberculose. Esse bacilo é unicelular e seu material genético não está localizado no interior de um núcleo. Com base nessas características, responda: A que reino pertence o bacilo de Koch?

O Mycobacterium tuberculosis é um organismo unicelular que não tem núcleo, sendo classificado como bactéria, portanto, pertencente ao reino Monera.

5 | Com relação ao número de células e ao núcleo, como são os organismos dos reinos Monera Os seres vivos do reino Monera são constituídos de apenas uma célula, portanto, são todos unicelulares, e Protista? mas seu material genético fica disperso e suas células não têm núcleo. Entre os pertencentes ao reino Protista, há tanto seres unicelulares quanto pluricelulares, contudo, em todos os casos há núcleo celular, onde fica armazenado o material genético da célula.

6 | A produção agrícola depende da fertilidade do solo. Existem diversas maneiras de se garantir uma melhor produtividade. Dois agricultores tiveram atitudes diferentes em relação ao tratamento dado ao solo. Analise as duas propostas. Qual dos solos será o mais fértil. Escreva a justificativa no seu caderno. Agricultor A: Retirou as folhas e gravetos da cultura anterior, deixou o solo completamente limpo e esperou a próxima chuva para fazer o novo plantio. Agricultor B: Deixou as folhas e restos da cultura anterior no solo, e só fez o plantio após a agricultor B terá o solo mais fértil, pois a palhada da cultura anterior segunda chuva na propriedade. O protegerá a superfície do solo e permitira o desenvolvimento de bactérias e fungos. A umidade da primeira chuva favorecerá a ação dos decompositores, melhorando a fertilidade do solo.

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Esta seção pode ser utilizada de diversas maneiras. Você pode solicitar aos estudantes que respondam às questões em duplas ou individualmente, como tarefa de casa, coletivamente durante a aula, como uma forma de revisão do conteúdo antes da realização de uma das avaliações do bimestre, entre outras opções.

a) Quais eram as principais causas de mortes no começo do século XX: doenças infecciosas ou doenças não infecciosas? Justifique sua resposta. Resposta esperada: Eram as doenças infecciosas, devido à falta de saneamento básico (principalmente água tratada e rede de coleta de esgoto), higiene precária, habitações inadequadas, falta de medicamento para o tratamento das doenças, entre outros fatores. b) Cite dois fatores que contri buíram para a redução do número de mortes por doenças infeciosas no século XX. Resposta esperada: Os estudantes poderão citar a produção de antibióticos, a vacinação, a ampliação do saneamento básico, o desenvolvimento de testes para diagnosticar rapidamente as doenças, entre outros fatores.

Comparando adaptações: algas marinhas × árvores terrestres

Não há unanimidade entre os cientistas quanto à classificação das algas. Um grupo considera protistas somente as algas unicelulares e inclui as algas pluricelulares no reino das plantas; outro grupo inclui todas as algas, sejam elas uni ou pluricelulares, no reino dos protistas. Estudos recentes sugerem que as algas verdes pluricelulares e as plantas verdes terrestres teriam se originado de ancestrais comuns, o que reforçaria uma tendência que considera as algas verdes as plantas mais primitivas.

As algas e as plantas terrestres são responsáveis pelo equilíbrio gasoso da atmosfera, já que liberam oxigênio gasoso e retiram o gás carbônico da atmosfera durante a fotossíntese. A ausência desse processo alteraria a proporção de gases da atmosfera de tal modo que a maioria das espécies se extinguiria. Valorize o papel das algas na manutenção da proporção de gás oxigênio e gás carbônico na atmosfera, principalmente se os estudantes não residirem no litoral. Além disso, há algas que são utilizadas como alimentos por diversas comunidades. Se achar conveniente, peça-lhes que pesquisem os povos que incluem alguns tipos de alga na alimentação.

Consulte livros, páginas da internet, revistas ou outro meio e descubra a quais famílias pertencem a ulva e o ipê-amarelo. Em uma folha de sulfite, faça um desenho ou cole uma fotografia desses seres vivos e escreva o nome científico (gênero e espécie) deles. Os desenhos podem ser expostos no mural da turma. A ulva é uma espécie de alga verde pluricelular que vive fixa no substrato marinho. Se a observarmos, perceberemos algumas adaptações próprias à vida no mar. O ipê-amarelo é uma árvore considerada símbolo do Brasil e sua florada, de grande beleza, ocorre no período seco do ano.

Glossário Fotossíntese: processo realizado pelas plantas e muitos protistas, particularmente as algas, para produção do próprio alimento. Nesse processo, ocorre a absorção de gás carbônico e a liberação de oxigênio para o meio. Substrato: objeto ou local em que as algas ou outros organismos fixam-se.

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Alface-do-mar (Ulva sp) e ipê-amarelo (Androanthus sp) florido.

A importância ecológica das algas As algas marinhas e as que vivem em água doce desempenham um papel muito importante na manutenção da quantidade do gás oxigênio na atmosfera. Ainda que muitas delas sejam vistas somente com o auxílio de microscópio, as algas respondem pela maior parte da fotossíntese que acontece no planeta. Todos os organismos não fotossintetizantes que habitam mares, lagos e rios dependem, direta ou indiretamente, do alimento produzido pelas algas na fotossíntese. 28

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

O ipê-amarelo é da família Bignoniaceae e seu nome científico é Androanthus albus. A ulva, ou alface-do-mar, pertence à família Ulvaceae e o nome científico é Ulva lactuca.

Pedro Turrini Neto/Shutterstock.com

A importância ecológica das algas

Pesquisa

Syarafina/Shutterstock.com

Assim como fazem muitos autores, preferimos seguir a classificação que considera todas as algas pertencentes ao reino dos protistas. Estimulados pelas descobertas mais recentes, os cientistas repensam a classificação dos seres vivos a todo o momento. Em níveis escolares mais avançados, será possível rediscutir a classificação dos seres vivos, talvez à luz de novos critérios.

As características das células que compõem os seres vivos estão diretamente relacionadas às adaptações desses organismos ao meio em que vivem. A ulva, ou alface-do-mar, e um ipê-amarelo servirão de modelo para nossa comparação.

Aimur Kytt/Shutterstock.com

As plantas terrestres também fazem fotossíntese, portanto, assim como as algas, colaboram com a produção de gás oxigênio. Para a realização da fotossíntese, plantas e algas necessitam absorver luz e substâncias do ambiente aéreo ou aquático.

Expansão de repertório – Tem petróleo na água do mar Comente com os estudantes que muitos navios ou oleodutos cruzam os oceanos transportando petróleo ou derivados. Há sempre o risco de acidentes de vazamentos do líquido transportado, que, quando ocorrem, causam danos para a vida marinha da região atingida. O vazamento de óleo ocorre, geralmente, em navios que transportam petróleo bruto ou em tubulação de poços submarinos que se rompem. O petróleo pode atingir a superfície de grandes áreas ou contaminar o leito do mar. Em 2019, mais de mil praias brasileiras foram contaminadas por um tipo de petróleo de alta densidade, provocando enormes prejuízos para os banhistas e para a comunidade marinha. Muitos animais – peixes, tartarugas, golfinhos, crustáceos, corais etc. – foram atingidos.

As algas são as principais responsáveis pela manutenção da quantidade de gás oxigênio existente na atmosfera.

Expansão de repertório

Tem petróleo na água do mar

AFP/Getty Images

Infelizmente, ainda nos deparamos com notícias de desastres ecológicos, como o derramamento de petróleo no mar. Nessas situações, uma camada de óleo cobre a superfície do mar, impedindo a entrada de luz na região afetada. Isso prejudica todos os seres fotossintetizantes que lá vivem, além de provocar outros danos ao meio ambiente.

Você pode saber mais sobre esse acidente ecológico pesquisando esse tema em: ECYCLE. Bactérias ajudam a limpar manchas de óleo na costa do Golfo do México. Disponível em: https://www.ecycle. com.br/bacterias-ajudam-a-limparmachas-de-oleo-na-costa-do-golfodo-mexico/ (acesso em: 6 ago. 2022).

Vista aérea mostra mancha de petróleo no mar próximo às Ilhas Maurício depois de um acidente que levou um barco petroleiro a encalhar na região, em 2020.

1 | O que aconteceria com os seres vivos que habitam o mar se, como consequência de um desastre ambiental de grandes proporções, as algas não pudessem mais fazer Sem a fotossíntese que as algas fazem, em pouco tempo os seres vivos que se alimentam fotossíntese? delas ficariam sem alimento, e assim sucessivamente. Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

O enfoque a ser dado é principalmente sobre as estruturas morfológicas presentes em árvores como o ipê, planta adaptada à vida terrestre, e a uma alga marinha bastante comum no litoral brasileiro, a ulva ou alface-do-mar. É importante explicar aos estudantes que os estômatos são estruturas presentes nas folhas, onde ocorre a fotossíntese. Para que a fotossíntese aconteça, são necessários gás carbônico, água, sais minerais e luz. Os estômatos abrem-se para que o gás carbônico do ar entre no interior das folhas. Nesse processo, é inevitável a perda de água para o ar. Assim, a disponibilidade de água é um dos fatores que pode limitar a fotossíntese em plantas terrestres, o que explica a existência de mecanismos para evitar a perda excessiva de água nessas plantas.

asharibare/Shutterstock.com

15 cm 15 cm

No ambiente aéreo, a ulva resseca rapidamente. Salisasaliza/Shutterstock.com

Chame a atenção dos estudantes para os temas que serão tratados nesta e nas próximas aulas: adaptações de plantas terrestres e algas verdes marinhas pluricelulares. Ressalte que há grande variedade de adaptações entre as espécies e que, neste texto, vamos considerar a ulva e o ipê-amarelo como espécies-modelo.

Adaptações quanto à disponibilidade de água

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A folha do ipê-amarelo-craibeira, bem como de outras plantas, é recoberta por uma camada protetora que evita a perda de água para o ar. POWER AND SYRED/SPL/FotoArena

Adaptações quanto à disponibilidade de água

estômato fechado

estômato aberto

Estômatos na superfície de uma folha de lavanda. Colorida artificialmente. Aumento 5 000 vezes.

Adaptações para o transporte de substâncias e quanto à sustentação

No ambiente aquático, a água sempre está disponível e os nutrientes são absorvidos diretamente pelas células do talo das algas, cuja espessura é pequena, como indicado na ilustração da ulva. Além disso, a água provê a sustentação das algas, permitindo que o talo seja flexível. Podemos verificar que a alga não tem sistema de sustentação, pois ela não permanece ereta quando está fora da água.

Selma Caparroz

Adaptações para o transporte de substâncias e quanto à sustentação Pergunte aos estudantes quais seres vivos têm mais facilidade para obter a água de que necessitam para viver: os que vivem em lagos, rios e mares ou os que vivem no topo de uma montanha? Para quais desses organismos as adaptações para a economia de água são mais relevantes? Após uma conversa sobre as questões, apresente o texto para a turma.

Todos os seres precisam de água para manter suas células vivas. Enquanto está submersa, a ulva tem água em abundância, pois suas células permitem a livre entrada e saída dela. Fora do ambiente marinho, entretanto, suas células perdem água rapidamente e morrem ressecadas. O ipê-amarelo, assim como outras plantas terrestres, não tem a mesma disponibilidade de água que os seres que vivem em lagos, rios ou mares. Algumas características garantem a quantidade de água necessária para a vida dessa árvore – são particularidades que permitem a adaptação desses seres ao ambiente terrestre. Por exemplo, as células das raízes do ipê absorvem a água do solo necessária para suprir as demais células dele. Além disso, suas folhas têm uma proteção contra a perda excessiva de água, um revestimento impermeável na sua superfície, denominado cutícula. A cera presente na cutícula da folha evita a evaporação. Outra adaptação importante no controle da perda de água é a presença de estômatos na superfície das folhas. Os estômatos são estruturas delimitadas por células, com capacidade de se abrir, quando há mais umidade no ar, e de se fechar, quando o ambiente está mais seco. O fechamento dos estômatos reduz a perda de vapor de água da planta para o ambiente. A ulva não tem estômatos na superfície das lâminas fotossintetizantes.

Representação da Ulva sp. No destaque, visão lateral da lâmina mostrando as duas camadas de células. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Todos os organismos trocam substâncias entre suas células e o ambiente. Nas ulvas não há órgãos específicos, que se diferenciam entre si, a maior parte está organizada em forma de lâminas, ou seja, em estruturas finas e achatadas que são constituídas por apenas duas camadas de células. Observe ao lado uma imagem de ulva e das células que a compõem. Como as células vivas da ulva trocam substâncias com a água do mar?

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Nas plantas terrestres, a água vem do solo e é transportada para as demais partes delas contra a gravidade. Conforme os mecanismos de transporte tornaram-se mais eficientes, as plantas puderam crescer em altura. Esse crescimento foi possível devido à lignina, substância depositada nas paredes das células do xilema, dos elementos traqueais e de outras células mortas que compõem as fibras vegetais.

Expansão de repertório

Nota-se, dessa forma, que todas as células da ulva estão em contato direto com o ambiente, de onde retiram substâncias, como água, gases e sais minerais, e eliminam outras substâncias. Na ulva e em outras algas pluricelulares, não há estruturas especializadas, como canais e tubos para o transporte de substâncias entre as células que as compõem.

Expansão de repertório

Estimule os estudantes a discutir sobre o problema proposto. As hipóteses podem variar de um grupo para outro dependendo dos conhecimentos que eles já têm. Talvez alguns tenham realizado uma atividade prática nas aulas de Ciências do Ensino Fundamental I, que tratou desse tema.

Resposta pessoal. Sugestão de resposta: nas plantas, há estruturas que transportam a água e outras substâncias de uma parte a outra.

Durante muito tempo, os estudiosos das plantas tentaram compreender como as folhas mais altas de uma árvore conseguem a água de que precisam para viver. • Em grupo, reflitam sobre essa questão e proponham uma hipótese para explicar como a água que está no solo chega até o topo das árvores.

Transporte de substâncias em árvores terrestres Todas as partes do ipê-amarelo precisam de água, especialmente as folhas, nas quais ocorre a fotossíntese. Assim, há estruturas que transportam a água e os sais minerais que as raízes retiram do solo até as folhas e as demais partes do vegetal. Há também estruturas que fazem o transporte das substâncias produzidas pela folha para outras partes da planta. Essas estruturas, formadas por células especializadas, são os feixes de vasos condutores, que ligam as raízes até as folhas. As folhas das árvores se sustentam e se mantêm expostas ao ar e à luz solar graças a uma associação entre a celulose e a lignina, materiais que dão rigidez à parede celular. O modo como estão arranjadas as células dos vasos condutores e outras células de sustentação colabora para o vegetal manter seu porte. A rigidez das folhas faz com que elas permaneçam separadas umas das outras, aumentando sua superfície de exposição à luz solar. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Selma Caparroz

parede celular

Glossário Celulose: substância complexa formada por muitas unidades de glicose que compõem a parede celular das plantas. A celulose é o principal componente da madeira. Lignina: substância presente na parede das células vegetais. A lignina e a celulose garantem a resistência das células das plantas.

núcleo

membrana plasmática

parede celular da célula vizinha Esquema de célula vegetal com destaque para a parede celular. Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Não espere que eles deem uma resposta científica e falem em propriedades químicas da água. O importante é que percebam que essa não é uma questão simples e que as adaptações evolutivas demoraram milhões de anos para ocorrer. As algas surgiram na Terra muitos milhões de anos antes das plantas conquistarem o ambiente terrestre.

Transporte de substâncias em árvores terrestres Como ocorre a distribuição de substâncias em plantas com muitas camadas de células? Existem dois tipos de tecido de condução nas plantas terrestres: o xilema e o floema. O xilema é responsável por conduzir água e sais minerais; ele tem células alongadas, denominadas traqueídes, cujas paredes são impregnadas de lignina. As traqueídes são responsáveis pela condução de água e sais minerais das raízes para o topo da planta. Elas possibilitam o transporte de nutrientes para as regiões em que os nutrientes serão utilizados e o suporte estrutural fundamental das partes aéreas do vegetal. O floema é formado por células que distribuem os produtos da fotossíntese dos locais em que são produzidos (folhas, por exemplo) para os locais em que serão armazenados ou utilizados (raiz, por exemplo). As células que formam os vasos condutores estão mortas e têm furos interligando uma à outra. Elas funcionam como um tubo de transporte de água para toda a planta.

Auxilie os estudantes na interpretação das imagens. Explique que os cortes histológicos são produzidos com equipamentos especiais capazes de extrair finas fatias do material que será observado ao microscópio. Além disso, corantes são acrescentados na preparação das lâminas, o que facilita a identificação dos vasos condutores.

Observe a imagem de um caule, no esquema a seguir. Se for feito um corte transversal nesse caule, teremos uma representação como a do centro. À direita, temos uma fotografia tirada ao microscópio mostrando as células dos vasos condutores. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

folhas

Selma Caparroz

Se achar necessário, selecione imagens de cortes histológicos de vegetais na internet e projete-as na sala de aula. Isso facilitará a compreensão dos estudantes quanto à posição dos vasos condutores nos caules e nas raízes.

caule corte transversal do caule

Pesquisa Organize uma atividade para aumentar o interesse dos estudantes pela pesquisa. Se possível, consiga caules ou folhas que possibilitem a fácil observação dos feixes de vasos condutores. Caules macios que têm antocianina, por exemplo, são os mais adequados para a atividade. A outra opção é fazer uma pesquisa na biblioteca ou na internet para observar imagens de floema e xilema de algumas plantas.

Micrografia de luz realçada em cores de um caule, mostrando os feixes vasculares. Corte transversal. Aumento aproximado de 37 vezes.

Pesquisa

Pesquise em páginas da internet, livros, revistas etc. imagens (fotografias ou ilustrações) de caules vistos ao microscópio. Perceba que as células que formam os vasos condutores estão em posições diferentes: uns estão no centro do caule, e outros, afastados dele. Isso varia conforme o grupo de plantas que é observado. Você pode usar uma lupa com boa ampliação da imagem e ob- Glossário servar cortes de um pedúnculo de folhas de abóbora, ou lâminas Pedúnculo: haste que de cebola, ou caule de mamona, ou caule de milho, ou folhas de sustenta flores e frutos. arbustos com caules macios. • Desenhe a imagem que encontrou na pesquisa ou o que viu com o auxílio da lupa em plantas que estão ao seu redor. Orientações no Manual do Professor. 32

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Biophoto Associates/ Science Source/ Fotoarena

raiz

Adaptações quanto à reprodução

A reprodução assexuada permite, em geral, a replicação exata de indivíduos bem-adaptados a determinado ambiente. Os indivíduos resultantes de reprodução assexuada são geneticamente iguais aos que lhes dão origem.

Selma Caparroz

Assim como muitos outros seres vivos, a ulva se reproduz sexuadamente, isto é, forma novos indivíduos pela união de células reprodutivas, também chamadas gametas. A ulva produz os gametas masculino e feminino em suas lâminas e, estes, ao serem lançados na água, encontram-se e fundem-se e, assim, desenvolvem um novo ser vivo. A reprodução sexuada da ulva depende totalmente da água, pois é nela que os gametas ficam flutuando e se encontram.

Na formação das células sexuais (gametas), os cromossomos são rearranjados (recombinação) e as células produzidas têm a metade do número de cromossomos da espécie. Outra característica fundamental da reprodução sexuada é a fertilização, união das células haploides (n) para formação do zigoto, restaurando, assim, o número diploide (2n) de cromossomos da espécie.

gametas

germinação do zigoto zigoto

A reprodução sexuada produz seres diversos geneticamente em populações naturais. A recombinação e variabilidade genética nas plantas produzidas por reprodução sexuada faz com que, diferentemente das plantas geradas assexuadamente, a população tenha mais probabilidade de sobrevivência, caso ocorram mudanças nas condições do ambiente.

Esquema simplificado do ciclo reprodutivo de Ulva sp.

fecundação

Sidney de Almeida/ Shutterstock.com

Os ipês também se reproduzem de maneira sexuada. Suas flores são as estruturas responsáveis por gerar as células reprodutivas masculinas e femininas. Essas plantas têm adaptações que possibilitam o encontro do gameta feminino, que fica preso à flor, com o gameta masculino, que é formado no grão de pólen. A reprodução dos ipês não depende da água para o transporte de gametas. O pólen é transportado de uma flor para outra pelo vento, pelos insetos e pelas aves, como abelhas e beija-flores.

30 m

Beija-flor alimentando-se do néctar da flor do ipê-amarelo. Nesse processo, a ave transporta grãos de pólen de uma flor para outra.

15 cm

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Expansão de repertório – Tipos de reprodução

Expansão de repertório

Assista ao vídeo indicado antes de projetá-lo para os estudantes e, caso ache pertinente, selecione os trechos que melhor lhe convir. A exibição auxilia na fixação dos conceitos, pois a dinâmica visual melhora a explicação dos temas.

Tipos de reprodução

Eventualmente, o vídeo aborda conceitos que podem não ser conhecidos pelos estudantes do 6o ano. Contudo, a turma poderá compreendê-lo se, ao exibi-lo, você pausá-lo sempre que achar necessário para dar uma explicação adicional. Não titubeie em auxiliá-los pausando o vídeo quando for o caso.

Para conhecer um pouco mais sobre o tema, assista ao vídeo Bactérias: o incrível mundo de Gumball, disponível em: https://youtu.be/NIDze9W1_7E (acesso em: 21 maio 2022). Depois, responda às questões a seguir.

A reprodução é fundamental para a perpetuação de todos os seres vivos no planeta. Na natureza, identificamos dois tipos de reprodução: a sexuada e a assexuada. A reprodução sexuada é aquela em que existe a união de células reprodutivas provenientes de indivíduos da mesma espécie. A reprodução assexuada é aquela em que um único organismo gera outros seres iguais a si mesmo sem que haja a união de células reprodutivas.

1 | Que tipo de reprodução ocorre mais rapidamente: a reprodução sexuada ou a assexuada? A reprodução assexuada ocorre em menos tempo que a reprodução sexuada.

2 | Suponha que os indivíduos de uma espécie qualquer percam a capacidade de se reproduzir. O que aconteceria com a espécie depois de algum tempo?

A espécie se extinguiria conforme os indivíduos fossem morrendo. Sem a reprodução, não haveria como repor esses indivíduos.

Sugestões de sites com informações sobre algas marinhas na indústria e no ambiente:

RevejA

• Ciência hoje. O poder das algas. Disponível em: https://cienciahoje. org.br/acervo/o-poder-das-algas/ (acesso em: 6 jul. 2022). • REYNOL, Fabio. Algas industriais. Agência Fapesp. Disponível em: https://agencia.fapesp.br/algasindustriais/12533/ (acesso em: 6 jul, 2022). • ECYCLE. Bactérias ajudam a limpar manchas de óleo na costa do Golfo do México. Disponível em: https:// www.ecycle.com.br/bacteriasajudam-a-limpar-machas-de-oleona-costa-do-golfo-do-mexico/ (acesso em: 6 jul. 2022). • LÍDICE, Sarah. Ondas de calor serão responsáveis pelos maiores impactos em algas marinhas. AUN-USP. Disponível em: https:// aun.webhostusp.sti.usp.br/index. php/2021/09/23/ondas-de-calorserao-responsaveis-pelos-maioresimpactos-em-algas-marinhas/ (acesso em: 6 jul. 2022).

1 | Cite as adaptações das plantas terrestres que lhes permitem controlar a perda de água.

As adaptações mais importantes das plantas terrestres que evitam a perda de água são o revestimento impermeável (cutícula) nas folhas e a presença de estômatos na superfície das folhas.

2 | O que garante a muitas plantas a capacidade de atingir grande altura? 3

A presença de células com parede celular rígida composta de celulose e lignina, além dos vasos condutores, que transportam água das raízes até as folhas. | O que caracteriza a reprodução sexuada? A reprodução sexuada é caracterizada pela união de duas células reprodutivas: um gameta masculino e um gameta feminino.

4 | Se você tivesse de diferenciar seres do reino Monera de seres do reino Protista citando apenas uma das características que aprendeu neste capítulo, qual citaria? A existência de núcleo celular nos seres do reino Protista é a característica mais distintiva entre os dois reinos.

5 | Em rótulos de produtos alimentícios ou de cosméticos, procure substâncias como ágar, alginato, carragenina ou outro material extraído de algas. Anote no caderno o nome desses produtos e da substância encontrada neles. Você pode usar a internet como fonte de consulta. Depois, compartilhe com a turma os resultados que pessoal. Verifique se os estudantes escolheram produtos que tenham esses encontrou. Resposta componentes no rótulo. Há produtos da culinária asiática que contêm algas em sua composição, assim como algumas gelatinas, pudins industrializados, produtos de beleza, entre outros.

6 | As plantas terrestres apresentam adaptações que garantem um suprimento de água para as folhas. Considere uma árvore alta e descreva como as células das folhas dessa árvore conseplantas terrestres, em geral, absorvem água pelas raízes. guem a água que necessitam para viver. As Por meio de canais (vasos condutores) a água absorvida do solo é transportada até as folhas mais altas da árvore.

7 | A reprodução sexuada das algas, como a ulva, e das árvores que produzem flores ocorre quando os gametas femininos se encontram com os masculinos. Escreva no caderno como se dá o encontro dos gametas masculino e feminino na ulva. A reprodução sexuada da ulva acontece Escreva como os gametas das flores dos ipês se encontram. com o encontro dos gametas (femininos

e masculinos) dentro da água. Os ipês e muitas outras plantas com flores, dependem de um agente polinizador que leva o gameta masculino até a parte feminina da flor. Esses agentes podem ser um pássaro, um inseto, o vento, entre outros.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Sugestão de atividade Uma pessoa observou uma árvore florida e percebeu que as flores tinham pétalas coloridas e um odor adocicado. Considerando essas características florais, o que é possível concluir em relação à reprodução dessa planta? Justifique. Resposta esperada: As flores dessa planta devem depender de aves ou insetos para a realização da polinização. As cores atraem esses animais, que se alimentam do néctar açucarado produzido nas flores.

Decifrando a Ciência – De onde surgem os seres vivos?

deCifRANdOa

CiÊNCiA

O texto valoriza a metodologia científica. Os estudantes podem propor experimentos semelhantes aos realizados por L. Pasteur no século XIX.

Durante a aula, procure mostrar que o método científico atende a certos critérios básicos. Podemos citar algumas etapas principais que podem ajudar a nortear o trabalho dos estudantes, como: • observação de algo que lhes inspire curiosidade: pode ser um fenômeno natural, como a formação de chuva; • questionamento, como a elaboração de uma ou mais perguntas sobre o porquê de esse fato ocorrer; • formulação de hipóteses, que buscam explicar previamente os questionamentos realizados; • testes de hipótese ou a experimentação de acordo com critérios bem definidos, como a criação de modelos comparativos; • listagem dos resultados com sua devida discussão, procurando atender a critérios muito bem definidos, conforme explicitado na experimentação e ao longo de todo o procedimento; • divulgação dos resultados e conclusões obtidas. Faça a atividade com os estudantes, passo a passo, tentando corrigir possíveis equívocos, tanto conceituais como de procedimentos, durante a elaboração.

Glossário Infusório: conjunto de microrganismos em líquidos utilizados em experimentos.

Mais informações podem ser obtidas nos links:

Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

• MARTINS, L. A. P. Pasteur e a geração espontânea: uma história equivocada. Filosofia e História da Biologia, São Paulo, v. 4, p. 65-100, 2009. Disponível em: www.abfhib. org/FHB/FHB-04/FHB-v04-03Lilian-Martins.pdf. Acesso em: 6 jul. 2022. • PEREIRA, Aline. A teoria dos germes. Ciência Hoje das Crianças, Rio de Janeiro, 2002. Disponível em: http://chc.org.br/a-teoria-dos-germes/. Acesso em: 6 jul. 2022. Caso seja possível, sugira aos estudantes esses e outros links que você encontrar para que eles façam a pesquisa.

Ciências em ação – Identificação de microrganismos: modelo de chave de classificação

Ciências em ação Identificação de microrganismos: modelo de chave de classificação

O conhecimento científico desenvolvido durante séculos explicou melhor os fenômenos naturais e interpretou o papel da ação humana no processo de transformação do planeta. A Ciência tem uma linguagem própria que deve ser desenvolvida durante a Educação Básica. A BNCC (2018, p. 319) deixa bastante claro o caminho que o ensino de Ciências no Ensino Fundamental deve trilhar:

Um cientista consegue identificar a que categorias taxonômicas pertencem muitas espécies de microrganismos. Como estudantes podem identificar as espécies se não são especialistas? As chaves de classificação são instrumentos usados por taxonomistas ou mesmo por uma pessoa interessada na identificação e separação de seres vivos em grupos, segundo as semelhanças com seres já estudados. Observe as informações contidas na tabela a seguir e responda ao que se pede. Que características podem ser utilizadas para classificar esses microrganismos?

[...] a área de Ciências da Natureza tem um compromisso com o desenvolvimento do letramento científico, que envolve a capacidade de compreender e interpretar o mundo (natural, social e tecnológico) [...].

Antes de você realizar a atividade, peça aos estudantes que verifiquem as imagens dos seres vivos da tabela. Solicite-lhes que leiam as descrições com cuidado, pois eles vão precisar dessas informações para o trabalho com a chave dicotômica. O uso de chaves dicotômicas de classificação é simples. Confronta-se o ser vivo que se deseja identificar com itens da chave, que foi elaborada por taxonomistas. Por exemplo, suponha que você deseje saber a qual classe pertence um artrópode marinho que foi coletado na praia. Considerando as características do organismo, podemos usar a seguinte chave dicotômica:

imagens: FRANK FOX/SPL/FotoArena; DENNIS KUNKEL MICROSCOPY/SPL/FotoArena; STEVE GSCHMEISSNER/SPL/FotoArena; Ami Images/ Science Photo Library/ Fotoarena; Selma Caparroz

Nesta seção, são propostas atividades típicas do fazer científico. Alguns aspectos a serem abordados nela são: formulação ou teste de uma hipótese; discussão de teorias/ princípios com base nas informações oferecidas; análise de tabelas ou gráficos estruturados com base em dados coletados pelos estudantes ou oferecidos na atividade; realização de procedimento para a resolução de uma questão oferecida; e produção de um modelo. Por exemplo, na atividade “Identificação de microrganismos: modelo de chave de classificação”, eles experimentam uma atividade comum dos taxonomistas: o uso de chaves dicotômicas de classificação para identificar seres vivos encontrados no ambiente. É dessa forma que sabemos se um ser vivo é uma espécie já descrita – portanto, já conhecida da ciência – ou é uma espécie nova que ainda não foi descrita pelos taxonomistas.

Organismo visto ao microscópio

Desenho do microrganismo observado

A Aumento aproximado de 170 vezes. Colorido artificialmente.

B Aumento aproximado de 720 vezes. Colorido artificialmente.

C Aumento aproximado de 1 000 vezes. Colorido artificialmente.

Chave de classificação (ou chave dicotômica de classificação): tabela que apresenta as características morfológicas (relacionadas à aparência, como forma, estrutura e cor) ou fisiológicas (relacionadas ao funcionamento do organismo, como respiração, reprodução etc.) dos seres vivos e serve de orientação para a separação dos organismos em grupos. Flagelo: estrutura longa, semelhante à de um chicote, com a qual alguns organismos unicelulares podem se deslocar por meio de seus batimentos.

Descrição de algumas características É um ser vivo constituído por uma única célula que vive principalmente em água doce. Seu material genético fica separado do restante da célula por meio de uma membrana (núcleo celular). Esse microrganismo é capaz de produzir o próprio alimento e se movimenta graças ao batimento do flagelo.

Esse ser vivo é constituído por uma única célula, tem vida livre e não produz o próprio alimento. Sua célula é delimitada por uma membrana plasmática e seu material genético encontra-se disperso no citoplasma.

É um ser vivo unicelular e incapaz de produzir o próprio alimento. Sua célula é delimitada por uma membrana plasmática e seu material genético encontra-se disperso no citoplasma. Essa espécie se movimenta graças a um flagelo e é patogênica.

É um ser vivo constituído por uma única célula e incapaz de produzir o próprio alimento. Seu material genético fica separado do restante do conteúdo celular por uma membrana, formando o núcleo celular.

D Aumento aproximado de 1 200 vezes. Colorido artificialmente. 36

Glossário

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

1. Artrópode com 10 ou mais pernas..........................2 Artrópode com seis ou oito pernas .........................4 2. Cabeça fundida ao tórax; abdome com segmentação nítida; dois pares de antenas.......................crustáceos Cabeça distinta do resto do corpo, que é formado por uma série de segmentos muito nítidos; um par de antenas ........................................3 A chave continua apontando características dos artrópodes até a identificação das demais classes desse filo.

Após a conclusão da atividade, informe aos estudantes o nome de cada um dos microrganismos que estão ilustrados.

Procedimento

A. Observe as fotos e os desenhos dos quatro seres vistos ao microscópio, A, B, C e D, e leia a breve descrição de cada um deles. Você usará um modelo de chave de classificação para identificar esses microrganismos.

A. Euglena. B. Lactobacilo.

B. Considerando as características externas, copie o esquema a seguir no caderno e complete-o. O quadro 1 traz uma pergunta: “O microrganismo tem núcleo celular?”. A resposta separa os microrganismos em dois grupos. Escreva no quadro 2 os seres que apresentam a característica descrita no quadro 1 e, no quadro 3, os seres que não apresentam essa característica. Ao separar os microrganismos em dois grupos, você começa a construir uma chave dicotômica de classificação. Sim

C. Vibrião da cólera. D. Ameba.

1 – O microrganismo tem núcleo celular? Não

C. Agora, escreva acima do quadro 2 uma característica capaz de separar os organismos desse grupo, por exemplo, “Locomove-se por flagelo?”. Escreva abaixo do quadro 3 uma característica capaz de separar os seres desse quadro, por exemplo, “Produz o próprio alimento?”.

Sim Sim

Não

1 – Possui núcleo celular?

Sim Não

2 – Locomove-se por flagelo? 5

3 – Produz o próprio alimento? Não

D. Complete o esquema escrevendo o nome dos organismos nos quadros 4, 5, 6 e 7. Em seguida, responda: 1 | Segundo sua chave de classificação, quais dos microrganismos são protistas? São do reino Protista os microrganismos A e D.

2 | Segundo sua chave de classificação, quais dos microrganismos são moneras? Pertencem ao reino Monera os microrganismos B e C.

Os microrganismos mencionados nesta atividade prática são bastante comuns no ambiente. São eles: A – euglena; B – lactobacilo; C – vibrião da cólera; D – ameba. O que você construiu é um modelo de chave de classificação. Quando um taxonomista precisa identificar um ser vivo, seja vegetal, seja animal ou qualquer outro, o trabalho é realizado com chaves que têm um número maior de características do ser vivo analisado. Unidade funcional e estrutural dos seres vivos — CAPÍTULO 1

Neste capítulo Objetos do conhecimento: Interação entre os sistemas locomotor e nervoso; Lentes corretivas. Habilidades: EF06CI06, EF06CI07, EF06CI08.

Temas abordados no capítulo: • Controle das funções dos órgãos que compõem um organismo complexo • Sistema hormonal e sistema nervoso • Características do sistema nervoso • Sistema nervoso em outros filos • Órgãos do sentido: visão, audição, tato, paladar e olfato • Defeitos da visão

NOSSO CORPO É UM SISTEMA INTEGRADO

LO U ÍT

Observe as imagens a seguir. Antonio Guillem/Shutterstock.com

medo japansainlook/Shutterstock.com

raiva

P CA

Nosso corpo é um sistema integrado O corpo humano é composto de sistemas integrados. O funcionamento dos órgãos que compõem esses sistemas é coordenado por uma série de substâncias e estruturas. Nesta seção, estudaremos essa integração por meio da compreensão dos sistemas nervoso, endócrino e cardiovascular.

Início de conversa São apresentadas imagens de pessoas com diferentes expressões faciais. Inicie a leitura delas convidando os estudantes a descrever cada uma. Estimule-os a pensar na importância das expressões faciais. Comente que essa é uma das formas de o ser humano manifestar sentimentos e emoções.

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido. fizkes/Shutterstock.com

Just dance/Shutterstock.com

surpresa

Quando uma pessoa se assusta, é comum que os músculos de sua face se contraiam, o que indica essa sensação. Nesse processo, bem como em outras situações, há a participação de um sistema de controle integrador das reações do corpo: o sistema nervoso.

INÍCIO DE CONVERSA 1 | Que tipos de sensação parecem ser expressos nas imagens? Explique sua resposta. Resposta pessoal.

2 | Como você acha que essas sensações acontecem? Explique sua resposta.

Destaque a importância da expressão facial para a comunicação visual. Atualmente, sabe-se que há mais de 20 tipos de músculo na face humana. Cada músculo é responsável por uma área, auxiliando o indivíduo a assobiar, assoprar, fechar e abrir os olhos, e ainda expressar tristeza, alegria, pânico, surpresa, entre tantos outros sentimentos e movimentações faciais.

alegria

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Resposta pessoal.

Mais de duas dezenas de músculos no rosto humano são responsáveis pelas expressões da face. As sensações e as situações de estresse são reveladas na face das pessoas. No dia a dia, vivemos diversas situações que são percebidas pelo nosso corpo e que causam reações. Vamos entender melhor o corpo humano e como ele reage ao ambiente.

Fórum Imagens do corpo humano No século passado, muitos equipamentos médicos foram desenvolvidos graças ao conhecimento científico. Aqueles que são capazes de produzir imagens do interior do corpo ganharam importância na área médica.

Fórum – Imagens do corpo humano Comente com os estudantes que o diagnóstico com base em exames que utilizam imagens é uma tecnologia muito frequente na área da medicina e em outras áreas da saúde. Os exames auxiliam os profissionais da saúde a tomar decisões, previnem o avanço de doenças e salvam vidas. Há vários exames que fazem diagnósticos por imagens utilizando radiação, os quais devem ser realizados sempre por um profissional da área e indicados por médicos para que a segurança dos pacientes seja garantida.

memorisz/Shutterstock.com; Kassaraporn/Shutterstock.com; David H.Seymour/Shutterstock.com; itsmejust/Shutterstock.com

Sugestão de atividade Caso queira familiarizar os estudantes com o tema “ressonância magnética”, selecione algumas imagens de órgãos do corpo humano escaneados por ressonância magnética e mostre-as a eles. Posteriormente, procure imagens da mesma região anatômica, obtidas por raio X, e peça que as comparem. Finalize a atividade falando um pouco sobre as diferenças entre as duas técnicas.

Imagens de exames de radiologia de diferentes partes do corpo humano. 1. Os estudantes podem citar que as imagens reduzem as chances da necessidade de cirurgias exploratórias; possibilitam um diagnóstico mais rápido e seguro; em muitos casos, podem evitar um tratamento inadequado; é um exame indolor; e

1 | Discuta com os colegas e apresente duas vantagens que os exames por imagem vários profissionais podem opinar sobre o caso do paciente. trouxeram para os pacientes. 2 | Quais as desvantagens do uso de raios X?

2. Os estudantes podem citar que raios X são um tipo de radiação que pode causar problemas de saúde.

3 | Pesquise com os colegas o uso de raios X em outros animais. Para que são utilizados os equipamentos de raios X nos animais? 3. Resposta possível: Os estudantes podem trazer informações que são muito semelhantes ao uso de raios X em humanos. Muitas clínicas veterinárias usam equipamentos que emitem radiação do tipo raios X para realizar exames diagnósticos. Tanto os pets como animais de grande porte podem ser diagnosticados por meio de exames de raios X. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Em 1872, o naturalista Charles Darwin escreveu o livro A expressão das emoções no homem e nos animais, em que defendeu que algumas expressões faciais são comuns ao gênero humano. Essa tese foi comprovada apenas em 1953, por Paul Ekman. Em seguida, vários estudos sobre o assunto foram desenvolvidos. Se possível, projete o vídeo do link a seguir, que mostra o que são emoções e para que servem. Discuta esse conteúdo com os estudantes. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=GyFQj64amhY. Acesso em: 1 mar. 2022. Um filme muito interessante para discutir com eles é Divertida Mente, que aborda como experimentamos as emoções. Narra a história de uma menina de 9 anos do ponto de vista dos acontecimentos em seu cérebro. Nele, as emoções são armazenadas e catalogadas conforme o momento, as decisões e as reações. No filme, encontramos cinco das seis emoções básicas descritas por Darwin e redesenhadas por Ekmann e F riesen: alegria, tristeza, raiva, medo e nojo. Trabalhe as emoções por meio da análise e discussão. Se possível, projete trechos ou o filme completo.

Competência específica de Geografia para o Ensino Fundamental 3: Desenvolver autonomia e senso crítico para compreensão e aplicação do raciocínio geográfico na análise da ocupação humana e produção do espaço, envolvendo os princípios de analogia, conexão, diferenciação, distribuição, extensão, localização e ordem. Competência específica de História para o Ensino Fundamental 2: Compreender a historicidade no tempo e no espaço, relacionando acontecimentos e processos de transformação e manutenção das estruturas sociais, políticas, econômicas e culturais, bem como problematizar os significados das lógicas de organização cronológica.

História da Ciência – A medicina do mundo antigo A história da Medicina é muito interessante e recebeu a contribuição de muitos povos provenientes de vários continentes. Comente com os estudantes que, na Antiguidade, muitos povos praticavam técnicas e procedimentos médicos. É comum a valorização das descobertas dos povos europeus, o que pode levar à compreensão de que outros povos nada sabiam sobre medicina e saúde. Nesta seção, desenvolvemos a ideia de que a história da Medicina é uma construção humana coletiva que contou com a participação de diversos povos. Por convenção, a obra de Hipócrates acabou sendo a referência utilizada pelo Ocidente e influenciou a Medicina por centenas de anos. Caso ache oportuno, leia para os estudantes o juramento de Hipócrates, que é feito durante a cerimônia de formatura dos médicos. Ele é importante para a formação deles, pois valoriza a vida. Os personagens mitológicos citados no juramento pertencem ao panteão greco-romano.

O conhecimento do corpo humano

Anatomia: campo da ciência que estuda o desenvolvimento e a relação entre as diferentes estruturas que formam um organismo. Fisiologia: estudo das funções das partes do corpo (órgãos, tecidos e células).

O que se sabe hoje sobre a fisiologia e a anatomia dos órgãos do corpo humano é resultado do acúmulo de conhecimentos desenvolvidos por diferentes povos e culturas do passado, provenientes de todos os cantos do mundo. Tais descobertas geralmente estão associadas à tentativa de curar doenças, de diminuir ou evitar dores e de melhorar a qualidade de vida das pessoas. Com o passar do tempo e com o surgimento de novas tecnologias, as explicações sobre o corpo humano mudaram, assim como as formas de estudá-lo.

História da CiênCia A medicina do mundo antigo Por volta do ano 3000 antes de Cristo, no Egito Antigo (continente africano), o conhecimento sobre a medicina se desenvolveu graças ao estudo dos processos de mumificação. Há registros de que os egípcios já faziam cirurgias de catarata, engessamento de ossos e produção e uso de anestésicos. Tempos depois, os gregos antigos fundamentaram seus conhecimentos sobre o corpo humano em experimentos que realizavam com animais, inclusive. Muitas das explicações sobre o funcionamento do corpo humano daquela época foram superadas, não sendo O conhecimento sobre práticas médicas é datado mais utilizadas nos dias de hoje. Porém, diversos termos de 3000 a.C. no Egito Antigo. médicos e científicos produzidos nas diferentes épocas e locais permanecem até hoje. A palavra “artéria”, por exemplo, referia-se aos “tubos que transportavam ar dos pulmões para o coração”. A relação entre o coração e a circulação do sangue ainda não era conhecida. A palavra “artéria” é usada até hoje, mas com outro sentido, já que não ocorre transporte de ar dos pulmões para o coração. Galeno (c. 130-210 d.C.), médico dos gladiadores no Império Romano, deixou escritos que influenciaram os estudos de anatomia e o tratamento de doenças até o século XV. Para ele, a essência da vida era dada por três qualidades do espírito: o “espírito animal”, que ficaria no Representação de Hipócrates (460 a.C.-370 a.C.), cérebro, o centro das sensações e dos movimentos; o considerado o pai da Medicina. “espírito vital”, que se misturaria ao sangue no coração e seria o centro da circulação e da regulação térmica do corpo; e o “espírito natural”, que, incorporado ao sangue pelo fígado, seria o centro da nutrição. 40

Agostini Picture Library/Album/Album/Fotoarena

Ao abordar as diferentes concepções sobre o funcionamento do corpo humano, busque trabalhar esses conhecimentos com o professor de História e Geografia, a fim de relacionar as diferentes regiões geográficas, o percurso histórico das civilizações e suas contribuições ao longo do tempo. Esses conteúdos estão associados à Competência específica 3 de Geografia e a Competência específica 2 de História.

Glossário

Look and Learn/Bridgeman Images/Fotoarena

O conhecimento do corpo humano

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

A íntegra do texto pode ser encontrada no site: https:// www.cremesp.org.br/?siteAcao=Historia&esc=3 (acesso em: 1 mar. 2022). O estudo de Andreas Vesalius Um dos médicos que mais contribuíram com o desenvolvimento do conhecimento do corpo humano foi Andreas Vesalius (1514-1564). Ele desenvolveu uma metodologia de dissecação de corpos humanos e, com a descrição do que descobriu, foram corrigidas diversas ideias equivocadas que prevaleciam desde a Antiguidade. Assim, foram estabelecidos os fundamentos da moderna ciência da Anatomia.

Entre 1533 e 1536, Vesalius visitou assiduamente os patíbulos (locais em que eram depositados os corpos de condenados enforcados ou guilhotinados – havia vários deles em Paris) e o Cemitério dos Inocentes (onde eram sepultadas as vítimas de pragas) em busca de ossos humanos para seus estudos. Em 1543, publicou o livro De humani corporis fabrica, obra-prima que lhe conferiu o título de “pai da Anatomia moderna”. Mais informações podem ser encontradas em: • BRUXELAS, Andreas Versalius de. De humani corporis fabrica. Trad. Pedro Carlos Piantino Lemos e Maria C. Vilhena Carnevale. Cotia: Ateliê Editorial, 2003.

Sheila Terry/ Science Photo Library/ Fotoarena

Múltiplos olhares Você pode ler trechos dos livros sobre a história da Medicina escritos por Moacyr Scliar para ilustrar a aula e evidenciar o desenvolvimento do conhecimento médico ao longo do tempo. Quando falamos da história da iência, temos a impressão de que C é algo que ficou no passado, mas a prática de descobertas e o aprimoramento científico são processos constantes. Fale um pouco com os estudantes sobre como é a experimentação atualmente. Embora testes em animais ainda sejam muito frequentes e necessários, sobretudo nas áreas médicas e veterinárias, há um grande avanço no que tange ao desenvolvimento de alternativas à experimentação animal. Nos links abaixo, há textos sobre ética na experimentação animal e alternativas para seu uso. Promova uma discussão a respeito do tema com eles, é importante que pensem a respeito e levantem questões sobre o tema.

Ilustração do médico belga Andreas Vesalius (1514-1564) dissecando um cadáver.

Múltiplos Olhares O livro da medicina, de Moacyr Scliar. São Paulo: Companhia das Letrinhas, 2000. (Coleção Profissões). Para ampliar seu conhecimento sobre a Medicina, recomendamos a leitura de um livro do médico e escritor Moacyr Scliar, que foi um grande cronista e divulgador de diferentes e inusitados casos médicos. O livro da medicina traz uma série de informações sobre o que é a Medicina, como um médico trabalha e quais são as funções das diferentes especializações dos médicos. É um livro para você aprender mais de uma profissão importante para a vida de todos nós! Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Reprodução

Andreas Vesalius (1514-1564) foi um médico muito importante para a história do conhecimento do corpo humano por ter estabelecido um procedimento para a dissecações de cadáveres, o que foi muito importante para os estudos de outros médicos. Em sua obra De corporis humani fabrica, apresentou 200 ilustrações de ossos, músculos, tendões, cérebro, coração e vasos sanguíneos e órgãos internos do corpo humano. As ilustrações são acompanhadas de descrições muito próximas da realidade. Grandes pintores e escultores representaram o corpo humano no século XVI, entre eles estão Leonardo da Vinci, Ticiano e Michelangelo. Um aluno de Ticiano, Jan Stephan van Calcar, foi o responsável por muitas das ilustrações da obra de Vesalius.

Bridgeman Images / Fotoarena

Esquema do sistema de circulação do sangue imaginado por Galeno. Note que o “espírito animal” é indicado no cérebro, centro do controle dos movimentos.

• PRESGRAVE, Octavio A. F. Alternativas para animais de laboratório: do animal ao computador. In: ANDRADE, A.; PINTO, S. C.; OLIVEIRA, R. S. Animais de laboratório: criação e experimentação [online]. Rio de Janeiro: Fiocruz, 2002. Disponível em: http:// books.scielo.org/id/sfwtj/pdf/ andrade-9788575413869-44.pdf (acesso em: 1 mar. 2022). • BATALHA, Elisa. Uso de animais em pesquisa abrange desafios éticos e compromisso com novas tecnologias. Revista Radis. Rio de Janeiro: Fiocruz, 2017. Disponível em: https://portal.fiocruz.br/noticia/usode-animais-em-pesquisa-abrangedesafios-eticos-e-compromissocom-novas-tecnologias, (acesso em: 1 mar. 2022).

O conhecimento do corpo humano na atualidade

A atividade curativa da medicina salva vidas e evita sequelas há muito tempo. Novas técnicas e medicamentos são desenvolvidos em laboratórios privados e institutos públicos de pesquisa. Sem dúvida, a maior conquista médica de todos os tempos é a vacinação. No século XX, a média de vida da população aumentou muito devido à melhoria das técnicas e procedimentos médicos e da vacinação. Para saber mais sobre a vacinação e passar essas informações interessantes para os estudantes, leia o texto disponível no link: https://espacourbanoesaude. iea.usp.br/vacina-milagre-damedicina/ (acesso em: 2 mar. 2022).

James Steidl/Shutterstock.com

Embora algumas das ideias dos povos do passado sobre o corpo humano sejam diferentes das atuais, esses estudos foram essenciais para a construção do que sabemos hoje. Algumas das perguntas que se faziam sobre o corpo humano eram, por exemplo: Como funciona o coração? Do que somos feitos? Qual é o centro das sensações? A Ciência continua estudando e pesquisando questões sobre o funcionamento do coração, sobre o sangue e sobre os órgãos do sentido, mas, com o avanço acumulativo do conhecimento e do desenvolvimento tecnológico, novas questões são continuamente acrescidas, como: O que reduz a rejeição de órgãos transplantados? Como conseguir a cura do câncer? Como produzir vacinas mais eficientes e seguras? Com tudo isso, o conhecimento que hoje temos do organismo humano é, sem dúvida, muito mais amplo do que o de tempos passados.

Peça que façam uma pesquisa sobre as vacinas que todo jovem deve tomar até completar 12 anos. Dessa forma, você chamará a atenção dos estudantes para uma prática que contribui para a saúde coletiva e individual. Os resultados das pesquisas, realizadas em grupo ou individualmente, podem ser afixadas em um mural na sala de aula ou em um mural coletivo da escola.

Profissional avalia imagens internas do corpo de um paciente, obtidas por meio do exame de ressonância magnética.

As células do corpo humano O corpo é um todo integrado, suas diferentes e complexas funções são desempenhadas pelo organismo de maneira coordenada. É importante também reconhecer que ele é formado por vários sistemas, como o digestório, o respiratório e o cardiovascular, e que cada um desses sistemas tem órgãos com funções específicas, como o estômago, os pulmões e o coração. E cada órgão é formado por tecidos, que, por sua vez, são compostos de células. 42

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Selma Caparroz

Reinaldo Vignati

Enquanto estão vivas e realizando suas funções, as células recebem continuamente suprimento de substâncias do meio em que se encontram e se desfazem de substâncias que estão em excesso ou podem ser prejudiciais ao seu funcionamento.

células musculares do coração

músculos esqueléticos células do pâncreas

Selma Caparroz

Reinaldo Vignati

O atlas digital da Universidade do Rio Grande do Sul (UFRGS) traz uma seleção de registros de imagens representativas das estruturas celulares. Se possível, projete algumas dessas micrografias e relacione-as com as imagens do infográfico, assim os estudantes podem comparar as ilustrações com as imagens reais.

óvulo (célula reprodutora feminina) tecido adiposo

Reinaldo Vignati

O corpo humano de um adulto é composto de aproximadamente 100 trilhões de células, responsáveis pela formação de diferentes tecidos, que funcionam integradamente. As células foram descritas pela primeira vez por Robert Hooke em 1665, quando observava um pedaço de cortiça no microscópio. Relembre os alunos de que, em 1838, a teoria celular foi estabelecida por Matthias Schleiden e Theodor Schwann: “Todo ser vivo é formado por células”. As células são unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. Há organismos com apenas uma célula (unicelular), como bactérias, protozoários e algas, e organismos com muitas células (seres multicelulares), como plantas e animais. As formas e as funções das células dos seres multicelulares são distintas e relacionam-se para formar um organismo.

Selma Caparroz

Reinaldo Vignati

João Peterson

neurônios

As células do corpo humano

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

hemácias

Representação de alguns órgãos e células do corpo humano feminino. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Sistemas integradores do corpo humano

Ao discutir o tema desse tópico com os estudantes, chame a atenção deles para as várias reações humanas que indicam a integração entre os sistemas que formam o corpo humano. Por exemplo, a relação entre o aumento dos batimentos cardíacos e a prática esportiva ou a aceleração dos batimentos cardíacos quando a pessoa toma um susto.

New Africa/Shutterstock.com

Você já percebeu como reagimos aos mais diferentes estímulos do ambiente? Tapamos nossas orelhas quando há um barulho muito alto, fechamos os olhos na presença de claridade muito intensa, suamos quando a temperatura do ambiente é muito elevada etc. É fácil perceber e enumerar várias das reações que o corpo apresenta. O que não é tão fácil de perceber é que o organismo age de maneira integrada, isto é, várias funções acontecem de forma conjunta e estão correlacionadas.

Neste momento, peça aos estudantes que descrevam situações que os assustaram. Deixe que compartilhem as experiências com os colegas e discutam quais sistemas estariam envolvidos quando o corpo reage a uma situação inesperada ou com forte carga emocional. O compartilhamento de expe riências pessoais aumenta a empatia e melhora a convivência entre eles. Tapamos as orelhas quando o sistema nervoso percebe sons muito altos.

montagem: SvetaZi/Shutterstock.com; StockImageFactory.com/Shutterstockcom

O corpo humano é composto de vários sistemas. Alguns deles coordenam o funcionamento das células e interligam órgãos, entre eles o sistema circulatório, o sistema nervoso e o sistema endócrino. Você já vivenciou alguma situação em que teve de correr porque algo o assustou, por exemplo, o som de uma buzina quando estava atravessando uma rua?

Sons altos são estímulos do ambiente que desencadeiam diversas respostas no corpo humano.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

O sistema nervoso percebe estímulos do ambiente; por exemplo, em um perigo iminente, ele desencadeia um conjunto de respostas. Entre elas, estão: aumento da frequência dos batimentos do coração e do fluxo de sangue, aumento da transpiração, da atividade mental e da força muscular. As reações do corpo a uma situação de perigo ou a condições como uma infecção, carência alimentar ou intoxicação podem ter efeitos em várias partes e funções do organismo, uma vez que seu funcionamento é integrado. Contudo, o estudo do corpo humano costuma ser feito com base em seus diversos sistemas e órgãos. Muito do que atualmente sabemos sobre ele foi compreendido estudando-se as partes isoladamente. Assim, é comum estudarmos os sistemas digestório, cardiovascular, respiratório, urinário e genital separadamente. De maneira semelhante, os médicos especialistas tratam de sistemas e funções determinadas, como o gastroenterologista, que trata de questões relacionadas a estômago e intestinos; o cardiologista, que trata de questões relacionadas ao coração; entre outros. Essa separação em especialidades é um recurso que facilita o estudo e a abordagem de um problema que o organismo apresenta.

Múltiplos olhares – Adrenalina

Glossário

Reserve um momento da aula para ouvir a música proposta. Verifique se os estudantes a conhecem e incentive-os a falar sobre os estímulos que proporcionam as sensações indicadas na letra. Discuta com a turma a importância da adrenalina para a sobrevivência e suas consequências para o corpo humano.

Iminente: que está prestes a acontecer; que ameaça ocorrer em breve.

Juriah Mosin/Shutterstock.com

O trabalho do conteúdo por meio da música em sala de aula pode ser realizado em conjunto com o professor de Língua Portuguesa, atendendo à competência geral 4, da Educação Básica, descrita na página 9 da BNCC, uma vez que a atividade lida com diferentes linguagens, como música e poesia. Competência geral 4: Utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras, e escrita), corporal, visual, sonora e digital –, bem como conhecimentos das linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências, ideias e sentimentos em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao entendimento mútuo).

Glossário

Em situações inesperadas ou de grande emoção, o corpo libera substâncias que nos deixa alerta.

Em situações de risco, o corpo humano produz maior quantidade de adrenalina, um hormônio liberado sob condições de estresse.

Adrenalina: substância (hormônio) produzida nas células nervosas e nas adrenais – glândulas localizadas sobre os rins.

Múltiplos Olhares Adrenalina Ouça a música “Adrenalina”, de Luan Santana, disponível em sistemas de streaming de música ou no canal do cantor. Nessa música, você vai reconhecer uma série de reações do corpo à emoção de uma paixão. O corpo também reage a essa emoção como se fosse uma situação de alerta. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Sistemas de controle e de distribuição de substâncias no corpo humano

O corpo humano é um organismo complexo, que precisa controlar o funcionamento de mais de 100 trilhões de células e dos órgãos que o compõem. O sistema nervoso controla a comunicação entre muitos órgãos e funciona integrado ao sistema endócrino, que auxilia nessa comunicação por meio da produção e da liberação de hormônios. Gallerie dell’Accademia, Veneza

As glândulas endócrinas desempenham um papel fundamental no controle e na comunicação entre os órgãos. É importante que os estudantes percebam a diferença de atuação entre o controle desempenhado pelo sistema nervoso e o exercido pelas glândulas endócrinas. O hormônio circula pelo sangue até encontrar as células-alvo, as quais têm receptores capazes de ligar-se a ele. Somente após a união com o receptor da célula-alvo é que o hormônio passa a agir.

Sistemas de controle e de distribuição de substâncias no corpo humano

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

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Atividade física estimula o sistema cardiovascular.

Dragana Gordic/ Shutterstock.com

Estímulos internos, como uma dor de estômago, também são interpretados pelo cérebro.

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Homem vitruviano: um estudo das proporções de um corpo masculino. Leonardo da Vinci se baseou no trabalho do arquiteto romano Vitruvio.

Glossário Hormônios: mensageiros químicos produzidos e liberados por células de determinados órgãos do corpo. 46

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Quando estamos em brinquedos de parque de diversões, nosso organismo libera adrenalina.

coração

Glossário

vasos sanguíneos

Sistema nervoso

Sistema endócrino As atividades e as reações do corpo humano também são controladas pela liberação de hormônios. Os hormônios são produzidos em órgãos chamados glândulas e liberados na corrente sanguínea, que os distribui para todas as células do corpo. Alguns estímulos do ambiente liberam adrenalina. Esse hormônio provoca aceleração dos batimentos cardíacos, dilatação da pupila e aumento da força muscular.

sistema nervoso central

encéfalo medula espinal

sistema gânglios nervoso periférico nervos

Vecton/Shutterstock.com

O sistema nervoso é formado por uma rede de células e fibras nervosas que interligam o cérebro e a medula espinal às células dos órgãos. Ao menor estímulo recebido em alguma parte do corpo, as células nervosas levam a informação ao cérebro e à medula espinal, que interpretam o estímulo e respondem a ele de forma adequada. Por exemplo, quando encostamos a mão em uma superfície quente, as células nervosas da mão enviam um estímulo ao cérebro, que é interpretado como uma possiblidade de queimadura. Imediatamente, o cérebro envia uma resposta a esse estímulo aos músculos das mãos e dos braços, que se contraem e afastam as mãos daquela superfície.

Artéria: vaso sanguíneo que transporta sangue do coração até os demais órgãos do corpo. Fibra nervosa: conjunto de células nervosas envolvido por uma camada protetora. Medula espinal: porção do sistema nervoso envolvida e protegida pelos ossos da coluna vertebral. Ureia: substância produzida dentro das células que deve ser eliminada do corpo. Isso ocorre por meio dos rins que produzem a urina. Veia: vaso sanguíneo que transporta sangue dos órgãos até o coração.

hipotálamo hipófise

timo

adrenais pâncreas testículo ovário

Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Chame a atenção para a dependência entre os três sistemas citados. O sistema cardiovascular encarrega-se de transportar as substâncias produzidas nas glândulas endócrinas, que são os hormônios, até os órgãos ou células que deverão reagir a elas. O sistema nervoso atua em muitas situações estimulando, por meio de impulsos nervosos, a produção ou a inibição da liberação de substâncias produzidas em diversas glândulas endócrinas. Isso acontece, por exemplo, com as glândulas suprarrenais e a hipófise. O diabete melito é um bom exemplo para discutir a relação entre os sistemas cardiovascular e endócrino. Aborde com os estudantes a importância da insulina e do glucagon em nosso organismo para o controle da taxa de glicose no sangue. Explique que o excesso de glicose no sangue estimula a secreção da insulina pelo pâncreas. Além de agir em vários órgãos, a insulina dispara uma ação nas células-alvo do fígado. A insulina liga-se ao receptor específico do fígado (tirosina-cinase), que modula a atividade de uma série de proteínas-alvo, incluindo as proteínas transportadoras de glicose para o interior das células. No fígado, há o aumento da captação de glicose pelos hepatócitos e da produção de reserva energética (glicogênio e triacilgliceróis). Quando a taxa de açúcar no sangue está muito baixa, o pâncreas secreta o glucagon, cuja função é converter glicogênio em glicose no fígado. O resultado é o aumento da taxa de glicose para os níveis normais de funcionamento do corpo.

tireoide Vecton/Shutterstock.com

O sistema cardiovascular é formado pelo coração e por todos os vasos sanguíneos do corpo humano, desde as grandes artérias, como a aorta, até os pequeninos vasos que irrigam a ponta dos dedos. O sangue circula por todo o organismo transportando nutrientes e outras substâncias para as células. Nele também são carregadas substâncias que serão eliminadas, como o gás carbônico e a ureia. O sistema cardiovascular interliga todos os órgãos por meio do sangue que corre nas veias e artérias.

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

artéria aorta Pikovit/Shutterstock.com

Sistema cardiovascular

Para tornar a aula interativa no momento de explicar esse assunto, acesse o material que aborda, por meio de animações, como a insulina atua no nosso corpo. Disponível em: https:// www.youtube.com/watch?v=vAU bt17h6Co. Acesso em: 1 mar. 2022.

Comparação entre os sistemas nervoso e endócrino

Ajude os estudantes a interpretar a imagem das células nervosas (neurônios), que mostra o mecanismo básico de ação do sistema nervoso. Ela traz muitas informações. Pergunte a eles, por exemplo: Qual é o significado dos neurônios coloridos (azuis e verdes)? Qual é o estímulo que sensibilizou o neurônio? Qual é a resposta gerada por esse estímulo? Onde se localiza a medula espinal?

Glossário Milissegundo: unidade de medida de tempo. Corresponde a 10 –3 segundos, ou seja, a um milésimo de segundo.

Sistema nervoso: controle por impulsos elétricos Observe as imagens a seguir. Na primeira, a criança está comendo uma fruta e, na segunda, as crianças estão jogando futebol. Como o sistema nervoso poderia ajudar a realizar essas atividades?

Aos poucos, os estudantes conseguirão localizar, neles próprios, o caminho percorrido pelo impulso elétrico gerado na pele e a resposta emitida pela medula espinal. Organize a fala deles no momento em que é sugerido que compartilhem suas experiências. Faça com que as histórias sejam ouvidas e respeitadas por todos.

Nirat.pix/Shutterstock.com

Sistema nervoso: controle por impulsos elétricos

Você já imaginou se cada órgão do nosso corpo reagisse de maneira diferente e desordenada diante do mesmo fenômeno? As funções dos órgãos que compõem os diversos sistemas devem ser coordenadas para que atuem harmonicamente diante das condições que o organismo enfrenta. O sistema nervoso e as glândulas endócrinas são responsáveis pela coordenação das respostas dadas aos estímulos recebidos dos ambientes externo e interno. O sistema nervoso e o sistema endócrino agem de maneira complementar, isto é, um auxilia o trabalho do outro, não existindo conflito entre eles. As glândulas endócrinas são os órgãos responsáveis pela produção de grande parte dos hormônios, que têm atuação mais lenta quando comparada ao estímulo nervoso. O tempo entre a liberação do hormônio na corrente sanguínea e sua ação pode variar de alguns minutos a algumas horas. O sistema nervoso age por meio de impulsos nervosos, os quais viajam rapidamente pelas células e fibras nervosas. Os impulsos nervosos produzem efeitos após poucos milissegundos, e seus efeitos cessam também em pouco tempo.

Samuel Borges Photography/Shutterstock.com

Nosso corpo, assim como o de outros animais, têm dois sistemas de controle integradores: um químico (sitema endócrino) e um que atua com impulsos elétricos (sistema nervoso). Os detalhes dos dois sistemas serão estudados também em outro ano da Educação Básica. Neste momento, é importante que os estudantes reconheçam algumas das principais características desses sistemas integradores.

Comparação entre os sistemas nervoso e endócrino

Atividades como comer e praticar atividade físicas envolvem a participação de células nervosas.

Em todas as situações de movimentação muscular ou de percepção de sensações, as células nervosas estão envolvidas. Elas estão em todo o corpo, formando um emaranhado de fibras nervosas que conduzem impulsos elétricos sempre que acionadas. Assim, há impulsos elétricos percorrendo um nervo quando os músculos da perna se contraem para chutar uma bola, quando os músculos do intestino delgado se contraem para empurrar o alimento que está dentro dele ou nos sensores de dor dos dedos. O cérebro interpreta as informações recebidas do meio externo e pode responder ao estímulo recebido. Para entendermos como essa rede de nervos age, devemos conhecer algumas propriedades e a forma da unidade básica do sistema nervoso: a célula nervosa, ou seja, o neurônio. O neurônio é formado por um 48

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Retome as questões que foram apresentadas no começo do capítulo (Início de conversa). Essa é uma forma de rever e sintetizar os conteúdos trabalhados até o momento. Releia as duas perguntas e peça aos estudantes que analisem novamente as imagens e revejam as respostas que deram. Esse é um momento importante para que eles se conscientizem dos percursos de sua aprendizagem e reflitam sobre tópicos que ainda têm dúvidas.

Tefi/Shutterstock.com

corpo celular, no qual está localizado o núcleo da célula. Dele, parte um ramo longo, chamado axônio, e grande número de fibras finas e curtas, chamadas dendritos.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Representação de dois neurônios.

A função dos dendritos é receber os sinais químicos transmitidos pelo axônio de outro neurônio ou receber os estímulos ambientais, como os luminosos (visão), os sonoros (audição), os táteis ou outros. Os mecanismos básicos de ação do sistema nervoso são: 1 | identificação do tipo de estímulo desencadeador de uma ação; 2 | transmissão do sinal do estímulo até o centro integrador, o sistema nervoso central (SNC); 3 | integração das informações sensoriais provenientes de diversas fontes; 4 | encaminhamento de uma resposta ao estímulo desencadeador; 5 | contração do músculo, por exemplo, como resposta ao estímulo desencadeador. Suponha o calor da chama de uma vela bem próximo à ponta do dedo indicador de uma pessoa. Analise o esquema a seguir e acompanhe a explicação das etapas do funcionamento das células nervosas.

Selma Caparroz

Neurônio receptor. Responde ao estímulo dolorido provocado pela chama da vela.

direção do impulso

Região do sistema nervoso que integra os estímulos e reage a eles. Essa região pode ser a medula espinhal ou uma região do cérebro.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

medula espinhal

direção do impulso

Neurônio motor. Conduz o impulso elétrico do centro integrador até o efetor – músculo ou glândula.

Explore o esquema da página 49, que mostra o que acontece quando aproximamos a mão de uma fonte de calor. A situação descrita, chamada de arco-reflexo, é uma resposta automática e rápida à alteração do meio ambiente. Os neurônios receptores recebem o estímulo (calor), desencadeando impulsos nervosos que serão imediatamente interpretados na medula espinal. O centro integrador da medula espinal desencadeia impulsos nervosos efetores que provocarão a contração dos músculos capazes de nos afastar de uma fonte que pode provocar queimadura. Quem já vivenciou uma situação semelhante deve ter notado que a resposta ao estímulo é tão rápida que nem temos tempo para ver de onde vem a fonte de calor.

Neurônio sensorial. Conduz o impulso elétrico gerado no neurônio receptor até o centro integrador. Músculo efetor. Responde ao impulso do neurônio motor, contraindo e afastando a mão da chama da vela.

Nesse exemplo, os músculos do braço vão se contrair para amenizar ou eliminar o desconforto causado pelo calor da chama da vela. O calor da chama da vela na pele do dedo provoca uma alteração nos neurônios receptores. Com isso, ocorre a formação de um impulso elétrico no ponto em que a pele está em contato com a chama. O impulso elétrico viaja pelos neurônios sensoriais até chegar ao centro de interpretação desse sinal – o cérebro ou a medula espinal. Você já passou por alguma situação parecida com a descrita? Compartilhe com os colegas o que aconteceu: o que provocou e como foi sua reação. Resposta pessoal.

Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Reveja

reveja

Organize a classe em duplas e peça aos estudantes que respondam às questões do Reveja em uma folha à parte. Recolha as folhas com as respostas e considere-as uma avaliação da aprendizagem. Você pode fazer uma apresentação geral sobre os tipos de resposta que as duplas deram.

1 | Identifique, no caderno, as regiões do neurônio representado a seguir.

A – axônio; B – dendritos e C – corpo celular.

Eles também podem resolver as questões individualmente como tarefa de casa. Em sala de aula, pequenos grupos podem fazer a correção, de modo que haja o compartilhamento das respostas e do conteúdo aprendido.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

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2 | Como um neurônio se comunica com outro neurônio? Um neurônio transmite o impulso para outro por meio dos dendritos, que liberam sinais químicos.

Resposta 3. Uma criança com poliomielite tem os nervos motores afetados.

Qual é o trecho do circuito da fibra nervosa que foi inativado: nervo sensorial, nervos do encéfalo ou nervo motor? Resposta no Manual do Professor.

Caso algum estudante tenha dificuldade para resolver essa questão, destaque que, no enunciado, é mencionado que os neurônios motores da medula espinal são afetados; logo, o nervo relacionado a essa porção anatômica é o nervo motor. Caso seja necessário, reforce a função do nervo motor, que é a de enviar a informação captada para os músculos.

4 | Por que sentimos dor quando sofremos um corte no dedo, mesmo que seja superficial? Sentimos dor quando sofremos um corte superficial em um dos dedos porque nele há terminações nervosas com neurônios receptores capazes de reconhecer o trauma causado pelo corte.

Edu Borges

UNIDADE 1 — Vida e evolução

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Os sentidos

Os sentidos ACHO QUE PERDI O MEU BONÉ.

O sentido do tato e a reação da pele aos estímulos externos

Edu Borges

Nem todos os impulsos que chegam ao cérebro desencadeiam uma resposta. Somente os considerados importantes pelo cérebro serão processados e respondidos; por exemplo, as informações sensoriais produzidas pelo contato de nossa roupa com a pele são ignoradas, como também são ignorados os sons ambientais e a sensação de contato do nosso corpo com uma cadeira. Um rapaz perguntou a uma colega: “Você viu meu boné por aí?”. A resposta da colega foi: “Sim, ele está na sua cabeça”. Seria possível o rapaz realmente não saber onde estava seu boné?

Diga-lhes que, nas próximas aulas, eles estudarão como os órgãos dos sentidos interpretam os estímulos ambientais, como o toque de objetos na nossa pele, a luminosidade, o som que se propaga ao nosso redor, a sensação do paladar na boca e como sentimos o cheiro das coisas.

VIDEO

Muitas pessoas não sabem, mas a pele é um órgão. Ela exerce várias funções, além de revestir o corpo. Já estudamos os órgãos sensoriais (tato) associados à pele, que percebem estímulos do ambiente, como calor e pressão suaves ou intensas que causam dor. Os receptores táteis estão distribuídos pela pele e são capazes de reconhecer estímulos de diversos tipos, como toque, pressão, vibração, cócegas e coceira. Na pele, há também receptores de calor (quente e frio) e receptores de dor. Órgãos do sentido têm funcionamento semelhante ao tato, quanto ao modo de transmitir e interpretar os estímulos, ou seja, por meio dos receptores químicos (paladar e olfato), dos receptores de luz (visão) e dos receptores sonoros (audição).

No caso do boné e das roupas que estão em contato com o corpo, há uma redução da sensibilidade da pele relacionada ao toque desses objetos. Você já imaginou se a sensação de toque das roupas no corpo fosse ininterrupta, isto é, 24 horas por dia? Quando a sensação de um objeto na pele é constante, o sistema nervoso reduz o estímulo. É isso que acontece quando a pessoa fica muito tempo com um boné, é como se ele não estivesse mais na cabeça.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

epiderme Terminações nervosas receptoras de calor, ao toque suave, à dor, ao frio, a fortes pressões

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O sentido do tato e a reação da pele aos estímulos externos

Terminação nervosa receptora dos pelos

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Esquema de corte da pele mostrando em destaque os receptores sensoriais. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Analise a ilustração de abertura do tópico Os sentidos. Peça aos estudantes que digam o que entenderam da charge e contem se já aconteceu com eles uma situação semelhante. A leitura de charges, história em quadrinhos e cartuns é uma habilidade trabalhada nas aulas de Língua Portuguesa. Perceba pela fala deles o quanto desenvolveram dessa habilidade e comente o que observou com o professor de Língua Portuguesa. Dessa forma, você dará um retorno ao seu colega a respeito da aprendizagem dos estudantes em relação a esse gênero textual.

A figura desse tópico destaca várias estruturas que auxiliam o corpo a captar estímulos externos. Esses receptores mecânicos (ou mecanorreceptores) podem ser encontrados em todas as regiões do corpo e têm funções específicas, como sensibilidade à pressão (corpúsculo de Paccini), sensibilidade ao toque (corpúsculo de Meissner), detecção de toques intensos e contínuos (corpúsculo de Ruffini) e sensibilidade a variações de temperatura (corpúsculo de Krause). Peça aos estudantes que citem exemplos de situações em que a pele percebe os estímulos citados e a reação desencadeada. Por exemplo, uma espetada com um alfinete faz com que a região se afaste imediatamente do agente que desencadeou o estímulo.

Ciências em ação – Engane seu tato

Ciências em ação

Antes de iniciar a atividade, pergunte aos estudantes como eles podem descobrir qual é o objeto que está em um ambiente escuro ou em situações que eles não podem contar com a visão.

Engane seu tato Nosso cérebro interpreta as informações que recebe e ajuda a entender o mundo à nossa volta. Para isso, ele utiliza situações com as quais está mais acostumado; por exemplo, quando pegamos uma pequena bola com as mãos, costumamos segurá-la entre as pontas de dois dedos: o polegar e o indicador. Analisando essa informação, o cérebro sabe que o que você tem entre os dedos é uma bolinha. No entanto, desta vez, faremos diferente.

Os dedos possuem muitas terminações nervosas capazes de perceber texturas e pequenas variações na forma de objetos. Peça aos que, em duplas, façam o teste: um dos estudantes, com os olhos fechados, tenta descobrir um objeto qualquer colocado na palma da sua mão pelo outro colega. Solicite que descrevam a forma, textura, comprimento, material, e outras características que perceberem. Depois os papeis se invertem, isto é, quem descreveu o objeto que tinha na palma da mão irá escolher um objeto para o colega descrever, sem utilizar a visão.

Material: • uma caneta ou um lápis

Procedimento

1. Espera-se que o estudante responda que teve a sensação de tocar duas canetas ou dois lápis. 2. Nosso cérebro constrói a percepção do mundo com base em experiências prévias. Quando cruzamos os dedos, a parte interna do indicador (lado do polegar) é estimulada ao mesmo tempo que a ponta do dedo médio (lado do anelar). Esse estímulo tátil só seria possível se duas canetas ou lápis estivessem estimulando essas partes. Assim, o cérebro tem dificuldade de compreender o que está acontecendo e pode cometer enganos.

A. Cruze os dedos indicador e médio (ou médio e anelar) e feche os olhos. Seu colega vai passar uma caneta entre os dedos cruzados. B. Tente adivinhar quantas canetas ou lápis você está tocando.

Edu Borges

C. Repita o procedimento algumas vezes.

Como instrução da atividade Engane seu tato, diga a eles que um deles deve cruzar os dedos o indicador e o médio. Depois use canetas ou lápis de mesmo formato e tamanho para realizar o teste. O teste pode ser feito diversas vezes.

1 | Quantas canetas ou lápis você achou que estava tocando? 2 | Elabore uma hipótese para o que aconteceu. O cérebro está acostumado com o toque entre a parte interna desses dois dedos, mas, quando os dedos estão cruzados, ele pode se enganar e interpretar erroneamente o que está identificando. Por isso, nesse experimento, podemos achar que estamos tocando em um número maior de canetas ou lápis.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

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Reações a estímulos internos

Estimule os estudantes a pensar a respeito dos sinais que identificam nas imagens a sensação de dor. Peça que reflitam se, quando estão com alguma dor ou desconforto, eles demonstram essas sensações de forma semelhante ao observado nas imagens. Sempre é possível identificar com clareza as sensações das pessoas? Por quê? Espera-se que os estudantes concluam que, às vezes, é possível identificar algumas sensações do outro, principalmente quando há expressões faciais e gestuais, mas que, em alguns casos, essa identificação pode não ser muito clara. Algumas reações a estímulos são mais evidentes que outras. Peça que listem estímulos e reações diferentes das apresentadas nas imagens.

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Além de identificarem estímulos externos, os neurônios estão ligados aos órgãos internos. Se uma pessoa estiver com uma inflamação na bexiga urinária, os neurônios vão receber esse estímulo e enviá-lo à parte do sistema nervoso que fica protegida pelo crânio, isto é, ao encéfalo, onde será identificado como uma dor aguda ou outra sensação de desconforto. Assim, diversos fatores, como distensão muscular e redução do fluxo sanguíneo, podem desencadear sensações dolorosas nos nervos que ligam os órgãos à parte central do sistema nervoso; por exemplo, o tipo e a localização da dor de um paciente podem indicar ao médico que o examina um possível distúrbio em algum órgão. De acordo com as imagens, quais órgãos dessas pessoas estão dando sinais de que há algum problema? Resposta no Manual do Professor.

Os estudantes podem fazer, em pequenos grupos, uma tabela e descrever ações que indicam sensações.

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A expressão facial e gestual das pessoas também é afetada por estímulos externos. A expressão das emoções básicas é mais ou menos a mesma em todas as pessoas? Proponha aos grupos que façam uma tabela com três colunas. A primeira deve conter a sensação (emoção), por exemplo, alegria, tristeza, nojo, surpresa, descontentamento, frio, calor, raiva etc. Na segunda coluna, eles devem dar exemplos de situações em que cada emoção listada pode acontecer, isto é, quais estímulos externos desencadeiam as emoções e os gestos (ou expressões faciais) correspondentes.

Os órgãos internos transmitem informações de dor ou desconforto ao sistema nervoso.

Muitas das reações de órgãos internos, como batimento cardíaco, movimentos dos músculos da respiração e do intestino, distensão e contração das artérias, são controladas por uma complexa rede de neurônios. Aproximadamente 100 milhões de neurônios controlam o funcionamento do sistema digestório. Estima-se que existam no encéfalo humano, aproximadamente, 100 bilhões de neurônios. O funcionamento dos órgãos internos é controlado e integrado pelo sistema nervoso em conjunto com as glândulas do sistema endócrino. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Na terceira coluna, os grupos devem descrever a expressão facial ou o gestual da referida emoção (sensação). 53

Os grupos podem compartilhar as tabelas com toda a turma.

Em muitas situações cotidianas, o olho aparece como elemento de destaque, e os estudantes acabam criando uma concepção imprecisa sobre esse importante órgão. Por exemplo, muitos deles têm uma concepção do processo de formação da visão diferente da explicação dada pela Ciência. Alguns conceitos são reforçados por desenhos animados e filmes. Ao representar a “visão de raios X” do Super-Homem, os responsáveis pelo personagem mostram um feixe de luz saindo dos olhos dele. Essa representação pode reforçar a concepção de que, para formar imagens, nosso olho emite algo. Na verdade, a visão é obtida pelos raios luminosos que entram nos olhos. A luz pode ser emitida por um corpo luminoso, como uma lâmpada, uma vela, o Sol, ou refletida por corpos iluminados, que são objetos que não produzem luz. A intensidade luminosa à qual nossos olhos estão expostos podem gerar respostas conspícuas, como a contração da pupila ao recebermos grande quantidade de luz nos olhos, ou em sua contração, quando a luminosidade é escassa.

A visão As informações que obtemos por meio dos estímulos luminosos, das ondas sonoras, das substâncias no ar e dos líquidos que ingerimos são interpretadas por órgãos específicos, como a língua, as narinas, as orelhas e os olhos.

O olho humano O olho humano é um sistema óptico dos mais sofisticados. Analise as imagens a seguir para identificar e localizar algumas de suas estruturas. A lente do olho é uma lente convergente natural e é responsável pela focalização final da imagem na retina. Para que isso aconteça, é necessário que o olho altere o formato dessa lente e se ajuste à distância do objeto.

A córnea é a maior responsável pela focalização da imagem dos objetos na retina, em razão do desvio que a luz sofre ao passar por ela. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

retina

A quantidade de luz que penetra no olho é controlada pela íris por meio de uma abertura denominada pupila.

vasos sanguíneos

esclera córnea pupila íris

nervo óptico

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A imagem do esquema representa o corte longitudinal do olho humano. Ajude os estudantes a identificar algumas das principais estruturas que o formam, como a esclera e a íris. A pupila e a córnea podem ser observadas no olho de um colega, pois são as estruturas que ficam expostas aos estímulos luminosos do ambiente.

lente

Representação dos principais elementos do olho humano.

Glossário Lente convergente: lente que direciona os raios luminosos para um mesmo ponto.

Quando a luz atinge a retina, o nervo óptico transmite os estímulos luminosos recebidos até a região do cérebro que vai interpretá-los e formar uma imagem.

Como enxergamos o mundo à nossa volta Quem não precisa de óculos para corrigir alguma deficiência visual consegue acomodar as lentes dos olhos para enxergar um objeto distante, isto é, nessa condição os músculos ciliares relaxam e a lente do olho fica mais alongada, com pouco poder de convergência. Ao enxergar um objeto próximo aos olhos, há contração dos músculos ciliares e, assim, a lente do olho fica mais arredondada. O aumento da curvatura da lente do olho aumenta sua convergência. Observe a ilustração a seguir. Note que há alteração na espessura da lente do olho para focalizar objetos distantes (A) e objetos próximos (B). 54

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

lente

retina

objeto distante músculos ciliares

lente

retina

objeto próximo músculos ciliares

Condição da pessoa sem distúrbio visual.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Para complementar os conhecimentos sobre a visão, você pode consultar os sites indicados a seguir. • Exemplifique as estruturas internas do olho por meio da animação que pode ser encontrada em: https://www. sciencesource.com/CS.aspx?VP3=SearchResult&VBID=2OPESQVJFPVBY&SMLS=1&RW=1600&RH=794#/ SearchResult&VBID=2OPESQVJFPVBY&SMLS=1&RW=1600&RH=794&POPUPPN=1&POPUPIID=2OPEBMBTFWQ (acesso em: 1 mar. 2022). • Se possível, apresente para os estudantes o vídeo que mostra a contração pupilar de acordo com a quantidade de luz disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=IhYFWLoHC0c (acesso em: 13 ago. 2022).

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A visão

Como enxergamos o mundo a nossa volta

Quando o olho é incapaz de produzir uma imagem nítida sobre a retina, dizemos que existe um distúrbio da visão, cujas causas são diversas. As mais comuns são aquelas em que não ocorre a focalização da imagem na retina. Muitas correções de distúrbios visuais só podem ser feitas com o uso de óculos, de lentes de contato ou cirurgias, após o diagnóstico de um médico oftalmologista, que decidirá com o paciente a melhor medida a tomar. O estudo das lentes esféricas propiciou o desenvolvimento de muitos equipamentos, como o microscópio, a lupa, a luneta e o telescópio, máquinas fotográficas analógicas, óculos etc. Com as lentes, podemos aumentar ou diminuir a imagem de um objeto. Quais são as características das lentes esféricas? Basicamente, temos as lentes convexas e as lentes côncavas. Observe como os raios de luz mudam de direção ao atravessar essas lentes.

lente convexa raios de luz raios de luz

• Professor de Física explica os três problemas da visão humana. G1 Pernambuco. 2014. Disponível em: http://g1.globo.com/pernambuco/ videos/v/professor-de-fisicaexplica-os-tres-problemas-davisao-humana/2931301/ (acesso em: 11 fev. 2022). • ROCHA, Juliana. Por trás desses óculos... Museu da vida - Fiocruz. 2021. Disponível em: http://www. invivo.fiocruz.br/historia/por-trasdesses-oculos/ (acesso em: 3 set. 2022).

VectorMine/Shutterstock.com

lente convexa

Os traços laranjas indicados na figura representam raios de luz que partem do objeto e atingem o olho para formar a imagem na retina. Embora os raios de luz tenham sido representados nas figuras como provenientes de pontos da imagem, a luz provém de todos os lados do objeto e é o conjunto deles que forma a imagem que vemos. Para saber mais sobre esse assunto, consulte os s ites a seguir.

Lente convexa.

raios de luz lente côncava raios de luz

VectorMine/Shutterstock.com

As lentes convexas ou convergentes são aquelas que desviam os raios de luz, convergindo-os para um mesmo ponto. lente côncava

Sugestão de atividade Sem colocar os óculos no rosto, olhe através de uma lente dos óculos de um colega e observe se ela aumenta ou diminui a imagem dos objetos examinados. A lente dos óculos do colega é divergente ou convergente?

Lente côncava.

As lentes côncavas ou divergentes são aquelas que desviam os raios luminosos, dispersando-os para várias direções.

Reprodução

Múltiplos Olhares

Resposta: Se a imagem do objeto aumentar de tamanho a lente é convexa; se diminuir, a lente é côncava.

Luz, de Charline Zeitoun. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2006. Como seria o mundo se a luz artificial não existisse? Como ela é produzida? Nesse livro, você descobrirá as respostas para essas e muitas outras perguntas.

Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Múltiplos olhares – Luz

Utilizar livros paradidáticos serve não apenas para ampliar o conhecimento dos estudantes, como é uma boa estratégia para aumentar o interesse deles a respeito dos temas estudados em classe. Outras linguagens, diferentes do livro didático, sempre dão mais dinamismo às aulas.

Distúrbios da visão

Os distúrbios da visão são um importante tema para os estudantes. Além do grande interesse que desperta em função de estar muito próximo da vida deles, esse assunto é importante para que eles saibam cuidar da saúde dos olhos.

Miopia O indivíduo míope, isto é, que apresenta miopia em seus olhos, pode ver objetos próximos a ele, mas não é capaz de enxergar claramente os objetos que estão distantes. Na miopia, a focalização da imagem de objetos distantes ocorre antes da retina, mesmo com a lente do olho acomodada. O poder de convergência exagerado é corrigido com o uso de lentes divergentes. Analise as imagens a seguir.

Lembre os estudantes de que a lente do olho era chamada de cristalino.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

retina Designua/Shutterstock.com

retina

lente divergente

Na miopia, as imagens são formadas antes da retina. Para a correção dela, utilizam-se lentes divergentes.

Hipermetropia Ao contrário do que ocorre na miopia, na hipermetropia o olho tem poder de convergência menor do que o normal, de modo que a focalização da imagem de objetos próximos ocorre após a retina, mesmo com a lente do olho acomodada. Para aumentar o poder de convergência do olho, utilizam-se lentes corretivas convergentes. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

retina

Designua/Shutterstock.com

retina

lente convergente

Na hipermetropia, as imagens são formadas depois da retina. Para a correção do problema, utilizam-se lentes convergentes.

Como a elasticidade da lente do olho diminui com o decorrer do tempo, a capacidade de focalização de objetos próximos se reduz com o envelhecimento da pessoa, causando um problema semelhante à hipermetropia, chamado presbiopia. Popularmente, esse distúrbio é conhecido como “vista cansada”. 56

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

A visão em cores

Astigmatismo Muitas vezes, a córnea não tem curvatura perfeitamente esférica ou apresenta irregularidades, o que provoca a formação de imagens desfocadas sobre a retina. Esse defeito da visão é denominado astigmatismo, e sua correção é feita com lentes cuja convergência é maior em uma direção do que em outra.

retina

lente corretiva

A reparação do astigmatismo pode ser feita com lentes corretivas, de acordo com a característica do problema encontrado.

Designua/Shutterstock.com

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

A formação das imagens em cores é decorrente da sensibilização de células fotossensíveis que há na retina de muitos animais, inclusive a do ser humano. A análise do olho humano mostra que a nossa retina contém dois tipos de célula receptora de luz: os cones e os bastonetes. Ressalte que essas células fotossensíveis recebem esses nomes em razão da forma que elas têm. Animais que têm cones na retina são capazes de enxergar as cores dos objetos. Macacos, borboletas e pássaros também têm células fotossensíveis na retina e são capazes de enxergar as cores dos objetos.

A visão em cores

Glossário Fotossensível: célula que apresenta sensibilidade à presença de luz.

Neirfy/Shutterstock.com

A capacidade dos olhos de formar imagens coloridas deve-se às características das células receptoras de luz que há na retina. A análise do olho humano mostra que a retina contém dois grupos de células receptoras de luz: o de cones, com células sensíveis a luzes de diferentes cores, e o de bastonetes, com células que são estimuladas por pouca luminosidade. Você já percebeu que em ambientes mal iluminados as cores dos objetos ficam pouco perceptíveis? Quando a luz atinge as células fotossensíveis da retina, responsáveis pela formação da imagem, são gerados impulsos elétricos que são transmitidos pelas fibras nervosas (nervo óptico) até a região do cérebro que vai interpretá-los e formar uma imagem.

O olho humano é capaz de captar cores variadas, podendo perceber detalhes de um jardim florido, como nessa ilustração. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Expansão de repertório – A cegueira para cores: daltonismo

Expansão de repertório

A cegueira para cores: daltonismo

Você pode conduzir a aula auxiliando os estudantes a interpretar os discos de Ishihara, que podem ser encontrados em várias páginas da internet, ou imprimir alguns desses discos e levar para a sala de aula.

O daltonismo é a incapacidade de enxergar certas cores pela ausência de algum tipo de célula fotossensível ou pela incapacidade de ela ser estimulada com a mesma intensidade que as outras células da retina. Essa condição é hereditária e atinge principalmente homens. A ausência de sensibilização de células receptores da cor verde e/ou da cor vermelha da retina impede que o mecanismo de identificação dessas cores funcione corretamente. Pessoas com deficiência nos receptores da cor vermelha apresentam o tipo de daltonismo mais comum que existe – confusão entre as cores verde e vermelha.

O texto complementar a seguir ilustrará sua aula. Por que daltonismo?

A figura a seguir, chamada disco de Ishihara, é usada para diagnosticar o daltonismo.

eveleen/Shutterstock.com

O nome “daltonismo” deve-se ao cientista John Dalton (1766-1844), que descreveu, em 1794, a cegueira para cores. Ele próprio era daltônico e interessou-se pelo estudo dessa anomalia da visão. Dalton também se interessava pelo estudo de gases presentes no ar e pela Meteorologia. Foi por meio de seus trabalhos que se chegou à conclusão de que o ar é uma mistura de gases e que cada gás exerce uma pressão correspondente à que exerceria se estivesse isolado nas mesmas condições de temperatura e pressão (lei das pressões parciais). Dalton propôs ainda a primeira teoria atômica e elaborou importantes trabalhos científicos. Ele foi presidente da Royal Chemistry Society (Real Sociedade de Química), com sede na Grã-Bretanha. • Que número você vê nessa imagem?

Uma pessoa com visão normal para cores verá o número 12, enquanto uma pessoa com daltonismo verá outro número ou não verá número nenhum, somente bolinhas.

Sugestão de atividade

Acesse os links indicados a seguir e teste sua capacidade de enxergar colorido:

Proponha a seguinte questão para os estudantes.

¤ Você enxerga todas as cores? Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=A7qG NzzqXA4. Acesso em: 6 maio 2022.

1. O daltonismo pode ser considerado uma doença?

¤ Novo teste de daltonismo. Disponível em: http://www.opticien-lentilles.com/daltonien_ beta/novo_teste_daltonismo_portugues.php. Acesso em: 6 maio 2022.

Resposta esperada: Uma conclusão da discussão é a de que o daltonismo não é propriamente uma doença, pois não impossibilita a pessoa de ter uma vida produtiva como a de qualquer pessoa. É um problema hereditário, que o próprio Dalton tinha, mas que não o impediu de realizar importantes trabalhos científicos.

Atenção! Os resultados dos testes indicados não podem ser considerados como definitivos. Para detectar o daltonismo, um oftalmologista deve ser consultado.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Fórum

Embora esta não seja uma doença que provoque prostração ou impedimento de locomoção, pessoas com conjuntivite viral devem evitar ao máximo o contato com outras pessoas, deixando até mesmo de realizar

Fórum – Conjuntivite viral Antes de iniciar a atividade didática propriamente dita, pergunte à turma: Quem já teve conjuntivite? Como ela foi diagnosticada e qual foi o tratamento recomendado? Quanto tempo durou a conjuntivite? Alguém mais da casa teve conjuntivite no mesmo período em que você estava doente?

atividades sociais, como ir à escola ou ao trabalho, pois a transmissão do vírus é muito fácil de ocorrer, bastando apenas cumprimentar o doente ou aproximar-se dele.

Leia o texto a seguir em grupo. Ele divulga um problema de saúde muito comum na população: a conjuntivite. Conjuntivite em alta: uso de ar-condicionado pode facilitar contágio [...] O ar-condicionado pode se tornar um vilão para a saúde dos olhos. O uso excessivo do aparelho é um dos principais motivos para o aumento de 15% a 20% na incidência de casos de conjuntivite durante a estação mais quente do ano, segundo Mário Motta (*). — O ar-condicionado resseca o ambiente, e, como consequência, a lágrima. A lágrima tem uma película que contém anticorpos para combater infecções, e precisa ser renovada continuamente. Em ambientes mais secos, ela evapora mais rápido, e as defesas diminuem — explica Motta. [...] O entra-e-sai de lugares com diferentes temperaturas diminui as defesas do organismo e também favorece a proliferação de vírus. Quanto mais pessoas houver num mesmo ambiente, maior a possibilidade de contágio – diz o especialista. Os principais sintomas da conjuntivite são olho vermelho e lacrimejante, inchaço nas pálpebras, intolerância à luz e visão embaçada ou borrada. No caso da conjuntivite causada por bactéria em geral a secreção é amarelada e purulenta. Já conjuntivite viral apresenta secreção mais limpa e aquosa.”

Aproveite o debate proposto na seção Fórum e inclua mais informações sobre a conjuntivite. Ela é uma inflamação da membrana que reveste a esclera (córnea, inclusive) e as pálpebras. Existem vários tipos de conjuntivite: • bacteriana – apresenta uma secreção amarelada que dificulta a abertura dos olhos pela manhã, além de vermelhidão e sensação de “areia” nos olhos; • viral – apresenta uma secreção aquosa e a transmissão de uma pessoa contaminada para outra sadia é muito fácil, por isso o contato direto, como abraço, aperto de mão, beijo etc., com a pessoa infectada deve ser evitado; • alérgica – não é contagiosa, mas geralmente acomete pessoas predispostas à alergia. Seus sintomas são lacrimejamento, coceira, olhos avermelhados e fotofobia. As causas são muitas, por exemplo, poeira, fumaça, poluentes diversos etc.

(*) dr. Mario Motta, diretor da Sociedade Brasileira de Oftalmologia ZUAZO, Pedro. Conjuntivite em alta: uso de ar-condicionado pode facilitar contágio, 2017. Extra notícias – Saúde e Ciência. Disponível em: https://extra.globo.com/noticias/saude-e-ciencia/ conjuntivite-em-alta-uso-de-ar-condicionado-pode-facilitar-contagio-20732395.html. Acesso em:14 jun. 2022.

1 | Discuta com seus colegas de turma: Uma pessoa com conjuntivite viral deve fazer suas atividades habituais do dia, como ir à escola ou comparecer ao trabalho? Por quê? 2 | Em dupla, façam uma pesquisa sobre os outros tipos de conjuntivite, além da viral. Depois, compartilhem as informações que vocês pesquisaram com os demais colegas de turma.

O paladar

Em qual órgão você sente o gosto: no cérebro ou na língua? A pergunta pode parecer estranha, e muitos poderão responder que o gosto é sentido pela língua. Na verdade, a língua é estimulada por substâncias químicas presentes nos alimentos que levamos à boca, assim como a pele é estimulada pelo toque. São os receptores nervosos presentes nas papilas linguais que transformam os estímulos químicos em impulsos elétricos, os quais serão enviados até o cérebro, onde serão interpretados como gosto agradável ou desagradável.

Estudos psicofisiológicos e neurofisiológicos identificaram pelo menos 13 tipos de receptores químicos possíveis ou prováveis nas células gustativas: dois receptores para doce; dois receptores para amargo; um receptor para azedo; cinco receptores para salgado; e três receptores para umami.

Glossário Papila lingual: saliência presente na língua em cuja base estão muitos dos botões gustativos.

Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Sobre o gosto umami, os primeiros trabalhos científicos para identificar e descrever essa sensação gustatória foram realizados pelo professor de Química Kikunae Ikeda, em 1909, em Tóquio, Japão. Umami é uma palavra japonesa que significa “delicioso”, usada para designar uma sensação de gosto prazerosa que é qualitativamente diferente do azedo, do salgado, do doce e do amargo. Umami é o gosto que predomina nos alimentos que contêm proteínas e glutamato – alguns autores chamam o gosto umami de “gosto glutamato”. O gosto umami é um indicador de alimentos que contêm proteínas. Esse reconhecimento ajuda o organismo a manter uma dieta nutricionalmente mais apropriada. Os mecanismos moleculares precisos responsáveis pelo gosto umami ainda não foram completamente esclarecidos.

As células nervosas receptoras de gosto, por serem estimuladas quimicamente, são chamadas de quimiorreceptoras e estão concentradas em estruturas conhecidas como botões gustativos. Existem cinco tipos de botões gustativos na língua, cada um responsável por reconhecer um tipo básico de gosto: salgado, doce, amargo, azedo e umami. Temos na memória uma variedade de sabores agradáveis ou desagradáveis que sentimos nos alimentos. A memória gustativa, construída durante toda a nossa vida, é ativada sempre que falamos de um alimento que nos traz boas ou más lembranças. A construção da memória gustativa é resultado da interação dos estímulos nervosos enviados ao cérebro pelos botões gustativos, pelos sensores do olfato presentes na narina e pelos estímulos táteis da língua e da boca, que identificam a textura dos alimentos. Alguns hábitos contribuem para a redução da capacidade gustativa, como o consumo de alimentos muito quentes, muito condimentados ou apimentados e o tabagismo. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

superfície da língua papilas linguais

Gosto amargo: é induzido por vários tipos de agentes químicos. Destacam-se duas classes de substâncias: orgânicas de cadeia longa, que contêm nitrogênio; e alcaloides, que incluem muitas das drogas usadas como medicamentos (por exemplo, quinina, cafeína, estricnina e nicotina). Quando o alimento tem gosto amargo em alta intensidade, frequentemente animais e pessoas tendem a rejeitá-lo. Isso é importante, uma vez que muitas toxinas encontradas em vegetais são alcaloides e costumam provocar um gosto amargo intenso.

Gosto salgado: é induzido por sais ionizados, principalmente por íons de sódio. Os cátions, especialmente o sódio, são os principais responsáveis pelo gosto salgado. Os ânions também contribuem, embora em menor grau. Gosto azedo: é causado pelos ácidos, ou seja, pela concentração de íons de hidrogênio. Quanto mais ácida for uma substância, mais forte será a sensação de azedo.

ilustrações: 2019 PushprajP/Shutterstock.com

Gosto doce: açúcares, glicóis, álcoois, aldeídos, cetonas, amidos, ésteres, alguns aminoácidos, algumas proteínas de cadeia curta, ácidos sulfônicos, ácidos halogenados e sais inorgânicos de chumbo e berílio são algumas substâncias que induzem o gosto doce. A maioria das substâncias doces é orgânica e pequenas alterações na sua estrutura química podem frequentemente mudar uma substância doce para amarga.

papilas linguais

botões gustativos

1. Representação da localização das papilas linguais. Existem aproximadamente 10 mil botões gustativos na língua de um adulto. 2. Representação dos botões gustativos da língua humana.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

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O olfato

O olfato Por meio do olfato, percebemos a presença e a direção de uma fonte emissora de partículas que estão no ar. Assim, podemos nos aproximar ou nos afastar dessa fonte, de acordo com a sensação causada pelo estímulo. A região da cavidade nasal onde se encontram as células receptoras do olfato está representada na figura a seguir. bulbo olfatório

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

células nervosas

DiBtv/Shutterstock.com

receptores olfatórios

osso

Ao inspirar, o ar entra pelo nariz, o principal órgão do sistema olfativo, e alcança as células olfatórias (ou mucosa amarela), localizadas no topo da cavidade nasal. Essas células, que são estimuladas pelas moléculas aromáticas, enviam impulsos nervosos ao cérebro, onde são produzidas as sensações olfativas. A sensibilidade das células olfativas é grande, de modo que poucas partículas já são capazes de estimulá-las e produzir a sensação de odor. Quanto maior o estímulo, maior a intensidade da sensação de odor.

Ciências em ação – Identificando odores Os acertos na identificação dos elementos que sensibilizam o olfato podem variar entre os estudantes. Vários são os fatores para essa variação, por exemplo, se uma das narinas ou as duas estão entupidas. Os materiais escolhidos para essa atividade não devem ser substituídos por motivo de segurança, uma vez que alguns estudantes podem ter alergias a produtos de limpeza, temperos e outras substâncias.

Representação da cavidade nasal.

Quando entram nas narinas, as substâncias odoríferas presentes no ar estimulam as células dos receptores olfatórios, em um processo semelhante ao que ocorre com os botões gustatórios e o paladar. Isso produz impulsos nervosos que serão conduzidos pelos neurônios sensoriais até o centro olfatório do cérebro, onde serão interpretados.

Glossário Odorífero: que exala odor.

Ciências em ação Identificando odores Você consegue identificar algo somente pelo olfato? Para esta atividade você vai precisar de: ¤ casca de laranja ¤ pedaço de cravo-da-índia ¤ um pouco de pasta de dentes

Os acertos podem variar entre os estudantes. Vários são os fatores para a variação; por exemplo, uma das narinas ou as duas podem estar entupidas por uma série de razões. Os materiais escolhidos para a atividade não devem ser substituídos por motivo de segurança, uma vez que alguns estudantes podem ter alergia a produtos de limpeza, temperos e outras substâncias.

Você pode incluir outros alimentos, como orégano, canela em pau etc., mas certifique-se de que os estudantes não correrão riscos por serem alérgicos.

¤ uma colher para colocar um pouco de pasta de dentes ¤ um lenço para tapar seus olhos Esta atividade deve ser feita em grupo. Uma pessoa do grupo deve ser vendada (ou seja, tapar seus olhos com o lenço), outra deve aproximar a casca de laranja, o cravo-da-índia e a pasta de dentes e perguntar se o colega consegue saber o que é. Faça o teste com vários colegas. Qual foi a quantidade de acertos de cada um? Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

A audição

Os canais semicirculares orientam-no, dando a sensação de equilíbrio. Eles são formados por três canais interligados. No caso de destruição desses canais, o equilíbrio e a orientação da pessoa ainda são preservados graças à visão. O interior dos canais semicirculares contém um líquido que se desloca quando nos movimentamos, estimulando as células sensoriais que estão ligadas a fibras nervosas.

O olfato nos animais Glossário Predador: animal que caça outro animal para se alimentar. O ser vivo caçado é a presa.

O sentido olfativo nos animais em geral está associado à identificação e à localização dos alimentos que ingerem, à localização de um predador e à busca de parceiros(as) para o acasalamento. Os tubarões, os golfinhos e outros animais aquáticos têm receptores olfativos capazes de perceber a presença de quantidades mínimas de substâncias dissolvidas na água. Enquanto os seres humanos têm cerca de 100 milhões de receptores olfatórios na cavidade nasal, os cães têm, aproximadamente, 2 bilhões de receptores! Por isso são excelentes identificadores de rastros odoríferos deixados por outros animais. Emrah Yorulmaz/ANADOLU AGENCY/Anadolu Agenc/AFP

Amplie a discussão do infográfico da página 63, incluindo uma explicação sobre os canais semicirculares. Peça aos estudantes que observem a posição deles na ilustração.

Quando uma pessoa gira várias vezes sobre o próprio eixo, o líquido dos canais semicirculares também se movimenta. Quando a pessoa para repentinamente, ela tem dificuldade para andar em linha reta devido à movimentação do líquido dos canais semicirculares. Caso você sinta necessidade, poderá explicar aos estudantes algumas características das ondas sonoras, como a frequência e a amplitude, mesmo que, sem esses conceitos, eles possam compreender a importância do sentido da audição para a vida.

Em virtude de sua capacidade olfativa, cães são treinados para auxiliar os profissionais em diversas atividades, como encontrar vítimas soterradas em terremotos ou deslizamentos de terra. Este é um cachorro de buscar que atuou na Turquia, em 2019, para procurar as vítimas depois de um terremoto.

A audição Você já notou que, em uma viagem de carro ou de ônibus, quando subimos ou descemos rapidamente uma serra, sentimos um incômodo na membrana timpânica? Essa sensação desagradável é eliminada com movimentos de bocejo, os quais auxiliam na entrada ou saída do ar dessa cavidade, equilibrando a pressão do ar na orelha média com a do ar exterior. Nossas orelhas percebem variações de pressão do ar e das ondas sonoras. Boa parte da nossa comunicação é feita graças às ondas sonoras. Estas se originam de vibrações do ar que são captadas pelas orelhas. As orelhas são as responsáveis pela recepção dos estímulos sonoros e pela sua transformação em impulsos elétricos, os quais são transmitidos até a parte central do sistema nervoso por fibras nervosas. A orelha é dividida em três regiões: orelha externa, orelha média e orelha interna.

No link https://educacao.uol. com.br/disciplinas/ciencias/pressaopressao-atmosferica-e-sua-atuacaosobre-os-timpanos.htm (acesso em: 1 mar. 2022), há uma indicação de leitura sobre curiosidades acerca dos efeitos da pressão atmosférica no sistema auditivo para os estudantes conhecerem. Pergunte-lhes se já tiveram alguma experiência semelhante à descrita nesta seção. A sensação de pressão nas orelhas também pode ser sentida quando mergulhamos em profundidade. Diferentemente de quando subimos uma serra, essa sensação de incômodo acontece quando alguém submerge poucos metros.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

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Explore a imagem desta página descrevendo as três regiões da orelha humana. Indique as estruturas que delimitam cada uma delas: o tímpano separa a orelha externa da orelha média e a membrana que se liga ao estribo separa a orelha média da orelha interna.

A orelha média

A orelha externa

Os três ossículos transmitem a vibração até uma membrana que separa a orelha média da orelha interna. A orelha média é uma pequena cavidade que contém os três ossículos envoltos em ar. Esse ar é renovável, uma vez que a tuba auditiva está ligada à faringe. Isso é muito importante para o bom funcionamento da orelha, pois a entrada e a saída de ar pela tuba auditiva equilibram a pressão dentro da orelha média com a pressão atmosférica.

Alila Medical Media/Shutterstock.com

As ondas sonoras propagam-se pelo ar até chegar à orelha externa. As ondas sonoras entram no meato acústico externo e fazem a membrana timpânica vibrar. Essa vibração é transmitida para os três menores ossos que temos no corpo: o martelo, a bigorna e o estribo.

estribo bigorna

osso

Descreva pausadamente como as ondas sonoras são transmitidas desde o momento que são formadas no ambiente (estímulo sonoro), passando pela transformação desse estímulo em impulso nervoso, até sua interpretação no centro da audição do sistema nervoso.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Você pode organizar a classe em grupos e solicitar a cada um que construa um único modelo com as três regiões da orelha ou três modelos isolados, um para cada uma das regiões. Muitos materiais podem ser utilizados na construção dos modelos. Estimule a criatividade dos estudantes e trabalhe a atividade em conjunto com a disciplina de Arte.

martelo nervo auditivo

cóclea

meato acústico externo orelha externa

membrana timpânica tuba auditiva orelha média

orelha interna

A orelha interna A vibração do estribo é transmitida para a membrana onde se inicia a orelha interna. A orelha interna é formada por um conjunto de canais ósseos preenchidos por um líquido. Um desses ossos é a cóclea (palavra que vem do latim e significa “caracol”). A cóclea contém células sensoriais que transformam a energia das ondas sonoras, que se propagam no líquido em seu interior, em impulsos elétricos. Esses são conduzidos pelo nervo auditivo até o cérebro, onde serão interpretados. Glossário Meato acústico: trecho interno da orelha responsável pela transmissão dos estímulos sonoros para o tímpano. Membrana timpânica: membrana que separa a orelha externa da orelha média, antes chamada somente de tímpano. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Fórum – Importância dos sentidos

Fórum

Respostas

Importância dos sentidos

1. Apesar de a visão ser o sentido mais utilizado pelos seres humanos, não podemos dizer que ela é mais importante do que os outros sentidos. Todos são relevantes e utilizados para finalidades específicas, por exemplo, a audição para a comunicação falada; o tato para a sensação de dor e para o reconhecimento de danos ao corpo; e o paladar e o olfato para a identificação dos alimentos, uma vez que são estimuladores da vontade de comer. Espera-se que os estudantes discutam suas impressões.

Utilizamos nossos sentidos em todas as atividades cotidianas, mas nem sempre nos damos conta da importância deles para a interpretação dos estímulos ambientais. 1 | Um dos sentidos pode ser considerado mais relevante do que os demais? Discuta com os colegas. Orientações no Manual do Professor. Assista aos vídeos da série Convivendo com as diferenças, produzidos pela TV Câmara. Disponíveis em: www.ebc.com.br/infantil/verde-amarelo/2012/08/veja-dicasde-como-conviver-com-as-diferencas. Acesso em: 6 maio 2022. 2 | Faça uma pesquisa sobre quais são as atitudes esperadas para quando encontramos alguém com deficiência auditiva ou visual. Existem atitudes mais adequadas a serem tomadas? Discuta com os colegas e liste algumas das ações que podem ser adotadas nessas situações. Orientações no Manual do Professor. Ao término da discussão, produza e apresente, em um cartaz ou painel, o resultado da sua pesquisa a toda a turma.

2. O objetivo dessa questão é trazer uma discussão importante sobre o respeito às pessoas com deficiência e a inclusão delas na sociedade.

DeCIFraNDOa

CIÊNCIa

Compreender que há pessoas diferentes e com diferentes formas de perceber o mundo é o primeiro passo para a construção do respeito ao próximo. Nesta atividade, você pode discutir com os estudantes a importância de termos uma sociedade mais inclusiva e que respeita diferenças de todos os tipos.

Percepção do sabor vai além do paladar O sabor costuma ser relacionado ao paladar, pois nossas papilas gustativas estão localizadas na boca. Mas, na verdade, o gosto está ligado a todos os sentidos, principalmente ao olfato. Para explicar como o cérebro cria o sabor, surgiu a ideia da neurogastronomia, uma união da neurologia e da gastronomia [...]. Marco Valussi revela os princípios básicos dessa ciência através de alguns experimentos. Com os olhos fechados e o nariz tampado, os participantes degustam uma série de líquidos desconhecidos e descrevem o aroma de duas bebidas de cores diferentes. O olfato é o primeiro e mais importante sentido a ser explorado em combinação com o paladar. Embora eles possuam vias neurológicas distintas, a ideia de que o gosto é sentido na boca e o cheiro no nariz não é estritamente verdadeira, afirma Valussi. [...]

Decifrando a Ciência – Percepção do sabor vai além do paladar Na seção Decifrando a Ciência, a finalidade é trabalhar a interpretação de um texto de caráter científico. Você pode lê-lo em voz alta com os estudantes. Leia cada parágrafo e peça-lhes que apresentem as dúvidas relativas ao vocabulário e seus sentidos. Para a leitura de um texto, é preciso que você explore os conhecimentos deles sobre os conceitos científicos e suas habilidades linguísticas. Além disso, é importante que os estudantes adquiram familiaridade com diferentes tipos de texto. Essas experiências são fundamentais para que eles sejam leitores de textos científicos. A anosmia, ou perda do olfato, é uma doença comum em gripes e resfriados por causa da congestão nasal que impede a chegada de estímulos olfativos aos receptores. Nos últimos anos, porém, devido à pandemia provocada pelo vírus Sars-Cov-2, essa doença ficou mais conhecida e

Além do experimento de degustação de líquidos coloridos com os participantes de olhos e narinas fechados, também foi realizado um experimento similar, em que os participantes, embora com as narinas tampadas, podiam ver a cor desses líquidos.

Ao lermos um artigo de divulgação científica, é comum encontrarmos termos (conceitos) incomuns, que desconhecemos. Nesses casos, precisamos consultar outras fontes, como dicionários ou textos básicos sobre o assunto, a fim de entender a argumentação ou explicação do autor do texto. Por exemplo, o que é olfação retronasal?

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Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

comentada na mídia. O vírus da covid-19 ataca os receptores das células olfativas com mais frequência do que as outras gripes (como as causadas pelo vírus influenza). Outro sintoma comum da infecção pelo vírus que causa a covid é a parosmia, que é a distorção do cheiro. Neste caso, o receptor olfativo é estimulado por um cheiro, mas o cérebro interpreta como sendo outro. Durante a infecção pelo Sars-Cov-2, muitas pessoas diziam que o cheiro do café, por exemplo, estava diferente, pois sentiam cheiro de algo apodrecendo ou de gasolina. Lembrando que “coronavírus” é o nome dado a uma extensa família de vírus que se assemelham. Muitos deles já infectaram os seres humanos diversas vezes ao longo da história. Dentro dessa família, há vários tipos de coronavírus, inclusive os chamados SARS-CoVs, a síndrome respiratória aguda grave, conhecida pela sigla SARS. Há alguns anos, essa síndrome, também causada por um coronavírus, começou na China e espalhou-se para países da Ásia.

Cheiro do gosto Há um experimento simples para simular o olfato retronasal. Valussi corta cebolas e maçãs em cubos bem pequenos. Com os olhos fechados e o nariz tampado, os alunos colocam os cubos na boca – e, assim, não conseguem identificar diferenças entre o sabor dos dois alimentos. Ao destapar o nariz, percebe-se imediatamente qual deles se tem na boca. Segundo Valussi, isso ocorre porque só reconhecemos cinco gostos básicos: doce, salgado, amargo, ácido e umami [...]. Por outro lado, podemos sentir o cheiro de milhões de estímulos olfativos diferentes. Essa perda do olfato é chamada de anosmia e pode ser causada por lesões ou doenças. Os efeitos desse fenômeno revelam a importância desse sentido.

Olfação retronasal As células receptoras do olfato – localizadas na cavidade nasal – podem ser estimuladas de duas formas: 1) quando cheiramos um alimento, o estímulo entra pelas narinas e atinge os receptores olfatórios; nesse caso, o estímulo é externo e chamado de olfação ortonasal; 2) quando o estímulo ocorre por via oral, isto é, durante o consumo ou após engolirmos o alimento, o estímulo ocorre dentro da boca e atinge os receptores olfatórios; esse estímulo é chamado de olfação retronasal.

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MITZMAN, Dany. Percepção do sabor vai além do paladar. Made for minds, Bolonha, 2014. Disponível em: http://www.dw.com/pt-br/percepção-do-sabor-vai-além-do-paladar/a-17648966. Acesso em: 6 maio 2022.

De olhos e narizes fechados, fica mais difícil identificar os alimentos.

O sabor umami foi descrito apenas no começo do século XX, no Japão. A palavra deriva de umai, “delicioso” em japonês. Tal sabor é típico do ácido glutâmico, substância presente em alimentos como carne bovina, queijo parmesão, anchovas, tomates, molho de soja, entre outros.

• Discuta com os colegas: Faz sentido o subtítulo “Cheiro do gosto” que o autor usou no texto? Sim, esse subtítulo faz sentido, uma vez que os estímulos dos aromas dos alimentos identificados pelo olfato e os estímulos identificados pelo paladar quando os alimentos passam pela boca sensibilizam a mesma área do cérebro. É por meio da combinação dos estímulos detectados pelo olfato e pelo paladar que interpretamos o “gosto” dos alimentos. Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

Veja a seguir a diferença entre SARS-CoV-2 e covid-19 segundo o Instituto Butantan. SARS-CoV-2: vírus da família dos coronavírus que, ao infectar humanos, causa uma doença chamada covid-19. Por ser um microrganismo que até pouco tempo não era transmitido entre humanos, ele ficou conhecido, no início da pandemia, como “novo coronavírus”. Covid-19: doença que se manifesta em nós, seres humanos, após a infecção causada pelo vírus SARS-CoV-2. QUAL A DIFERENÇA entre SARS-CoV-2 e Covid-19? Prevalência e incidência são a mesma coisa? E mortalidade e letalidade? Instituto Butantan, }São Paulo, [2019]. Disponível em: https://butantan.gov.br/covid/butantan-tira-duvida/tira-duvida-noticias/qual-a-diferenca-entre-sars-cov-2-ecovid-19-prevalencia-e-incidencia-sao-a-mesma-coisa-e-mortalidade-e-letalidade. Acesso em: 7 ago. 2022.

Reveja

reveja

As questões propostas neste Reveja podem ser respondidas em dupla ou em pequenos grupos. Dessa forma, os estudantes compartilham conhecimentos e melhoram a socialização. Você pode utilizar esta seção como uma avaliação do processo de aprendizagem das duplas ou dos pequenos grupos.

1 | Uma criança nasceu sem a capacidade de sentir dor. Em sua opinião, ela terá mais ou menos problemas que as pessoas que sentem dor? Justifique sua resposta. Resposta no Manual do Professor.

2 | Em que estrutura da orelha humana as ondas sonoras são transformadas em impulsos elétriondas sonoras são transformadas em impulsos cos que percorrem o nervo auditivo? As elétricos na cóclea, localizada na orelha interna. 3 | Uma pessoa foi ao médico reclamando de diminuição de sua capacidade auditiva. Após alguns exames preliminares, o médico observou que os órgãos da orelha externa, média e interna, tanto da orelha direita como da esquerda, estavam saudáveis, ou seja, os órgãos eram plenamente capazes de captar as ondas sonoras do ambiente. No entanto, ele identificou indícios de infecção no nervo que liga a cóclea da orelha direita ao cérebro.

Acompanhando os grupos (ou duplas) durante a atividade, você poderá perceber se há estudantes que estão com dificuldade de compreender algum conteúdo trabalhado até aqui. Você pode preparar uma ficha complementar sobre os temas que precisam ser reforçados e passá-la aos estudantes para melhorar a aprendizagem deles.

Explique como a infecção pode ter prejudicado a capacidade auditiva da pessoa se os órgãos responsáveis pela captação do som estavam funcionando adequadamente. Resposta no Manual do Professor.

4 | Ao colocar uma pequena porção de alimento na boca, Joana disse que sentiu um gosto amargo e, ao mesmo tempo, doce. Isso é possível? Justifique sua resposta. Sim, porque os botões gustatórios que são estimulados por alimentos amargos não são os mesmos das substâncias adocicadas; assim, uma pessoa pode sentir o gosto amargo simultaneamente ao sabor doce.

5 | Por que o olfato do cachorro consegue perceber mais odores e a uma maior distância que o ser humano? Porque a cavidade nasal dos cães possui uma quantidade muito maior de receptores olfatórios que a do ser humano.

Respostas

6 | Qual é o papel da língua no reconhecimento dos alimentos que ingerimos?

1. Essa criança terá muitos problemas por não ter sensibilidade a objetos quentes ou cortantes, a batidas ou outros estímulos que podem prejudicar sua segurança. Além disso, mensagens enviadas por órgãos internos inflamados não serão detectadas por ela e será mais difícil tratá-los. O nome dessa síndrome é Riley-Day.

A língua contém receptores táteis que identificam a textura, a consistência e a temperatura do alimento, bem como botões gustativos que distinguem o sabor.

7 | No olho humano, qual é a função da córnea, da lente e da íris?

A córnea funciona como uma lente convergente e concentra a luz que incide no olho. A lente é responsável pela focalização da imagem na retina. A íris controla a intensidade da luz que entra no olho por meio da pupila.

8 | Observe a imagem a seguir.

3. Apesar de os órgãos das orelhas externa, média e interna captarem as ondas sonoras adequadamente, o nervo danificado não consegue transmitir os impulsos elétricos para o cérebro de maneira normal. Portanto, uma área do cérebro não interpreta os impulsos elétricos que deveriam ser transmitidos pelo nervo auditivo. 9. Uma pessoa pode perder a capacidade de sentir cheiro ou gosto se houver: a) destruição da região do sistema nervoso que interpreta os impulsos que chegam da cavidade nasal ou da língua; b) incapacidade de os neurônios sensoriais da língua e da cavidade nasal transportarem impulsos elétricos; c) incapacidade de os botões gustatórios e receptores olfatórios reconhecerem as substâncias dissolvidas na saliva ou no muco da cavidade nasal.

Que sentidos as pessoas usam para identificar os alimentos?

O olfato, o paladar e o tato (texturas sentidas pela língua) para identificar os alimentos.

9 | De que modo as pessoas podem perder a capacidade de olfação ou gustação? Resposta no Manual do Professor.

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Ciências em ação – Identificando a sensibilidade da pele ao toque: o tato

Ciências em ação Identificando a sensibilidade da pele ao toque: o tato A sensibilidade da pele humana ao toque está relacionada com a quantidade e a proximidade dos receptores (terminações nervosas sensoriais). Em que região da pele existem mais receptores nervosos? Que área da pele é mais sensível ao toque: os dedos, os braços ou as costas? Para responder a essas questões, você deverá trabalhar em grupo com quatro colegas. Organizem, no caderno, uma tabela com duas colunas e quatro linhas; observem o modelo a seguir. Na primeira coluna, escrevam “ponta do dedo da mão” e, nas demais linhas, “braço”, “perna” e “costas”. Região da pele

Menor distância em que são percebidos os dois toques

ponta do dedo da mão

Auxilie os estudantes na organização do experimento. Essa é uma atividade que deve ser realizada em grupos, não é possível fazê-la individualmente. Uma alternativa a essa organização é você fazer a demonstração em um deles. Apesar de ser uma alternativa interessante, ela não traz a possibilidade de comparação entre os dados, como ocorre quando a turma está organizada em vários grupos na sala de aula.

braço pernas costas

O objetivo da atividade é verificar em que distância não é mais possível, ou é mais difícil, reconhecer que a pele está sendo tocada em dois pontos. Dessa maneira, a sensibilidade tátil que uma pessoa tem em várias áreas do corpo será testada. Para isso, o teste deve começar com dois toques simultâneos e distantes o suficiente para que o voluntário os perceba. Devem ser feitos vários toques simultâneos, diminuindo-se a cada vez a distância entre eles. Para evitar que a resposta seja induzida, alterne testes com toques únicos, isto é, com a ponta de apenas um clipe. As respostas a esses testes não precisam ser consideradas. • 2 clipes de metal de tamanho médio (por exemplo, o número 2, com altura aproximada de 3 cm) • lápis • régua • caderno

Nosso corpo é um sistema integrado — CAPÍTULO 2

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Material:

Incentive os estudantes a explicar o motivo das diferenças em relação à coleta de dados e comente que o processo científico implica preocupação com a uniformização dessa coleta. Nessa etapa, os grupos podem apresentar resultados diferentes, em razão de diversos estudantes realizarem o toque com o clipe no colega de grupo. Caso ache adequado, repita o experimento fazendo com que apenas uma pessoa faça o estímulo tátil. Compare novamente os dados e refaça a rodada de debates problematizando esse e outros cuidados necessários para a investigação científica.

Procedimento A. Desdobre um dos clipes metálicos. Essas pontas serão usadas para tocar a pele de um dos integrantes de seu grupo. B. Converse com o grupo para definir o colega que será voluntário para a atividade. C. Peça a esse colega que feche os olhos (se necessário, utilize uma venda). D. Toque a pele da ponta dos dedos do colega com as duas pontas do clipe simultaneamente. É importante que as duas pontas do clipe toquem a pele no mesmo instante e com a mesma pressão. Decida a distância inicial entre os toques – pode ser, por exemplo, 2 cm. Atenção: o toque não precisa ser muito rápido ou muito forte. E. Aumente ou diminua a distância entre os pontos de toque até que o colega sinta apenas “um ponto de toque”, embora você esteja usando as duas pontas do clipe. Faça quantos testes forem necessários. F. Com uma régua, meça, aproximadamente, a distância em que seu colega passou a ter dificuldade em identificar o toque dos dois clipes. Anote o resultado na tabela. G. Repita os procedimentos indicados nos itens de C a F no braço do mesmo voluntário. H. Repita os procedimentos de C a F em outra área do corpo do voluntário, como a panturrilha ou as costas, por exemplo.

Edu Borges

Ajude os estudantes a organizar os dados e a falar sobre os resultados. Depois, ajude-os a elaborar um texto apresentando os resultados e suas possíveis explicações. Orientá-los na produção de um texto escrito é fundamental. O professor de Ciências também é um professor de linguagem, por isso você deve ensiná-los a melhor forma de se expressar no texto escrito.

Representação do procedimento.

1 | Em que distância o colega sentiu dificuldade para identificar os dois toques dos clipes na ponta do dedo? Espera-se que a distância entre as pontas do clipe não seja maior que 0,5 cm. 2 | Em que distância o colega começou a ter dificuldade para identificar os dois toques dos clipes no braço? É provável que as respostas indiquem uma distância superior a 2 cm. 3 | Em que distância o colega começou a ter dificuldade para identificar os dois toques dos clipes em outra região do corpo? As respostas vão variar de acordo com os testes realizados. Geralmente, encontram-se valores superiores a 5 cm nas costas e a 3 cm na panturrilha.

4 | Os resultados obtidos nesta atividade permitem concluir qual das áreas testadas tem mais receptores ao toque? Qual seria essa área? Sim. A ponta dos dedos das mãos, principalmente a do indicador, tem mais receptores ao toque.

5 | Compare os resultados obtidos por seu grupo com os de outros grupos. Os valores encontrados foram semelhantes? Discutam esses resultados. Respostas pessoais. Monte uma tabela na lousa e compare os valores obtidos pelos diferentes grupos.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Neste capítulo

MÚSCULOS, OSSOS E NERVOS

Objeto do conhecimento: interação entre os sistemas locomotor e nervoso.

Sistema esquelético

P CA

LO Nosso corpo está sempre em constante movimento. Até quando estamos U dormindo temos algum músculo do corpo que está se contraindo e relaÍT

xando. Vários outros seres vivos também se movimentam e se locomovem. Neste capítulo, vamos responder a uma série de questões relacionadas à locomoção de alguns deles. Outro assunto que fará parte deste capítulo é a influência que o consumo de algumas substâncias pode acarretar não só à nossa locomoção, mas também à nossa percepção.

INÍCIO DE CONVERSA

Conjunto de radiografias de um ser humano adulto.

Radiografia de uma ave.

MP cz/Shutterstock.com

Temas abordados no capítulo • Sistema esquelético: ossos e músculos • Locomoção em invertebrados • Movimento em animais sem esqueleto, com exoesqueleto e endoesqueleto • Comparação dos sistemas locomotores de vertebrados, artrópodes, moluscos e anelídeos terrestres • Substâncias psicoativas e saúde • Produção de modelo de funcionamento de músculos antagônicos (bíceps e tríceps)

Início de conversa Radiografia de um peixe. Stephen Coburn/Shutterstock.com

skyhawk/Shutterstock.com

D. ROBERTS/ Science Photo Library/ Fotoarena

Nas imagens a seguir, podem ser observadas partes do corpo de um ser humano e de outros animais, obtidas por uma técnica muito utilizada no diagnóstico de doenças, conhecida como radiografia ou raio X.

Habilidades: EF06CI09, EF06CI10

Radiografia de uma serpente.

Depois de observar essas imagens, responda às questões. 1 | Você consegue identificar similaridades entre os esqueletos dos animais que aparecem nas que os estudantes reconheçam alguma similaridade entre os esqueletos (que são as partes radiografias? Espera-se mais brancas das imagens). Entre as respostas possíveis, podem mencionar a presença de cabeça e coluna vertebral.

2 | Observe atentamente o esqueleto de cada animal e descreva, brevemente, como você acha que cada um deles se locomove. Resposta no Manual do Professor. As radiografias são muito utilizadas para sabermos se há uma fratura de ossos, mas elas também são usadas para diagnósticos de doenças das partes moles do corpo. Ossos, músculos e tendões são estruturas importantes para a locomoção nos humanos e em outros animais vertebrados. Para entender melhor como a locomoção humana acontece, vamos conhecer um pouco mais sobre os ossos. Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Uma forma de despertar o interesse dos estudantes para o estudo dos ossos é pedir a eles que tragam radiografias ou imagens de exames de diagnóstico para que possam ver como é o formato de alguns ossos e desenvolver uma ideia de onde se localizam no corpo. Nesta atividade, você está ajudando-os a construir representações mentais da disposição e da localização de vários órgãos no corpo humano. Estimule-os a explorar as imagens. Na figura das radiografias humanas, pergunte que parte do corpo humano eles acham que foi radiografada e quais as diferenças entre os ossos no que diz respeito ao tamanho e formato deles. Em relação às demais imagens, pergunte se conhecem esses animais e como acham que é a vida deles (onde vivem, o que comem, como se movem). Peça que comparem as radiografias e observem se há semelhanças entre os ossos desses animais. 2. Espera-se que os estudantes descrevam a movimentação de cada animal com base em suas experiências e vivências – provavelmente eles conhecem os animais apresentados. Em relação aos ossos humanos, espera-se que mencionem o bipedalismo; em relação ao peixe, sua capacidade de nadar; em relação à serpente, sua movimentação rastejante; e, em relação à ave, que é bípede e pode ou não voar.

Os ossos

Os ossos trazem assuntos muito diversos para a sala de aula. Para explorar os conhecimentos dos estudantes, utilize as perguntas para saber o que eles pensam sobre a função dos ossos. Ao longo do capítulo, o assunto será ampliado e aprofundado.

VIDEO

Os ossos são parte do nosso corpo. Mas para que servem? Como eles se formam? Capazes de suportar altas pressões, os ossos são muito resistentes e desempenham funções vitais para o corpo, como proteção e sustentação de órgãos, formação do sangue e apoio aos músculos. As diferentes funções exercidas pelos ossos podem ser explicadas pela sua constituição caracterizada por tipos celulares distintos. Um desses tipos produz uma proteína chamada colágeno, depositando-a junto de sais de cálcio e fosfato. A função básica dessa estrutura é unir e sustentar outros tecidos, além de proteger e isolar órgãos internos. A figura seguinte representa um pedaço de osso que foi cortado na região central. Repare que há circunferências que apresentam em seu interior um canal central com vasos sanguíneos e nervos. É ao redor desses canais que ocorre a deposição dos sais de cálcio e de fosfato, bem como do colágeno. Os pontos escuros em forma de estrela representam espaços nos quais se alojam outros tipos de célula que recebem nutrientes necessários para todo o osso.

Comente com a turma que a saúde dos ossos é muito importante, afinal nem sempre estamos atentos a todos os problemas que podem estar relacionados a eles. O texto sugerido no link a seguir é uma referência e um subsídio para você responder às dúvidas dos estudantes e às questões que poderão fazer durante as aulas. • ARAGUAIA, Mariana. Tecido ósseo. Mundo Educação, Goiânia, [2020]. Disponível em: https://mundoeduca cao.uol.com.br/biologia/tecidoosseo.htm. Acesso em: 1 mar. 2022.

A osso

osso compacto

vasos sanguíneos

medula

nervo

ilustrações: João Peterson

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

periósteo osso esponjoso lacuna

nervo

vasos sanguíneos

canais perfurantes (de Volkmann)

canais centrais (de Havers)

osteócito

Fonte: JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Histologia básica. 10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. p. 139.

A. Representação da estrutura do osso. B. Estrutura de um osso visto ao microscópio óptico, colorido artificialmente. Aumento aproximado de 430 vezes.

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Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Expansão de repertório

Partindo da imagem, trabalhe com os estudantes a observação dos mesmos ossos sob as perspectivas anterior e posterior. O texto do link a seguir seguir aprofunda as informações sobre os ossos do corpo humano.

O corpo humano tem muitos ossos, de diferentes tamanhos e formas. Alguns são longos, outros bem curtos; alguns achatados, outros mais cilíndricos. Na figura abaixo, há um esquema dos ossos do corpo humano com seus nomes. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

crânio

• OSSOS. In: Saúde. [S.l.]: iG, c2000-2012. Disponível em: http://saude. ig.com.br/ossos. Acesso em: 1 mar. 2022.

mandíbula clavícula vértebras escápula

vértebras

costelas

esterno úmero

ulna rádio sacro

pelve

cóccix

carpos metacarpos falanges fêmur

tíbia

Kniazeff/Shutterstock.com

patela

tarso

fíbula

metatarso falange

Representação do esqueleto humano. Referência técnica: TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Principles of Anatomy & Physiology. 14. ed. Hoboken: Wiley, 2014. p. 194.

Observe a figura apresentada e responda às questões a seguir no caderno. 1 | Escreva o nome de dois ossos longos. Há muitos ossos longos no corpo que podem ser citados, por exemplo, tíbia, fêmur e úmero.

2 | Escreva o nome de dois ossos achatados. Há muitos ossos achatados no corpo que podem ser citados, por exemplo, pelve e escápula.

3 | Escreva o nome de dois ossos bem pequenos.

Há muitos ossos bem pequenos no corpo que podem ser citados, por exemplo, tarso e falange.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

A fratura nos ossos

Antes de iniciar esse tópico, converse com os estudantes sobre a dureza dos ossos. Pergunte se os ossos quebram, se conhecem alguém que quebrou um osso e como foi a recuperação. Esse é um momento para explorar as experiências deles sobre o assunto. Durante a conversa, serão comuns relatos de que a imobilização da área fraturada foi necessária. Essa é uma característica dos processos de recuperação, pois a regeneração óssea necessita da imobilização para que o osso fraturado não se regenere em posição errada e cause problemas de mobilidade do órgão afetado que podem exigir cirurgias corretoras.

Você já sentiu que seus ossos são duros. Mas será que eles quebram? Apesar de sua grande resistência e elasticidade, os ossos podem quebrar. Acompanhe o esquema ilustrado a seguir para entender o processo de reconstrução óssea. 1 | Quando um osso é fraturado, as células dessa área entram em atividade para reconstruí-lo. 2 | Inicialmente, ocorre a formação de um tecido ósseo, gerando um calo ósseo, que nada mais é do que o crescimento de um tecido ósseo novo dentro e em torno de uma área fraturada. Esse calo vai unir as extremidades da fratura. 3 | Durante essa reconstituição, a ossificação vai pouco a pouco aumentando a resistência do osso pela formação de um tecido secundário, que terá quantidades maiores de cristais de fosfato e cálcio. 4 | Posteriormente, ocorre a remodelação completa do osso, formando a estrutura que ele apresentava antes da fratura. No local fraturado e reconstituído, forma-se uma cicatriz.

Reconstituição com Reconstituição com Reconstituição com Reconstituição formação com formaç 2 Remode formação de calo formação ósseo de calo ósseo de tecido secundário de tecido secundário Osso fraturado Osso fraturado

1 fratura

fratura

vasos sanguíneos

calo ósseo

tecido secundário

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

novos vasos sanguíneos

ilustrações: João Peterson

Há várias formas de imobilização do osso fraturado, e esse é um assunto interessante para demonstrar como a tecnologia relacionada à saúde vem avançando. No passado, a imobilização era feita com talas e gesso. Apesar de eficiente, esse é um material pesado e desconfortável. Atualmente, há uma série de equipamentos com tecnologias mais avançadas que auxiliam a recuperação sem causar muito desconforto.

tecido secundário

novos vasos sanguíneos

O osso é um dos poucos órgãos Reconstituição com Reconstituição com Reconstituição com Reconstituição formação com formação 3 4 Remodelação doRemodelação osso do osso formação de caloformação ósseo de calode ósseo tecido secundário de tecido secundário Osso fraturado Osso fraturado capazes de se regenerar por conta própria. No entanto, em caso de frafratura fratura tura, são necessários cuidados mé- fratura fratura calo calo tecido tecido reconstituída reconstituída ósseo ósseo secundário secundário dicos para que ele se calcifique na posição correta. Para isso, o mais comum é o uso de gesso, mas existem talas feitas em PVC e, em alguns cavasos vasos novos vasos novos vasos sos, é necessário uma cirurgia pa-sanguíneos sanguíneos sanguíneos sanguíneos ra colocação de placas e pinos de metal. Toda fratura de ossos é algo muito sério e deve ser tratada e 1. Osso fraturado – fratura, vasos sanguíneos. acompanhada somente pelo m édico 2. Reconstituição com formação de calo ósseo – calo ósseo. ortopedista. 3. Reconstituição com formação de tecido secundário – tecido secundário, novos vasos sanguíneos. Explore o infográfico do livro-texto. Você pode interpretá-lo coletivamente, destacando cada etapa da consolidação de uma fratura óssea. A interpretação da imagem é uma tarefa que requer atenção aos detalhes. Saliente que a irrigação dos ossos é fundamental para o processo de regeneração, pois a circulação garante o transporte de substâncias necessárias para a reconstituição do osso. Fatores como nutrição, idade e condição geral da saúde podem intervir no processo de regeneração. Uma boa alimentação, rica em cálcio e fósforo, é fundamental para que o processo ocorra.

4. Remodelação do osso – fratura reconstituída. Fonte: TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Principles of Anatomy & Physiology. 14. ed. Hoboken: Wiley, 2014. p. 194.

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Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Na imagem, há a indicação de produção de um “calo ósseo” após a regeneração. Esse calo pode se formar de modo mais visível ou ser muito sutil, somente perceptível com imagens de diagnóstico, como raios X ou ressonância magnética.

fratura reconstituída

rec

Proteção e sustentação para órgãos e produção de células

Proteção e sustentação para órgãos e produção de células Você já imaginou se a gente não tivesse ossos? Como seria o formato de nosso corpo? Se fôssemos desprovidos de ossos, seríamos uma massa mole e teríamos uma forma diferente. Os ossos oferecem suporte para o apoio e a sustentação de muitos órgãos, consolidando a forma do corpo. Os movimentos do corpo e a postura bípede do ser humano são proporcionados pelo apoio que eles oferecem aos músculos e aos tendões. Os ossos cumprem ainda a função de proteger os órgãos, uma vez que estes não suportam lesões muito severas. Os ossos são formados por tecidos vivos. Em seu interior, existe a medula vermelha, responsável pela produção das células que compõem o sangue – os glóbulos vermelhos e os glóbulos brancos, principalmente. Outro tipo de medula óssea é a amarela, que contém grande quantidade de células armazenadoras de gordura. Essas gorduras constituem uma reserva nutritiva, que, portanto, é energética. A

substância esponjosa

Glossário Bípede: ser vivo que anda apoiado nos dois membros posteriores (pernas).

Você pode explicar aos estudantes que uma das funções dos ossos longos e da coluna vertebral é a produção dos elementos sanguíneos – glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas. O sangue exerce um papel fundamental em nosso corpo transportando substâncias (hormônios, nutrientes, gás oxigênio, gás carbônico, excretas, água etc.). Os glóbulos brancos têm uma importante função, a de defender nosso corpo dos elementos estranhos que podem entrar nele, como microrganismos e toxinas, e os glóbulos vermelhos transportam gás oxigênio para todas as células do corpo. Em outro volume da coleção, vamos tratar detalhadamente das funções do sangue.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

cartilagem articular

cavidade medular (medula óssea amarela)

ilustrações: João Peterson

medula óssea vermelha

A pergunta que inicia esse item, apesar de se referir a algo improvável, é um exercício interessante de imaginação sobre como seríamos se não tivéssemos ossos. Você pode ampliar a conversa com os estudantes perguntando se conhecem seres vivos que não têm ossos. Essa é uma pergunta instigante, pois há animais, como os artrópodes, sem ossos, mas com esqueleto externo, o que lhes confere corpos mais rígidos, e outros que são moles, como os cnidários. Há também as plantas, que não têm ossos, mas têm outros tecidos de sustentação com substâncias que mantêm sua estrutura rígida.

Explore as imagens indicando aos estudantes onde fica a medula dos ossos e ressalte sua função. É possível levar para a sala de aula um pedaço de osso cortado ao meio, que pode ser comprado em açougues ou supermercados. Nesse tipo de material, a medula fica muito evidente.

A. Fêmur. B. A caixa torácica protege órgãos como os pulmões e o coração. Fonte: TORTORA, G. J.; NIELSEN, M. T. Princípios de anatomia humana. 12. ed. Rio de Janeiro, Guanabara: Koogan/Gen, 2012. p. 166. Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

A imagem da caixa torácica também ilustra bem a importância dos ossos na proteção de órgãos moles, como os pulmões e o coração. Há outros ossos, por exemplo, os do crânio, que protegem o cérebro.

Ciências em ação – Osso flexível

Ciências em ação

Para preparar essa atividade, você deve limpar os ossos retirando a carne, os tendões e os vasos. Lave-os bem e deixe secar. Os ossos não podem estar cozidos. Como é uma demonstração, certifique-se de que o material está preparado antes da aula.

Osso flexível Nesta atividade, que será realizada na escola, você conhecerá um pouco mais sobre os diferentes componentes dos ossos e a importância de cada um.

Material: • 2 ossos inteiros de coxa ou sobrecoxa de galinha (sem cozimento) • 2 potes de vidro com tampa

Perceba que essa atividade envolve uma observação detalhada do material antes de ser colocado no vinagre. Essa etapa também envolve o levanta mento de hipóteses sobre o que os estudantes acham que acontecerá com o osso. Dê muita atenção aos registros dessas observações e hipóteses, pois, passado um tempo, é comum que eles esqueçam o que observaram e, assim, as anotações serão fundamentais para prosseguir com a análise dos resultados.

• 500 mL de vinagre

Toda atividade experimental é uma oportunidade para o exercício da escrita. Essa atividade deve ser orientada para que o estudante compreenda que todo trabalho científico necessita de escrita e leitura. Saliente que, na Ciência, a divulgação das pesquisas é sempre feita na forma escrita, e elas são publicadas em revistas especializadas em cada área do conhecimento.

Procedimento

Mariyana M/Shutterstock.com

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si.

A. Observe a estrutura dos ossos e analise o aspecto, a dureza e a resistência deles. Tente flexioná-los, mas sem colocar muita força para que não se quebrem. 1 | Anote suas observações sobre a estrutura dos ossos no início do experimento. Resposta pessoal. Os ossos são compactos, resistentes e pouco flexíveis e podem se quebrar se a força aplicada for excessiva.

B. Coloque um dos ossos em um dos potes de vidro e acrescente água até cobri-lo completamente. Coloque o outro osso no outro pote e adicione vinagre até cobri-lo. Feche bem os vidros com as respectivas tampas e deixe-os em um local seguro por duas semanas.

Caso ache conveniente, faça a atividade no laboratório de Ciências, desde que os estudantes não se incomodem com o manuseio de material orgânico cru. Fique atento para possíveis restrições de algum estudante quanto ao consumo de produtos de origem animal. Nesse caso, deixe em aberto a possibilidade de ele não participar da atividade. Tome medidas de segurança e higiene utilizando luvas descartáveis para a realização dessa atividade.

2 | O que você imagina que vai acontecer com o osso imerso em vinagre? Resposta pessoal. É importante incentivar os estudantes a levantar hipóteses e justificá-las.

Após duas semanas, retire os ossos dos potes. Compare o osso que ficou no vinagre com o osso que ficou na água. Faça as mesmas observações indicadas no procedimento A. Resposta pessoal, de acordo com a percepção de cada estudante. Espera-se que o

3 | Anote suas observações. osso que ficou na água esteja compacto e resistente. Já o osso imerso no vinagre deve estar com aparência diferente, bem como mole e flexível, com elasticidade semelhante à da borracha.

4 | Com relação ao osso imerso em vinagre, qual substância permaneceu nele e é responsável pelo seu novo aspecto? Pesquise a ação do ácido acético sobre compostos à base de cálcio. Os componentes minerais – basicamente compostos de cálcio – que conferem resistência ao osso foram retirados por meio de uma reação com o ácido do vinagre. O material flexível que restou no osso descalcificado é o colágeno, responsável por sua elasticidade.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

focal point/Shutterstock.com

Helle/Shutterstock.com

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• água

O transplante de medula óssea

glóbulos vermelhos

O transplante de medula é um tratamento que tem salvado muitas vidas. É um assunto muito importante para a sociedade, pois a compreensão desse processo pode ajudar as pessoas a participar de campanhas de doação de medula.

Você já ouviu falar sobre transplantes de órgãos? Conhece alguém que já passou por esse procedimento? As pessoas geralmente falam de transplantes de órgãos como coração, fígado e rins, mas você já ouvir falar do transplante de medula óssea? A medula óssea é um tecido líquido gelatinoso que ocupa o interior dos ossos. É comum as pessoas confundirem a medula óssea com a espinal. A medula óssea refere-se ao tecido líquido que ocupa a cavidade dos ossos. Já a medula glóbulos espinal é formada pelo tecido nervoso que ocupa o espaço dentro da coluna vertebral e tem glóbulos brancos como função transmitir os impulsos nervosos vermelhos do cérebro para todo o corpo.

O texto a seguir aprofunda a questão do transplante de medula. Transplante de medula óssea

[...]

glóbulos vermelhos

medula óssea

glóbulos brancos

A doação de medula óssea é um ato de solidariedade e pode ajudar pacientes que têm o transplante como única chance de cura. O transplante de medula óssea é um tratamento indicado para pacientes com doenças de sangue, como leucemia, linfomas e alguns tipos de anemia.

plaquetas

No Brasil a chance de encontrar medula compatível é de uma em cem mil, por isso, quanto maior o número de doadores cadastrados, maiores as chances [de tratamento] dos pacientes.

plaquetas

[...]

Como é feita a doação de medula óssea?

cérebro

coluna vertebral

plaquetas

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

ilustrações: João Peterson

A. Representação dos elementos do tecido sanguíneo formados na medula óssea. B. Vistas lateral e dorsal da parte central do sistema nervoso. Fonte: DIDIO, I. J. A. Tratado de Anatomia aplicada. São Paulo: Póluss, 1998. v. 1. p. 122; SOBOTTA, J. Atlas de Anatomia humana. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. v. 2. p. 276-277.

Existem duas formas de doar, e a escolha do procedimento mais adequado é do médico. No primeiro caso, o doador é anestesiado em centro cirúrgico. A medula é retirada do interior dos ossos da bacia por meio de punções (pequenas aberturas). Os doadores retornam às suas atividades habituais uma semana após a doação. O segundo procedimento chama-se aférese. Nesse procedimento o doador toma um medicamento que permite a retirada das células da medula óssea pelas veias do braço. Nos dois casos, a medula óssea do doador se recompõe em apenas 15 dias. BRASIL. Ministério da Saúde. Transplante de medula óssea. BVS – Biblioteca Virtual em Saúde do Ministério da Saúde, Brasília, set. 2009. Disponível em: http://bvsms.saude.gov.br/bvs/ dicas/181_transplante_medula_ossea.html. Acesso em: 1 mar. 2022.

O transplante de medula óssea é indicado para casos de linfoma, leucemia, anemia muito grave e outras doenças dos sistemas sanguíneo e imune. Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Fórum

O cadastro é importante na busca de doador para pessoas que necessitam de transplantes de medula, mesmo que esse doador esteja distante do paciente.

Doação de medula óssea O Registro Nacional de Doadores Voluntários de Medula Óssea (Redome) foi criado em 1993 para reunir informações de pessoas dispostas a doar medula óssea para quem precisa de transplante. Segundo essa entidade, qualquer pessoa da família de um paciente pode ser doadora de medula. Quando não há doadores compatíveis entre os familiares, inicia-se a busca por um doador, que deve ser uma pessoa saudável, entre 18 e 60 anos. Qualquer pessoa saudável entre 18 e 35 anos pode se cadastrar como possível doador no Redome. Uma pessoa cadastrada como doadora de medula óssea no Redome passa por um exame, no qual se coletam 5 mL de sangue para análise. Assim, os dados do doador vão para um cadastro nacional que pode ser acessado por qualquer hospital do país. Esse sistema aproxima quem necessita de transplante de medula óssea de possíveis doadores. A doação de medula é um ato solidário que pode salvar a vida de muitas pessoas. Para mais informações, acesse:

Informações sobre doação de medula óssea podem ser encontradas na página Redome, em: http:// redome.inca.gov.br/doador/comoe-feita-a-doacao/ (acesso em: 1 mar. 2022). Lá há informações sobre o procedimento de doação e de transplante de medula que poderão ser úteis para responder às perguntas dos estudantes. Caso surja uma oportunidade, acesse o documento publicado pelo Hemorio a respeito da anemia aplástica, doença que pode ser tratada com o transplante de medula óssea. No mesmo documento, é possível ler mais sobre as funções dos diferentes constituintes sanguíneos, formas de diagnóstico e riscos dessa enfermidade. Disponível em: http://www.hemorio.rj.gov.br/html/ pdf/manuais/anemia_aplastica.pdf. Acesso em: 1 mar. 2022. Outras informações podem ser obtidas na página do Hemocentro de Ribeirão Preto, em: https://www. hemocentro.fmrp.usp.br/canal-dodoador/medula-ossea/ (acesso em: 1 mar. 2022).

Sugestão de atividade Converse com os estudantes sobre a pergunta. Explore com eles a função dos músculos. Essa é uma boa oportunidade para levantar os conhecimentos deles.

Contração muscular e movimento Abordamos a contração muscular de um modo adequado para a compreensão dos estudantes de Ensino Fundamental. O processo de contração é muito complexo e ainda há várias discussões no meio científico sobre como ele ocorre. Converse com os estudantes sobre a pergunta e explore com eles a função dos músculos. Essa é uma boa oportunidade para o levantamento de conhecimentos deles. É comum a ideia de que os músculos servem para nos ajudar a fazer força.

•

Registro Nacional de Doadores Voluntários de Medula Óssea. Disponível em: redome.inca.gov.br/ (acesso em: 20 jun. 2022).

1 | Discuta com seu grupo a seguinte questão: Qual é a importância de um sistema ou cadastro como o Redome? Orientações no Manual do Professor. 2 | Agora, elaborem uma mensagem que poderá ser postada em uma rede social sobre a importância da doação de medula. Orientações no Manual do Professor.

Contração muscular e movimento A associação entre ossos e músculos é responsável pelos movimentos voluntários, como correr, andar e movimentar a cabeça. Para que esses movimentos ocorram, é necessário que haja contração muscular. Mas como funcionam os músculos? Os músculos são formados por células denominadas fibras musculares. No interior dessas células, encontramos vários filamentos formados por proteínas que desvendam um pouco do mecanismo de contração dos músculos.

occipitofrontal orbicular dos olhos peitoral maior

Referência técnica: DIDIO, I. J. A. Tratado de Anatomia aplicada. São Paulo: Pôluss, 1998. v. 1. p. 122; SOBOTTA, J. Atlas de Anatomia humana. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. v. 2. p. 12-13.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

bíceps braquial

trapézio deltoide tríceps braquial extensor dos dedos

quadríceps femoral

glúteo bíceps femoral

tibial anterior extensor dos dedos do pé

Músculos do corpo humano.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Os músculos podem ser classificados em estriados e lisos. O músculo estriado pode ser do tipo cardíaco ou esquelético. Ambos têm o mesmo mecanismo de funcionamento contrátil, porém a organização celular deles é diferente.

adike/Shutterstock.com

Fórum – Doação de medula óssea

Filamento de actina

Feixe de fibras musculares Músculo

Fibra muscular

Leonard Zhukovsky/Shutterstock

Miofibrilia

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Uma das teorias mais aceitas sobre como ocorre a contração muscular é a chamada teoria do deslizamento dos filamentos. Segundo essa teoria, a miosina liga-se à actina pela interferência de íons de cálcio. Ocorre, então, o deslizamento das fibras de miosina e a consequente contração do músculo. Nesse processo, há gasto de energia. Em seguida, o cálcio é retirado dos sítios de ligação entre a actina e a miosina, levando ao relaxamento muscular.

Fonte: KRAEMER, William J.; FLECK, Steven J.; DESCHENES, Michael R. Fisiologia do exercício: teoria e prática. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016.

Imagem da tenista Serena Williams nos Jogos Olímpicos do Rio de Janeiro, em 2016. No detalhe, o interior de um músculo (bíceps) e seus componentes.

As faixas vermelhas e verdes presentes nas fibras musculares referem-se a dois tipos básicos de proteína relacionados com a contração: a actina e a miosina. Essas proteínas encontram-se organizadas na fibra de tal modo que em alguns pontos elas se sobrepõem, dando origem às regiões mais escuras. Uma das teorias mais aceitas para explicar como ocorre a contração dos músculos é a de deslizamento dos filamentos, isto é, durante a contração muscular, ocorre o deslizamento da actina sobre a miosina. O deslizamento das proteínas provoca a contração muscular com consequente encurtamento do músculo, o que exige gasto de energia. Durante o relaxamento dos músculos, as proteínas retornam à posição e ao tamanho originais.

Selma Caparroz

Filamento de miosina

Actina

Músculo em repouso

Miosina

Músculo contraído Fibra muscular e o processo de contração. Fonte: JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Histologia básica. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1995. p. 163. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Tendões e ligamentos

Tendões e ligamentos músculo músculo

EreborMountain/Shutterstock.com

Músculos agonistas e antagonistas Representação de tendões e ligamentos da perna na região do joelho. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Glossário Antagônico: oposto, contrário.

O corpo humano tem uma série de músculos que movimentam as pernas, os braços e o pescoço. Se você fizer movimentos laterais com a cabeça, ou seja, para a esquerda e para a direita, vai perceber a contração e o relaxamento dos músculos do pescoço. Quando alguns músculos estão contraídos (agonistas), seus antagônicos estão relaxados, e vice-versa. Os músculos do antebraço, o bíceps e o tríceps também são antagônicos. • Segure com a mão esquerda a parte de cima de seu braço direito. Dobre-o, estique-o e perceba como agem os músculos bíceps e tríceps nesse movimento.

Ao dobrar, o bíceps fica contraído e o tríceps relaxado. Ao esticar, ocorre o oposto.

O sistema nervoso e o movimento O sistema nervoso tem relação direta com o movimento dos músculos. Alguns dos movimentos que fazemos são respostas diretas do cérebro ou da medula espinal. Algumas de nossas reações musculares passam por um processo de controle consciente, isto é, controle voluntário, enquanto outras têm natureza inconsciente, de controle involuntário. Observe as imagens a seguir e responda: • Você sabe quais movimentos consegue controlar voluntariamente? E quais músculos não consegue contrair de modo voluntário? Resposta pessoal. Photoroyalty/Shutterstock.com

O sistema nervoso e o movimento

E de quais músculos não conseguimos controlar a contração e o relaxamento? Não controlamos a contração da íris, a dos intestinos, a do músculo cardíaco, entre outros.

Os músculos prendem-se aos ossos apenas em suas terminações, denominadas tendões. Durante o movimento, somente os músculos têm a capacidade de contrair-se e distender-se; os tendões, não. Os tendões são submetidos a grandes trações por causa das contrações musculares. Os ligamentos unem um osso a outro. São compostos de substâncias que lhes conferem elasticidade e não são formados por células musculares.

tíbia tíbia

No final do capítulo, sugerimos a construção de um modelo de ação de músculos antagônicos. Você poderá fazê-lo durante o estudo do tema abordado na aula. Você pode sugerir aos estudantes que elaborem, em grupo, o modelo de músculos antagônicos no contraturno das aulas ou em casa, desde que supervisionados por um adulto responsável.

Explore as questões do final desse item. Quais movimentos nós conseguimos controlar voluntariamente? Entre eles, estão correr, nadar, girar o pescoço, mexer os braços, mastigar etc.

patela patela cartilagem cartilagem

ligamento ligamento

Músculos antagônicos

O controle dos movimentos é feito pelo sistema nervoso central e pelo sistema nervoso periférico. Nessa etapa, é importante que os estudantes reconheçam que alguns desses movimentos são controlados conscientemente, e outros, não, mas ambos estão relacionados com o sistema nervoso.

fêmur fêmur tendão tendão

karelnoppe/Shutterstock.com

No corpo humano, as ligações entre os ossos e os músculos são feitas pelos tendões, estruturas firmes e, ao mesmo tempo, flexíveis, que transferem o movimento da contração de cada músculo ao qual está associado. Comente que, em alguns casos, esses tendões podem se romper, provocando muita dor e perda dos movimentos da região em que a lesão ocorre. Mas é possível restabelecer essa ligação e, com acompanha mento médico adequado, até mesmo um atleta de alto nível pode se recuperar e voltar a praticar o esporte ao qual se dedica.

Espirrar.

Correr. UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

michaelheim/Shutterstock.com

RomanSo/Shutterstock.com

História da Ciência – Galvani e a eletricidade

íris contraída

No link a seguir, você encontra a história de Luigi Galvani, o descobridor da corrente elétrica. Se julgar necessário, apresente aos estudantes esse histórico, assim eles poderão compreender melhor o processo de descobertas e desenvolvimento da Ciência. Disponível em: www.ufjf.br/fisicaecida dania/ciencia-uma-construcao-hu mana/mentes-brilantes/luigi-galvani/. Acesso em: 1 mar. 2022.

pupila

Nadar.

Contrair a íris.

História da CiênCia Luigi Galvani (1737-1798), anatomista e médico italiano, foi um dos primeiros a investigar o fenômeno chamado “bioeletrogênese”. [...] Galvani descobriu que a corrente elétrica [...] causava a contração dos músculos da perna de sapos e muitos outros animais [...]. [...] notou que [...] a contração muscular aparecia quando a preparação do músculo era colocada em contato com dois metais diferentes, estivessem eles ao ar livre ou dentro do laboratóRepresentação de Luigi Galvani realizando seu experimento com pernas rio. Neste caso, nenhuma eletricidade sapos. de externa estava sendo aplicada aos músculos, então Galvani chegou à conclusão de que os músculos do sapo estavam gerando eletricidade por si próprios. Em outras palavras, para ele estava claro que certos tecidos orgânicos eram capazes de gerar “eletricidade animal”, um termo cunhado por ele, como um tipo de energia vital, a qual ele pensava que era similar, mas algo diferente da eletricidade “natural” gerada por máquinas ou em raios. [...] Suas conclusões foram publicadas em 1791, em um ensaio intitulado De viribus electricitatis in motu musculari commentarius (Comentário sobre o efeito da eletricidade no movimento muscular).

British Library/Science Photo Librar/Fotoarena

Galvani e a eletricidade

A produção do conhecimento científico é um empreendimento humano antigo. Uma descoberta como a de Galvani só foi possível porque outros pesquisadores já investigavam essa questão e, a partir disso, muitas outras descobertas foram possíveis. Atualmente, as pesquisas com animais não podem ser realizadas se não obedecerem à legislação brasileira que trata de condutas éticas para a realização de experimentação com animais. Todos os projetos de pesquisa devem passar por comitês de ética, que cuidam para que os animais não sofram ou sejam submetidos a procedimentos cruéis.

A descoberta da bioeletricidade: Galvani e Volta. In: Cérebro & Mente, Campinas, 1998. Disponível em: www.cerebromente.org.br/n06/historia/bioelectr2.htm. Acesso em: 6 maio 2022.

1 | Muito tempo depois dos estudos de Galvani, descobriu-se que havia um tipo de célula que transmitia sinais elétricos que provocam a contração de músculos. Que célula é essa? O neurônio.

2 | Por que o processo da contração muscular foi chamado de “bioeletrogênese”? Galvani entendeu que havia energia elétrica gerada pelo corpo (eletricidade animal) e que essa energia produzia a contração muscular.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

O texto literário pode expandir o conhecimento e, ao mesmo tempo, estimular a curiosidade dos estudantes a respeito de temas científicos. O livro Frankenstein é uma obra clássica do gênero de terror que usa o conhecimento de fisiologia humana da época para a construção de um enredo emocionante. A obra de Shelley inspirou séries, filmes de animação, de comédia e de terror.

Múltiplos Olhares Frankenstein, de Mary Shelley. Porto Alegre: L&PM, 1997. Escrito no início do século XIX, esse romance de terror faz sucesso até hoje e vale muito a pena você o conhecer! A história é ficcional e conta que um cientista fez uso de seus conhecimentos para construir uma criatura feita de partes de diferentes corpos humanos. A obra apresenta conhecimentos sobre a ciência da época – entre 1816 e 1817 (Mary Shelley, a autora, tinha apenas 17 anos!) – e traz detalhes do funcionamento dos músculos. Leia também o livro Frankenstein: uma história de Mary Shelley, contada por Ruy Castro, publicado em 1994 pela Companhia das Letras.

A locomoção em outros animais

A locomoção em outros animais A locomoção no reino Animal é muito diversa. O deslocamento dos animais depende do ambiente em que vivem, de suas características e dos hábitos que possuem. A seguir, apresentaremos alguns exemplos de locomoção no reino Animal. As hidras, animais aquáticos, movimentam-se pela contração de um conjunto de células musculares localizado na superfície do corpo. Observe a imagem a seguir. Os elementos elementos da da imagem imagem estão estão fora fora Os de escala escala de de tamanho tamanho entre entre si. si. As As cocode res não não correspondem correspondem aos aos tons tons reais. reais. res

Reinaldo Vignati

Incentive os estudantes a reconhecer formas distintas de locomoção entre diferentes animais. A proposta é apresentar a diversidade de animais e associar a locomoção deles ao hábito e ao ambiente em que vivem. O estudo da locomoção dos animais é muito interessante e evidencia a diversidade de formas de vida. Mesmo em ambientes aquáticos, as nadadeiras nem sempre estão presentes nos animais. Animais que se movem no fundo dos mares, por exemplo, podem ter estruturas com garras e ventosas que propiciam o movimento em um substrato.

Editora: L&PM, Porto Alegre

Múltiplos olhares

Representação da locomoção da hidra.

Anna Krivitskaya/Shutterstock.com

Já as águas-vivas movem seus corpos pela contração da parte chamada umbrela. Ao contrair essa porção semicircular de seu corpo, ela impulsiona a água para trás, locomovendo-se. umbrela

25cm

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Águas vivas em movimento.

Ivan Marjanovic/Shutterstock.com

Lesmas e caracóis são animais do grupo dos moluscos. Em animais desse grupo, há uma base muscular (pé), localizada na parte de baixo do corpo, que se contrai em ondas, produzindo movimento. Para facilitar sua mobilidade, muitos desses animais produzem muco.

Glossário Muco: líquido viscoso.

No mesmo grupo de animais como os moluscos, a diversidade de formas de locomoção é muito interessante. Os polvos contam com um sistema de propulsão que os projeta na massa de água a uma velocidade surpreendente.

10 cm

Ao abordar o deslocamento dos polvos (moluscos), observe o movimento dos tentáculos e a liberação da tinta que produzem, a fim de confundir possíveis predadores. Disponível em: www.youtube.com/ watch?v=Ex8MBnylpPI. Acesso em: 1 mar. 2022.

pé

Observe o pé muscular na parte ventral do animal.

Os polvos, também moluscos, deslocam-se utilizando seus tentáculos sobre o substrato, porém também possuem um sistema de propulsão no qual a água entra em seu corpo e é expelida por um orifício com pressão e força suficiente para que possam fugir rapidamente de predadores. Rich Carey/Shutterstock.com

Animais como os caramujos terrestres usam um pé muscular e a produção de muco da pele para se locomover. O rastro de muco deixado por lesmas e caramujos, por exemplo, é característico desses animais.

Essas discussões são importantes para que os estudantes compreendam que a diversidade da vida deve ser apreciada, estudada e preservada.

60 cm

sifão inalante sifão exalante

Os polvos se locomovem por meio de um sistema de propulsão. A água expelida pelo sifão exalante permite o deslocamento desses animais.

As minhocas se movem por meio de contrações das musculaturas circular e longitudinal que formam seu corpo. Elas encurtam (contraem) e alongam (relaxam) os músculos em uma onda ao longo do corpo; dessa forma, conseguem se enterrar projetando a cabeça para o solo. O movimento da cabeça para a frente puxa o restante do corpo em uma onda. Esse movimento é controlado pelo sistema nervoso, ocorrendo sucessivas vezes em toda a extensão do corpo do animal.

Glossário Longitudinal: sentido do comprimento do corpo do animal.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Acesse o link: www.sciencelearn. org.nz/videos/3-physical-adaptationsfor-life-underground (acesso em: 6 maio 2022), assista-o até 1min12seg e veja como a minhoca se movimenta.

As minhocas exercem um papel importante para o desenvolvimento da vida no solo. Além de aerá-lo com suas galerias, elas ingerem a terra e produzem substâncias que servem de adubo para as plantas. músculos longitudinais relaxados (extendidos)

Explore o vídeo indicado pedindo aos estudantes que descrevam como é a movimentação das minhocas. A observação é uma habilidade científica importante, e os fenômenos devem ser minuciosamente descritos para que sejam considerados válidos para a ciência. O exercício da observação é a primeira etapa para a construção de problemas e para estabelecer uma relação positiva com o ambiente.

músculos circulares contraídos

músculos circulares relaxados

músculos longitudinais contraídos

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

cabeça

Reinaldo Vignati

33 Esquema representando a movimentação das minhocas.

Nos insetos, há uma rede de músculos ligados a seus membros. Muitos têm hábitos aquáticos e podem nadar; outros apresentam musculatura ligada às asas que lhes permitem voar; e há aqueles que têm músculos ligados às pernas que lhes permitem andar, saltar, correr ou agarrar. músculo extensor músculo flexor exoesqueleto (cutícula) articulação

Reinaldo Vignati

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Esquema representando os músculos da perna de um gafanhoto.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Reveja

reveja

Você pode usar a seção Reveja de diversas formas. Por exemplo, as atividades podem ser respondidas pelos estudantes como tarefa de casa ou usadas como subsídio para o estudo dos temas do capítulo.

1 | Quais são as principais funções dos ossos? As principais funções dos ossos são proteger e sustentar os órgãos, produzir células sanguíneas e apoiar os músculos.

2 | No caderno, indique a alternativa que completa corretamente a frase a seguir. A elasticidade dos ossos é dada por uma substância conhecida como: Alternativa a.

a. colágeno.

Há outras possibilidades, utilize a que se adequar melhor ao seu planejamento e a seus objetivos pedagógicos.

b. sais de cálcio. c. sais de fosfato. d. elastina. 3 | Quais órgãos nosso crânio protege? O crânio protege o cérebro, o bulbo e o cerebelo, estruturas que fazem parte do sistema nervoso.

4 | Quais ossos protegem os pulmões e o coração? As costelas protegem os pulmões e o coração.

5 | Qual parte do sistema nervoso é protegida pelas vértebras? A medula espinal.

6 | Indique, no caderno, qual das alternativas completa corretamente a frase a seguir. Os ossos e os músculos têm em comum o fato de ambos:

Alternativa e.

a. só se movimentarem nas articulações. b. armazenarem energia no interior de suas estruturas. c. produzirem grande parte do calor responsável pela temperatura do corpo. d. apresentarem contratilidade. e. serem formados por tecidos vivos. 7 | Descreva dois movimentos resultantes da ação de músculos antagônicos. Abaixar e levantar a cabeça, abrir e fechar as mãos, esticar e dobrar as pernas são algumas possibilidades de resposta.

8 | A medula óssea é responsável pela produção de quais elementos do tecido sanguíneo? A medula óssea é responsável pela produção de células que dão origem a glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas.

9 | Selecione a alternativa que apresenta animais que se movem utilizando um pé muscular. a. Lesma e caracol.

Alternativa a.

b. Minhocas. c. Aranhas. d. Formigas. e. Águas-vivas.

10. As minhocas remexem e escavam o solo, ingerindo porções de terra. Dessa forma, decompõem e transformam resíduos orgânicos em húmus. O húmus é um excelente adubo para as plantas. As minhocas também arejam o solo e ajudam a penetração de água e de raízes das plantas no solo.

10 | Faça uma pesquisa e descubra quais são os benefícios das minhocas para o solo. 11 | Comente a frase: “Para a locomoção dos animais, é preciso ossos e músculos”.

Nem todos os animais precisam de ossos e músculos para se locomover. Há vários animais que não têm ossos e se movimentam, mas os músculos são importantes para essa locomoção.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Substâncias psicoativas e sua ação no corpo humano

Glossário Sinapse: região em que um neurônio se comunica com outro.

Você aprendeu que o cérebro interpreta informações respondendo a estímulos externos e internos e que os neurônios são as células especializadas que recebem e transmitem as informações por meio de impulsos elétricos. Um único neurônio tem muitos dendritos e um corpo celular, podendo efetuar sinapses com vários outros neurônios. É nas sinapses que os neurotransmissores agem, permitindo a passagem do impulso elétrico de um neurônio para outro. Essa é a principal forma de transmissão de impulsos elétricos, pois sem os neurotransmissores o sistema nervoso não funciona regularmente.

Expansão de repertório Analise a imagem a seguir, atentando para os elementos 1, 2 e 3. Depois, responda às questões. 1

VectorMine/Shutterstock.com

O uso de drogas lícitas ou ilícitas é um assunto polêmico e muito importante para a formação dos jovens. Ele pode ser abordado na escola de forma interdisciplinar. O ensino de Ciências pode colaborar para essa discussão, que passa por aspectos biológicos, sociais e psicológicos. Portanto, esse é um momento no qual a equipe pedagógica pode se reunir para desenvolver um projeto que abarque várias turmas e disciplinas. É importante lembrar que o discurso para os jovens não pode levá-los a entender o consumo de drogas como algo que deponha contra o caráter das pessoas. Como já dito anteriormente, o problema do consumo abusivo de drogas ilícitas ou lícitas tem várias facetas sociais e está espalhado no mundo todo.

Substâncias psicoativas e sua ação no corpo humano

3 2

A abordagem escolhida por essa coleção é de informar os efeitos do consumo de algumas drogas e ampliar o conceito para que eles percebam que há consumo abusivo tanto de drogas lícitas quanto ilícitas.

1 | Qual seta aponta para os dendritos?

Expansão de repertório

4 | Onde os neurotransmissores atuam permitindo a passagem dos impulsos nervosos?

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Os dendritos correspondem ao elemento indicado pela seta 1.

2 | Qual seta indica o corpo celular de um neurônio? O corpo celular corresponde ao elemento indicado pela seta 3.

3 | Qual seta corresponde a uma sinapse entre dois neurônios? A sinapse está na ligação indicada pela seta 2. Nas sinapses, como a indicada pela seta 2.

Nesta atividade, o objetivo é compreender a estrutura de um neurônio e a condução de um impulso nervoso. Caso você ache necessário, mostre outras imagens semelhantes para os estudantes perceberem que há diferentes representações a respeito desse assunto.

Neurotransmissores Nosso organismo produz diferentes tipos de neurotransmissor. Seus efeitos estão relacionados ao estímulo e à inibição das contrações musculares, ao controle do humor, às emoções e sensações, à aprendizagem, à percepção do meio, ao sono, ao controle de temperatura do corpo e ao funcionamento de glândulas, entre várias outras funções. Os neurotransmissores são essenciais para que o sistema nervoso controle e integre as inúmeras funções do organismo. Algumas doenças são associadas a um desequilíbrio entre os vários neurotransmissores que são naturalmente produzidos pelo corpo humano.

O sistema nervoso em outros animais O tema desse item estimula a curiosidade dos estudantes. Prepare a aula considerando, como exemplos, animais que são comuns na sua região. Se a comunidade é litorânea, os exemplos poderão ser de animais marinhos; se a comunidade for urbana, utilize exemplos de animais domésticos ou encontrados em jardins e vasos de plantas. Peça aos estudantes que pesquisem a localização do sistema nervoso em alguns animais e ilustrem a pesquisa, que poderá ser feita em grupo, com fotos ou imagens encontradas na internet ou na biblioteca da escola.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Neurotransmissores Existem muitos tipos de neurotransmissores que agem no corpo humano. Para ampliar o conhecimento dos estudantes, você pode propor uma pesquisa sobre as consequências (ou tipos de doenças) provocadas pela falta ou diminuição da produção de alguns neurotransmissores. É possível que muitos estudantes convivam com familiares que têm algum distúrbio relacionado à alteração na produção natural de neurotransmissores. Nesse caso, eles talvez tenham informações que poderão ser compartilhadas com a turma.

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A doença de Parkinson, por exemplo, é associada à diminuição de dopamina no cérebro. Uma das drogas usadas no tratamento dessa doença produz o aumento dos níveis desse neurotransmissor no cérebro.

1. O ator Michael J. Fox, conhecido principalmente por sua atuação na trilogia De volta para o futuro. Na foto, de 1985, ele está caracterizado como o personagem principal do filme, aos 25 anos. 2. Michael J. Fox em 2021, aos 60 anos.

2 Diagnosticado com a doença de Parkinson em 1990, quando estava com apenas 29 anos, em 2000, o ator Michael J. Fox fundou a The Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research (Fundação de Pesquisa para Parkinson), que se dedica, principalmente, a angariar fundos para pesquisas e tratamento da doença. Além da doença de Parkinson, outros distúrbios relacionados ao sistema nervoso são: doença de Alzheimer, esclerose múltipla, epilepsia, neuropatia, acidente vascular cerebral (AVC), depressão etc.

Drogas psicoativas Drogas que afetam o sistema nervoso interferem nos neurotransmissores, substituindo ou potencializando sua ação. Quando produzidas em laboratórios, essas drogas, denominadas psicoativas, podem ser administradas para o tratamento de doenças de natureza neurológica, atuando de maneira equivalente às substâncias produzidas pelo organismo saudável. As drogas psicoativas afetam diretamente o sistema nervoso, levando a alterações na percepção, nas sensações, no ânimo e no pensamento. Além do uso como medicamento, várias pessoas utilizam substâncias psicoativas a fim de sentir euforia, relaxamento, diminuição da inibição e elevação do humor, ou mesmo por motivação social. O consumo dessas substâncias pode ter efeitos danosos ao organismo, pois algumas causam problemas de saúde, problemas sociais e dependência, isto é, a pessoa passa a apresentar alterações corporais, psíquicas e comportamentais quando diminui a concentração da substância no

Glossário Psicoativo: referente a uma substância química que altera a percepção do ser vivo por influenciar diretamente seu sistema nervoso.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Drogas psicoativas As drogas psicoativas são um assunto de interesse dos estudantes de diferentes faixas etárias. É preciso, porém, respeitar os diferentes níveis de desenvolvimento dos jovens para que a abordagem escolhida proporcione momentos significativos para a aprendizagem. Há muito material disponível na internet sobre o assunto. Nos links a seguir, você poderá acessar algumas indicações de artigos científicos e documentos oficiais que tratam a prevenção do uso de drogas no período escolar. • FONSECA, Marília Saldanha da. Como prevenir o abuso de drogas nas escolas? Psicologia Escolar e Educacional, São Paulo, v. 10, n. 2, p. 339-341, dez. 2006. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-85572006000200018&lng=en&nrm=iso. Acesso em: 1 mar. 2022. • MALTA, Deborah Carvalho et al. Uso de substâncias psicoativas, contexto familiar e saúde mental em adolescentes brasileiros. Pesquisa Nacional de Saúde dos Escolares (PeNSE 2012). Revista Brasileira de Epidemiologia, São Paulo, v. 17, supl. 1, p. 46-61, 2014. Disponível em: http://www. scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1415-790X2014000500046&lng=pt&nrm=iso. Acesso em: 1 mar. 2022.

Sabemos que muitos dos programas devem estar acompanhados por políticas públicas que tenham bom monitoramento e avaliação. Sugerimos que você consulte o documento do relatório mundial sobre o consumo de drogas, feito pela UNODC, disponível em: https://www.unodc.org/unodc/ en/data-and-analysis/wdr2021.html (acesso em 6 set. 2022). O objetivo da atividade é levantar o conhecimento dos estudantes sobre o que é visto como droga na sociedade atual. Não há resposta considerada correta. A proposta é explorar o que eles pensam sobre o assunto. Segundo a OMS, droga é toda substância natural ou sintética que, introduzida no organismo vivo, pode modificar uma ou mais de suas funções. Essa definição esclarece que, em um sentido amplo, droga é qualquer substância química, natural ou sintética, capaz de modificar um sistema biológico.

Prefeitura Municipal de Arapongas, Paraná

Os programas de prevenção do uso de drogas são mais eficientes quando atendem às necessidades específicas de uma comunidade e envolvem diversos setores da sociedade, entre eles a escola. Uma contribuição que as aulas de Ciências podem oferecer é mostrar as evidências científicas sobre o uso de drogas.

organismo (abstinência) e sente necessidade de consumir quantidades cada vez maiores (tolerância) da substância em questão. Algumas drogas psicoativas têm mais probabilidade de causar dependência que outras.

Cartazes de campanha de prevenção do uso de drogas do Ministério da Cidadania, 2019; e da prefeitura de Arapongas (PR), 2018.

Tipos de droga As drogas psicoativas podem ser classificadas de diferentes modos. Uma das classificações as divide em lícitas e ilícitas. As drogas ilícitas são aquelas cujo consumo ou comercialização são considerados crimes pela lei brasileira, como a cocaína, o crack, a maconha e o ácido lisérgico (LSD). Já as drogas lícitas são aquelas cujo consumo e comercialização são permitidos pela legislação brasileira. Embora sejam legalizadas, sua comercialização passa por controle de órgãos da saúde. O tabaco e o álcool, por exemplo, são produtos que devem trazer no rótulo um alerta ao consumidor dos problemas de saúde que podem causar aos usuários. Ministério das Cidades, Governo Federal, Brasil

Como há uma grande variedade de drogas, optamos por tratar de algumas delas e discutir suas implicações para o funcionamento do corpo. Nossa definição de drogas será a mais ampla e segue a Organização Mundial da Saúde (OMS).

Ministério da Cidadania, Governo Federal, Brasil

Tipos de drogas

Cartaz de campanha contra consumo de álcool associado à direção. Ministério das Cidades, 2013.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Substância

Modo de ação e efeito

Anfetamina Anfetaminas são drogas sintéticas.

Aumentam a liberação do neurotransmissor do- sim pamina. Seu uso elimina os sintomas de cansaço, mantém as pessoas acordadas e, temporariamente, eleva seu humor.

Causa

Tolerância Nicotina Aumenta a liberação de neurotransmissor que sim A nicotina é uma substância presente produz sensação de bem-estar e estimula o sistema de recompensa do cérebro. nos cigarros de tabaco.

Problemas causados pelo consumo Abstinência prolongado sim O fumo está relacionado a cerca de 30% dos casos de câncer. É responsável, por exemplo, por 90% dos casos de câncer de pulmão. Além disso, pode causar alergias respiratórias, bronquites e outras doenças. sim Pode causar alterações metabólicas, insuficiências motoras e cognitivas.

Ministério da Saúde, Governo Federal, Brasil

Sintomas e efeitos A proposta dessa parte do capítulo é informar aos estudantes como é a ação de algumas substâncias no sistema nervoso. Nesta faixa etária, não é necessário usar terminologia muito complexa dos nomes das substâncias, e sim apresentar um panorama da ação dessas substâncias. No site: http://learn.genetics. utah.edu/content/addiction/mouse/ (acesso em: 1 mar. 2022), há uma sugestão que pode ampliar seu conhecimento sobre os efeitos do uso de algumas drogas no corpo. Apesar de o site estar em inglês, ele pode ser uma boa referência para complementar o assunto abordado em aula. Alertas sobre efeitos negativos dos cigarros promovido pelo Ministério da Saúde, 2013.

Sintomas e efeitos As drogas psicoativas têm ações muito específicas sobre o funcionamento do sistema nervoso. No quadro a seguir, você pode compreender algumas de suas principais ações. Substância

Ação no sistema nervoso

Nicotina Afeta a sensação de bem-estar e estimula o sistema de recompensa do Encontrada em cigarros, charutos, fumo de corda, entre outros. cérebro.

Problemas de saúde pelo uso prolongado É responsável por 30% dos casos de câncer, sendo 90% deles de pulmão. Além disso, pode causar alergias respiratórias, bronquites, entre outras doenças.

Álcool Presente em bebidas, como cerveja, vinho, cachaça, vodca, licores etc.

Inibe a ação motora, produzindo a sensação de relaxamento. A depender da quantidade consumida, os efeitos incluem diminuição da inibição, concentração prejudicada e fala lenta.

Em longo prazo, o consumo de álcool afeta vários sistemas, especialmente o gastrointestinal e o cardiovascular.

Cocaína Substância derivada de uma planta originária da América do Sul – Erythroxylon coca. O crack é produzido da mesma substância contida na cocaína.

Droga de ação estimulante do sistema nervoso. Está relacionada à ativação da dopamina.

Doses repetidas têm como efeitos insônia, perda de apetite, problemas de raciocínio, visão e audição alteradas. O crack pode causar danos ao cérebro. Mortes relacionadas ao seu uso devem-se à parada cardíaca ou respiratória.

Maconha A maconha é obtida a partir de uma planta originária da Índia, do gênero Cannabis.

Causa euforia, alterações de visão e de julgamento, distorções de tempo e de espaço.

Uso intenso pode provocar alucinações, ansiedade e depressão.

O quadro que inicia na página 86 e termina na página 89 deste m anual traz algumas substâncias psicoativas, seu modo de ação e efeito e se seu uso desenvolve tolerância e sintomas de abstinência, critérios que ajudam a identificar a dependência. É um quadro que pode ser utilizado na preparação da aula e sua proposta é fazer um resumo das principais drogas.

Fontes: SECRETARIA NACIONAL DE POLÍTICA SOBRE DROGAS. Efeitos das substâncias psicoativas. Disponível em: https://www.supera.org.br/wp-content/uploads/2016/03/SUP7_Mod2.pdf . Acesso em: 13 fev. 2022; ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE SAÚDE (OMS). Neurociências: consumo e dependência de substâncias psicoativas. Disponível em: https://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/Neuroscience_P.pdf. Acesso em: 13 fev. 2022.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

CONTINUAÇÃO DA PÁGINA 86 Substância

Modo de ação e efeito

Causa

Tolerância Cocaína A cocaína está relacionada com a ativação do sim A cocaína é derivada de uma planta – neurotransmissor dopamina, que estimula o sistema nervoso e resulta em uma onda de bemErythroxylon coca. -estar. Crack Age pela ativação da dopamina. Sua atuação sim O crack é produzido com a mesma subs- rápida e intensa torna-a altamente viciante. tância contida na cocaína. Ela é processada para ser fumada. Dessa forma, altas doses da droga atingem o cérebro rapidamente.

Problemas causados pelo consumo Abstinência prolongado sim Doses repetidas têm como efeitos insônia, perda de apetite e alteração de raciocínio, visão e audição. sim

O uso contínuo pode causar danos ao cérebro. Mortes relacionadas ao uso de c rack são devidas a paradas cardíacas ou respiratórias.

Expansão de repertório Lei Seca completa 13 anos com redução no número de mortes por lesões de trânsito no Brasil Desde 2008, a legislação brasileira estabelece punição severa ao condutor que for flagrado dirigindo depois de ingerir bebida alcoólica ou sob a influência de qualquer outra substância psicoativa, já que quem assume a direção de um veículo nessas condições põe em risco não só a própria vida como a de outras pessoas. No final do ano de 2012 a lei foi alterada, tornando-se mais rígida. Dados do Sistema de Informações sobre Mortalidade (SIM) mostram que as mortes por lesões de trânsito vêm caindo ano a ano no Brasil depois de 2012. O país registrou 38 651 óbitos em 2015, redução de 11,7% de óbitos por lesões no trânsito, 5 129 a menos do que em 2014. Em 2019, 31 945 pessoas perderam a vida por lesões de trânsito, 710 a menos do que em 2018.

Por meio da leitura do texto e da relação dele com o gráfico, estimule os estudantes a apresentar o ponto de vista deles baseado nessas informações. Você pode acessar o texto da Lei Seca e conhecer os principais aspectos dela que os legisladores procuraram atender. Segundo a Lei de Trânsito atual, é proibido conduzir veículos automotores (carros, caminhões, motocicleta, lanchas, jet ski etc.) quando o condutor está sob o efeito de alguma substância psicoativa lícita ou ilícita. Conhecer os efeitos do uso de substâncias lícitas em acidentes de trânsito é uma forma de educarmos os estudantes para que sejam cidadãs e cidadãos mais conscientes dos problemas que o consumo de drogas pode causar para a coletividade. Apesar de o consumo ser individual, o impacto negativo dele pode ser coletivo.

Fonte: MINISTÉRIO DA SAÚDE. Lei Seca completa 13 anos com redução no número de mortes por lesões de trânsito no Brasil. Disponível em: https://www.gov.br/saude/pt-br/assuntos/noticias/lei-seca-completa-13-anos-com-reducao-nonumero-de-mortes-por-lesoes-de-transito-no-brasil. Acesso em: 6 maio 2022.

Observe o gráfico a seguir. Os dados referem-se aos acidentes ocorridos em rodovias federais, não incluindo estradas estaduais e municipais. Com vítimas mortas

Com vítimas feridas

Edição de Arte

Classificação dos acidentes de 2011 a 2020 Sem vítimas

Quantidade de acidentes

125 000

Aproveite a atividade para aprimorar a capacidade de leitura de gráficos. Explique o significado das curvas coloridas desse gráfico. Os estudantes do 6o ano não estão acostumados com as diferentes maneiras de representar dados em forma de gráficos, portanto, esse é um momento que exige mais tempo de discussão. Certifique-se de que estão entendendo o gráfico fazendo perguntas a eles. Deixe sempre a possibilidade de se manifestarem mesmo que você tenha explicado a questão mais de uma vez.

100 000 75 000 50 000 25 000

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2011

2013

Essa atividade é uma oportunidade para garantir o desenvolvimento de habilidades argumentativas.

2012

Expansão de repertório

Ano

Fonte: MINISTÉRIO DA JUSTIÇA E SEGURANÇA PÚBLICA. Atlas da década de ações para segurança viária: Polícia Rodoviária Federal. Disponível em: https://www.gov.br/prf/pt-br/imagens/atlas-portal_interativo.pdf. Acesso em: 6 maio 2022.

Com base nessas informações, responda: 1 | Qual é o período mostrado no gráfico? Foi analisado um período de nove anos.

2 | Durante o período avaliado, qual é o ano com maior índice de acidentes? O ano de 2011 teve o maior índice.

3 | Durante o período avaliado, qual é o ano com menor índice de acidentes? O ano de 2018.

4 | Você acredita que a redução do número de acidentes está associada ao fato de a lei Espera-se que os estudantes concordem com essa associação e ter ficado mais severa? Sim. justifiquem sua resposta de acordo com os valores apresentados no gráfico.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

CONTINUAÇÃO DA PÁGINA 87

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Substância

Modo de ação e efeito

Causa

Tolerância Maconha No sistema nervoso, aumenta a atividade do sim A maconha é obtida de uma planta origi- neurotransmissor dopamina. Seus efeitos são: euforia, alterações de visão e de julgamento, nária da Índia. distorções de tempo e de espaço. O álcool aumenta a ação de neurotransmissores sim Álcool que inibem a ação motora e aumenta a liberação O álcool (etanol) é obtido da fermen de endorfinas, que dão a sensação de relaxatação de açúcares por levedura. É a substância psicoativa mais usada no mento. Dependendo da quantidade consumida, os efeitos incluem diminuição da inibição, conmundo inteiro. centração prejudicada e fala lenta.

Problemas causados pelo consumo Abstinência prolongado rara O uso intenso pode provocar alucinações, ansiedade e depressão.

sim

A longo prazo, o consumo de álcool afeta vários sistemas, especialmente o gastrintestinal e o cardiovascular.

Fórum

Fórum – Causa de paraplegia

Causa de paraplegia

Glossário

Muitos acidentes de trânsito podem levar as pessoas à perda dos movimentos. O gráfico a seguir mostra um estudo sobre casos de paraplegia e suas causas.

1,8%

Edição de Arte

Causas de paraplegia 1,8% 0,9%

6,3%

Paraplegia: estado em que a pessoa perde a capacidade de movimentar as pernas, geralmente causada por uma lesão da medula espinal.

1. Espera-se que os estudantes respondam que, entre cuidados, Ferimento por arma de fogo o motorista deve dirigir com 15,3% Colisões com motos responsabilidade, zelando por sua segurança e pela de Colisões com carros outros motoristas e pedestres; Queda de altura dessa forma, nunca ele deve Quedas de objetos sobre o corpo dirigir se tiver consumido Ferimento por arma branca qualquer quantidade de álcool. Vítimas de atropelamento Aumento do rigor das leis, maior Situações envolvendo bicicletas fiscalização dos condutores de veículos e educação para o trânsito são outras possibilidades de propostas 21,6% 25,2% para a redução do uso de álcool na direção, com consequente Fonte: BAMPI, L. N. S.; GUILHEM, D.; LIMA, D. D. Qualidade de vida em pessoas redução do número de acidentes com lesão medular traumática: um estudo com WHOQOL–bref. Revista Brasileira de de trânsito. Epidemiologia, v. 11, p. 67-77, 2008. 27%

As causas de paraplegia provocadas por acidentes no Brasil são apresentadas no gráfico circular. A ideia é que, por meio de dados reais, os estudantes analisem e reflitam se o uso de drogas (lícitas ou ilícitas) interfere no número de acidentes. Oriente-os na interpretação dos dados visuais do gráfico indicando o significado de cada item e relacionando os mais frequentes com o tamanho da área marcada no disco. Discuta com os estudantes quanto custa para a sociedade a inclusão social das pessoas com mobilidade reduzida, seja causada por acidente, seja por outra condição. Lembre-os de que ações individuais têm impactos no coletivo e que todas as pessoas devem ser responsáveis pela segurança e bem-estar da comunidade.

A perda de movimentos é uma situação em que o indivíduo pode necessitar do uso de próteses ou equipamentos que o auxiliem em sua locomoção. Muitas pessoas em cadeiras de rodas e pessoas com algum tipo de deficiência de locomoção têm procurado fazer valer seus direitos e lutado por eles, como de ir e vir, de ter acesso ao trabalho e de contar com a garantia de uma vida sadia e com mais qualidade. Para mais informações, consulte o site do Instituto Brasileiro dos Direitos da Pessoa com Deficiência (IBDD), disponível em: www.ibdd.org.br/ (acesso em: 6 maio 2022). Discuta, em dupla, os seguintes pontos: 1 | Quais seriam as melhores formas de evitar acidentes de trânsito causados pelo consumo de álcool? 2 | Houve melhorias urbanas que ajudam na acessibilidade de pessoas com algum tipo de deficiência de locomoção? 2. A adaptação de espaços Evandro Leal/FolhaPress

públicos e privados para atender à acessibilidade, como a construção de rampas, a instalação de elevadores, a disponibilidade de ônibus com adaptação para acesso de cadeirantes, melhoria das vias públicas esburacadas (como ruas e calçadas), entre outras possibilidades.

Cadeirante subindo em rampa de ônibus adaptado, Porto Alegre (RS), 2017.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

CONTINUAÇÃO DA PÁGINA 88 Substância

Modo de ação e efeito

Causa

Tolerância Alucinógenos Substâncias alucinógenas, como o ácido lisérgi- sim São substâncias que provocam alucina- co (LSD), afetam a capacidade de os neurônios ções. Elas podem ser extraídas de seres receberem os sinais químicos (neurotransmissores). Mudam a percepção das cores e dos sons, vivos ou produzidas sinteticamente. e provocam ilusões visuais e fusão de sentidos.

Problemas causados pelo consumo Abstinência prolongado não compro- Causam alterações psíquicas e comportavada mentais, que incluem ansiedade ou depressão, sentimento de perseguição e prejuízo da capacidade de julgamento. Podem ocorrer delírios e ataques de pânico.

Fonte: BRASIL. Ministério da Justiça. Efeitos das substâncias psicoativas. Brasília, DF: Ministério da Justiça, 2014. Disponível em: https://www.supera.org.br/wp-content/uploads/2016/03/SUP7_Mod2.pdf. Acesso em: 9 ago. 2022.

Decifrando a Ciência – O hábito de beber um cafezinho

deciFrandOa

ciÊncia

Leia o texto com os estudantes e peça que digam que palavras eles desconhecem. A discussão dos significados é muito importante para uma boa compreensão do texto. Lembre-se de que conversar sobre o significado das palavras em um contexto é essencial para ampliar a percepção do texto. Explore com eles as informações apresentadas no artigo. Elas são fruto de pesquisas científicas, e os cientistas trabalham para investigar problemas de interesse de toda a população. Dados provenientes dessa pesquisa mostram que os resultados variam em função da diversidade do metabolismo da população humana. Isso quer dizer que nem todos os corpos funcionam da mesma maneira ou são exatamente iguais. A Biologia é uma ciência que mostra que a vida é mais plural e diversa do que imaginamos.

O hábito de beber um cafezinho [...] O hábito de beber café se desenvolveu na Arábia durante os séculos XV e XVI, tendo sido introduzido na Europa ocidental através da Turquia, no final do século XVI. O cultivo do café teve início no Iêmen, próximo a Meca, no século XIX, onde também se aperfeiçoou a forma de preparar a bebida com o grão de café. Atualmente, a metade do café produzido é cultivado em São Paulo, Brasil. Embora a sua popularidade seja indiscutível, Na Ciência, os conceitos são sempre houve divisão quanto aos efeitos benéficos muito importantes para as investido café. Os consumidores habituais de café (cinco gações. Os conceitos auxiliam os ou mais xícaras por dia) relatam que a abstenção cientistas na delimitação das percausa-lhes irritabilidade, inquietação, nervosismo, guntas a que responderão e nos cefaleia e dificuldade de rendimento no trabalho. [...] procedimentos de investigação. A cafeína (em outros estudos) aumentou o estado É muito comum que alguns exde alerta, reduziu a irritabilidade e produziu uma perimentos com humanos tenham sensação de satisfação, embora uma dose semegrande variabilidade de resultalhante em indivíduos não consumidores habituais dos. Isso se deve a uma série de de café tenha produzido irritabilidade, nervosismo e fatores, como hábitos alimentadispepsia (má digestão e problemas no estômago). res, comportamentos ou mesmo a Desta forma, pôde-se interpretar que o consumo constituição genética das pessohabitual de grandes doses de cafeína produz toleas, como em experimentos com rância e dependência. a cafeína, por exemplo. A administração de uma dose única porém elevada de cafeína produz insônia, inquietação, ansiedade, confusão mental, palpitações, vertigem, cefaleia (dor de cabeça), transtornos visuais e auditivos. Esses efeitos são mais nítidos e se apresentam com doses menores em indivíduos não habituados ao consumo de café. A cafeína é considerada pela Organização Mundial da Saúde como uma droga estimulante do sistema nervoso central, juntamente com as anfetaminas, a nicotina e a cocaína. São denominadas drogas uma série de substâncias psicoativas que podem ser objeto de abuso. Todas são capazes de modificar uma ou várias funções do nosso organismo. GUERRA, Ricardo Oliveira; BERNARDO, Gerlane Coelho; GUTIÉRREZ, Carmen Villaverde. Cafeína e esporte. Rev Bras Med Esporte. n. 6, v. 2, abr. 2000. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rbme/a/ wgZRxVj37Tn5T3mMrGSmdfx/?lang=pt#:~:text=A%20administra%C3%A7%C3%A3o%20de%20uma%20 dose,ao%20consumo%20de%20caf%C3%A92. Acesso em: 15 maio 2022.

1 | De acordo com o texto, a cafeína pode ser considerada uma droga? Explique.

Sim. A Organização Mundial de Saúde considera a cafeína uma droga estimulante do sistema nervoso central, assim como as anfetaminas, a nicotina e a cocaína.

2 | Segundo o texto, quais são os efeitos da cafeína em uma pessoa que não está habituada a tomar café? Irritabilidade, nervosismo, dispepsia, insônia, inquietação, ansiedade, confusão mental, palpitações, vertigem, cefaleia, transtornos visuais e auditivos.

3 | Por que os efeitos são diferentes em pessoas mais habituadas a tomar café? As pessoas que já estão habituadas a tomar café desenvolveram tolerância e dependência, por isso os efeitos são diferentes.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

1. Durante o exame radiográfico, é possível observar se a articulação que comporta os ossos do joelho está ou não alinhada como esperado; por causa do esforço do atleta durante o salto, os ligamentos podem ter se rompido. Os ligamentos em si não formam imagens em exames de raios X.

reveja

1 | Um atleta de salto em distância sentiu muita dor no joelho após participar de uma prova. Depois de realizar um exame radiográfico, o médico diagnosticou que houve ruptura de ligamento. O que o médico observou na imagem do raio X para fazer esse diagnóstico? 2 | É comum ouvirmos histórias sobre pessoas com problemas de dores musculares. O rompimento de ligamentos e a inflamação de alguns tendões podem ser as causas dessas dores. Tendões e ligamentos são as mesmas estruturas? Qual é a diferença entre eles? Os tendões e os ligamentos são estruturas diferentes. Os tendões ligam os músculos aos ossos, e os ligamentos são estruturas que ligam os ossos entre si. Os ligamentos não são formados por células musculares.

3 | Um pesquisador isolou fibras musculares da perna de um sapo. Em seguida, aplicou um tratamento químico que eliminou as proteínas das fibras. Qual é a consequência desse tipo de tratamento para o funcionamento das fibras musculares? Após esse tratamento químico, as fibras musculares perdem a capacidade de se contrair.

4 | Minhocas, caramujos e lesmas são animais que não têm pernas, diferentemente dos seres humanos e de outros animais que as apresentam. Contudo, eles conseguem se locomover para suas diversas atividades, como procurar alimento, abrigo e par sexual. Qual estrutura corpórea permite a esses animais realizar a locomoção? Minhocas, caramujos e lesmas, assim como serpentes e outros animais que não têm pernas, podem se movimentar por meio de contrações em seus músculos, permitindo que se desloquem.

5 | Observe o gráfico sobre o consumo de drogas no Brasil e responda às questões propostas.

3,1% 7,7%

Neste Reveja você tem a oportunidade de rever os principais assuntos do capítulo. As questões propostas exploram habilidades de escrita, leitura e compreensão de textos. As atividades de correção de respostas são importantes para a sistematização de conteúdos. Apresente um gabarito da questão e peça aos estudantes que o comparem com suas respostas. Pergunte se há complementações a fazer ou respostas diferentes. Essa atividade parte do princípio de que a negociação de significados em sala de aula é importante para a boa compreensão dos conteúdos. É possível que, ao final de cada questão corrigida, seja produzido um texto mais rico e complexo, de autoria coletiva e mais significativo para os estudantes.

Edição de Arte

Drogas usadas pela população brasileira (entre 12 e 65 anos), pelo menos uma vez na vida, segundo pesquisa da Fiocruz em 2017

Reveja

0,9% 0,6% 33,5% Cigarro Álcool Maconha Cocaína Crack Medicamento sem prescrição médica

30,1%

Fonte: KRAPP, Juliana. Pesquisa revela dados sobre o consumo de drogas no Brasil. Fiocruz. Disponível em: https://portal.fiocruz.br/noticia/pesquisa-revela-dados-sobre-o-consumo-de-drogas-no-brasil. Acesso em: 15 maio 2022.

a. Entre as drogas mais consumidas por pessoas entre 12 e 65 anos no Brasil, é possível afirmar que elas são lícitas ou ilícitas? As drogas mais consumidas são as lícitas: álcool e cigarro.

b. Quais dessas drogas atuam no sistema nervoso de quem as consome?

As seis drogas (lícitas e ilícitas) atuam de alguma forma no sistema nervoso do usuário e gera algum tipo de efeito.

6 | Em alguns indivíduos, as drogas podem causar um bem-estar inicial, contudo trazem diferentes consequências para quem as usa. Cite algumas delas. Algumas das possíveis consequências envolvem problemas de raciocínio, dificuldades de aprendizagem, confusão dos sentidos, depressão, além de doenças respiratórias, cardíacas e hepáticas.

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

Ciências em ação – Construindo um modelo de músculos antagônicos Auxilie os estudantes na montagem do modelo. Deixe claro que se trata de uma analogia do funcionamento real dos músculos do corpo humano. Destaque a importância da contração dos músculos para movimentar as partes do corpo, mas comente também os pontos em que os músculos se ligam aos ossos e com os quais interagem.

Ciências em ação Construindo um modelo de músculos antagônicos Todo movimento voluntário do corpo, como mover a cabeça, as pernas, os braços ou os dedos da mão, está relacionado à associação entre músculos e ossos. Os músculos antagônicos são aqueles que promovem o movimento por ação contrária, ou seja, a contração de um é acompanhada pelo relaxamento de outro. Nesta atividade, você vai montar um modelo para analisar a ação de diferentes ossos e músculos do braço.

Material: • papelão grosso • régua Edu Borges

• 5 parafusos (de 3 cm de comprimento) • 2 elásticos de látex • tesoura com pontas arredondadas • lápis • 5 rolhas de cortiça

Procedimento A. Desenhe e recorte o papelão nas formas e nas dimensões indicadas na figura a seguir.

2 cm

4 cm 2 cm

10 cm

5 cm

Braço e ombro

7 cm

Mão e antebraço

1 1cm

1cm

3 cm Esquema de papelão com indicações das medidas para realizar a atividade.

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

1cm

Edu Borges

1cm

2 1cm

1cm

1cm 1cm

7 cm 1cm

7 cm

Lembre os estudantes de que o modelo construído não está em escala nem mostra os locais reais de inserção dos músculos nos ossos.

B. Prenda as duas peças com a rolha e o parafuso nos locais indicados pelo número 1. O papelão deve ficar entre a rolha e a cabeça do parafuso.

É importante que o papelão utilizado seja grosso, para não haver dobras durante seu manuseio. Instrua os estudantes a usar tesouras sem p onta, pois são mais seguras. O modelo feito com parafusos e rolhas permite a estabilidade das peças e mais durabilidade.

C. Coloque os parafusos nos locais indicados pelo número 2. Não aperte todo o parafuso na rolha. Deixe um espaço de até 0,5 cm entre a cabeça do parafuso e o papelão para poder prender os elásticos. O modelo que você montou corresponde ao ombro, ao braço, ao antebraço e à mão.

Edu Borges

D. Não se esqueça de escrever as letras A e B no papelão, conforme mostrado na figura anterior. Coloque os elásticos unindo os parafusos do papelão A com os do papelão B.

Esquema das peças utilizadas na atividade montadas em forma semelhante à de um membro superior.

E. Os elásticos representam dois músculos: o tríceps e o bíceps. Observe a figura dos músculos na página a seguir e identifique os elásticos que representam o bíceps e o tríceps. F. Coloque o modelo na posição que corresponde ao braço esticado e meça o elástico que representa o bíceps. G. Agora, mova a parte B em direção ao ombro do modelo e meça novamente o tamanho do elástico que corresponde ao bíceps. H. Depois, repita os procedimentos, medindo o elástico que representa o tríceps.

Resultados Construa uma tabela no caderno para anotar os resultados obtidos das medições dos elásticos (modelos de bíceps e de tríceps).

Músculos, ossos e nervos — CAPÍTULO 3

É comum que alguns estudantes associem a contração muscular a um aumento no comprimento dos músculos. O uso do modelo explora a ideia de que o encurtamento das fibras musculares leva a um consequente encurtamento do músculo durante a contração.

Modelo de tabela Braço esticado do modelo

Braço dobrado do modelo

Tamanho do bíceps:

Tamanho do tríceps:

stihii/Shutterstock.com

Na representação, o elástico que fica menor corresponde ao músculo contraído, e o que fica maior corresponde ao músculo relaxado, conforme a imagem abaixo. bíceps (contraído)

tendão

bíceps (relaxado)

úmero

tríceps (relaxado) tríceps (contraído)

rádio

ulna

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

1 | Com o modelo representando o braço esticado, o elástico que representa o bíceps ficou mais esticado ou mais solto? Ficou mais esticado. 2 | Com o modelo representando o braço esticado, o elástico que representa o tríceps ficou mais ou menos esticado? Ficou menos esticado. 3 | Quais ossos do corpo estão representados pelas letras A e B? A letra A representa a escápula e o úmero; a letra B, a ulna e o rádio.

4 | Quando o braço está dobrado, o bíceps está contraído ou relaxado? Ao dobrar o braço, o bíceps fica contraído (o elástico fica menos esticado).

5 | Quando o braço está dobrado, o tríceps está contraído ou relaxado? Ao dobrar o braço, o tríceps está relaxado (o elástico fica mais esticado).

UNIDADE 1 — Vida e evolução

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

UNIDADE

TERRA E UNIVERSO

Nesta unidade A BNCC nesta unidade Competências gerais: 1, 2, 3, 4, 7 e 10 Competências específicas de Ciências da Natureza: 1, 2, 3, 4, 5e8

Davizro Photography/Shutterstock.com

PANORAMA NOAA /NASA

Analise a imagem a seguir e responda às questões.

Planeta Terra visto do espaço, 2017.

Panorama A imagem de abertura desta unidade apresenta a Terra vista do espaço. Estimule os estudantes a apontar suas impressões e hipóteses a respeito do que são as manchas brancas que veem nessa imagem.

Objetos do conhecimento: Forma, estrutura e movimentos da Terra Habilidades: EF06CI11, EF06CI12, EF06CI13, EF06CI14

Temas para o desenvolvimento desta unidade • Composição e características das principais camadas internas no planeta Terra: crosta, manto e núcleo • Critérios para a divisão do interior do planeta em camadas • Construção de modelo do interior do planeta • Apresentação da atmosfera terrestre • Critérios para a divisão da atmosfera em camadas • Características da troposfera, estratosfera, mesosfera e ionosfera • Correntes de convecção no manto e na troposfera • A força destruidora do vento (vendaval e furacão) • O vento e a tecnologia aeronáutica • Tipos e origem das rochas • Formação e composição das rochas • Ciclo das rochas • Rochas sedimentares e os fósseis • Propriedades e usos dos minerais pela sociedade • Impacto ambiental causado pela exploração de minérios • Formação e composição do solo • Características dos solos argilosos, arenosos e humosos • A compreensão histórica da forma da Terra • Evidências da esfericidade da Terra • O movimento de rotação da Terra • Dia e noite • O movimento de translação da Terra • Medidas de tempo: horas e calendários

Na segunda questão, os estudantes representarão como imaginam ser o interior do planeta. Nesse momento, não é necessário fazer correções, nem comentários sobre os desenhos. Representações por meio de desenhos, modelos teóricos e modelos físicos são importantes para a divulgação e o debate de explicações científicas. O assunto será retomado no final desse capítulo. Permita que os estudantes exercitem livremente o pensamento e imaginem os materiais que “devem” existir muitos quilômetros abaixo dos nossos pés. Há muito tempo o ser humano especula esse tema.

Objeto do conhecimento: Forma, estrutura e movimentos da Terra Habilidade: EF6CI11

Temas para o desenvolvimento deste capítulo • Composição e características das principais camadas internas no planeta Terra: crosta, manto e núcleo • Critérios para a divisão do interior do planeta em camadas • Construção de modelo do interior do planeta • Apresentação da atmosfera terrestre • Critérios para a divisão da atmosfera em camadas • Características da troposfera, da estratosfera, da mesosfera e da ionosfera. • Correntes de convecção no manto e na troposfera • A força destruidora do vento (vendaval e furacão) • O vento e a tecnologia aeronáutica

CAMADAS DO PLANETA TERRA

P CA

LO U ÍT

Uma imagem ou mesmo um vídeo da Terra vista do espaço pode dar a impressão de que sua superfície é a de um ambiente muito tranquilo, formado por oceanos calmos e continentes estáveis, sem a atuação de forças extremas e internas que modificam essa paisagem.

INÍCIO DE CONVERSA Assista ao vídeo produzido pela agência espacial americana (Nasa). Nele podemos ver a Terra e as diferentes órbitas dos satélites artificiais que estão girando ao redor dela. As siglas que aparecem no vídeo identificam os satélites artificiais. O vídeo está disponível em: https://svs.gsfc.nasa.gov/4928. Acesso em: 7 maio 2022. O satélite CBERS-4 foi produzido pelo Brasil em parceria com a China para capturar imagens da superfície da Terra. Essas imagens podem ser usadas nas mais variadas aplicações, como auxiliar na agricultura, no estudo ambiental, no monitoramento de recursos hidrológicos e oceânicos, no estudo de florestas e da geologia, entre outras. Agência Espacial Brasileira

Neste capítulo

Satélite de sensoriamento remoto CBERS-4, construído em uma iniciativa de cooperação entre Brasil e China, em órbita poucas horas depois de ser lançado no espaço, em 2014.

Início de conversa Apresente aos estudantes o vídeo produzido pela agência espacial americana (Nasa). Caso não seja possível exibir o vídeo em aula, a atividade ainda poderá ser realizada com o uso da foto do planeta e de um satélite no espaço. Converse com eles a respeito das funções dos diferentes tipos de satélite (comunicação, geoprocessamento etc.) e da grande quantidade de satélites artificiais que orbitam o planeta. Atualmente, há um grande número de satélites artificiais que orbitam o planeta e que não têm mais utilidade. Podemos chamar esse material inútil de “lixo espacial”. Que perigos esse material representa?

Imagem do satélite CBERS-4 no espaço.

1 | Quais características da superfície da Terra poderiam sofrer mudanças ao longo do tempo? Cite pelo menos duas. Se compararmos imagens de uma mesma região, capturadas por satélites em datas diferentes, é possível identificar alterações na paisagem. 96

Resposta pessoal. É provável que os estudantes citem: mudança no relevo, no desaparecimento de lagos e rios, mudança no bioma da localidade, desaparecimento ou surgimento de praias fluviais ou marinhas, seca prolongada, chuva excessiva, regiões onde ocorrem queimadas, consequências de terremotos, furacões, desmatamentos, construções, entre outras. UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Fenômenos naturais na superfície da Terra NASA Earth Observatory image by Lauren Dauphin

Existem muitos fenômenos naturais que podem alterar a superfície da Terra. Furações, erupções vulcânicas e terremotos são alguns exemplos de fenômenos com essa capacidade.

Ano

Localização

1922 1939 1949 1955

Passa Tempo (MG) Tubarão (SC) Oiapoque (AP) Porto dos Gaúchos (MT) Vitória (ES) Manaus (AM) Feijó (AC) Ipixuma (AM) Tarauacá (AC) Cruzeiro do Sul (AC) Feijó (AC) Feijó (AC) Feijó (AC) Atalaia do Norte (AM) Feijó (AC) Porto dos Gaúchos (MT) Tarauacá (AC) Tarauacá (AC) Atalaia do Norte AM) Ipixuma (AM) Ipixuma (AM) Porto dos Gaúchos (MT) Tarauacá (AC) Tarauacá (AC) Tarauacá (AC) Cruzeiro do Sul (AC) Mara Rosa Macau (RN) São Caitano (PE) Jordão (AC) Cruzeiro do Sul (AC) Atalaia do Norte (RN) Macapá (AP) Feijó (AC) Feijó (AC) Feijó (AC) Feijó (AC) Feijó (AC) Amaturá (AM)

1955 1963 1983 1986 1989 1989 1990 1994 1994 1997

Imagem do satélite NOAA-NASA Suomi NPP mostra a formação do Ciclone Batsirai, em fevereiro de 2022, em Madagascar, no continente africano.

Hoiseung Jung/Shutterstock.com

Acomodações ou choques entre grandes placas que formam a superfície sólida do planeta geram tremores de intensidades variadas. Esses tremores – chamados de abalos sísmicos – podem ser pequenos e não causar danos à superfície, mas também podem ser grandes e causar terremotos e maremotos. Os terremotos, provocados pelo deslocamento de alguns centímetros por ano dessas imensas placas, provocam vibrações no interior da Terra e podem ocorrer no leito dos oceanos ou na superfície dos continentes. Os abalos sísmicos estão entre os fenômenos naturais que mudam a paisagem do planeta.

1997 1998 1998 1998 2002 2003 2003 2005 2007 2009 2009 2010

Mergulhadores entre afastamento de placas provocado por abalos sísmicos, na fenda tectônica entre as placas da América do Norte e da Eurásia, na Islândia.

O Brasil se localiza em uma região com pequena possibilidade de ocorrência de abalos sísmicos. Geralmente, sentimos o reflexo de terremotos que ocorrem na Cordilheira dos Andes. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

Fenômenos naturais na superfície da Terra No Brasil, a atividade sísmica é baixa, pois grande parte do nosso território fica na parte da estável da Placa tectônica (Plataforma) Sul-americana. Não há, em território brasileiro, áreas de contato entre placas tectônicas, porém pequenos sismos ocorrem com alguma frequência. Alguns locais no Brasil que sofreram terremoto nos últimos tempos são:

2010 2012 2012 2013 2014 2014 2014 2015 2015 2015 2015 2015 2015

Escala (Mb) 5,1 5,5 5,0 6,2 6,1 5,1 5,8 5,9 6,4 5,9 5,3 5,8 5,7 5,4 5,4 5,2 5,4 5,5 5,5 7,1 5,1 5,0 6,1 5,6 5,4 6,5 5,0 5,3 5,0 5,0 5,1 5,0 5,4 5,1 6,4 5,0 5,3 5,4 5,0

Fonte: VALDATTI, J. et. al. Abalos sísmicos moderados no Brasil: um levantamento dos eventos registrados nos séculos XX e XXI e a difusão de medidas preventivas. In: XVII Simpósio Brasileiro de Geografia Física Aplicada; I Congresso Nacional de Geografia Física, 2017, Instituto de Geociências, Campinas. Anais [...]. Campinas, 2017. p. 3936. 2017.

Expansão de repertório

Faça um debate sobre o fato acontecido em 2 de abril de 2018, quando um terremoto no sul da Bolívia foi sentido pela população das várias cidades brasileiras. Durante a discussão, você poderá notar o quanto os estudantes já sabem sobre o tema. Após esclarecer as dúvidas deles, informe-os de que os temas relacionados aos terremotos, como a deriva continental, o vulcanismo e a movimentação das placas tectônicas, serão retomados em outros anos.

Um abalo sísmico ocorrido na Bolívia em abril de 2018 foi sentido em cinco estados brasileiros. Veja a matéria sobre esse evento no vídeo Terremoto com epicentro na Bolívia é sentido em diversas cidades do Brasil, disponível em: https://g1.globo.com/mundo/noticia/ tremor-com-epicentro-na-bolivia-e-sentido-no-brasil.ghtml. Acesso em: 7 maio 2022. Depois de assisti-la, avalie o mapa a seguir, que mostra a localização da Bolívia e do Brasil na América do Sul.

Abalos sísmicos registrados no Brasil entre 2007 e 2017 Abalos sísmicos registrados no Brasil entre 2007 e 2017

0º

Fortaleza

MARANHÃO Teresina PIAUÍ

ACRE

Porto Velho

Rio Branco

BRASIL

RIO GRANDE DO NORTE Natal João PARAÍBA Pessoa Recife PERNAMBUCO

TOCANTINS

ALAGOAS Maceió SERGIPE Aracaju

BAHIA

MATO GROSSO

PERU

Salvador

Cuiabá

La Paz

Brasília

BOLÍVIA

Goiânia GOIÁS MATO GROSSO DO SUL

OCEANO PACÍFICO

SÃO PAULO São Paulo

PARAGUAI

apricórnio

OCEANO ATLÂNTICO

MINAS GERAIS Belo Horizonte

Campo Grande

C Trópico de

CEARÁ

Palmas

RONDÔNIA

ESPÍRITO SANTO Vitória RIO DE JANEIRO Rio de Janeiro

PARANÁ

Assunção

Curitiba SANTA CATARINA Florianópolis

CHILE

RIO GRANDE DO SUL

ARGENTINA

Buenos Aires

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

N L

Porto Alegre

URUGUAI

Santiago

Montevidéu

460 1cm: 460 km

920 km

Abalos sísmicos

Fonte: Rede Sísmica Brasileira. Disponível em: www.rsbr.gov.br/index.html. Acesso em: 7 fev. 2022.

Analise a página em que a província de Aichi, no Japão, disponibiliza informações sobre atitudes a serem tomadas em caso de terremotos, disponível em: www.pref.aichi.jp/global/ pt/living/prevention/index.html. Acesso em: 7 maio 2022. Após assistir ao vídeo indicado, observe o mapa e analise a página com algumas medidas preventivas contra terremotos. Discuta com seus colegas e responda no caderno. 1 | Os efeitos do abalo sísmico ocorrido no sul da Bolívia podem ter sido percebidos em outros países, além do Brasil? Explique. Resposta no Manual do Professor. 2 | A atitude das pessoas de abandonar os prédios em que estão quando sentem o tremor Sim, pois os prédios podem desmoronar em caso de abalos mais intensos é correta? Justifique. ou se a construção é mais frágil. 3 | Quais são as possíveis medidas a serem tomadas por pessoas que vivem em áreas que são frequentemente afetadas por terremotos? Resposta no Manual do Professor. 98

PARÁ

AMAZONAS

3. Em locais onde os abalos sísmicos são mais frequentes, os treinamentos preventivos são constantes e as construções recebem reforço, como vidros antiestilhaçamento; são preparadas, também, estruturas para armazenamento de provimentos, áreas para o escoamento de líquidos, entre outras medidas.

Para mais informações sobre os abalos sísmicos consulte o livro Decifrando a Terra, organizado por Wilson

Macapá

São Luís

Respostas

Você pode propor como atividade extra aos estudantes que entrevistem adultos conhecidos para saber o que as pessoas da comunidade sabem sobre os terremotos e seus efeitos. Sugira algumas perguntas como: Você já sentiu algum terremoto ou um tremor de terra? Como você acha que ocorre um terremoto?

AMAPÁ

RORAIMA

Equador

Manaus

As questões propostas no livro permitem a discussão de como as pessoas devem agir em caso de abalos sísmicos perceptíveis.

Sugestão de atividade

Boa Vista

Belém

Várias regiões do Brasil sofrem acomodações da litosfera brasileira e seus efeitos são sentidos pela população. As regiões Norte e Sudeste são as que mais frequentemente sentem esse tipo de evento. Não é possível prever onde os tremores ocorrerão, por isso é possível haver um abalo sísmico em qualquer região do país.

1. Sim, o abalo sísmico deve ter sido detectado em outros países que fazem fronteira ou estão próximos da Bolívia, como Paraguai, Peru, Argentina e Chile. O abalo sísmico propaga-se em todas as direções, como as ondas que se formam quando jogamos uma pedra nas águas de um lago.

Guiana 50º O SURINAME Francesa (FRANÇA) GUIANA

VENEZUELA COLÔMBIA

Selma Caparroz

Expansão de repertório – Abalos sísmicos no Brasil

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Teixeira, entre outros autores. O Capítulo 3 da obra aprofunda a discussão sobre os terremotos. TEIXEIRA, W. et. al. (ed.). Decifrando a Terra. 2. ed. São Paulo: Cia. Ed. Nacional, 2008.

O interior do planeta Terra: no passado O que existe abaixo de nossos pés que explica fatos relevantes como a erupção vulcânica e os terremotos? Peça aos estudantes que reflitam sobre essa questão. Ela intrigou a humanidade durantes milhares de anos.

Muitos modelos do interior do planeta foram sugeridos. Pesquisadores – particularmente os geólogos do passado –, escritores e contadores de história imaginaram o que poderia existir nas profundezas da Terra considerando o que era observado na superfície. O ser humano não consegue chegar fisicamente até o interior do nosso planeta. No entanto, é possível investigar indiretamente sua composição, temperatura, densidade, o estado físico da matéria etc.

FTD Educação; 1a edição, 2020

Múltiplos Olhares

Múltiplos olhares No século XIX, Júlio Verne, escritor francês considerado o inventor do gênero de “ficção científica”, imaginou uma Viagem ao centro da Terra. Esse é o título de um de seus mais famosos livros de ficção, lançado em 1864. A história de Júlio Verne foi transformada em filme pela primeira vez em 1959 e regravada em 2008. O enredo de Júlio Verne serviu de inspiração para outros filmes e animações. Estimule os estudantes a conhecer histórias de ficção que utilizam o conhecimento científico para contar uma história. Você pode sugerir livros e filmes (recentes ou clássicos), além de vídeos.

Sugestão de atividade Uma maneira de estimular a curiosidade e o interesse dos estudantes por temas científicos é realizar jogos ou elaborar roteiros para um filme, um vídeo, uma dramatização etc. Proponha um desafio que deve ser realizado em grupo e fora do período de aula. Por exemplo, peça aos grupos que escrevam o enredo de um filme (ou de um vídeo, ou de uma peça de teatro) utilizando um dos temas trabalhados nesta página ou em uma página anterior. O importante é que eles se aprofundem no tema e descrevam a história com o máximo de detalhes. A criatividade dos jovens pode fazer com que os grupos criem uma obra de ficção científica usando como referência a linguagem e o estilo dos filmes que eles conhecem.

Capa do livro Vinte mil léguas submarinas, de Júlio Verne. A obra foi, originalmente, publicada em forma de fascículos, entre 1869 e 1870.

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

Universal History Archive/UIG / Bridgeman/FotoArena

O interior do planeta Terra: no passado

A produção de jogos temáticos aumenta a relação dos estudantes com os temas tratados no capítulo. Peça aos grupos que, inspirados em um jogo já existente (como de tabuleiro, de cartas, entre outros), criem um novo jogo utilizando os conteúdos científicos já estudados. Lembre-os de que eles provavelmente precisarão elaborar novas regras e materiais específicos, como um tabuleiro, cartas, dados etc.

Para trabalhar as diferentes concepções sobre o interior da terra com os estudantes, conheça a pesquisa realizada por pesquisadores brasileiros, entre eles a física brasileira Renata Wentzcovitch, da Universidade de Minnesota, Estados Unidos. O artigo “Resquícios da Terra primitiva”, de Carlos Fioravanti, publicado pela revista Pesquisa Fapesp, apresenta uma proposta sobre a composição do manto com base em duas evidências. Acesse o link a seguir e leia mais sobre essa proposta: https://revistapesquisa.fapesp.br/resquicios-da-terra-primitiva/ (acesso em: 7 ago. 2022).

O interior do planeta Terra: na atualidade A visão que temos hoje do interior do planeta é outra. Entre os fatores que contribuíram para essa mudança estão o desenvolvimento científico e de equipamentos tecnológicos que ocorreram no século passado. O planeta Terra pode ser caracterizado pela sua composição em três camadas com particularidades distintas. O estudo sobre a composição e as características dessas camadas é feito por meio da análise das ondas sísmicas geradas por terremotos e abalos sísmicos de baixa intensidade. Essas ondas se propagam em velocidades diferentes, conforme a composição do material. crosta manto núcleo externo Lukiyanova Natalia frenta/Shutterstock.com

O interior do planeta Terra: na atualidade

Expansão de repertório – A mina mais profunda do mundo O tema desta seção pode ser trabalhado em conjunto com o professor de Geografia, pois aborda a Competência específica de Geografia para Ensino Fundamental 4. Competência específica de Geo grafia para o Ensino Fundamental 4: Desenvolver o pensamento espacial, fazendo uso das linguagens cartográficas e iconográficas, de diferentes gêneros textuais e das geotecnologias para a resolução de problemas que envolvam informações geográficas.

núcleo interno

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Estrutura interna da Terra.

Expansão de repertório

A mina mais profunda do mundo A extração de minérios pode ocorrer em grandes profundidades. Na África do Sul, por exemplo, existe a escavação de maior profundidade do planeta hoje, a mina de ouro de Mponeng, cujo túnel principal começou a ser escavado em 1986. Atualmente, ela chega a uma profundidade de 4,5 km. À medida que as escavações avançam, o calor aumenta. As temperaturas elevadas, acima de 40 °C, impedem a continuidade do trabalho; por isso, foi instalado um imenso sistema de refrigeração que precisa de gelo para manter a temperatura média da mina em 28 °C. Por meio dessas escavações foi possível verificar que, em média, a temperatura do solo aumenta cerca de 20 °C a cada quilômetro de escavação em direção ao centro do planeta. Reunidos em equipes, discutam a questão a seguir.

Durante a aula, peça a opinião dos estudantes sobre qual deve ser a temperatura a 100 km de profundidade em direção ao centro da Terra e argumentem para fundamentar essa opinião. É provável que façam cálculos para chegar à temperatura aproximada, considerando a informação do texto (aumento de 20 °C a cada quilômetro). Esse é um bom momento para eles perceberem a importância dos cálculos no dia a dia.

1 | Considerando a informação de que há aumento da temperatura do solo à medida que a profundidade aumenta, como você imagina que está o material existente no interior do planeta, que se encontra a mais de 100 km de profundidade?

Resposta pessoal. Espera-se que os estudantes cheguem à conclusão de que a temperatura será muito elevada e as rochas poderão estar em estado líquido, como as expelidas pelos vulcões, em forma de lava. Ou podem imaginar que o material continue sólido.

100

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Para mais informações sobre a mina de ouro de Mponeng, acesse os links a seguir: • https://www.howden.com/pt-br/casestudies/mponeng-hard-ice (acesso em: 22 fev. 2022). • https://plu7.com/27333/tecnologia/esta-e-a-mina-de-ouro-mais-profunda-do-mundo-temperaturas-extremasameacas-de-terremoto-e-uma-hora-para-chegar-ao-fundo/ (acesso em: 22 fev. 2022). • https://revistaminerios.com.br/a-4-500-m-de-profundidade-mina-precisa-de-gelo-para-refrigerar-o-ar/ (acesso em: 22 fev. 2022).

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A crosta terrestre

A crosta terrestre A camada sólida externa da Terra é chamada crosta terrestre. Sua espessura varia de acordo com o local da medição; por exemplo, a crosta continental pode variar de 30 km a 80 km de espessura, enquanto a crosta oceânica é mais fina, variando de 5 km a 10 km de espessura. crostacontinental continental crosta

crosta crostaoceânica oceânica Reinaldo Vignati

0 10 20 30

crosta crosta

40 50 60 70

manto manto

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Note que a espessura da crosta varia conforme sua localização.

Litosfera: parte superficial do planeta formada pela crosta e pela parte superior do manto.

Naeblys/Shutterstock.com

O material localizado abaixo da crosta é pastoso, maleável e torna-se completamente líquido à medida que a profundidade aumenta. A crosta, dura e rígida, mais a parte pastosa que se movimenta com a crosta sobre o manto é chamada litosfera. Grandes blocos de litosfera podem se movimentar sobre a parte líquida do manto. Esses blocos são conhecidos como placas tectônicas ou placas litosféricas. Podemos dizer que a Terra é formada por uma série de placas tectônicas, como um quebra-cabeça.

Glossário

As linhas verde-amareladas delimitam as placas tectônicas que formam a Terra. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

101

As imagens desta página são importantes para complementação e compreensão do texto. Explore-as solicitando à turma que descreva cada uma delas. A primeira mostra a litosfera em corte, e as cores representam as estruturas que a compõe. Chame a atenção para as legendas e a escala, que está à esquerda da imagem. Ela representa as distâncias em quilômetros desde a superfície até o manto. A segunda imagem evidencia as placas tectônicas que formam a litosfera do planeta. Com a ajuda de um globo terrestre, peça aos estudantes que localizem alguns dos países que estão nos limites das placas tectônicas (ou litosféricas). Note que esses países estão sujeitos a abalos sísmicos frequentes. A erupção de vulcões é um dos elementos que moldam a crosta terrestre. Vulcões ativos podem formar uma ilha em algumas dezenas de anos. Esse é o caso do vulcão Kilauea, localizado em uma das ilhas do arquipélago do Havaí, no Oceano Pacífico, que desde 1983 expele material incandescente, que, ao esfriar, provoca o aumento do tamanho da ilha. Em 2021, houve erupções vulcânicas de grandes proporções nas Ilhas Canárias e no arquipélago do Havaí. Obtenha mais informações sobre esses casos em: https://www. youtube.com/watch?v=-51ZQheRjPI (acesso em: 22 fev. 2022). Converse com os estudantes sobre a erupção de vulcões ativos e discuta a importância do conhecimento científico acerca dos fenômenos da natureza (particularmente, o vulcanismo, os terremotos e os tsunamis) para apoiar a ações que diminuem os danos que as catástrofes podem causar. Não é possível prever o momento da ocorrência de erupções vulcânicas, dos tsunamis ou dos terremotos, mas a elaboração de planos de ação minimiza os efeitos desses fenômenos. Existem centros de monitoramento de terremotos, tsunamis e atividades vulcânicas que alertam as autoridades e a população em caso de perigo. A sondagem a respeito da composição e da estrutura da crosta terrestre é feita com amostras retiradas de grandes profundidades do solo feitas por equipamentos próprios para essa tarefa.

101

Pesquisa Pesquisa

Utilizando aparelhos de telefone celular que têm conexão com a internet, os estudantes, em grupos, podem fazer uma pesquisa rápida para identificar quantos abalos sísmicos ocorrem por dia (ou por semana) em algumas regiões localizadas nas proximidades do limite de algumas placas tectônicas.

Nos limites das placas tectônicas o risco de terremotos de grande intensidade é maior. Pesquise em livros e páginas confiáveis da internet quais são as maiores cidades ou países que se localizam nas bordas das placas tectônicas e, portanto, estão mais sujeitos a sofrer terremotos de grande intensidade. Em grupo, desenhem ou imprimam um planisfério e indiquem a localização aproximada dessas cidades ou países. Todos os seres vivos habitam a crosta terrestre. É dela que retiramos os minérios – matéria-prima da maior parte daquilo que consumimos –, produzimos alimentos e construímos as cidades. As atividades humanas e os fenômenos naturais estão sempre moldando o contorno da crosta terrestre. Por meio do estudo da crosta terrestre, podemos entender melhor como o planeta se desenvolveu e quais condições possibilitaram o surgimento da vida. Uma forma que vem sendo utilizada para fazer esse estudo é a análise de amostras retiradas de diferentes profundidades. Para exemplificar, seria algo como fazer um buraco bem fundo, tirar amostras e estudar o material recolhido. Até hoje, o furo de sondagem mais profundo para coletar materiais da camada superficial da Terra foi feito na Rússia e chegou a 12 quilômetros. Nessa profundidade, a pressão e a temperatura são muito altas.

Acompanhe e auxilie o trabalho dos estudantes em sala de aula. Caso seja possível, peça-lhes que realizem a pesquisa como tarefa de casa ou no contraturno da escola. Alguns dos países ou grandes cidades que estão próximas dos limites de placas tectônicas são: Estados Unidos (São Francisco), Havaí, Japão (Fukushima), Chile, Bolívia, Indonésia, entre outros.

Assista à reportagem sobre a erupção do vulcão Kilauea em https:// www.youtube.com/watch?v=7kzOeMsYTI (acesso em: 22 fev. 2022) e projete-a para os estudantes. A erupção desse vulcão em 2018, no arquipélago do Havaí, causou prejuízos à população da ilha e liberou gases tóxicos na atmosfera. O material expelido tem origem no manto.

Artur_Sarkisyan/Shutterstock.com

O manto

Stephen Barnes/Science/Alamy/FotoArena

Você pode usar essa atividade como uma das avaliações de aprendizagem do bimestre.

Lembre os estudantes de que os vulcões ativos podem lançar material rochoso líquido quando entram em erupção. Trabalhadores coletando amostra de solo por perfuração para posterior estudo geológico, 2019.

Amostras retiradas do solo para estudos geológicos em Belfast, na Irlanda do Norte, 2017.

Abaixo da crosta terrestre existem mais duas camadas: o manto e o núcleo. 102

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

102

O manto

Para saber mais sobre a Ilha da Trindade e o seu potencial turístico acesse os links a seguir:

Glossário

O manto é uma camada espessa, formada por material pastoso, composto de sílica, magnésio e ferro. Localiza-se entre a litosfera e o núcleo, chegando a atingir cerca de 2 900 km de profundidade. As temperaturas no manto podem chegar a 4 000 °C. Nessas condições, as rochas se encontram derretidas, formando o magma. O magma do manto pode atingir a superfície do planeta por meio de vulcões ativos. Em muitas regiões do planeta, há vulcões ativos que podem entrar em erupção e expulsar o material formado por rochas derretidas. Quando o magma atinge a superfície, ele é chamado de lava.

Lava: magma ainda sob altas temperaturas e viscosidade que chega à superfície da crosta terrestre nas erupções vulcânicas. Pastoso: que tem consistência pegajosa, viscosa.

• https://tribunaonline.com.br/coluna/ tribuna-livre/ilha-da-trindade-umtesouro-desprezado-58319 (acesso em: 26 jul. 2022). • https://m.vitoria.es.gov.br/noticia/ ilha-da-trindade-parteintegrantede-vitoria-e-tombada-pelo-doiphan5436#topo. Acesso em: 26 jul. 2022.

crosta manto

Reinaldo Vignati

núcleo externo

núcleo interno

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

O manto corresponde a mais de 80% do volume do planeta.

Um fenômeno que ocorre no manto

DanielFreyr/Shutt DanielFreyr/Shutterstock.com erstock.com

Os estudos da lava dos vulcões e das ondas produzidas pelos abalos sísmicos que atingem a crosta terrestre permitiram aos cientistas entender melhor do que é composto o manto e quais fenômenos se relacionam a ele.

Como se comporta o magma, ou seja, o material que compõe o manto? Para responder a essa pergunta, realize em grupo o experimento a seguir.

Erupção do vulcão Fagradalsfjall, em 20 de março de 2021, na Islândia. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

103

Ciências em ação – Movimentação nos líquidos

A água não precisa ser quente demais, basta que ela esteja morna, para não colocar em risco os estudantes. O gelo colorido (com refresco em pó de uva, por exemplo, dá um bom resultado) deve ser feito da seguinte forma: dissolva o conteúdo de meio pacote do pó de refresco em meio copo de água aquecida. Isso vai garantir a fácil dissolução do pó de refresco. Misture o concentrado de refresco em meio litro de água e distribua a mistura em uma forma para fazer gelo. Mantenha o gelo colorido no congelador até o momento de realizar a atividade. Na atividade, o resfriamento da porção de água ao redor do gelo colorido (água fria) vai se movimentar em direção à área mais aquecida da água. Do mesmo modo, a água mais quente vai subir em direção à região em que ela é mais fria. É bastante visível a corrente de convecção formada, graças à coloração do gelo. A corrente de convecção também pode ser observada em panelas de água fervendo, por exemplo, quando cozinhamos macarrão. A montagem de três vidros com água em diferentes temperaturas (água gelada, temperatura ambiente e água morna) permite que os estudantes percebam que, quanto maior for a diferença de temperatura entre as porções de um meio líquido ou gasoso, mais intensa será a corrente de convecção formada. Essa comparação deixa a atividade mais interessante. Pode ser que eles perguntem por que o gelo, que é mais frio, não acompanha a corrente de convecção, ou seja, não afunda em direção à região mais quente do meio aquoso. Isso se deve à particularidade da água. Quando a água está na forma sólida (gelo) ela é menos densa que a água líquida, por isso o gelo flutua. Em outras palavras, o volume da água sólida é maior do que a mesma massa de água líquida.

104

Movimentação nos líquidos Em alguns aspectos, os materiais que compõem o manto se comportam como os líquidos. Nessa atividade, vamos fazer uma comparação entre a movimentação do material que forma o manto e o que acontece com a água.

Material por grupo: • 3 frascos de vidro grandes e de boca larga de volume aproximado de 1 litro (podem ser substituídos por frascos grandes de plástico transparente) • refresco artificizal em pó (de preferência com cor escura) • água gelada, morna e em temperatura ambiente

Edu Borges

Teste a atividade “Movimentação nos líquidos” antes de realizá-la com os estudantes. Os vidros poderão ser substituídos por jarras de plástico ou de acrílico transparentes, e o tamanho dos recipientes (vidros ou jarras) pode ser alterado, de acordo com o material que você tiver disponível. Recipientes muito largos não oferecem um bom resultado.

Ciências em ação

Procedimento – preparação prévia A. Dissolva uma colher de chá de refresco em pó em um copo de água. Mexa bem até dissolver todo o pó. B. Coloque essa mistura em uma forma para gelo e leve-a ao congelador. Mantenha-a no congelador até a hora de realizar a atividade. C. Providencie água gelada o suficiente para um dos frascos. Importante: não resfriar a água com cubos de gelo no momento da atividade; se possível, providencie uma garrafa térmica para transportar a água gelada. D. Encha os outros dois frascos, respectivamente, com água de torneira, isto é, em temperatura ambiente, e com água morna.

Atenção: a água deve estar morna e não fervente.

E. Ordene os frascos lado a lado, de acordo com a temperatura de cada um. F. Com a ajuda dos colegas, coloque um cubo de gelo do refresco em cada frasco e observe o que acontece até que um dos cubos se derreta totalmente. 104

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Você já observou que, se encher completamente uma garrafa de plástico com água e colocá-la no congelador, ela vai estufar, indicando que a água, ao se solidificar, aumentou de volume?

O núcleo da Terra

Edu Borges

Estudos recentes indicam que o núcleo do nosso planeta, formado por uma mistura de ferro e níquel, está crescendo, mas não de forma equilibrada. Isso mesmo, o núcleo está crescendo mais de um lado do que do outro. Imagine o globo terrestre! A área do núcleo que fica abaixo do Mar de Banda (Indonésia) está maior do que a parte que se encontra no extremo oposto, embaixo do Brasil.

água gelada

água de torneira

água morna

1 | No caderno, desenhe o que você observou no experimento.

Resposta pessoal. Observe a representação que os estudantes fizeram, alertando-os para identificar adequadamente os frascos e a temperatura da água que os preenche.

2 | Em qual dos frascos a diferença de temperatura entre o cubo de gelo colorido e a água diferença de temperatura no frasco onde há água líquida é maior? Amorna é maior do que nos outros dois frascos. 3 | Em qual dos frascos a água do gelo colorido se movimenta mais rapidamente?

A água do gelo colorido vai para o fundo mais rapidamente no frasco com água morna. Isso é percebido pela rapidez com que o líquido colorido do cubo de gelo nesse recipiente vai para a parte de baixo do frasco.

4 | Qual das ilustrações mostra o que acontece quando o cubo de gelo é colocado em um A ilustração do frasco 3 representa o pote com líquido quente. líquido quente? Nele, a água do gelo colorido circula mais intensamente.

Por meio de estudos das ondas sísmicas provocadas por terremotos e de simulações de computador, os geólogos construíram um mapa que indica o desenvolvimento do núcleo terrestre no último bilhão de anos. Eles chegaram à conclusão de que o lado do núcleo asiático acumula material ferroso mais rapidamente do que em outros pontos. A “deformação” do núcleo pode causar alteração do campo magnético da Terra e mudança na corrente de convecção no núcleo externo e no manto devido à liberação do calor do núcleo interno.

Edu Borges

O movimento do ferro líquido na parte externa do núcleo libera mais calor no lado asiático do que na região ocidental, onde se localiza a América do Sul. Texto baseado em: FROST, D. A. et. al. Dynamic history of the inner core constrained by seismic anisotropy. Nature Geoscience, n. 14, p. 531-535, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1038/ s41561-021-00761-w. Acesso em: 8 ago. 2022.

água gelada

água de torneira

água morna

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

105

O núcleo As medidas da extensão das camadas do interior da Terra variam de acordo com o estudo feito pelos pesquisadores. Embora existam pequenas variações nas medidas de cada grupo de pesquisa, há concordância quanto ao número e às características de cada camada.

Entenda os resultados A água colorida proveniente do gelo mostrou que a porção ao redor dele, que apresentava a temperatura mais baixa, desceu em direção à porção da água do fundo do frasco, de maior temperatura. Não é visível na atividade, mas a água mais quente do fundo do vidro sobe em direção à região ocupada pela água fria, enquanto a massa de água fria desce. Esse movimento é conhecido como corrente de convecção e também ocorre no manto.

crosta terrestre manto

Reinaldo Vignati

núcleo

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

A temperatura do material pastoso que forma o manto é mais alta próximo do núcleo do que da crosta. Essa diferença de temperatura faz com que aconteça a convecção.

O núcleo Localizado no centro da Terra, o núcleo é a camada mais quente do planeta. Pesquisas científicas recentes indicam que ele é formado por uma mistura de metais, sendo composto, predominantemente, de ferro. Nessa camada, são atingidas temperaturas entre 5 000 ºC e 6 000 ºC. A temperatura das camadas superiores, manto e litosfera, é afetada pelo calor do núcleo da Terra por causa da transferência de calor de uma camada para outra, gerando um sistema que mantém as atividades sísmicas do planeta. A camada mais interna é dividida em duas partes: o núcleo externo, formado por material líquido, e o núcleo interno, formado por material sólido. A partir de 2 950 km de profundidade é que começa o núcleo. A Terra se comporta como um sistema dinâmico, uma vez que há troca de calor e de materiais entre seu interior e o espaço sideral, além de apresentar um processo de desenvolvimento contínuo. As mudanças que vemos externamente, na crosta, são influenciadas por forças planetárias internas que moldaram os continentes como os conhecemos hoje. Esse processo vem ocorrendo desde o surgimento do Sistema Solar, entre 4,5 e 5 bilhões de anos atrás. O conhecimento científico que temos sobre as diferentes camadas do planeta tem sido obtido por meio de testes e medições realizados em centros de pesquisa espalhados pelo mundo, inclusive no Brasil. 106

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

106

Reveja

RevejA Analise a imagem a seguir, que mostra a estrutura e as dimensões aproximadas das camadas internas da Terra. crosta oceânica

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

crosta terrestre continental

As atividades desta seção podem ser utilizadas como avaliação da aprendizagem dos estudantes ou como etapa de estudos preparatória para uma avaliação mensal ou bimestral. Você também pode aproveitar esta seção como atividade individual em sala de aula. Dessa forma, é possível observar o quanto cada estudante domina os conceitos trabalhados neste capítulo até o momento.

OSweetNature/Shutterstock.com

manto

Outra opção é trabalhar as questões dessa seção coletivamente. Os estudantes podem responder aos itens propostos em pequenos grupos. Assim, há o compartilhamento de respostas e a interação entre os estudantes com diferentes níveis de conhecimento do conteúdo.

núcleo externo

núcleo interno

Representação das camadas da Terra. Fonte: TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. p. 61 e 85.

Medidas aproximadas das camadas internas do planeta Terra Camada

Espessura aproximada

Crosta oceânica

Entre 5 km e 10 km

Crosta continental

Entre 25 km e 80 km

Manto

de 80 km da superfície até 2 900 km

Núcleo externo

de 2 900 km da superfície até 5 100 km

Núcleo interno

De 5 100 km até 6400 km

Posteriormente, a correção coletiva com toda a turma pode ser feita com a participação de representantes de cada grupo. A escolha dos representantes pode ser feita por sorteio, o que possibilitará o desenvolvimento da oratória e do controle emocional ao falar para um grupo maior de estudantes. Fique atento para incentivar e dar apoio àqueles que forem mais tímidos ou que apresentam pouca interação com os colegas.

Fonte: TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. p. 85.

Depois de analisar a imagem e a tabela apresentadas, responda: 1 | Qual é a camada terrestre mais extensa? Registre no caderno sua medida. A camada mais extensa é a do manto, que mede cerca de 2 820 km.

2 | Qual é a camada mais estreita? Registre sua medida. A camada mais estreita é a da crosta oceânica, que não supera 5 km.

3 | Em qual camada terrestre são realizadas as atividades humanas? Exemplifique sua resposta. As atividades humanas, como agricultura, pecuária e construções urbanas e rurais, são desenvolvidas na crosta continental.

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

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A atmosfera

A atmosfera A atmosfera é a porção de ar que envolve a Terra. Ela tem, aproximadamente, 500 km de espessura e contém gases essenciais para a existência de vida no planeta. Compare, no esquema, as dimensões da atmosfera terrestre com o diâmetro do planeta.

Expansão de repertório O conteúdo deste Início de con versa está relacionado com a Competência específica 2 de Matemática para o Ensino Fundamental.

A relação numérica entre distâncias, tamanhos ou outras grandezas físicas pode ser associada a elementos de mesma natureza. No caso da atividade proposta, os estudantes deverão recorrer aos conhecimentos aprendidos em Matemática. Atividades numéricas aplicadas em outras disciplinas podem evidenciar como a matemática é importante para a compreensão do mundo e para o nosso cotidiano. Esse trabalho pode ser realizado em conjunto com o professor de Matemática.

diâmetro do planeta 12 740 km

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Reinaldo Vignati

Competência específica de Mate mática para o Ensino Fundamental 2: Desenvolver o raciocínio lógico, o espírito de investigação e a capacidade de produzir argumentos convincentes, recorrendo aos conhecimentos matemáticos para compreender e atuar no mundo.

atmosfera

espessura da atmosfera 500 km

Glossário Diâmetro: comprimento de uma reta que passa pelo centro e toca as bordas de um círculo.

O diâmetro da Terra é cerca de 25 vezes maior do que a dimensão da atmosfera.

Entre os gases que formam a atmosfera, encontram-se o gás oxigênio, o gás carbônico e o vapor de água, três substâncias fundamentais para a existência de vida na Terra. Além disso, a atmosfera terrestre protege o planeta da radiação ultravioleta emitida pelo Sol e contribui para a manutenção da temperatura ambiental dentro de limites suportáveis para a vida.

Expansão de repertório Sabendo-se que a atmosfera tem 500 km de espessura, o que tem maior comprimento: a espessura da atmosfera terrestre ou a distância entre os extremos norte-sul do Brasil? Analise as imagens a seguir e faça os cálculos.

Vladi333/Shutterstock.com

Imagem da atmosfera vista do espaço.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Selma Caparroz

Brasil: território BRASIL: TERRITÓRIO 50º O

PONTO MAIS SETENTRIONAL

NASCEN

Equador

raio da Terra ~ 6 400 km

centro da Terra

espessura da atmosfera ~ 500 km

manto da Terra crosta terrestre (0,1 cm)

0º

TE DO RI O AILÃ

núcleo da Terra

NASCENTE DO RIO MOA

PONTA DO SEIXAS

4 319,4 km

PONTO MAIS OCIDENTAL

PONTO MAIS ORIENTAL

2,1 cm 0,4 cm

4,8 cm

4 394,7 km

15 nte 719 k ira m ter res t

Fro

5,2 cm 10,4 cm

Você pode utilizar a atividade complementar sugerida em sala de aula passando o texto antes da imagem para os estudantes ou solicitar que eles façam em casa um modelo em escala que represente as proporções entre o raio do planeta e a espessura da atmosfera.

OCEANO ATLÂNTICO

a Trópico de C

pricórnio

km 67 7 3 toral i L

OCEANO PACÍFICO

ARROIO

CHUÍ

S 0

280

560 km

1 cm: 280 km

PONTO MAIS MERIDIONAL

Fonte: Atlas geográfico geográfico escolar. 8. Ed. Janeiro: IBGE, IBGE, 2018. p. 111. Fonte: IBGE. Atlas geográfico escolar. RioRio dedeJaneiro: 2016.

• Qual é a sua conclusão? Justifique apresentando o cálculo a um colega. A distância, em linha reta, entre o Arroio Chuí (RS) e o Monte Caburaí (RR) é mais extensa do que a atmosfera terrestre. A linha norte-sul do Brasil é cerca de 8,5 vezes mais extensa (4 394 km/500 km = 8,79 vezes).

As camadas da atmosfera Uma característica marcante da atmosfera é sua variação de temperatura, que não é uniforme em todas as altitudes. Um critério utilizado para a divisão da atmosfera em camadas é a variação vertical da temperatura. Você sabia que em lugares mais altos, como o topo de uma montanha, o ar é mais frio do que na praia? Quando o ar da superfície é aquecido, ele sobe em direção às camadas mais altas da atmosfera, onde é resfriado até o final da primeira camada.

Glossário Altitude: distância vertical medida entre um ponto na superfície do continente e o nível médio do mar.

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

Sugestão de atividade É muito frequente as pessoas acharem que a atmosfera da Terra é mais extensa do que sua parte sólida. Essa ideia é reforçada não somente pela nossa vivência – uma vez que não “entramos” na Terra da mesma forma que “entramos” na atmosfera, com aviões, foguetes ou satélites –, mas também pela maioria das ilustrações da camada de ar que rodeia o planeta publicada em revistas, jornais e livros. Um desenho está em escala quando são mantidas todas as proporções de tamanhos, partes, distâncias e

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Você pode também usar a ilustração para discutir a questão da proporção em sala de aula. Assim, com base no desenho, você pode estabelecer diversas relações de proporção, uma vez que o desenho está em escala. Por exemplo, pode-se descobrir o raio do núcleo da Terra comparando-o com o diâmetro do planeta. Analisando a imagem, os estudantes perceberão que o raio do núcleo está representado com 2,6 cm. Então, como o raio da Terra está representado na figura com 4,8 cm e conhecemos o valor real do raio da Terra, que é de 6 370 km, o raio do núcleo pode ser obtido resolvendo o seguinte cálculo: 2,6/4,8 = 0,54 × 6 370 = 3 450 km. A representação em escala da Terra e de sua atmosfera permite que os estudantes percebam a real proporção entre o tamanho do raio da Terra e da atmosfera.

formas daquilo que é reproduzido. Por exemplo, para que esteja em escala, um modelo em miniatura de um automóvel 50 vezes menor do que o automóvel que representa deve ter todas as partes, como carroceria, para-lamas, rodas e faróis, também 50 vezes menores do que as existentes no automóvel real. A representação em escala aproximada da Terra em corte tem as principais camadas que a compõem (núcleo, manto e crosta terrestre), além da camada gasosa (atmosfera). Note que a espessura da atmosfera (aproximadamente 500 km) é cerca de 12 vezes menor que o raio do planeta (6 370 km). Por isso, é difícil representar

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Reinaldo Vignati

em uma página de livro a atmosfera e manter sua proporção em relação ao diâmetro do planeta.

O mapa a seguir apresenta os pontos extremos do Brasil.

Um critério para dividir a atmosfera

Além da escala, pergunte aos estudantes se eles entenderam o significado da linha vermelha representada no gráfico e como fizeram a leitura dela. Repare que a linha vermelha correlaciona a escala de temperatura (abcissa) com a de altitude em quilômetros (ordenada).

Analise a ilustração a seguir, que mostra a variação da temperatura em toda a extensão da atmosfera.

Macrovector/Shutterstock.com; Editoria de arte

Uma habilidade importante a ser trabalhada em Ciências é a leitura de gráficos e tabelas. Explore com os estudantes a escala da figura em quilômetros (altitude) e peça que estimem algumas distâncias conhecidas. Por exemplo: Qual é a distância aproximada de casa até a escola e a da sala de aula até o pátio?

Um critério para dividir a atmosfera

115 110 105 100 95 90 85 80 75 70

Altitude (km)

65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30

-20

-10

Temperatura (ºC) Representação das camadas da atmosfera terrestre.

50 Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Fonte: LUTGENS, F. K.; TARBUCK, E. J. The atmosphere: an introduction to meteorology. 7. ed. Nova Jersey: Prentice Hall, 1998. p. 16.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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onlyyouqj/Freepik.com

Termosfera: também chamada de ionosfera. Nessa camada, há pouca quantidade de matéria e a pressão atmosférica é muito pequena, pois o ar é muito rarefeito. Localiza-se entre 90 km e 500 km de altitude. A temperatura na termosfera pode atingir 1 000 °C. Os efeitos dessa elevada temperatura na termosfera não são os mesmos que na superf ície da Terra. Devido à pequena quantidade de matéria ali presente, a disponibilidade de energia térmica é baixa, apesar da elevada temperatura, possibilitando que naves espaciais orbitem no seu interior sem causar danos aos astronautas.

Mesopausa: camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Como na tropopausa e na estratopausa, a temperatura fica constante (−90 °C) antes de começar a se elevar novamente. Tem, em média, 10 km de espessura e marca o início da termosfera.

Mesosfera: localiza-se entre 50 km e 90 km do solo. Na mesosfera, a temperatura volta a baixar, variando de 0 °C a −90 °C.

Estratopausa: camada de transição que marca o fim da estratosfera e o início da mesosfera. Nela, a temperatura também se mantém constante, próxima de 0 °C. Sua espessura média é de 5 km.

Estratosfera: nessa camada, a temperatura de −80 °C aumenta continuamente até valores próximos de 0 °C. Localiza-se entre 16 km e 50 km de altitude, na Linha do Equador. Essa camada inclui a tropopausa. É na estratosfera que encontramos a camada de ozônio (ozonosfera).

A temperatura é um conceito que está relacionado à energia cinética das partículas que compõem um meio, neste caso, o ar. Na termosfera, a energia cinética é muito alta, por isso, a temperatura chega a 1 000 °C. Contudo, apesar da altíssima temperatura, ela não causa danos a satélites e a outros equipamentos em órbita no planeta, pois a distância entre as partículas é grande e o ar, rarefeito. Outro critério usado para dividir a atmosfera está relacionado a sua composição. Assim, a primeira camada tem, aproximadamente, 80 km e é chamada de homosfera. Ela recebeu esse nome porque sua composição é uniforme (homogênea). Em porcentagem, o ar seco e limpo da homosfera é composto de aproximadamente: 78% de gás nitrogênio; 20,9% de gás oxigênio; 0,9% de gás argônio; e 0,1% de outros gases, entre eles o gás carbônico.

Sobre a termosfera

Após 80 km de altitude, a composição da atmosfera é variável, sendo formada por nitrogênio, oxigênio, hélio e hidrogênio. Por ter uma composição heterogênea, essa camada é chamada de heterosfera. Vários autores consideram ainda uma camada mais externa na atmosfera: a exosfera. Não há consenso sobre seu limite. Ela é ionizada e supõe-se que sua extensão atinja 1 000 km. A exosfera não faz a filtragem da radiação solar por ser pouco densa. Ela faz a mudança gradativa da atmosfera terrestre para o espaço interplanetário.

Tropopausa: camada de transição entre a troposfera e a estratosfera. Apresenta pouca ou nenhuma variação vertical de temperatura. Sua espessura varia de 8 km a 15 km, conforme a estação do ano e a região do planeta. Ela é mais fina nos polos e mais espessa nos trópicos. Troposfera: camada da atmosfera em contato com a crosta terrestre, ou seja, a região em que vivemos, onde os aviões se deslocam e ocorrem praticamente todos os fenômenos meteorológicos, como a formação de nuvem, chuva, furacão, neve, entre outros. Cerca de 90% dos gases que compõem a atmosfera se encontram nessa camada. Próximo à Linha do Equador, a troposfera pode atingir 16 km de altitude e uma temperatura de até 80 °C negativos (–80 °C). Nos polos, essa camada chega a 9 km e temperaturas de –55 °C.

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

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Fórum – A ozonosfera

FóRuM

As causas da destruição da camada de ozônio não é consenso na comunidade científica, portanto seria importante orientar os estudantes a buscarem, em grupos, diferentes informações sobre o tema, o que possibilita a troca de informações que se complementem, e o resultado final na apresentação das pesquisas será muito mais rico. Para subsidiar as informações a serem coletadas pelos estudantes, peça à turma que visitem o site do Ministério do Meio Ambiente sobre a camada de ozônio: https://www.gov.br/mma/ pt-br/noticias/brasil-faz-sua-partena-protecao-da-camada-de-ozonio (acesso em: 22 fev. 2022) e a página https://www.einstein.br/noticias/ noticia/destruicao-da-camada-deozonio-tem-relacao-com-novoscasos-de-cancer-de-pele (acesso em: 22 fev. 2022). Respostas 1. Sem a camada de ozônio, toda a radiação ultravioleta emitida pelo Sol chegaria à superfície da Terra, o que acarretaria efeitos nocivos aos seres vivos terrestres, como danos à visão, envelhecimento precoce, aumento na ocorrência de câncer de pele em humanos e outros animais e a morte ou alteração no desenvolvimento de plantas.

A ozonosfera Entre 15 km e 30 km de altitude na zona temperada e entre Glossário 20 km e 50 km de altitude na Linha do Equador, existe uma alta Radiação ultravioleta concentração de ozônio, a ozonosfera. Essa camada funciona (UV): faixa de ondas como um filtro, retendo grande parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol e proveniente do Sol. Caso toda a radiação ultravioleta emitida pelo parcialmente absorvida Sol chegasse à superfície da Terra, ocorreria a morte de grande pelo ozônio existente na número de seres vivos devido aos efeitos nocivos desse tipo de atmosfera terrestre. radiação. A ozonosfera recebe esse nome por causa de sua composição química, predominantemente formada por moléculas de ozônio, e não pela variação vertical da temperatura, sendo por isso incluída na camada chamada de estratosfera. Para responder às perguntas propostas a seguir, utilize seus conhecimentos e pesquise em páginas confiáveis da internet ou na biblioteca da escola. 1 | Que problemas poderiam ocorrer na Terra se a camada de ozônio fosse destruída? 2 | Discuta com o grupo: embora a camada de ozônio funcione como uma barreira contra a radiação solar, alguns raios ainda atravessam essa barreira. Que atitudes as pessoas devem tomar para se proteger dos efeitos nocivos da radiação UV emitida pelo Sol? Considere a sua experiência de vida durante a discussão. Respostas no Manual do Professor.

Água que cai do céu Podemos observar vários fenômenos relacionados à atmosfera: chuva, vendaval, frente fria, estiagem, poluição, chuva ácida, entre outros. Esses fenômenos interferem na vida na Terra e é na atmosfera que parte do ciclo da água acontece. O processo de transformação da água gasosa (vapor de água) em nuvens (água líquida ou sólida) ocorre na troposfera e é um dos fenômenos naturais mais importantes do planeta. A água no ambiente está em constante movimentação. Observe a imagem a seguir. Analise o percurso e as transformações que a água sofre desde o mar até a montanha. precipitação sobre o solo evaporação e transpiração

Como os vegetais representam a base da cadeia alimentar terrestre, isso também afetaria em grande escala a sobrevivência de outros seres vivos, em um efeito cascata. Muitos cientistas discutem os efeitos da destruição da camada de ozônio, já que o crescimento da incidência dessa radiação acelera o aquecimento do planeta e, portanto, aumenta o aquecimento global. 2. Entre as atitudes que as pessoas devem tomar para se proteger da radiação UV, estão: evitar exposição excessiva à luz solar, principalmente entre as 10h e 16h; proteger-se da insolação usando roupas adequadas; passar protetor solar sempre que ficar exposto à luz solar; hidratar-se com frequência, em especial quando estiver exposto ao Sol; e consultar um dermatologista periodicamente para prevenir o câncer de pele. Os estudantes devem relacionar as ações pessoais adotadas para evitar os efeitos nocivos da luz solar e aquelas que devem ser incorporadas no seu dia a dia.

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evaporação da água do oceano Reinaldo Vignati

precipitação sobre o oceano

água subterrânea

água que escoa diretamente para o mar oceano água subterrânea que chega ao mar

Esquema do ciclo da água.

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Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Água que cai do céu Oriente os estudantes a analisar o esquema buscando no infográfico a sequência dos processos que ocorre urante o ciclo da água. Levante questões que possibilitem aproximar o tema “mudanças de estado físico da d água” a realidade de cada um, como: Quais são as mudanças de estado físico que acontecem no ciclo hidrológico? Pergunte-lhes quais dos fenômenos descritos na imagem eles percebem no cotidiano?

Retomada do Panorama

ReTOMADA DO PANORAMA Retome agora as questões iniciais da unidade e verifique se as respostas que apresentou estavam corretas ou precisarão ser complementadas. Orientações no Manual do Professor. 1 | As manchas brancas vistas na fotografia do planeta são nuvens que se formam na troposfera. 2 | Sua hipótese sobre como é o interior do planeta se confirmou? Desenhe no caderno as camadas que formam o planeta e identifique-as com legendas.

Mudanças de estado físico da água As nuvens são formadas a partir da água evaporada dos rios, lagos, oceanos e pela água da transpiração de animais e de plantas. Esse processo é facilitado quando a temperatura é mais alta, a umidade do ar é baixa e o vento sopra continuamente. Por outro lado, a água gasosa transforma-se em água líquida, ou mesmo sólida, quando a temperatura diminui e a umidade do ar é alta. Os elementos da imagem estão fora ilustrações: Edu Borges

de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

fusão

vaporização

solidificação

condensação

sólido líquido Esquema das mudanças de estado físico da água. Esses processos ocorrem continuamente na troposfera.

gasoso

Algumas situações do cotidiano em que podemos observar mudanças de estado físico da água são: evaporação da água em roupas no varal, derretimento (fusão) de gelo em um copo e a transformação da água líquida em sólida quando ela é colocada em um congelador (solidificação).

A chuva Quando o ar é resfriado, o vapor de água presente nele se condensa em gotículas que ficam suspensas na atmosfera. É desse modo que as nuvens se formam. Esse fenômeno geralmente ocorre nas altitudes mais elevadas da troposfera. Para que ocorra a precipitação – de neve, granizo ou chuva – em determinado local, não Glossário basta a presença de nuvens. Outros fatores também influenciam, como a umidade do ar e a temperatura. Quando a umidade do ar é muito baixa Chuva torrencial: e a temperatura está muito alta a probabilidade de chover é pequena. que cai com força É o que acontece, por exemplo, no sertão nordestino na época de seca. e abundância em Inversamente, caso a umidade do ar esteja muito alta, a probabilidade de um curto espaço de tempo. chuva é grande. Quando uma massa de ar quente e úmida encontra uma massa de ar frio e seco, ocorrem chuvas, muitas vezes torrenciais. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

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Verifique se os estudantes conseguiram reconhecer as manchas brancas na fotografia da abertura da unidade. A respeito do tópico 2 dessa seção, verifique se os estudantes identificam corretamente as camadas que formam o planeta Terra: núcleo (interno e externo), manto e crosta terrestre. Caso seja necessário, retome a imagem da página 103 com a turma.

Mudanças de estado físico da água Ao abordar as condições favoráveis para a evaporação da água, procure contextualizar a situação explicada com as roupas úmidas que são colocadas no varal para secar. Em dias mais quentes e secos, as roupas secam mais rapidamente do que nos dias chuvosos ou mais frios. Aproveite o repertório dos estudantes a respeito de fatos corriqueiros como esse e busque inseri-los na discussão. Explore as imagens que representam as mudanças de estado físico da matéria. A água é um ótimo exemplo para essa explicação, embora os estudantes ainda não dominem completamente os conceitos químicos de átomos e moléculas. A representação gráfica contribui para a construção de modelos mentais que explicam fenômenos observáveis. Os materiais em estado sólido têm forma e volume definidos. Os átomos que os compõem estão muito próximos uns dos outros, o que gera uma força intensa entre eles. Um líquido toma a forma do recipiente em que está. As moléculas dos líquidos estão mais afastadas entre si do que nos materiais sólidos, o que gera uma força entre elas de menor intensidade. Os gases ocupam todo o espaço em que estão contidos. As forças de interação entre as moléculas são mais fracas, uma vez que as distâncias entre elas são grandes, quando são comparadas com as dos líquidos.

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Chuva, granizo e neve

As nuvens são o resultado da condensação do vapor de água em torno de partículas sólidas microscópicas, como a poeira. As gotas minúsculas se unem e formam gotas maiores. Quando essas gotas se tornam pesadas demais para serem sustentadas pelas correntes de ar, elas caem na forma de chuva. Outros fatores que influenciam a formação de nuvens de chuva são a queda da temperatura e a redução da pressão atmosférica. Ernesto Reghran/Pulsar Imagens

O tema “precipitação” é muito amplo e pode ser abordado de diversas maneiras. Você pode aprofundar o tema de acordo com os fenômenos que ocorrem na região em que sua escola está localizada, com o interesse da turma ou até mesmo com a relevância do tema. Por exemplo, se é comum a ocorrência de vendaval ou granizo na região, aprofunde esse assunto com a turma. Explique a diferença entre orvalho, geada e neblina, se esses fenômenos forem comuns na região. O link a seguir serve de suporte para a preparação desta aula: https://moodle.ufsc.br/pluginfile.php/915206/mod_resource/content/2/Precipita%C3%A7%C3%A3o. pdf (acesso em: 22 fev. 2022).

Em geral, as chuvas em determinada região se concentram em uma época do ano. Na cidade de Londrina (PR), é mais comum que as chuvas fortes ocorram no verão. Foto de 2021.

Conhecer a distribuição de chuvas durante o ano em regiões agrícolas é importante para o planejamento do momento mais propício ao plantio e o melhor momento para a colheita. Em áreas urbanas, o poder público, municipal ou estadual, utiliza as informações meteorológicas para planejar ações em relação ao excesso de chuvas, que pode causar enchentes, deslizamentos e, consequentemente, vários tipos de dano, até mesmo fatais.

O orvalho e a geada O orvalho consiste no aparecimento de pequenas gotas-d’água que cobrem as superfícies expostas do solo, pedras, folhas, telhas etc., provenientes da incidência do ponto de orvalho (condensação). Essas gotas são depositadas por condensação direta do vapor-d’água do ar adjacente, principalmente nas superfícies horizontais, esfriadas pela radiação noturna. O orvalho pode-se formar sob condições calmas, quando o vapor-d’água difunde-se para cima, a partir do solo, e também para a superfície exposta e em processo de congelamento, na lâmina atmosférica inferior acima de 0ºC, tal como a grama em contato com o vapor, onde se condensa. [...]

Quando as gotas de chuva encontram fortes correntes de ar em grandes altitudes, elas podem congelar e se transformar em pequenas pedras de gelo, formando a chuva de granizo. Às vezes, as minúsculas gotas formadas nas partículas microscópicas das nuvens congelam-se e dão origem a pequenos cristais de gelo. Se o vapor de água encontrar esses cristais, pode haver a formação de flocos de neve. Cesar Diniz/Pulsar Imagens

Prefeitura de Aurora/Divulgação

A geada é, pois, um depósito em forma de cristais de gelo fino, por condensação direta do vapor-d’água em condições semelhantes à formação do orvalho. Ocorre quando a temperatura da superfície em que se deposita é igual ou inferior a 0ºC e está associada à passagem de frentes frias, no pós-frontal. A ocorrência de geada, assim como de orvalho, dá-se, sobretudo, em noites de céu limpo e de fraca umidade.

Granizo e neve

Nevoeiro e neblina

Pedras de gelo após chuva de granizo em Aurora (SC), 2022.

Os nevoeiros se diferenciam das nuvens porque ocorrem junto à superfície. É a umidade condensada perto do solo, em forma de depósito. Não são mantidos em suspensão pelas correntes ascendentes. São formados por gotículas de água extremamente pequenas e que, por convenção, reduzem a visibilidade horizontal a menos de mil metros. A obscuridade na atmosfera pode se dever às diminutas gotas-d’água ou às partículas de fumaça (ou ambas), em suspensão na atmosfera. Também são conhecidos por smog, combinação de smoke – fumaça e fog (mistura de neblina e fumaça).

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Vista da cidade de São Joaquim (SC) coberta por neve, 2021.

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

São condições essenciais para formação dos nevoeiros: umidade elevada à tarde, com céu limpo; ventos fracos; forte resfriamento noturno em consequência da radiação terrestre, propiciada pela fraca nebulosidade. Ocorrem sempre pela manhã e são dissipados pela insolação. São mais comuns nos vales e baixadas. Em alguns lugares ocorre sob a forma de neblina, que é um nevoeiro mais tênue e com condições de visibilidade pouco acima do limite do nevoeiro. A névoa também é um tipo de neblina, diferente na sua composição, pois é estimulada por poeira ou fumaça. PINTO, Josefa Eliane Santana de Siqueira. Saturação e condensação do ar. In: Climatologia sistemática. Sergipe: Cesad, [2020].Disponível em: https:// cesad.ufs.br/ORBI/public/uploadCatalago/15011124022014Climatologia_Sistematica_Aula_7.pdf. Acesso em: 26 jul. 2022.

Múltiplos olhares Editora Scipione

Múltiplos Olhares Encontros d’água: sete contos d’água, de Ninfa Parreiras. São Paulo: Scipione, 2015. Essa obra apresenta de forma poética diferentes aspectos da água, como onde pode ser encontrada, seus estados físicos e a influência que exerce sobre diferentes paisagens, tudo narrado pela água, personagem principal da própria história!

As correntes de ar Uma ave que voa sem bater as asas e ainda assim consegue elevar-se na atmosfera pode ser algo intrigante. Um praticante de voo com asa-delta utiliza-se do mesmo recurso para permanecer mais tempo no ar.

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Algumas aves, como os albatrozes e urubus, são capazes de usar a corrente de ar quente para se manter planando, ou seja, podem manter seu voo sem bater as asas.

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Por meio da leitura do livro Encontros-d’água: sete contos-d’água, você pode explorar e valorizar a linguagem poética para a qual um conteúdo científico serve de inspiração. Se possível, trabalhe o livro com o apoio da área de linguagem, abordando a Competência específica 5 de Linguagem para o Ensino Fundamental da BNCC. Competência específica de Lin guagem para o Ensino Fundamental 5: Desenvolver o senso estético para reconhecer, fruir e respeitar as diversas manifestações artísticas e culturais, das locais às mundiais, inclusive aquelas pertencentes ao patrimônio cultural da humanidade, bem como participar de práticas diversificadas, individuais e coletivas, da produção artístico-cultural, com respeito à diversidade de saberes, identidades e culturas.

As correntes de ar

Divulgação

Já as tempestades e os furacões são fenômenos atmosféricos violentos. A força do vento nessas situações sempre causou danos e riscos às pessoas. Explicar os fenômenos da natureza por meio da relação com alguma divindade poderosa é muito comum na mitologia de diversos povos. Entre os antigos gregos, o vento era uma manifestação atribuída ao deus Éolo. Atualmente, a Ciência conseguiu reunir muitas informações sobre a origem dos ventos e como se comportam, sejam as brisas que refrescam os dias quentes, sejam os violentos furacões que arrastam tudo o que encontram pela frente.

A formação dos ventos horizontais ou verticais se deve à energia solar que aquece o solo e a atmosfera. A superfície da Terra absorve a energia radiante do Sol e a transfere para a atmosfera. O ar mais aquecido do nível do solo é transportado, verticalmente, para as camadas mais altas da atmosfera ou, horizontalmente, para regiões mais frias (baixa pressão). A temperatura do ar é influenciada pela altitude, inclinação do solo (montanhas e serras) ou composição do solo (materiais diferentes têm capacidades térmicas diferentes). O contraste da temperatura da água dos oceanos ou das represas, em relação à temperatura do solo pode formar fortes correntes de ar.

Estragos provocados por um vendaval em Dourados (MS), 2021. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

115

A intensidade dos ventos é medida em quilômetros por hora e pode provocar estragos pelos lugares que passam. A escala Fujita-Pearson é utilizada pelos meteorologistas para classificar a intensidade do vento. A escala Fujita-Pearson foi criada por Theodore Fujita e Allan Pearson, diretores do Centro de Previsão de Tempo de Kansas City, nos Estados Unidos da América.

Escala

Velocidade do vento (km/h)

Poder destrutivo

entre 65 a 115

Leve: em geral causa poucos danos, como galhos de árvores quebrados.

de 115 a 180

Moderado: árvores são quebradas e casas, destelhadas.

de 180 a 250

Forte: grandes árvores são arrancadas.

de 250 a 330

Severo: paredes e telhados de edifícios sólidos são arrancados.

de 330 a 420

Devastador: trens e caminhões pesados são arrastados.

superior a 420

Terrível: destruição de tudo que está em seu caminho.

Fonte: SEMASA. Artigo 6 – Escala Fujita. Disponível em: http://www.semasa.sp.gov.br/artigos-do-boletim-da-defesa-civil/artigo-6/. Acesso em: 26 jul. 2022.

115

Expansão de repertório – Éolo, reis dos ventos

Expansão de repertório

O vento é um fenômeno físico presente no dia a dia de todos. Os estudantes vivenciaram situações em que o vento provoca algum efeito negativo mas também já vivenciaram situações agradáveis em razão dele. Pergunte aos estudantes se eles já brincaram com uma pipa de papel (também chamada de papagaio, maranhão, arraia, corica, padorga, bolacha, quadrado).

Éolo, rei dos ventos De acordo com a mitologia grega, Éolo vivia em Eólia, uma ilha flutuante. Zeus, pai dos deuses gregos, tinha dado a ele o poder de acalmar e despertar os ventos. Quando o herói grego Odisseu (ou Ulisses) visitou Éolo, foi recebido como um convidado de honra. Ao partir, Odisseu recebeu, como presente de Éolo, um vento favorável e uma sacola de couro repleta de todos os ventos. Os marinheiros de Odisseu, pensando se tratar de uma sacola com ouro, abriram-na e a costa foi imediatamente “varrida”. Depois disso, Éolo recusou-se a ajudá-los e expulsou-os da ilha. Em algumas versões do mito, Éolo era um sábio, grande conhecedor de todos os ventos. Na mitologia grega, a habilidade de controlar os ventos daria ao portador a capacidade de navegar embarcações facilmente e, também, o poder destrutivo das tempestades.

Explique que, para a pipa voar, é necessário que haja vento, pois é ele que empurra a pipa para cima. A linha utilizada para prender a pipa dá a inclinação adequada. Sem a linha, a pipa seria arrastada pelo vento.

1 | Em nossa sociedade atual, qual é a importância de conhecer e compreender a dinâmiConhecer a dinâmica dos ventos traz vários benefícios aos empreendimentos humanos, como ca dos ventos? desenvolver técnicas para utilizá-lo no transporte, na indústria, na geração de energia elétrica, na prevenção de desastres, entre outras.

A subida da pipa ocorre devido ao escoamento do vento sobre ela, com a formação de uma zona de baixa pressão em cima da pipa.

Atenção: oriente os estudantes sobre dos cuidados a serem tomados ao empinar pipas: não as soltar perto de redes elétricas; não usar cerol ou outros cortantes; não correr atrás delas em ruas e avenidas; não pular muros; não as soltar de lajes.

As correntes de convecção As correntes de ar horizontais e verticais dependem da diferença entre temperatura e pressão de regiões próximas. Elas são facilmente percebidas na praia e em campos abertos. Você pode simular uma corrente de convecção vertical utilizando um aquecedor de ambiente portátil ou uma vela acesa. Uma proposta para orientação dessa simulação está disponível no link: https://seara.ufc.br/pt/sugestoespara-feira-de-ciencias/sugestoes-defisica/calor/conveccao-de-ar-quente/ (acesso em: 8 ago. 2022)

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As correntes de convecção ar mais frio

I Kononenko/Shutterstock.com

Para os estudantes acompanharem esse estudo do vento, pode ser proposta uma atividade para empinar pipas, orientando-os para que observem o comportamento delas no vento. No link a seguir, há uma proposta de abordagem para esse tema em: https://repositorio.ufmg. br/bitstream/1843/VRNS-9PAMZY/1/ constru__o_de_pipas_como_ recursos_didatico_para_p_ensino_ de_.pdf (acesso em: 13 ago. 2022).

ar quente

Glossário Massa de ar: grandes volumes de atmosfera em que as variações de temperatura e de pressão são relativamente pequenas. Oceanos, grandes florestas, áreas cobertas com gelo são exemplos de superfícies sobre as quais se formam massas de ar. 116

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Quando certa porção de ar é aquecida por uma fonte de calor, como uma vela, uma fogueira, um aquecedor ou a chama de um fogão, ocorre a movimentação do ar: a porção quente de ar sobe e seu lugar passa a ser ocupado por uma porção de ar mais frio que, por sua vez, é aquecida e também sobe, e assim por diante. Correntes de ar verticais que se formam desse modo são denominadas correntes de convecção. Fisicamente, é o mesmo processo que acontece na movimentação do material pastoso que forma o manto terrestre. Na troposfera, camada atmosférica de grande turbulência e variação de temperatura, ocorre a formação de correntes de vento. Nela, a região que está mais quente fornece energia térmica (calor) para o ar, que se aquece e sobe, formando uma corrente de convecção, enquanto, no nível do solo, o ar mais frio de outras regiões se desloca para o local mais quente. Os movimentos horizontais do ar são chamados de correntes de advecção. Os deslocamentos de massas de ar na superfície vão dos locais de maior pressão (ar frio) para os de menor pressão (ar quente). É assim que se forma a brisa marítima. No continente, por causa do aquecimento mais rápido do solo e do ar sobre ele, forma-se uma zona de baixa pressão. Isso faz com que o ar que está sobre o oceano se desloque para o continente devido à diferença de pressão.

Reinaldo Vignati

Comece explicando que muitas informações são transmitidas por meio de imagens no dia a dia. Notícias, cartazes informativos, placas de sinalização etc. são alguns exemplos em que as imagens comunicam informações relevantes.

corrente horizontal

corrente vertical

alta pressão

baixa pressão

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Esquema da formação de corrente de ar.

Reinaldo Vignati

A brisa marítima e a brisa terrestre são exemplos de movimentos horizontais de massas de ar. corrente de ar

Em seguida, explore as imagens desta página fazendo um paralelo entre a movimentação do ar atmosférico e os fatores descritos na página anterior. Você pode solicitar aos estudantes que leiam as imagens e as descrevam. Dessa forma, eles desenvolverão a capacidade de transformar uma imagem em texto descritivo.

corrente de ar

mar terra

Esquema da brisa marítima.

Reinaldo Vignati

Durante a noite acontece o inverso, ou seja, a terra se resfria mais rapidamente do que o mar. Isso determina a formação de uma região de alta pressão no continente, causando o deslocamento do ar da terra para o mar. Esse efeito forma a chamada brisa terrestre.

corrente de ar

corrente de ar mar

terra

Esquema da brisa terrestre. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

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Após a leitura e discussão da charge, acesse o link: http://www.geografia. seed.pr.gov.br/modules/conteudo/ conteudo.php?conteudo=244 (acesso em: 22 fev. 2022) e apresente aos estudantes o texto “O que são ilhas de calor”. Você pode ampliar a discussão considerando a realidade de sua região. A escola está numa ilha de calor? Há vegetação abundante na cidade, com muitas praças e áreas de reserva de mata? O que podemos fazer para reduzir as consequências da falta de vegetação na cidade ou no bairro?

As condições atmosféricas mudam continuamente durante o dia. A superfície da Terra recebe a luz solar, cuja energia pode gerar situações diversas. Por exemplo, em áreas com vegetação e corpo d’água, a energia solar favorece a evaporação, aumentando a umidade do ar na região. Já em áreas impermeabilizadas, desérticas, com rochas ou sem cobertura vegetal, por exemplo, grande parte da energia térmica é transferida para o ar, aquecendo-o. Nesse caso, o ambiente será mais quente do que a área com vegetação.

FóRuM Ilhas de calor Analise a ilustração a seguir e discuta com um colega. Igor Zakowski/Shutterstock.com

Fórum – Ilhas de calor

O ar e a tecnologia Além do uso da força do vento para deslocar embarcações a vela e girar as pás de um moinho, destacamos o desenvolvimento tecnológico da aviação ocorrido no século XX, cujo elemento fundamental é o ar. Os primeiros avanços na tentativa de alçar voo só foram possíveis quando o ser humano abandonou a ideia de imitar as aves. Dois fatores tiveram de ser vencidos: a dirigibilidade de um objeto mais pesado do que o ar (fato demonstrado pelo inventor brasileiro Alberto Santos-Dumont em 1901, quando ele contornou a Torre Eiffel, em Paris, em um balão movido por um motor que ele mesmo construiu) e a decolagem de um veículo mais pesado do que o ar. Santos-Dumont foi pioneiro na realização de uma grande façanha: a decolagem do primeiro voo de um veículo com a propulsão do próprio motor, sem a ajuda de lançadores. Esse voo foi realizado em 13 de setembro de1906, no Campo de Bagatelle, em Paris, com o avião que ele construiu e chamou de 14-Bis. Santos-Dumont morreu no Guarujá (SP) em 23 de julho de 1932, época em que o avião passou a ser utilizado, na própria pátria, durante a Revolução Constitucionalista de 1932. Além de explorar com mais detalhes quem foi Santos-Dumont, você pode solicitar aos estudantes que se dividam em grupos e façam uma pesquisa sobre o tema: Tecnologia e a atmosfera. Os aspectos físicos que garantem o voo de uma aeronave são explicados nas próximas páginas.

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Ela critica o desmatamento realizado pela ação humana.

1 | Qual é a crítica contida nessa ilustração? Além de sua beleza e finalidade em si, as árvores contribuem para regular o clima no planeta e mantêm a umidade do ar.

2 | O acontecimento retratado na imagem afeta o calor do local? Justifique sua resposta.

A ilustração mostra uma das consequências do desmatamento: o aumento da temperatura na região. Nas cidades, o excesso de áreas cimentadas, associado à falta de vegetação, também provoca aumento da temperatura no local (ilhas de calor).

O ar e a tecnologia A força do ar em movimento já foi observada inúmeras vezes pelo ser humano. Ela é capaz de destruir construções bem sólidas. Da mesma maneira, essa força é utilizada, há bastante tempo, para movimentar barcos ou moinhos. Vamos conhecer alguns exemplos de construções humanas no passado que visavam utilizar o ar para deslocamento. 118

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História da Ciência – Objetos voadores

HisTóRiA DA CiêNCiA ObjeTOs vOADORes

O Renascimento foi um período histórico de intensa efervescência cultural, artística e científica. O texto a seguir trata de um dos seus maiores expoentes: Leonardo da Vinci.

Uma ideia antiga, reproduzida por cientistas e inventores, é a de conseguir imitar os pássaros e se deslocar no ar “batendo asas”, embora artificiais. Desenhos do século XV, realizados por Leonardo da Vinci (1452-1519), demonstram essa intenção. Somente no século XIX, quase 400 anos depois, os primeiros objetos voadores tripulados foram inventados. Voar como as aves é um sonho que faz parte da história. Afinal, o ser humano não apresenta adaptações que o possibilitam decolar com a própria força muscular. Mesmo com a invenção de asas-deltas e de paraquedas, o que conseguimos até hoje foi pular de algum local alto e, então, controlar o voo até descer.

Leonardo da Vinci: invenções e ciência de seu tempo

Viktor Gladkov/Shutterstock.com

Rick & Nora Bowers / Alamy / Fotoarena

Leonardo vive um tempo histórico em que se define a si mesmo como um tempo de Renascimento. E entende Renascimento, no seu significado literal, como renascença do homem, nascimento, outra vez, do homem, de um homem novo e renovado (por oposição ao homem medieval). [...]. [...] O ideal de homem, e todas as épocas o têm, é precisamente aquilo a que hoje chamamos de o homem renascentista, isto é, um homem que se ocupa e se interessa por todos os domínios da vida, da arte e da ciência, um homem a que nada do que é humano pode ser alheio. E, neste aspecto, Leonardo da Vinci é o homem típico do Renascimento porque, mais que em nenhuma outra personalidade, nele se realiza esse ideal.

57 cm

Ilustração de asa produzida por Leonardo da Vinci. Peça exposta no Museu Nacional de Ciência e Tecnologia, em Milão, na Itália. Ao lado, uma espécie de morcego que se alimenta de frutos (Chrtopterus auritus).

[...]

Leonardo da Vinci projetou aparelhos mecânicos para voo movidos por energia humana. Supostamente, ele usou a anatomia de aves, morcegos e pipas como exemplos de observação. Analisando as imagens apresentadas, podemos perceber a semelhança entre o modelo construído por da Vinci e as asas de um animal voador.

O regresso à natureza e o naturalismo vão permitir o nascimento de uma nova ciência. [...] Pode-se conhecer a natureza e proceder à sua investigação e observação directas. A investigação científica é uma investigação baseada na observação e na experiência, tal como o mostram os trabalhos de Galileu e as intuições de Leonardo. [...]

1 | Quais são as características presentes no projeto do modelo de Leonardo da Vinci que se comparam às asas de um morcego? Como essas características podem favorecer o voo? A morfologia das asas do morcego e do modelo contém elementos que favorecem a aerodinâmica, como o formato e as membranas entre as estruturas sólidas.

O voo de aves e dos aviões Para que um voo ocorra, tanto das aves voadoras como dos aviões, são necessários três requisitos: propulsão, sustentação e dirigibilidade.

[...] O novo método científico, baseado na observação, na experiência e na experimentação, não é outra coisa senão esse mesmo diálogo entre a razão e a experiência. [...] Leonardo exclui, ainda, da investigação científica toda a autoridade e toda a especulação que não tenha o seu fundamento na experiência. [...]

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Edu Borges

Porque é pintor e porque a pintura é, a seus olhos, uma ciência, e uma ciência que se funda na matemática e na geometria, inscreve-se, Leonardo, neste movimento que culminará na constituição da chamada ciência moderna. [...]

A propulsão é a força que possibilita a decolagem, a subida e o deslocamento no ar. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

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FONSECA, M. J. M. da. Leonardo da Vinci: um gênio universal. Millenium, n. 5, jan. 1997. Disponível em: https://repositorio.ipv.pt/ bitstream/10400.19/675/3/Leonardo%20da%20 Vinci.pdf . Acesso em: 22 fev. 2022.

Sobre a questão desta seção: Ajude os estudantes a identificar as características comuns entre as asas de um morcego e o modelo desenhado por Leonardo da Vinci. Projete ou mostre fotografias de asas de morcego e chame a atenção para algumas semelhanças. Detalhes como a área da membrana das asas, a flexibilidade dos ossos e a força dos músculos necessários para mover a estrutura devem ser abordados.

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O voo de aves e dos aviões Para saber mais sobre os princípios físicos que garantem o voo das aves e dos aviões, leia texto disponível em: https://www2.ibb.unesp.br/Museu_ Escola/Ensino_Fundamental/ Animais_JD_Botanico/aves/aves_ biologia_geral_voo.htm (acesso em: 22 fev. 2022).

Os aviões utilizam a força dos motores, e as aves, a força muscular de suas asas para adquirir propulsão. Após a decolagem e a subida, a propulsão no ar pode ocorrer pela ação de motores – no caso de aviões – ou apenas pela ação do vento – no caso de planadores e de algumas aves que aproveitam as correntes de ar para se locomover. A sustentação é o fenômeno que envolve o deslocamento de ar e possibilita que as máquinas e aves voadoras se mantenham no ar. As asas são as principais estruturas que estabelecem essa permanência. O tamanho delas é fundamental e deve ser proporcional ao corpo que devem sustentar. Seu formato aerodinâmico também é importante nesse processo. Para haver sustentação da maioria das aves ou de aviões, deve haver deslocamento no ar; o formato das asas permite que a distância percorrida pelo ar na parte inferior seja menor que na parte superior, produzindo uma diferença de pressão entre essas partes e garantindo, assim, a sustentação.

Edu Borges

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Representação do voo de um avião e de uma ave. Observa-se também o esquema do deslocamento de ar nas asas do avião, que garante a sustentação.

A dirigibilidade, como o próprio nome diz, é o que permite as diferentes manobras em um voo – para cima, para baixo e para os lados. Ela é obtida, principalmente, pela movimentação adequada de partes das asas e da cauda, sejam elas de um animal voador, sejam de um avião.

Edu Borges

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Representação de avião e de ave efetuando manobras em pleno ar.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

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DeCiFRANDOa

Decifrando a Ciência – É verdade que avião infla quando pressuriza?

CiêNCiA

É verdade que avião infla quando pressuriza? [...] A fuselagem de um avião pressurizado é como um balão de ar, ele é “inflado” com uma determinada pressão diferencial (Delta P) para que todos possam viajar e respirar tranquilamente, mesmo estando a 11 quilômetros de altitude. Para que esta pressão seja controlada dentro da cabine enquanto o avião sobe, existe uma válvula chamada de “Out Flow“, que possui 3 (ou 4) motores redundantes e recebe sinais de controle de um computador de dados de ar. [...] [...] Em tempo, o “Delta P” é a diferença entre a pressão interna da cabine e a pressão atmosférica ao redor. Os motores jogam ar para dentro da cabine e a válvula “Out Flow” libera uma parte deste ar mantendo o controle da pressão. O que acontece se essa tal de válvula “Out Flow” travar aberta? Você quer dizer, os três motores dela falharem? Difícil heim… [...] [...] Mas ok, se ela falhar aberta o avião vai despressurizar. Mas não vai ser uma despressurização explosiva como as que aparecem no cinema, com comissárias e bagagens voando pelo teto, e sim uma perda de pressão gradual [...] [...] até o ponto em que as máscaras de oxigênio apareçam na sua frente (quando isso acontecer, o piloto já vai estar descendo o avião para uma altitude respirável). E o que acontece se a válvula “Out Flow” travar fechada? O avião vai inflar até explodir? Bem, usando a analogia do balão, você consegue soprar um balão até ele estourar? Ué, claro que sim! E se eu te der uma bola de futebol, de couro, você consegue soprar ela até estourar? Aí não né? E por quê? Porque a força de seus pulmões não vai ser maior do que a pressão necessária para romper a bola. No avião é semelhante, porém como estamos trabalhando com pressão diferencial e vidas humanas, outras medidas de segurança são tomadas além da rigidez estrutural. [...]

Note que as condições do lado de fora da aeronave impedem a existência de vida humana. Além de a temperatura e a umidade relativa do ar serem extremamente baixas, o ar é muito rarefeito, o que levaria à morte por asfixia. É a tecnologia aeronáutica que permite o voo nessa altitude.

São muitas as curiosidades dos estudantes sobre a aviação. Neste texto, é abordada a questão de como a pressão interna da cabine do avião é controlada. Válvulas especiais controlam a entrada e a saída de ar. O que pode acontecer se as válvulas falharem? O avião não vai explodir. Explore o texto com os estudantes e peça-lhes que escrevam as dúvidas que têm sobre o voo dos aviões e levantem outras questões. Recolha a lista de questões e pesquise em páginas confiáveis da internet ou em publicações especializadas as respostas que vão satisfazer a turma.

Glossário Motores redundantes: motores que têm a mesma função – se um falhar, outro assume a função do motor que falhou. Válvula Out Flow: válvula que controla o fluxo de saída de ar da cabine do avião – quando aberta libera a saída de ar; quando fechada impede a saída de ar.

Outra forma de trabalhar com o texto é solicitar aos estudantes que pesquisem os aspectos que interessam à turma. Algumas possibilidades são: Como a temperatura é controlada na cabine da aeronave? O ar que entra na cabine é filtrado? Qual é a altitude ideal de voo para um avião comercial? Qual é a pressão atmosférica fora da cabine? O ar dentro da aeronave é mais seco ou mais úmido do que o ar na superfície?

O ar na cabine de passageiros, embora respirável, é mais rarefeito do que ao nível do mar, pois a pressão do ar é equivalente à de uma altitude de cidade montanhosa, como Campos do Jordão, em São Paulo. É também muito mais seco do que o ideal, que deve ter umidade de 50% a 60%, pois as turbinas comprimem o ar externo e o aquecem, mas não conseguem aumentar significativamente a umidade relativa.

LITO. Aviões e música. Disponível em: https://avioesemusicas.com/e-

verdade-que-aviao-infla-quando-pressuriza.html. Acesso em: 17 jul. 2022. Após ler o texto, responda. 1 | Por que ocorre a dilatação da fuselagem em um voo em altitude elevada? Porque a pressão interna é maior do que a externa, o que provoca a dilatação. 2 | Em que camada da atmosfera voa o jato de transporte de passageiros mencionado no texto? Na troposfera. 3 | Em caso de despressurização súbita da cabine do avião, máscaras de oxigênio caem automaticamente do teto da aeronave. Em cada voo, os comissários demonstram como usar essas máscaras, recomendando: “Coloque primeiro sua máscara e só depois auxilie outra pessoa com dificuldade em utilizá-la”. Por que essa recomendação é necessária? Para que uma pessoa possa ajudar outra, é necessário que ela esteja em condições para tal, respirando normalmente. Caso contrário, as duas podem sofrer com a falta de oxigênio. Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

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Reveja

RevejA

Use uma parte da aula para acompanhar a resolução das atividades propostas nesta seção. Caso você perceba que alguns estudantes ainda apresentem dificuldades para usar algum conceito ou para resolver as atividades, prepare um material específico para ajudá-los a suprir as deficiências de aprendizagem.

1 | Escreva no caderno: Qual é a camada da Terra em que vivem os animais, as plantas e os outros seres vivos? Alternativa a. a. Crosta terrestre b. Manto c. Núcleo externo d. Núcleo interno

Estimule-os a perceber que a construção do saber é realizada cotidianamente, por meio dos referenciais que os cercam, dos incentivos recebidos e da prática constante do estímulo à curiosidade, principalmente científica, no nosso caso em particular.

2 | No caderno, explique o que causa a brisa marítima em um dia de sol na praia, utilizando a o dia, a temperatura no continente está mais alta que o ar que vem do mar, assim informação a seguir. Durante se forma a brisa marítima; ou seja, pela baixa pressão do ar (ar quente) no continente e maior “A baixa pressão do ar (ar quente) está no continente e a maior pressão do ar (ar frio) está no mar em um dia de calor.” pressão do ar (ar frio) no mar. E o que ocorre com as massas de ar durante a noite?

Durante a noite, ocorre uma situação oposta à anterior. No mar, há baixa pressão do ar (ar quente) e, no continente, há maior pressão do ar (ar frio).

3 | Quando os instrutores de voo dão orientações e estabelecem regras de segurança, seja em asa-delta, seja em planadores, eles determinam dias e horários para a realização desse tipo de atividade. Tente explicar por que eles fazem isso e não permitem que alguém a realize a voos de asas-delta e planadores dependem da existência de correntes qualquer hora do dia ou da noite. Os ascendentes de ar quente, pois são elas que os mantêm em voo. Para que essas correntes ocorram, é preciso que o ar próximo à superfície seja aquecido de modo mais intenso do que o ar mais acima e que não haja ventos muito fortes. Como essas condições não ocorrem a qualquer hora e em qualquer dia, nem sempre é possível realizar os voos planados.

4 | Que partes do avião são responsáveis pela: a. propulsão? Os motores. b. sustentação? As asas.

c. dirigibilidade? As partes da asa e da cauda do avião.

DESCOBRI QUE A ÁGUA DA CHUVA VEM DAS NUVENS.

Edu Borges

5 | Leia o diálogo representado no quadrinho e resolva a atividade proposta a seguir.

UÉ! ENTÃO POR QUE NÃO ESTÁ CHOVENDO AGORA QUE O CÉU ESTÁ CHEIO DE NUVENS?

A nuvem é o resultado da condensação do vapor de água em torno de partículas microscópicas conhecidas como

Explique a afirmação da menina e responda à questão do menino.

“núcleos de condensação”. Esses núcleos formam pequeníssimas gotas, que se unem e formam gotas maiores.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

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Quando essas gotas se tornam pesadas demais para ser sustentadas pelas correntes de ar, caem em forma de chuva; por isso, nem sempre a presença de nuvens implica imediata formação de chuva.

Ciências em ação – Você é o piloto

Ciências em ação

Quando trabalhar o conceito de aerodinâmica ao abordar o voo das aves e de como a observação de suas características influenciou o desenvolvimento aeronáutico, aprofunde o tema propondo a construção de aviões de papel. Muitos dos estudantes já devem ter feito um de brincadeira. Peça-lhes que mostrem os modelos que conhecem, e, em conjunto com o professor de Arte, faça uma exposição com os aviões de papel confeccionados. Caso ache pertinente, estimule os estudantes a fazer uma competição entre os diferentes modelos apresentados.

Você é o piloto Todos os dias, milhares de passageiros embarcam em aviões nos aeroportos do país para os mais diferentes destinos, nacionais ou internacionais. Observe o esquema a seguir. Nele, estão representadas as partes básicas que compõem qualquer avião. O que muda de um avião para outro é o tipo de propulsão (pode ser a hélice ou a jato) e a sofisticação do funcionamento das demais partes. Nesta atividade experimental, você vai construir um modelo de avião feito de isopor e observar a atuação de algumas de suas partes: flaps, leme de direção, ailerons e profundor. Além disso, vai experimentar a dirigibilidade do modelo do avião construído.

Estabilizador vertical

Flapes

Leme

Asas

Profundor Fuselagem

Edu Borges

Ailerão

Propulsores Partes de um avião que devem ser consideradas na construção do modelo.

Material: • 2 bandejas de isopor de aproximadamente 15 cm × 22 cm (iguais às utilizadas para acondicionar alimentos em supermercados) • tesoura de pontas arredondadas • régua

Camadas do planeta Terra — CAPÍTULO 4

123

Modelagem em Ciências Procedimento A. Para construir o avião que você vai “pilotar”, observe as imagens a seguir. Usando a bandeja de isopor, pode-se aproveitar a inclinação das laterais na construção da asa.

Leme

3 cm

Nariz

Encaixe da asa

Cauda

Leia o trecho do artigo Modelos científicos e suas relações com a epistemologia da Ciência e a educação científica, publicado por Irinéa de Lourdes Batista, Rosana Figueiredo Salvi e Lucken Bueno Lucas.

Edu Borges

A modelagem no ensino de Ciências é muito importante para os estudantes compreenderem a natureza do que se está estudando e como se comporta a realidade com base em ações controladas. Para entender os componentes de um avião, podemos utilizar um modelo como o que está sugerido nesta seção.

Encaixe da asa

Profundor

[...] − Os modelos ajudam a entender e estudar o comportamento do objeto/entidade a ser modelado, sendo preciso, primeiro, entender o que se demonstra no modelo para depois discutir questões do seu papel na representação do real. − Aprende-se a partir do estudo de uma modelação da realidade que, quando se cria um modelo, cria-se um tipo de estrutura representativa, mas quando se manipulam ou calculam ideias em um modelo, o que está sob estudo são alguns aspectos da realidade. − Ao estudar a estrutura pertencente ao modelo, tem-se um ponto de partida para a compreensão de um mundo possível. Ex. levantamentos de probabilidades (dados experimentais) em sistemas astrofísicos, em organizações moleculares etc. − Também se aprende a respeito do mundo a partir da construção de um modelo.

3,0 cm

4,0 cm

Flap

3,0 cm

Aleron

Aleron Cortar

Cortar

B. Identifique todas as partes do avião, escrevendo nelas os nomes correspondentes: aileirão, flapes, profundor, asas, leme de direção. Agora que seu avião ficou pronto, experimente a sensação de fazê-lo voar. C. Faça um movimento de lançamento para que ele atinja o máximo de distância. Em geral, quem o lança com muita força não é bem-sucedido. Experimente colocar em diferentes posições cada parte do avião e faça testes para ver o que acontece. Descubra quais manobras você consegue fazer com ele. D. Movimente as partes de seu aeromodelo para fazer com que ele, ao ser lançado: • se incline para cima (o nariz do avião deve subir);

BATISTA, Irinéa de Lourdes; SALVI, Rosana Figueiredo; LUCAS, Lucken Bueno. Modelos científicos e suas relações com a epistemologia da ciência e a educação científica. Rio de Janeiro: Abrapec, [2010]. Disponível em: http://abrapecnet.org.br/ atas_enpec/viiienpec/resumos/R1554-2. pdf. Acesso em: 22 fev. 2022.

• se incline para baixo (o nariz do avião deve descer); • faça uma curva para a direita; • faça uma curva para a esquerda; • desça ao chão mais suavemente.

O que deve ser feito no avião para que cada uma das manobras seja análoga às dos aviões reais: para subir, levantar um pouco o profundor; para descer, abaixar um pouco o profundor; para curva à direita, levantar o aileron direito, abaixar o esquerdo e mover o leme de direção para o lado direito; para curva à esquerda, levantar o aileron esquerdo, abaixar o direito e mover o leme de direção para o lado esquerdo; para descer suavemente, abaixar os dois flaps. É importante que os estudantes façam suas tentativas com base no que aprenderam no capítulo.

1 | Registre no caderno os procedimentos que você realizou para executar cada uma dessas manobras e quais os resultados obtidos. 124

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

124

4,0 cm

Neste capítulo

ROCHAS E SOLOS

LO U ÍT

P CA

Objeto do conhecimento: Forma, estrutura e movimentos da Terra.

As atividades desenvolvidas pela sociedade moderna dependem, em grande parte, dos materiais que são encontrados na crosta terrestre. É nela que está o solo necessário para a agricultura, por exemplo. Também é na crosta terreste que se encontram os minérios dos quais são retirados vários tipos de metais, como ferro, alumínio, manganês, cobre, níquel, lítio, entre muitos outros.

INÍCIO DE CONVERSA

Rubens Chaves/Folhapres

As imagens a seguir mostram uma jazida de extração de ferro no Vale do Jequitinhonha (MG). Analise-a e responda as questões.

Habilidade: EF06CI12

Temas abordados no capítulo • Tipos e origem das rochas • Formação e composição das rochas • Ciclo das rochas • Rochas sedimentares e fósseis • Propriedades e usos dos minerais pela sociedade • Impacto ambiental causado pela exploração de minérios • Formação e composição do solo • Tipos e características dos solos argilosos, arenosos e humosos

Início de conversa

Jazida de minério de ferro em Congonhas, (MG), 2017.

1. Porque, ao retirar o minério do solo, o ferro pode ser extraído e destinado a diversas finalidades. Podemos Glossário encontrar o ferro, por exemplo, em componentes de motores e veículos; Minério: mineral ou rocha que tem valor econômico. na composição de estruturas de diferentes edificações, como prédios, pontes e túneis; em utensílios agrícolas; além de diversos objetos | Por que o ser humano retira o minério de ferro do solo? de utilidades domésticas, como talheres, bandejas, panelas etc.

2 | A imagem mostra uma das maneiras possíveis de utilização do solo e dos seus constituintes. De que maneira o solo é utilizado na região onde você vive? Resposta pessoal. 3 | A utilização do solo de modo inadequado pode causar problemas ambientais e sociais. Você conhece algum problema socioambiental causado pela mineração no Brasil? Os acidentes de Mariana e Brumadinho, que aconteceram em Minas Gerais, em 2015 e 2019 respectivamente, são exemplos desses problemas.

Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Resposta 2. A resposta dependerá da região em que o aluno vive. Há a possibilidade de usar o solo para a agricultura, pecuária ou mineração. Em regiões urbanas, a percepção do uso do solo pode não ser tão evidente. Comente com os estudantes que a construção de moradias, de estabelecimentos comerciais e de vias de deslocamento também utiliza o solo, só que de outra maneira.

O tema principal deste capítulo é a exploração que o ser humano faz do que existe na camada mais superficial da crosta terrestre. É nela que ocorre a produção agrícola e construímos as cidades, é dela também que as indústrias retiram os minérios usados para os mais diversos fins e é com base nela que os cientistas pesquisam a origem das rochas e dos fósseis, entre outras atividades. A imagem desta abertura pode ser desconhecida para alguns estudantes, por isso, ajude-os a lê-la. Explique-lhes que o ferro, explorado em uma jazida de minério de ferro, será processado posteriormente, até que se possa aproveitar esse metal. Solicite que citem objetos que eles acham que são feitos de ferro (o aço é uma mistura de ferro com carbono e pequenas porções de outros metais). Pergunte-lhes como imaginam que a paisagem ficará após o encerramento da exploração da jazida. Explique que, no decorrer do capítulo, serão estudados os minerais, as rochas, a formação do solo e como são formados os fósseis. Nesta abertura de capítulo, estimule os estudantes a pensar nas questões propostas, que. serão discutidas ao longo do capítulo.

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O texto explica conceitos básicos sobre os principais tipos de rocha (associação natural de minerais), como as ígneas ou magmáticas, sedimentares e metamórficas. Uma possibilidade para iniciar a discussão sobre as rochas é solicitar aos estudantes uma relação dos materiais de sua residência feitos de rochas. Peça a eles que incluam nessa relação uma breve descrição dessas rochas. Essa relação deve ser recolhida e retomada futuramente. Não se preocupe se as respostas que eles trouxerem não corresponderem efetivamente a rochas. A ideia é que eles tenham um primeiro contato com o assunto. Utilize as imagens desta e da próxima página para destacar que algumas características das rochas podem ser observadas facilmente, enquanto outras necessitam de instrumentos para um olhar mais profundo. Se possível, traga algumas rochas e mostre diferenças facilmente observadas, como a cor e a composição.

Rochas e minerais As rochas Você sabe o que é uma rocha? Rocha é todo material sólido formado por agrupamentos de um ou mais minerais. Há vários tipos de rochas que compõem a crosta terrestre. Observe a imagem a seguir e reflita. Nela estão representadas rochas de diferentes composições. As cores indicam que são formadas por diferentes tipos de minerais. happy_finch/Shutterstock.com

Você pode ler o artigo “Rochas”, de Pércio de Moraes Branco, disponível em: http://www.cprm.gov. br/publique/CPRM-Divulga/CanalEscola/Rochas-1107.html (acesso em: 7 mar. 2022).

Rochas de diferentes cores, tamanhos, formatos e composições.

O solo sobre o qual vivemos corresponde a apenas uma fina camada da superfície da crosta terrestre. Ao longo da formação da Terra, alguns fenômenos, como o vulcanismo, deram origem a rochas de diferentes tipos e composições. Dessas rochas, o ser humano aprendeu a extrair alguns minerais e a fazer uso deles de várias maneiras, como veremos mais adiante no capítulo. As rochas apresentam diferentes aspectos. Se as observarmos a olho nu, ou seja, sem a ajuda de instrumentos ou aparelhos, é possível identificar fragmentos de várias cores, brilhos e formas. Em certas rochas, porém, essa distinção se torna um pouco mais difícil, uma vez que seu aspecto pode ser bastante uniforme. Essa análise a olho nu é chamada de estudo macroscópico. Andres Sonne/Shutterstock.com

As rochas

Observação macroscópica de diferentes tipos de rochas.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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No link https://www.youtube.com/ watch?v=4-xcJjiSNHQ (acesso em: 3 ago. 2022), há um vídeo sobre os tipos de rocha e seus usos. Ele pode ser utilizado como introdução a esse assunto, uma vez que as informações são apresentadas de forma resumida, e também servir como elemento motivador para o estudo do tema.

Podemos notar que algumas rochas apresentam mais de uma cor e outras parecem ter somente uma. As cores diferentes que vemos são provenientes dos variados minerais que as compõem. No entanto, podemos estudar as mesmas rochas utilizando um microscópio especial, que evidencia os diversos minerais presentes nelas. A análise microscópica de seus componentes fornece informações importantes sobre sua origem e sua composição química e, até mesmo, sobre o uso que pode ser dado a essas rochas. Scenics & Science/Alamy/Fotoarena

Na página do Museu Virtual Geológico do Pampa (MVGP), vinculada à Universidade Federal do Pampa – https://sites.unipampa.edu.br/mvgp/ (acesso em: 3 ago. 2022) –, há muitas informações sobre Geologia e um catálogo on-line de rochas e minerais do acervo da universidade. Nesse site, você encontrará diversas fotos de rochas, inclusive feitas por meio de microscópios. Utilize-as para ilustrar suas aulas.

CIE_L6_C5_F004 - Fragmento de rocha magmática (cassiterita) vista ao microscópio.

Imagem microscópica de um fragmento de cassiterita, um tipo de rocha.

Tipos de rocha

Glossário

As rochas podem ser classificadas, quanto a sua origem, como ígneas, sedimentares ou metamórficas. As rochas ígneas têm origem vulcânica, as sedimentares são formadas por partículas desprendidas de diversas rochas e as metamórficas originam-se das transformações que ocorrem nas rochas ígneas e sedimentares.

Ígneo: derivado da palavra de origem latina igneus, que significa “em fogo”; “relativo a fogo”.

Rochas ígneas A crosta terrestre não é contínua. Já vimos que ela é formada por um conjunto de placas litosféricas (tectônicas). Os vulcões estão localizados nas regiões em que ocorrem encontros dessas placas, ou seja, em regiões onde há maior facilidade de rompimento. Por meio deles, o magma pode atingir a superfície da Terra. Um vulcão em erupção lança grande quantidade de lava. A lava é o magma do manto que é expelido pelos vulcões. Quando esfria, ela endurece formando um tipo de rocha chamada de ígnea ou magmática. O poder destrutivo da lava é muito grande, pois ela sai do vulcão a uma temperatura bastante elevada, podendo queimar ou derreter tudo o que estiver à sua frente. O calor do ar próximo à lava é tão grande que causa a morte dos seres vivos mesmo antes de encostar neles. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Os vulcões ativos e os extintos Lava vulcânica expelida por vulcão ativo, Monte Fagradalsfjall, Islândia.

Você poderá sugerir aos estudantes que assistam a vídeos da erupção de diferentes vulcões ao redor do mundo. O vulcão Etna, que fica no sul da Itália, é muito ativo e entrou em erupção nas últimas décadas. Há registros recentes em vídeos e imagens da intensa atividade de vulcões no Japão, nas Ilhas Canárias, no Havaí e na Islândia.

Aproveite o assunto para explorar em conjunto com o professor de Geo grafia a Competência específica 1 de Geografia para o Ensino Fundamental, da BNCC. Competência específica de Geografia para o Ensino Fundamental 1: Utilizar os conhecimentos geográficos para entender a interação sociedade/natureza e exercitar o interesse e o espírito de investigação e de resolução de problemas.

Rob kemp/Shutterstock.com

1. O granito tem diversas utilidades e é comumente usado em bancadas de pias, pisos e em ornamentos. 2. O basalto é usado na construção civil para fazer brita. 3. A pedra-pomes é porosa e pouco densa; é comumente utilizada na esfoliação da pele, para eliminar células mortas.

Glossário Brita: pedaço pequeno e variado de rocha utilizado na composição do concreto, na cobertura de estradas de rodagem (antes da camada de asfalto) e em ferrovias, entre outros usos. 128

Como vimos no capítulo anterior, os materiais lançados pelas erupções vulcânicas são estudados pelos cientistas, que procuram entender melhor como é o interior do planeta.

Os vulcões ativos e os extintos Vulcões ativos são comuns nas regiões de contato entre as placas tectônicas. Uma das regiões de maior intensidade vulcânica próxima ao Brasil é a costa do Chile, onde se chocam as placas litosféricas Sul-americana e a de Nazca.

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Tyler Boyes/Shutterstock.com

Os vulcões ativos produzem rochas que são acrescentadas à crosta terrestre. Granito, pedra-pomes e basalto são alguns exemplos de rochas ígneas. chittakorn59/Shutterstock.com

Mostre também as imagens da reportagem, disponível no link indicado a seguir (o texto está em inglês). Nela é possível ver diferentes vulcões inativos ao redor do planeta e como o espaço, antes ocupado por sua cratera, foi utilizado pelas populações humanas. Disponível em: http://www. theworldgeography.com/2012/12/ unusual-craters.html. Acesso em: 3 mar. 2022.

ImageBank4u/Shutterstock.com

Durante a discussão, estimule-os a imaginar as consequências da erupção de grande magnitude de um vulcão e a tecer argumentos que justifiquem a opinião deles. A toxidez dos gases emitidos, a quantidade de lava expelida, a extensão da área atingida etc. são alguns dos pontos que podem ser abordados na aula.

Dirk Huelser/Shutterstock.com

Diferentes materiais são expelidos pelos vulcões, como lava, rochas, cinzas e poeira. Muitas vezes, as erupções vulcânicas liberam gases tóxicos na atmosfera, provocando chuvas ácidas, que causam danos ao ambiente em geral, em especial à vegetação e aos animais. Já as cinzas expelidas são um problema para a aviação, pois danificam os motores dos aviões e podem causar sérios acidentes.

Use o vídeo disponível em https:// pt.khanacademy.org/science/7ano/a-terra-dinamica/os-vulcoes/v/ atividades-vulcanicas (acesso em: 3 ago. 2022) para ampliar o conhecimento dos estudantes sobre os vulcões e as atividades vulcânicas. Você pode apresentá-lo durante as aulas ou recomendar a eles que o assistam fora do horário das aulas. O vídeo mostra a estrutura dos vulcões, os tipos de erupção, as localidades em que há mais vulcões e os esforços que têm sido efetuados na tentativa de prever a ocorrência de erupções.

Erupção de vulcão ativo na Ilha de Palma, Espanha (2021).

nuvem de cinzas e gases cratera chaminé

fluxo de lava camadas de cinzas

camadas de lava

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Designua/Shutterstock.com

rocha

câmara magmática Esquema de um vulcão. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Há diversas razões pelas quais as pessoas vivem perto de um vulcão ativo. O principal motivo é econômico, pois o solo, normalmente, é rico em minerais que favorecem a agricultura. Além disso, há motivos religiosos e culturais. Para mais informações, consulte o link: https://www.natgeo. pt/meio-ambiente/2018/05/porquee-que-ha-tantas-pessoas-viver-pertode-vulcoes-ativos (acesso em: 7 mar. 2022).

Expansão de repertório

O risco de viver perto de um vulcão Dizemos que um vulcão é ativo quando ele entra em erupção com frequência ou se localiza em uma região de intensa atividade vulcânica. No entanto, não é possível prever com exatidão quando um deles entrará em atividade. Por outro lado, os que já estiveram ativos e hoje se encontram distantes das regiões de intensa atividade vulcânica são con16/08/2022 11:19siderados extintos, isto é, não apresentam Weather Forecastde & Live atividades, Radar indícios como abalos sísmicos, emissões de gases ou poeira. Há cerca de 90 milhões de anos, na região de Poços de Caldas (MG) havia vulcões ativos. Imagens de satélites evidenciam um conjunto de rochas em forma de círculo, uma caldeira vulcânica. UNB - Unidade Industrial de Caldas, MG

Expansão de repertório – O risco de viver perto de um vulcão

Acesse o link a seguir e assista à reportagem sobre a erupção vulcânica ocorrida em 2021 nas Ilhas Canárias: https://www.youtube.com/ watch?v=m_pxkZ4DT4k (acesso em: 7 mar. 2022). Resposta 1. Respostas possíveis: Os seres humanos, a fauna e a flora do entorno podem ser feridos ou exterminados pela lava derramada; os gases tóxicos podem causar a intoxicação ou a morte de seres vivos; as chuvas ácidas podem ser responsáveis por danos a edificações e outros bens materiais, bem como à vegetação e aos mais diversos seres vivos. Tudo isso terá como consequência danos ambientais irreparáveis e um grande prejuízo econômico, pois plantações, casas, veículos, edificações, entre outros bens materiais, podem ser destruídos.

Divisa entre os estados de São Paulo e Minas Gerais Cadeia montanhosa na região de Poços de Caldas, no sul de Minas Gerais. Imagem do satélite Landsat 5, de 1o de junho de 1997.

Discuta com os colegas. 1 | Quais são os riscos para a população e para os animais da região em caso de uma erupção vulcânica? Resposta no Manual do Professor. 2 | É possível que ocorram alterações na paisagem da região afetada após uma erupção Os estudantes poderão citar várias alterações, entre elas: destruição da paisagem natural, vulcânica? 2. aumento da altura de morros e/ou elevação do solo, mudança da composição da superfície do solo, substituição do solo agriculturável por uma camada de rocha magmática.

3 | O Kilauea é um vulcão em atividade, localizado no Havaí. Em setembro de 2021, após um ano da penúltima erupção, formou-se uma erupção de fissura na cratera que abrigava um lago de lava em resfriamento. É possível prever quando será a próxima erupção do vulcão Kilauea? 3. Não é possível prever com exatidão uma erupção. Os indícios de um novo evento são analisados pelos cientistas, que informam se está ocorrendo aumento ou não da atividade vulcânica da região.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

https://satellite-map.gosur.com/?ll=-21.901547034926637,-45.93744048829143&z=9.695943337848222&t=satellite

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Rochas sedimentares

Rochas sedimentares Fóssil: resto ou vestígio de seres vivos (animais e vegetais) de épocas passadas encontrado nas rochas sedimentares. Intemperismo: processo de desintegração e fragmentação das rochas.

Informações que os fósseis fornecem A formação de fósseis exige condições especiais, pois eles ocorrem principalmente em sedimentos de oceanos e lagos.

vvoe/Shutterstock.com

Citamos especificamente essa forma de fossilização, pois, além de ser a mais comum, está ligada à formação das rochas sedimentares. Se você considerar adequado, apresente as outras formas, que podem ser vistas em: https://www. ufrgs.br/museupaleonto/?page_ id=735 (acesso em: 8 ago. 2022).

Glossário

João Prudente/Pulsar Imagens

As rochas sedimentares são formadas na superfície da crosta terrestre. As rochas ígneas, metamórficas ou até mesmo as sedimentares são desgastadas pela ação da água, do vento e de outros agentes de intemperismo. Os pequenos grãos resultantes desse processo são transportados, por meio de rios, ventos ou geleiras, para regiões mais baixas da superfície, onde se acumulam. Essas regiões são denominadas bacias ou depósitos sedimentares. Nos depósitos sedimentares, os grãos geralmente são depositados em ambiente aquático e, com o tempo, se acumulam no fundo, formando camadas que se sobrepõem. As camadas inferiores são submetidas a condições de temperatura, pressão e acidez que vão modificando e agregando o material original. Assim, os grãos que compõem o depósito sedimentar sofrem transformação, dando origem a uma nova rocha. Um exemplo disso é o arenito, cujas camadas se formaram ao longo de milhares de anos.

Aproveite e apresente o site produzido pelo Serviço Geológico do Brasil a respeito do tema. Mostre as fotos e os textos que as explicam como são formados os fósseis. Disponível em: https://www.cprm. gov.br/publique/SGB-Divulga/ Canal-Escola/O-que-sao-e-comose-formam-os-fosseis%3F-1048.html (acesso em: 3 set. 2022).

A. Amostra de arenito. B. Rocha sedimentar presente no Parque do Varvito, em Itu (SP), 2017.

3 Reinaldo Vignati

As rochas sedimentares são compostas de partículas de diferentes tamanhos e naturezas. Como suas camadas foram geradas uma a uma pela deposição de sedimentos, restos de seres vivos decompostos permaneceram entre elas. Após milhares de anos, e em condições muito especiais, alguns desses restos se petrificaram e ficaram agregados às rochas sedimentares, formando os fósseis. Os fósseis são valiosos para a Ciência, pois por meio deles é possível obter informações sobre os ambientes de milhares de anos atrás.

4 1 Esquema de fossilização de um animal: 1. Morte do organismo. 2. As partes moles se decompõem, restando o esqueleto do animal. Os primeiros sedimentos começam a se depositar em torno do esqueleto. 3. Os restos do animal são totalmente cobertos pelos sedimentos. 4. Com o passar do tempo, os restos se agregam às rochas, formando o fóssil. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Na página do Museu Nacional na internet, disponível em: https://www. museunacional.ufrj.br/dir/exposicoes/ paleontologia/dinossauros_no_sertao. html (acesso em: 3 ago. 2022), há grande quantidade de fotos de fósseis daquela região. Utilize-as para ilustrar as aulas sobre esse assunto.

Jubal Harshaw/Shutterstock.com

JHVEPhoto/Shutterstock.com

A Bacia Sedimentar do Araripe, que abrange os estados do Ceará, Pernambuco e Piauí, destaca-se pela quantidade de fósseis ali encontrada. Pelo bom estado de preservação, os fósseis do Araripe recompõem grande parte da vida que existiu no planeta por determinado período e tornaram-se alvo de importantes pesquisadores estrangeiros e, infelizmente, também de traficantes de fósseis.

1. Tronco de árvore fossilizado de 225 milhões de anos encontrado em Parque Nacional da Floresta Petrificada, Arizona, EUA. 2. Fóssil de peixe, Knightia sp, de 50 milhões de anos.

VIDEO

Durante a exploração comercial de rochas sedimentares é comum a descoberta de fósseis. Pesquisas científicas e o uso de tecnologia de ponta podem indicar a idade de um fóssil e o período em que a rocha se formou. Isso é muito importante para os cientistas que estudam a evolução dos seres vivos. Na região onde você mora há alguma reserva ou parque de rochas sedimentares? Alguns parques são abertos à visitação e conhecê-los é uma maneira muito interessante para saber como foi a região no passado, em especial pela formação das rochas.

Informações que os fósseis fornecem A história da vida na Terra está “escrita” nos registros fósseis e nas próprias rochas. A paleontologia é a ciência que estuda as formas de vida primitivas por meio dos fósseis e procura também descobrir como era uma região em um passado distante. Por meio da observação da idade das rochas e dos tipos de fósseis encontrados em uma região, é possível concluir como era o ambiente na época de sua formação. Por meio desses estudos, algumas questões podem ser respondidas, por exemplo, se o ambiente estudado era seco ou úmido, se havia florestas ou um oceano no local de interesse, se a temperatura era alta ou baixa na época da formação do fóssil, se havia muitas ou poucas espécies de seres vivos, entre outras. As estruturas mais duras e resistentes do animal ou da planta são as que têm maior probabilidade de se manter preservadas em processos de fossilização. Por exemplo, é mais fácil encontrar fósseis de dentes, ossos e conchas do que de órgãos internos, como estômago e vasos sanguíneos. Os fósseis e outros registros de seres vivos podem ser encontrados apenas em rochas sedimentares. Isso porque tanto as rochas ígneas quanto as metamórficas são submetidas a altas pressões e temperaturas elevadíssimas, o que não permite a preservação de estruturas ou vestígios de seres vivos. 132

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Fórum – O mar virou sertão?

Fórum

Talvez os estudantes deem respostas diferentes das listadas. Eles podem dizer como é o ambiente atual nessa região semiárida do Nordeste brasileiro. Auxilie-os informando algumas características dos animais atuais que são semelhantes aos fósseis das imagens. Gastrópodes e bivalves desse tipo vivem no mar e são abundantes no litoral brasileiro. Estimule-os a responder às questões e promova um debate comparando as respostas.

O mar virou sertão?

Hessel/Geopark Araripe, CE

Geopark Araripe, CE

Analise as imagens dos fósseis a seguir e veja no mapa onde eles foram encontrados.

Outras informações paleontoló gicas, incluindo a de outros fósseis marinhos, podem apoiar a conclusão de que essa região do Nordeste era coberta pelo mar há milhões de anos. A região demarcada faz parte da Chapada do Araripe.

Fósseis de conchas encontrados na Chapada do Araripe (CE).

Selma Caparroz

Área de Caatinga e Chapada do Araripepara a Chapada do Araripe Região Nordeste com destaque 45° O

Equador

0°

Se achar conveniente, exiba para os estudantes o vídeo a seguir, ou parte dele. Nele há explicações sobre a formação de fósseis. Disponível em: https://www.youtube.com/ watch?v=wHmy2vbgqqI (acesso em: 7 mar. 2022).

Trópico de Capricórnio

OCEANO ATLÂNTICO

60°

Caso algum estudante tenha visto um fóssil, explore esse fato solicitando a ele que conte para os colegas como era o fóssil e o que mais chamou a atenção.

15º

N L

O S 0

290

580 km

1 cm: 290 km

Fonte: NOVAES, Roberto Leonan Morim; LAURINDO, Rafael de Souza. Morcegos da Chapada do Araripe, nordeste do Brasil. Papéis Avulsos de Zoologia, São Paulo, v. 54, n. 22, p. 315-328, 2014.

Discuta com os colegas. 1 | Como era o ambiente no qual esses organismos que se fossilizaram viviam? Supõe-se que o ambiente em que esses animais viviam era marinho.

2 | Escreva os argumentos que justificam sua conclusão para depois apresentá-los há seres vivos com conchas do mesmo tipo vivendo em ambiente marinho, à turma. Atualmente, por isso conclui-se que o ambiente desses animais era marinho. 3 | A região em que os fósseis foram encontrados hoje faz parte do continente. Que informação os fósseis fornecem sobre a alteração ambiental desse local?

Analisando os fósseis encontrados, conclui-se que a região sofreu uma mudança de ambiente marinho para continental.

4 | Você já viu um fóssil? Se sim, compartilhe essa experiência com seus colegas. Diga-lhes onde você o viu, qual era o ser vivo que foi fossilizado e o que você aprendeu com essa visualização. Resposta pessoal. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Exemplos de cientistas cujas biografias podem ser pesquisadas são: Lady Hester Stanhope (arqueóloga); Elizabeth Blackwell (médica); Nettie Stevens (geneticista); Florence Bascom (geóloga); Marie Curie (física e química), entre outras. Você pode solicitar a cada grupo de estudantes que pesquise uma ou mais cientistas. Estimule-os a buscar informações em fontes confiáveis. Para informações sobre cientistas brasileiras, leia o artigo de Carolina Fioratti “Mulheres cientistas: a história das pioneiras da paleontologia no Brasil”. Disponível em: https:// gizmodo.uol.com.br/mulherescientistas-a-historia-das-pioneirasda-paleontologia-no-brasil/ (acesso em: 18 maio 2022).

mary anning: colecionadora de Fósseis e paleontóloga Mary Anning nasceu em 1799 em uma pequena cidade costeira inglesa. A família era muito pobre, então, para pagar as contas, ela ajudava o pai a coletar fósseis para vender aos turistas ricos. [...] Aos 11 anos, Mary assumiu o negócio de fósseis quando seu pai morreu. Houve um tempo em que as pessoas ainda não tinham ouvido falar em dinossauros e achavam que era impossível que uma espécie animal fosse extinta. Mary ajudou a provar que isso estava errado. [...] Com cerca de 12 anos, ela descobriu o primeiro esqueleto completo de icitiossauro encontrado na história. Depois, ela descobriu dois esqueletos de uma espécie até então desconhecida, que viria a ser chamada de plesiossauro. [...] Ela também descobriu o primeiro esqueleto de pterossauro fora da Alemanha e muitos tipos fossilizados de peixes antigos. Ela ajudou a determinar que as pedras misteriosas chamadas bezoares eram, na verdade, cocô fossilizado. [...]

Natural History Museum, London.

A atividade proposta é uma oportunidade para destacar as mulheres na produção do conhecimento científico. Mesmo com a resistência social no século XIX, algumas mulheres pioneiras abriram caminho para uma participação maior na Ciência a partir de meados do século XX.

História da CiênCia

Retrato de Mary Anning. Pintura a óleo de artista desconhecido, anterior a 1842.

IGNOTOFSKY, Rachel. As cientistas: 50 mulheres que mudaram o mundo. São Paulo: Blucher, 2017. Dirk Wiersma/ Science Photo Library/ Fotoarena

História da Ciência – Mary Anning: colecionadora de fósseis e paleontóloga

Fósseis marinhos.

1 | Qual era o tipo de rocha que a cientista Mary Anning utilizou em seus estudos? Rochas sedimentares, pois são nelas que os fósseis se formam.

2 | Pesquise e conheça a biografia de outras cientistas que viveram no século XIX. Resposta pessoal.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Ciclo das rochas

Rochas metamórficas

milart/Shutterstock.com

Yes058 Montree Nanta/Shutterstock.com

Ardósia.

Nadezhda Bolotina/Shutterstock.com

As rochas metamórficas são provenientes de transformações ocorridas nas rochas ígneas e sedimentares. Afundamentos nas camadas superficiais da crosta terrestre deslocam diferentes rochas para grandes profundidades. Como já foi visto, essas rochas sofrem a ação de elevadas temperaturas e altas pressões. A combinação desses fenômenos dá origem a esse tipo de rocha. Pelo fato de a ação do calor e da pressão não ser igual em todos os locais do planeta, pode-se encontrar a formação de grande variedade de rochas metamórficas.

Mármore.

Ao explicar as rochas sedimen tares, comente a formação das bacias sedimentares e a relação delas com o petróleo e o gás natural, por exemplo. Nos links a seguir, há mais informações sobre o tema.

Quartzo.

Mármore, ardósia e quartzo são rochas metamórficas. O mármore e a ardósia são usados na construção civil, em acabamentos de ambientes, pisos, entre outros. O quartzo, por sua vez, é empregado na fabricação de vidro, esmalte, lixa, fibra óptica, cerâmica, entre outros materiais.

O ciclo das rochas O ciclo de formação e de desagregação de rochas é um processo muito lento, que pode levar muitos milhões de anos para ocorrer. Acompanhe no infográfico as etapas do ciclo das rochas. VectorMine/Shu

tterstock.com

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

1. Os vulcões ativos expelem magma, que se solidifica na superfície dando origem às rochas magmáticas ou ígneas.

2. As rochas da superfície sofrem os efeitos do intemperismo (alterações de temperatura, chuva, vento, entre outros). Esses fatores de intemperismo provocam a fragmentação e o arrasto de partículas das rochas, que se sedimentam em depressões presentes na superfície dos solos.

inteperismo

lava é expelida pelos vulcões

transporte de sedimentos

6. Rochas sedimentares, metamórficas ou ígneas afloram na superfície por meio de processos naturais muito lentos, dando continuidade ao processo graças ao intemperismo.

lenta elevação das rochas

sedimentação

Explore as imagens do infográfico com os estudantes e explique o processo de formação de cada tipo de rocha (ígnea, sedimentar e metamórfica). Deixe claro que esses processos são naturais, ocorrem de forma lenta e continuam a acontecer graças ao intemperismo.

• Bacia sedimentar do Paraná tem potencial para exploração de gás natural não convencional: https://jornal.usp.br/ciencias/ ciencias-exatas-e-da-terra/ bacia-sedimentar-do-paranatem-potencial-para-exploracaode-gas-natural-nao-convencional/ (acesso em: 7 mar. 2022). • http://www.cprm.gov.br/publique/ CPRM-Divulga/Canal-Escola/ Petroleo-1256.html (acesso em: 7 mar. 2022).

compactação

magma fundido

rocha sedime

ntar

temperat ura e pre

ssão

rocha metam órfi

3. As camadas de sedimentos mais profundas sofrem altas pressões e se transformam em rochas sedimentares.

4 5. Caso as rochas atinjam o manto, sendo elas metamórficas, sedimentares ou ígneas, elas se fundirão, ou seja, passarão do estado sólido para o líquido. Isso acontece porque a temperatura e a pressão são mais elevadas do que aquelas que formam as rochas metamórficas.

4. Rochas sedimentares e rochas ígneas podem ser conduzidas para as profundezas da Terra, onde a pressão e a temperatura são suficientemente elevadas para transformá-las em rochas metamórficas. Representação do ciclo das rochas. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Reveja

reveja

Aproveite as questões apresentadas nesta seção para verificar o entendimento dos estudantes acerca dos temas abordados até aqui. Reforce as explicações caso verifique que algum item não foi adequadamente entendido por eles.

1 | Faça uma lista dos materiais de sua casa que são feitos de rochas ou que se originaram delas. Resposta pessoal. Algumas possibilidades de resposta: mármore ou granito de pias e/ou pisos; arenito para revestimento de paredes; panelas de pedra-sabão; pisos de ardósia; basalto de calçamentos; entre outros objetos.

2 | Complete, no caderno, as frases a seguir com o respectivo tipo de rocha:

I. As rochas são formadas por meio de transformações sofridas por outros tipos de rocha quando submetidas ao calor e à pressão do interior da Terra.

Compare as respostas que os estudantes fornecerem à questão 1 com a relação de rochas existentes na residência deles, elaborada no início dessa discussão. Mostre-lhes a provável evolução que tiveram em seus conhecimentos sobre rochas.

II. As rochas

são formadas por meio da compactação de sedimentos.

III. As rochas

são formadas por meio do resfriamento e solidificação do magma.

I. metamórficas/II. sedimentares/III. ígneas

3 | O esquema a seguir apresenta três tipos de rocha: A, B e C. Identifique-as no caderno, de acordo com os nomes dos três tipos de rocha estudados neste capítulo. Utilize as dicas preRocha A = magmática; rocha B = metamórfica; sentes no esquema. rocha C = sedimentar. magma

Respostas

rocha A

5. Um dos argumentos possíveis é a elevada temperatura da lava expelida pelos vulcões. Outro é a elevação da temperatura observada em minas de grande profundidade. Dados empíricos mostram que, em média, a cada quilômetro de profundidade, a temperatura aumenta de 15 °C a 30 °C. Outra explicação possível é a existência de fontes termais, como a do município de Caldas Novas, em Goiás. As águas dessas fontes são aquecidas pelo contato com o material que está no subsolo, a quase mil metros de profundidade.

desgaste desgaste

pressão rocha C

4 | Qual alternativa apresenta exemplos de rochas ígnea, sedimentar e metamórfica, nessa ordem? Alternativa c. a. Granito, ardósia e mármore.

d. Ardósia, varvito e granito.

b. Granito, mármore e varvito.

e. Ardósia, mármore e varvito.

c. Granito, varvito e ardósia. 5 | Que argumentos você pode usar para convencer uma pessoa de que o interior do planeta é muito quente? Resposta no Manual do Professor. 6 | Entre os detritos que se acumulam e que dão origem às rochas sedimentares, podem existir restos ou partes de seres vivos que ficaram preservados como fósseis. O esquema ao lado representa um corte de uma rocha sedimentar. Em que camada podem ser encontrados os fósseis de organismos que viveram há mais tempo? Justifique no Manual sua resposta. Resposta do Professor.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Reinaldo Vignati

6. A camada mais inferior é a que abriga os resíduos mais antigos, nos quais poderemos encontrar fósseis de organismos que viveram há mais tempo. Nas camadas superiores, encontramos fósseis de organismos mais recentes.

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rocha B pressão e calor

A origem e as transformações do solo

A Terra surgiu há mais de 4,5 bilhões de anos e suas características Glossário originais quanto ao relevo, ao clima e à atmosfera, por exemplo, eram Clima: média bem diferentes das atuais. das condições da Ao longo do tempo, a paisagem da superfície do planeta sofreu proatmosfera em uma fundas alterações e, como a Terra é dinâmica, continuam a ocorrer transdeterminada região, formações. Vulcões foram extintos e novos apareceram, grandes porções considerando um longo período de de terra se moveram e o clima mudou em muitas regiões. tempo. Há muitos anos os pesquisadores estudam os fósseis, as rochas e outras evidências para reconstruir e conhecer o passado do planeta. A imagem a seguir é uma representação de como teria sido a Terra há 4 bilhões de anos, quando sua superfície era, provavelmente, coberta por crateras e a temperatura média era muito superior à dos dias atuais.

A primeira parte do vídeo que está no link https://tvcultura.com. br/videos/44185_materia-de-capaorigem-do-planeta.html (acesso em: 3 ago. 2022) mostra como a descoberta de uma pequena rocha de menos de um centímetro de diâmetro possibilitou a elaboração da hipótese sobre a existência de uma camada de água no interior da Terra. Esse vídeo mostra uma das características do trabalho científico.

Edu Borges

A origem e as transformações do solo

Lembre-se de que a formação do solo é um processo que pode demorar milhões de anos. Mesmo assim, os cientistas são capazes de determinar, com razoável precisão, todo o processo que ocorreu no passado; nesse aspecto, o vídeo contribui para o entendimento de como isso é possível.

Representação artística do possível aspecto da Terra há 4 bilhões de anos, com base em estudos apoiados em evidências.

As transformações na paisagem terrestre continuam a ocorrer, seja por ações naturais, como erupções vulcânicas, chuvas e ventos, seja por ações do ser humano, como extração de minérios, desmatamentos e ocupações irregulares de encostas e mananciais. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Antes da formação do solo, foi preciso que o planeta se formasse. O vídeo do link a seguir mostra como a Ciência considera a formação da Terra, desde a nuvem de poeira inicial até sua consolidação. Disponível em: https:// www.youtube.com/watch?v=tOd2XH1qfE. Acesso em: 7 mar. 2022.

Expansão de repertório As imagens a seguir são representações de dois momentos do planeta. Na primeira, é possível observar como teria sido a superfície da Terra há 200 milhões de anos e, na segunda, como ela é hoje. Laurásia e Gondwana Selma Caparroz

Expansão de repertório

Você pode exibir o vídeo completo ou partes dele para mostrar como foi a formação da Terra e do continente Gondwana (Pangea).

L A U R Á S I A Equador

MAR DE THETYS

Fonte: IBGE. Atlas geográfico escolar. 7. ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2016.

90°

Selma Caparroz

Continentes atuais OCEANO GLACIAL ÁRTICO Círculo Polar Ártico 60° AMÉRICA DO NORTE

EUROPA

ÁSIA

30° Trópico de Câncer AMÉRICA CENTRAL

OCEANO PACÍFICO 0°

OCEANO PACÍFICO

ÁFRICA

Equador AMÉRICA DO SUL

OCEANO ÍNDICO

30°

OCEANO ATLÂNTICO 60°

Círculo Polar Antártico

Meridiano de Greenwich

Trópico de Capricórnio

OCEANIA

N L

OCEANO GLACIAL ANTÁRTICO S

180°

90° 150°

120°

90°

60°

30°

0°

ANTÁRTIDA 30°

60°

90°

120°

150° 180°

2 440

4 800 km

1 cm: 2 440 km

Fonte: IBGE. Atlas geográfico escolar. 7. ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2016. 1. Representação dos continentes há 200 milhões de anos. 2. Representação dos continentes atuais.

Em duplas, analisem as imagens. 1 | É possível supor que a costa Africana, localizada no oceano Atlântico, tenha relação pois o litoral do Brasil e o litoral oeste da África (lado com o recorte do litoral brasileiro? Justifique. Sim, do Oceano Atlântico) foram ligados no passado. Ambos faziam parte de uma enorme e única massa de terra.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Vulcões violentos, de Anita Ganeri. São Paulo: Melhoramentos, 2005. Nesta obra, você verá que, ao longo do tempo, os vulcões se desenvolvem e interferem na vida de milhares de pessoas em todo o mundo. As tragédias ocasionadas por eles servem de lição até hoje para evitarmos novos desastres. Além disso, por meio dos conhecimentos adquiridos ao estudá-los, é possível entender muitos aspectos da constituição geológica e da biosfera terrestre.

Editora Melhoramentos

Fatores que interferem na formação do solo

Múltiplos Olhares

Fatores que interferem na formação do solo Vários fatores estão envolvidos na formação do solo. O tipo de rocha original ou rocha-mãe é um deles. A composição da rocha-mãe, sua fragmentação e outros fatores definem o tipo de solo. Analise as imagens e veja como um solo maduro é formado. Esse processo pode demorar muitos anos.

Edu Borges

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

1. A rocha-mãe sofre desgaste (intemperismo) pela ação da chuva, do vento e da temperatura. 2. As partículas resultantes desse processo iniciam a formação dos solos. 3. Os solos jovens são pouco espessos e as primeiras plantas crescem neles. 4. Ao longo do tempo, os solos se tornam mais espessos, com várias camadas bem marcadas. Esses solos são considerados maduros.

Representação da formação do solo.

A ação lenta e contínua dos fatores climáticos, dos seres vivos e do relevo sobre as rochas promove a formação de pequenos grãos que se acumulam no ambiente. Esse processo de transformação das características físicas e químicas das rochas recebe, como você já estudou, o nome de intemperismo. Quando os agentes são o Sol ou o vento, o intemperismo é físico. Se os agentes do intemperismo são substâncias produzidas pelos seres vivos, ele é químico. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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A ideia desse tópico não é chegar a um conceito de solo, e sim explicar sua composição e principais características. O livro Vocabulário básico de meio ambiente, da Fundação Esta dual de Engenharia do Meio Ambiente (Feema – Rio de Janeiro), oferece três diferentes definições de solo. A primeira “diz respeito à parte -desintegrada da camada superficial da crosta terrestre, constituída de material incoerente, ou de fraca coe rência, como, por exemplo, cascalho, areia, argila, silte ou qualquer mistura desses materiais” (DNAEE, 1976) ou “a parte superior do regolito, isto é, a camada que vai da superfície até a rocha consolidada” (MARGALEF, 1980). A segunda diz respeito à pedologia e ecologia, para as quais solo é: “o material terrestre alterado por agentes físicos, químicos e biológicos e que serve de base para as raízes das plantas” (DNAEE, 1976) ou “a camada superficial de terra arável, possuidora de vida microbiana” (GUERRA, 1978); [...] “o resultado líquido da ação do clima e dos organismos, especialmente da vegetação, sobre o material original da superfície da terra [...] [que] se compõe de um material originário do substrato geológico ou mineral subjacente e de um incremento orgânico em que os organismos e seus produtos se entremisturam com as partículas finamente divididas desse material” (ODUM, 1972). Em uma terceira acepção, solo pode ainda significar “terra, território, superfície considerada em função de suas qualidades produtivas e suas possibilidades de uso, exploração ou aproveitamento” (SAHOP, 1978), conceito este usado em economia, planejamento regional, urbano e territorial. VEROCAI, I. Vocabulário básico de meio ambiente. Rio de Janeiro: Secretaria do Estado do Meio Ambiente, 1997. p. 213-214. Disponível em: https://manualzz.com/doc/5959508/ vocabul%C3%A1rio-b%C3%A1sico-de-meioambiente. Acesso em: 7 mar. 2022.

Talvez, para os estudantes, o solo tenha outros significados, e é importante conhecê-los antes de iniciar o estudo deste tópico.

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Fatores climáticos

Ventania, mudanças bruscas de temperatura e a ação da chuva são alguns fatores que contribuem para a formação do solo.

O vento carrega pequenos grãos que estão livres sobre a superfície do solo. Esses grãos funcionam como uma lixa ao se chocarem com as rochas, que, com o atrito, soltam as partículas mais expostas. Anderson Coelho/Folhapress

Para entender melhor como ocorre a fragmentação das rochas, observe que algumas são compostas de minerais diversos. Quando os diferentes minerais que compõem as rochas são submetidos a variações de temperatura, um se descola do outro, uma vez que apresentam dilatações diferentes. Essa não é uma mudança que ocorre de forma instantânea, pelo contrário, pode levar muitos anos. O processo todo também é influenciado por outros fatores, como a ação da água, do ar, dos microrganismos e das condições climáticas do local em que uma rocha se encontra.

Sugestão de atividade Fragmentação pelo gelo Você pode demonstrar aos estudantes como a água se dilata quando se solidifica, e, desta forma, podem fragmentar as rochas. A demonstração pode ser feita deste modo:

Ventos fortes e constantes podem desgastar algumas rochas mais rapidamente do que outras. Assim, formam-se paisagens como as de Vila Velha (PR). Glossário Erodido: que sofre processo de erosão pela movimentação do solo ou de material resultante do intemperismo. A água, o vento e a neve são agentes da erosão.

Coloque água em uma garrafa de plástico de 300 ml a 500 ml de água, deixando, aproximadamente, 3 cm de espaço livre. Faça um sinal com caneta na garrafa para marcar até onde chega a água. Peça aos estudantes que a observem e formulem hipóteses sobre o que acontecerá se essa garrafa for colocada em um congelador. Após a discussão, coloque-a destampada no congelador e, na aula seguinte, leve-a até a sala de aula. Destaque, então, o aumento de volume da água congelada.

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Maria Eugenia Araujo/Shutterstock.com

A proposta de atividade a seguir explora o papel da expansão da água devido à solidificação na fragmentação de rochas.

Os ventos carregam areia de um lugar para outro, como ocorreu em Florianópolis (SC), 2021, onde a duna invadiu áreas onde havia construções.

Rochas de arenito erodidas pelo vento – Parque Estadual de Vila Velha, Ponta Grossa (PR).

A variação de temperatura favorece a fragmentação da superfície das rochas. Assim, situações como o aquecimento durante o dia seguido pelo resfriamento à noite ou um choque térmico provocado por uma chuva repentina após a ação intensa do Sol enfraquecem a camada superficial das rochas nuas, que, depois de muito tempo, trincam, formando fissuras. 140

UNIDADE 2 — Terra e Universo

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O gelo também é um agente de intemperismo físico. A água congelada nas fissuras das rochas resulta em um aumento de volume e pressão sobre as paredes das rochas, o que provoca a expansão das fissuras e a consequente fragmentação da rocha. Os espaços das fissuras servem de abrigo para microrganismos e pequenas plantas, cuja ação também favorece a fragmentação da rocha.

É perceptível que o gelo está acima da marca feita anteriormente, logo houve aumento do volume do líquido durante o congelamento.

Fissuras em rochas expostas a intempéries.

Explore com a turma a imagem comparando-a com o que aconteceu na solidificação da água na garrafa. Pergunte o que pode acontecer com uma rocha após anos e anos de infiltração da água da chuva nas suas fissuras (fendas) e posterior congelamento.

O relevo Ao precipitar, a água da chuva pode escorrer pela superfície terrestre ou infiltrar-se no solo em maior ou menor quantidade, de acordo com o relevo do local, o tipo de solo e a cobertura vegetal. Em regiões planas ou levemente onduladas, a infiltração da água no terreno tende a ser maior que o escoamento. Já em regiões montanhosas, ela é menor e o escoamento, abundante. Muitas vezes, a água da enxurrada em terrenos inclinados chega a formar sulcos por onde passa. Observe o esquema.

Os seres vivos cherezoff/Shutterstock.com

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Aproveite para perguntar aos estudantes se eles já viram liquens, onde e de que cor esses seres vivos eram. Reforce a importância deles como bioindicadores ao mostrar sua sensibilidade às variações da qualidade do ar. Quanto melhor for a qualidade do ar, maior será a diversidade de liquens, resultando em mais variedade de cores.

Edu Borges

Mostre um pouco da diversidade dos liquens e sua importância.

Em terrenos montanhosos, a infiltração da água é dificultada pela inclinação acentuada. Já em terrenos planos, ela tende a ser maior.

• Os liquens são bioindicadores da qualidade do ar? Leia a reportagem em: https://parqueecologicoimi grantes.org.br/atracoes/liquens/ (acesso em: 7 mar. 2022). • O vídeo que mostra o desenvolvimento de um líquen está em: https://biologo.com.br/bio/osliquens/ (acesso em: 7 mar. 2022).

Qual é o relevo predominante da região onde você mora? Converse com o professor de Geografia, se julgar necessário, para conhecer mais características sobre o relevo do lugar em que você vive.

Os seres vivos Os microrganismos, em conjunto com outros seres vivos, como os líquenes, eliminam diversas substâncias que podem alterar a composição dos materiais presentes nas rochas. Essas transformações químicas aumentam as possibilidades de fragmentação dos componentes das rochas. Com o passar do tempo, a quantidade de material fragmentado aumenta, formando um solo mais favorável à sobrevivência de plantas e animais. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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A composição do solo

As imagens a seguir mostram vários tipos de líquenes crescendo sobre rochas. Fabio Colombini

O conhecimento sobre a composição, as características e as propriedades dos solos contribuem para a produção agrícola e deve ser considerado na construção de edifícios, estradas e pontes. A Agronomia, Engenharia Civil, Geologia, Mineralogia, entre outras áreas, estudam profundamente a composição e as características dos solos. Acesse o link da Embrapa e leia mais sobre as propriedades do solo: https:// www.embrapa.br/solos/sibcs/ propriedades-do-solo (acesso em: 7 mar. 2022).

Algas e fungos, componentes dos líquenes, eliminam substâncias que agem sobre as rochas, modificando-as.

Por causa da exposição ao Sol, ao vento e à chuva, bem como pela ação de líquenes e microrganismos, as rochas, ao longo de milhares de anos, sofrem fragmentações e criam condições para o desenvolvimento de outros seres vivos nesse ambiente.

A composição do solo

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

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Edu Borges Edu Borges

Edu Borges

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As rochas que são desagregadas Foto Ampliação Tamanho das partículas pelo intemperismo se transformam em um aglomerado de grãos de tamanhos 0,05 mm – 2 mm diferentes. São eles: areia (grãos bem grossos), silte ou limo (grãos mais finos) e argila (grãos muito finos). Areia 10x Cada solo pode ser classificado de acordo com a proporção encontrada desses três tipos de grãos. Assim, se 0,02 mm – 0,05 mm em uma amostra de solo há mais areia, ele é arenoso; se contém mais silte, ele é siltoso; e se a amostra contém mais Silte 10x argila, ele é argiloso. As características de cada tipo de solo dependem não só da composição < 0,002 mm da rocha-mãe que originou os grãos presentes nele, mas também dos resíduos trazidos de outros locais por Argila 1 000x meio das enxurradas e dos ventos. Os Proporção do tamanho das principais partículas que formam o solo: areia, materiais provenientes de restos de silte e argila. seres vivos decompostos, da cobertura vegetal presente no local e da quantidade de minerais dissolvidos na água também são fatores que influenciam a composição desse solo.

Fórum

• implementação de superfícies drenantes em estacionamentos e pátios; • aumento da superfície ocupada por árvores nas cidades, assim como melhor drenagem nas calçadas, com jardins e plantas arbustivas ao longo delas; • a manutenção da serapilheira nas florestas evita a erosão e o escoamento superficial das águas.

É comum ouvirmos notícias de alagamentos e enchentes em áreas de intensa urbanização, como em grandes cidades e áreas metropolitanas. Estudos atribuem o aumento das situações de alagamentos a dois motivos: maior intensidade de chuvas em uma determinada região e impermeabilização do solo em consequência da ocupação de áreas urbanas e diminuição de Alagamento em rua da cidade de Salvador (2021). áreas verdes. Muitas vezes, os alagamentos em áreas urbanas são provocados por chuvas intensas que caem sobre as cidades, mas os especialistas consideram que essa não é a única justificativa para as enchentes. A impermeabilização do solo e a falta de infraestrutura de drenagem das cidades também estão diretamente ligadas ao problema. Discuta com seus colegas. Respostas no Manual do Professor.

Joa Souza/Shutterstock.com

As chuvas e as enchentes nas cidades

Respostas 1. Os estudantes devem chegar à conclusão de que o excesso de áreas cimentadas dificulta a absorção e infiltração da água das chuvas. Dessa forma, poderão sugerir ações da população para que as cidades não sofram com alagamentos e enchentes. A realidade da cidade ou região em que o estudante reside deve influenciar as sugestões.

1 | Como a população pode ajudar a reduzir o problema de alagamentos e enchentes nos centros urbanos?

Algumas possibilidades são: ao construir uma edificação, deixar uma área permeável (com vegetação) para que a água da chuva infiltre-se mais rapidamente no solo; evitar o descarte de resíduos sólidos (lixo) nas ruas, pois eles podem entupir o sistema de drenagem da cidade (tubulação que leva a água das chuvas para os córregos e rios da região); evitar a construção de casas às margens de córregos e rios, pois a água que não se infiltra no solo pode ser carregada para esses locais, causando sérios desastres; entre outras ações.

2 | Como o poder público (em particular, o governo municipal) pode diminuir os transtornos e prejuízos causados pelas inundações? 3 | O lugar em que você mora sofre com enchentes e alagamentos em dias de chuva? Qual pode ser a solução para esse problema?

Fertilidade do solo Glossário Retenção: ato ou efeito de segurar, não deixar passar.

weerayut.sk/Shutterstock.com

O solo abriga muitos microrganismos e serve de base para a fixação e a sobrevivência de inúmeras plantas. Um solo é fértil quando oferece condições ideais para o crescimento da vegetação. Para que isso ocorra, sua composição deve ser favorável à penetração e fixação das raízes e à retenção de água, além de nutrientes em quantidade suficiente para que as plantas cresçam saudáveis. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

As minhocas (detalhe) contribuem para a fertilidade do solo.

de 9 cm a 30 cm

Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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Fórum – As chuvas e as enchentes nas cidades A seção Fórum pode ser desenvolvida com o professor de Geografia, já que está relacionada à Competência específica 1 deste componente na BNCC. Competência específica de Geografia para o Ensino Fundamental 1: Utilizar os conhecimentos geográficos para entender a interação sociedade/natureza e exercitar o interesse e o espírito de investigação e de resolução de problemas. A proposta é que o estudante consiga refletir sobre a interferência humana na permeabilidade e na ocupação do solo e as consequências da alteração da paisagem, por exemplo, a ocorrência de enchentes. Existem diferentes estratégias para a prevenção de enchentes e suas consequências nas cidades. Algumas ações simples indicadas são:

2. O poder público municipal deve regulamentar e fiscalizar os locais e as construções nas áreas urbanas, por exemplo, restringindo as construções em vales e locais próximos a rios e córregos. Deve ainda exigir que os proprietários de terrenos em que estão essas construções reservem uma área permeável para a infiltração da água da chuva. Outras atitudes das prefeituras são: ampliar e manter limpas as galerias que recebem a água das chuvas, fazer a manutenção preventiva da arborização municipal, evitando problemas decorrentes de possíveis quedas de árvores, e buscar melhorar a infraestrutura de drenagem urbana. 3. Resposta pessoal. Cada região que sofre com problemas de enchentes e alagamentos necessita de uma solução particular. Se essa for a realidade de alguns dos estudantes, debata o problema com a turma, buscando compreender as causas e estimular a reflexão sobre possíveis soluções.

• construção de reservatórios de pequena capacidade para a retenção das águas das chuvas;

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O vídeo no link https://www.you tube.com/watch?v=sjPJUMeGPbM (acesso em: 3 ago 2022) facilita a visualização da fragmentação das rochas no processo de formação do solo. Compare a estrutura que aparece no final do vídeo com a da imagem e depois explore essa imagem destacando a formação de cada camada do solo.

Dos nutrientes encontrados no solo, uma parte se origina dos minerais que formam as rochas; outra parte é resultado da ação decompositora de microrganismos – bactérias e fungos – que atuam nas camadas superiores do solo. Essas substâncias provenientes da ação decompositora de microrganismos formam o húmus, que favorece a fertilidade, já que deixa o solo rico em minerais e mantém sua umidade. As minhocas e outros seres detritívoros também contribuem para a fertilidade do solo. Glossário

Inkoly/Shutterstock.com

Detritívoro: ser que se alimenta de detritos, isto é, restos orgânicos de origem animal ou vegetal. Atua nos processos de remoção da matéria morta em todos os tipos de ambientes. Além das minhocas, são exemplos de animais detritívoros os urubus e os caranguejos.

O solo possui muitos seres vivos que melhoram a aeração e a decomposição de material fertilizante.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Decifrando a Ciência

deciFrandoa

ciÊncia

Além da contaminação do solo e da água pelo mercúrio usado na mineração de ouro na Amazônia, existem muitas outras situações em que se exige responsabilidade socioambiental das autoridades e das empresas mineradoras.

Garimpo na Amazônia: o que está por trás da invasão do rio Madeira [...] As imagens do rio Madeira chamaram atenção porque evidenciam o avanço dos garimpos ilegais nos rios da Amazônia, movimento que ocorre há vários anos [...]. [...] A preocupação é com os danos ambientais e com saúde pública da população abastecida pelo rio, entre elas, povos indígenas que vivem na região. A extração ilegal de ouro acontece com a utilização de balsas que são verdadeiras dragas que reviram o leito do rio em busca de ouro.

O Ibama (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis) é um órgão federal vinculado ao Ministério do Meio Ambiente (MMA). Entre suas funções, estão: o controle da qualidade ambiental, a autorização de uso dos recursos naturais (água, flora, fauna, solo etc.) e também a fiscalização, o monitoramento e o controle ambiental. Para atingir seus objetivos, foi atribuído ao Ibama o poder de Polícia Ambiental.

Estimule os estudantes a ler outros textos informativos ou assistir a vídeos relacionados ao tema para enriquecer a argumentação sobre diferentes estratégias para diminuir os impactos da mineração no ambiente, como planejamento de metas, relatórios de impacto ambiental, ações de recuperação, locais para descarte dos rejeitos etc. Casos de acidentes graves, como os de Mariana-MG, em 2015, e o de Brumadinho-MG, em 2019, são alguns exemplos.

Para separar o minério das impurezas, eles [garimpeiros ilegais] frequentemente utilizam o mercúrio, uma substância tóxica que é jogada na água e causa danos a toda à cadeia alimentar. O metal tem efeito cumulativo e pode causar doenças neurológicas. [...] Um terceiro fator responsável pelo aumento na quantidade de garimpeiros na região é a queda nos números da fiscalização ambiental em todo o país. O rio Madeira corta Rondônia e Amazonas. Por isso, é considerado um rio “federal”, o que significa que a fiscalização no seu curso é responsabilidade de órgãos nacionais como o Ibama, o Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade

Os sites indicados abaixo contêm muitas informações, e é c onveniente que você os visite antes de conduzir a aula.

A separação do ouro nesses garimpos é feita com a utilização de mercúrio. Esse metal é altamente nocivo, pois ele se acumula no sistema nervoso e traz efeitos desastrosos, como degeneração neurológica e deformação física de seres vivos. O descarte de mercúrio polui os solos e as águas, contaminando os animais que vivem na região, incluindo peixes. Ao se alimentar de peixes contaminados, o ser humano ingere o mercúrio que se acumula em seu próprio corpo.

• Como a mineração pode minimizar seus impactos ambientais: https:// www.geotechconsultoria.com/ como-a-mineracao-pode-minimizarseus-impactos-ambientais/ (acesso em: 7 mar. 2022). • Recuperação das áreas degradadas por mineração: http://www1.rc.une sp.br/igce/aplicada/ead/estudos_ ambientais/ea17.html (acesso em: 7 mar. 2022).

(ICMBio) e Polícia Federal. [...]

Respostas

PRAZERES, L. Garimpo na Amazônia: o que está por trás da invasão do rio Madeira. BBC News Brasil, 25 novembro 2021. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/brasil-59425015. Acesso em: 18 jul. 2022.

1. Resposta pessoal. Entre as possibilidades que os estudantes podem sugerir, estão: aumento da fiscali zação pelo Ibama e pela Polícia Federal para controlar o desmatamento na Amazônia; punição de garimpeiros ilegais; critérios para certificação; e rastreabilidade do ouro extraído dos garimpos.

1 | Em grupos de cinco ou seis estudantes, discutam o que pode ser feito para compensar o impacto ambiental produzido pela exploração ilegal de ouro na Amazônia. Resposta no Manual do Professor.

2 | Agora, aprofundem o tema com uma pesquisa em sites confiáveis. Em seguida, elaborem um podcast com as informações pesquisadas. O material produzido pode ser compartilhado no site ou nas redes sociais da escola.

Orientações no Manual do Professor.

Rochas e solos — CAPÍTULO 5

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2. Para concretizar um episódio de podcast, oriente os estudantes a pensar no tempo que precisarão se dedicar a essa tarefa, desde estruturar o roteiro até a gravação/edição; definir um título e o tempo de duração para o episódio; pensar no público alvo; pensar na linguagem a ser utilizada; softwares que podem ser utilizados para gravação e edição.

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Reveja

reveja

Você pode usar as questões do Reveja como diagnóstico da aprendizagem dos temas tratados no capítulo e propor a retomada dos temas nos quais identifique alguma dificuldade de compreensão dos estudantes. Isso pode ser feito solicitando que façam a atividade em pequenos grupos na sala de aula. Posteriormente, corrija coletivamente as questões retomando conceitos e processos estudados.

Analise a tabela e responda às questões propostas. Nome dos grãos

Tamanho (em mm)

Argila

Inferior a 0,002

Silte

0,002 a 0,05

Areia fina

0,05 a 0,2

Areia grossa

0,2 a 2,0

Cascalho

2,0 a 20,0

1. A peneira deve ter furos de tamanho entre 0,05 mm e 0,2 mm. O material que passar pela peneira é formado por areia fina e partículas menores; já aquele que ficar retido será composto pelo material de maior tamanho de grãos, como a areia grossa e o cascalho.

Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6502: Técnicas – terminologia – rochas e solos. Rio de Janeiro: ABNT, 1995.

1 | Você tem uma mistura de areia e deseja separar a areia fina da areia grossa usando uma peneira. Que tamanho devem ter os furos da peneira?

peacejewel/Shutterstock.com

2 | Velas de porcelana usadas em filtros para água por gravidade retêm grãos de argila. Que tamanho devem ter os poros dessas velas? Os poros devem ter menos que 0,002 mm.

3. Intemperismo: fenômeno que contribui para o processo de formação dos solos e para a modelagem do relevo. Por exemplo: chuvas, variação de temperatura, ventos etc. Erosão: desgaste da superfície terrestre pela ação física e química da água corrente, intempéries ou outro agente geológico.

Os filtros de barro costumam ter vela de porcelana para filtragem da água.

3 | O que significam os termos intemperismo e erosão? 4 | A fragmentação causada pela dilatação dos materiais de uma rocha é um tipo de intemperismo físico ou químico? Justifique. É um tipo de intemperismo físico, pois acontece em razão de altas temperaturas e pressão.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Ciências em ação – Permeabilidade do solo

Ciências em ação Permeabilidade do solo Você viu que as partículas do solo têm tamanhos diferentes: areia (grãos bem grossos); silte (grãos mais finos); e argila (grãos muito finos). Na sua opinião, como o tamanho dos grãos pode influenciar a retenção de água do solo? Que solo retém mais água: o arenoso ou o argiloso? Anote suas hipóteses no caderno. A seguir, realizaremos um experimento para verificar como diferentes partículas de solo se comportam com a passagem da água. Forme um grupo com mais três colegas para realizá-lo.

Material: • 2 copos transparentes de plástico

• etiquetas

• fita-crepe

• 2 sacos plásticos

• colher para pegar amostras de solo

• água

• 2 funis de plástico

• 2 amostras de solo

A atividade de Permeabilidade do solo deve ser organizada com antecedência. É melhor que as amostras sejam coletadas previamente por você e secas antes da realização da atividade experimental. Essa providência garante que o tempo gasto em aula com o experimento seja mais bem aproveitado. Caso você não tenha um filtro de papel de laboratório, utilize filtro de papel para coar café, que pode ser cortado para caber no funil. Se a escola dispuser de filtros de papel específicos para esse tipo de experimento, distribua-os aos estudantes e avise-os, com antecedência, de que não há necessidade de trazer os filtros de coar café de casa.

ilustrações: Edu Borges

• 2 filtros de papel (de coar café)

Material utilizado no experimento.

Procedimentos

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

A. Com seu grupo, coletem duas amostras diferentes de solo (uma de um tanque de areia e outra de uma horta ou jardim, por exemplo) e deixem ao Sol para secar por um dia. As amostras devem ser colocadas em quantidades iguais, cada uma em um saco plástico, separadamente. Os solos coletados não devem conter seres vivos nem restos de plantas em apodrecimento. B. Coloquem o filtro de papel nos funis e os posicionem sobre os copos identificados com o nome de cada amostra (terra e areia). C. Em seguida, coloquem a mesma quantidade das duas amostras nos respectivos funis. As amostras devem estar bem soltas. D. Com a montagem preparada, despejem 100 mL de água em cada amostra. Rochas e solos — CAPÍTULO 5

147

E. Depois, esperem 15 minutos, meçam a quantidade de água que há em cada copo e comparem com a quantidade de água que foi inicialmente adicionada para saber se há ou não 100 mL. Use a fita-crepe para marcar a quantidade de água que caiu em cada copo e para diferenciar as amostras.

Ao discutir os resultados da atividade prática, retome as hipóteses formuladas pelos grupos. Pergunte: A hipótese formulada pelo seu grupo foi confirmada?

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

ilustrações: Edu Borges

As questões propostas no início da atividade permitirão conhecer as hipóteses dos estudantes quanto à amostra de solo que permitirá a passagem de maior volume de água.

Reforce para os estudantes que a permeabilidade pode ser definida como a capacidade que certos corpos ou substâncias têm de deixar passar outras substâncias entre seus poros ou espaços. A permeabilidade de um solo depende do tamanho e da quantidade de grãos que o formam.

Façam uma tabela como o modelo a seguir no caderno e registrem os resultados. Amostra de solo

Quantidade de água despejada na amostra

Quantidade de água retida na amostra

Areia Terra

Com base nos resultados apresentados, discuta com seus colegas de grupo e respondam às As características do solo facilitam ou dificultam a retenção da água. Os solos arenosos retêm pouca questões a seguir. 5. água, porque são muito porosos (muito permeáveis), enquanto os mais argilosos retêm muita água, porque são menos porosos (pouco permeáveis).

1 | Qual amostra deixou passar mais água? A amostra de areia. 2 | Qual amostra reteve mais água?

A amostra de terra de horta ou jardim.

3 | Qual amostra possui o solo mais permeável e o solo menos permeável? A amostra de areia é mais permeável; a amostra de terra de horta ou jardim é menos permeável.

4 | Com base nas respostas anteriores, podemos determinar qual das amostras possui grãos O solo arenoso deixa passar mais facilmente a água, é maiores em sua composição? Por quê? Sim. mais permeável. Portanto, é formado por grãos maiores do que os dos solos menos permeáveis.

5 | Como o tamanho dos grãos pode influenciar a retenção de água do solo? 6 | As suas hipóteses iniciais se confirmaram?

Resposta pessoal.

A permeabilidade pode ser definida como a capacidade que certos corpos ou substâncias têm de deixar passar outras substâncias por entre seus poros ou espaços. A permeabilidade de um solo depende do tamanho e da quantidade de grãos que o formam. 148

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Neste capítulo

FORMA E MOVIMENTOS DA TERRA

LO U ÍT

P CA

Objeto do conhecimento: Forma, estrutura e movimentos da Terra.

As fotos da Terra, obtidas do espaço, não deixam dúvidas sobre sua forma esférica. Mas é difícil perceber a esfericidade dela no dia a dia, isto é, estando na sua superfície.

INÍCIO DE CONVERSA

Tripulação da Apollo 17/NASA

Proporcionalmente, somos muito menores que a Terra e, por isso, quando caminhamos pela sua superfície, temos a impressão de que ela é plana, com irregularidades, como montanhas e depressões. O formato da Terra despertou a curiosidade de muitas civilizações antigas, que elaboraram algumas explicações sobre o tema.

Habilidades: EF06CI13, EF06CI14.

Temas para o desenvolvimento desse capítulo • A compreensão histórica do formato da Terra • Evidências da esfericidade da Terra • O movimento de rotação da Terra • Dia e noite • O movimento de translação da Terra • Medidas de tempo: horas e calendários Nesse capítulo, será estudada a forma da Terra, com destaque para as evidências de sua esfericidade. É importante deixar claro para os estudantes que a forma esférica da Terra não é fácil de ser observada por quem está na superfície dela devido ao tamanho do planeta quando comparado ao tamanho do ser humano. As evidências são indiretas. Serão comentadas também as referências espaciais norte, sul, leste e oeste com base no movimento diário aparente do Sol. Outros assuntos desenvolvidos são os movimentos de rotação e translação da Terra e as consequências desses movimentos no cotidiano, como a alternância de períodos claros e escuros e a variação na duração dos períodos de claridade e a alteração da configuração das estrelas no céu noturno no decorrer do ano.

Foto obtida da nave Apollo 17, em 7 de dezembro de 1972, à distância de 29 000 km da Terra.

1 | Você conhece alguma explicação elaborada por povos antigos sobre o formato da Terra? Resposta pessoal.

2 | Considerando que você realize observações na superfície da Terra, que evidências indicam que esse planeta é esférico? Resposta pessoal. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Início de conversa Muitas civilizações procuraram descrever a forma da Terra, e todas basearam-se nos dados disponíveis na sua época. Quase todas consideravam a Terra plana e cercada de água. A percepção da forma do planeta, inicialmente, ocorre por meio da observação do espaço ao redor da pessoa. Assim, nada impede que os estudantes digam que percebem a Terra como plana. Essa concepção é aceitável numa primeira conclusão, assim como eram as ideias de civilizações antigas. Da mesma maneira que cientificamente as ideias sobre a forma da Terra convergiram para o conceito de Terra esférica, espera-se que os estudantes também aceitem as evidências que mostram que o nosso planeta é esférico. Não se preocupe se eles não conhecerem a resposta à alguma das questões apresentadas. Trata-se de questões para motivá-los e para introduzir o tema.

149

A forma da Terra

Exiba para os estudantes o vídeo que está em: https://www.youtube.com/ watch?v=CJ5rnaN42ZI (acesso em: 8 mar. 2022). Nele é possível perceber que a luz do Sol no dia mais longo do ano no Hemisfério Norte é projetada entre duas rochas posicionadas para esse fim. Stonehenge é uma construção pré-histórica e evidencia que a civilização que o construiu conhecia os movimentos do Sol.

Glossário

A forma da Terra

Sítio arqueológico: local onde são encontrados vestígios de ocupação humana, seja ocupação antiga, seja do passado recente.

Há muito tempo, o ser humano tem observado o céu e procurado explicações para os fenômenos que nele ocorrem. É comum encontrar em muitos sítios arqueológicos alinhamentos de blocos de rochas que indicam as posições do nascer e do pôr do Sol, da Lua e das estrelas mais brilhantes do céu noturno em determinados dias do ano.

Drone Explorer/Shutterstock.com

O objetivo dessa introdução é mostrar que os povos antigos tinham conhecimento avançado sobre os movimentos que os astros descrevem no céu.

Sobre o sítio arqueológico de Rego Grande no Amapá

Monumento de Stonehenge, em Salisbury, Inglaterra, 2016. A disposição dos elementos que formam esse monumento apresenta relação com os movimentos do Sol e da Lua pelo céu. Ricardo Azoury/Pulsar Imagens

Sítios arqueológicos são locais nos quais se encontram restos e vestígios da ocupação humana, geralmente antiga, com importância científica para a compreensão da história da humanidade. No Brasil, existem mais de 24 mil sítios arqueológicos registrados. As rochas de Stonehenge, os moais da Ilha de Páscoa e os monumentos de Calçoene são exemplos de sítios megalíticos, pois são formados por blocos de rochas dispostos organizadamente. Saiba mais sobre um dos megalíticos brasileiros lendo o texto do link a seguir.

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

Para conhecer mais sobre o Sítio do Rego Grande, sugerimos a leitura do texto “As pedras do Sol”, disponível em: https://revistapesquisa.fapesp. br/as-pedras-do-sol/. Acesso em: 26 jul. 2022.

Monumento em Calçoene (AP), 2015. Os construtores dessa obra dispuseram as rochas de acordo com os movimentos do Sol no céu.

Mais do que procurar entender o que ocorria no céu, nossos ancestrais se preocuparam em explicar qual era a forma do Universo, que, para eles, não ia muito além da própria Terra. 150

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Primeiras ideias sobre a forma da Terra

Primeiras ideias sobre a forma da Terra Imagine uma pessoa que, na Antiguidade, caminhasse pela superfície do planeta sem ter os conhecimentos que temos hoje sobre o formato da Terra. Ela teria a impressão de estar caminhando sobre algo plano, assim como ainda temos hoje. Para qualquer lado que caminhasse, ela encontraria uma vasta extensão de água à sua frente, o que a levaria a supor que estivesse cercada de água por todos os lados. Com base nessas observações, antigas civilizações formularam diversas explicações para o formato da Terra. A seguir, apresentamos algumas delas.

Concepção mesopotâmica

Reinaldo Vignati

Há cerca de 2.500 anos, na Mesopotâmia, acreditava-se que a Terra era um disco plano circundado por um oceano que se estendia até a borda do Universo. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Concepções: mesopotâmica, hindu e grega antiga Mostre que as concepções antigas sobre a forma da Terra, embora hoje sejam consideradas ultrapassadas, foram importantes naquele momento histórico, pois explicavam os fenômenos observados. Elas foram fruto dos esforços efetuados por várias pessoas que se apoiaram em conhecimentos da época. Não se podem julgar as explicações elaboradas por povos antigos à luz dos conhecimentos que temos hoje. Nas Ciências, quando as explicações não são satisfatórias, elaboram-se novas explicações sobre os mesmos fenômenos. Os conceitos e explicações científicas mudam de acordo com as novas evidências obtidas pelos cientistas.

Concepção mesopotâmica sobre a forma da Terra.

Concepção hindu

Edu Borges

Na concepção dos antigos hindus, a Terra também era plana. Ela era sustentada por elefantes e estes, com a Terra, estavam apoiados no casco de uma enorme tartaruga, que nadava em um enorme oceano. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Concepção hindu sobre a forma da Terra. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Sobre a astronomia dos povos antigos, veja o link http://astro.if.ufrgs. br/antiga/antiga.htm (acesso em: 26 jul. 2022). Nele, há um apanhado de informações sobre as contribuições e descobertas de diversos povos, como os pré-colombianos (maias), babilônios, egípcios e gregos. Nessa página, também há hiperlinks com outros textos de interesse. Linha do tempo: Nem todos os f ilósofos da linha do tempo estão citados no texto. Perceba que o período em que os estudos astronômicos se desenvolveram mais está concentrado. Se desejar, você pode destacar as contribuições de cada um desses filósofos. A atividade envolve datas anteriores e posteriores ao início da contagem de anos no calendário usado atualmente. Este é um bom momento para fazer uma integração com a área de Matemática.

Concepção grega antiga Pensadores da antiga Grécia concordavam com a ideia da Terra plana. Um deles, Tales de Mileto (623 a.C.-556 a.C.), considerava que a Terra era um disco que flutuava na água, enquanto Anaximandro (610 a.C.-547 a.C.) também concebia a Terra como plana, mas, em sua teoria, ela era um cilindro flutuando na água, e os seres vivos habitariam uma das superfícies planas desse cilindro. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Concepção de Anaximandro para a forma da Terra.

Expansão de repertório Os antigos filósofos gregos deram muitas contribuições para o entendimento dos fenômenos celestes. Alguns deles foram: Anaximandro de Mileto, Aristarco de Samos, Aristóteles, Cláudio Ptolomeu, Eratóstenes de Cirene, Filolau de Crotona e Pitágoras de Samos. 1 | Pesquise, na internet ou na biblioteca da escola, o período em que cada um desses filósofos viveu. Faça uma linha do tempo, ordenando esses filósofos cronologicamente. Orientações no Manual do Professor.

Glossário Empírico: resultado obtido por meio da observação de fatos experimentados. Irmandade: associação, grupo de pessoas que compartilham as mesmas crenças.

Foi com Pitágoras (560 a.C.-495 a.C.) que a concepção de Terra esférica começou a surgir, provavelmente não por razões empíricas, mas por crenças pessoais. Pitágoras tornou-se líder de uma irmandade, a Ordem Pitagórica, que, entre outros elementos, admirava as proporções das formas, as simetrias e as relações numéricas existentes na natureza. Desse conceito resultou a concepção da Terra esférica. Gallerix.org

Todos os pensadores a seguir contribuíram para o conhecimento astronômico. Período em que eles viveram: Anaximandro de Mileto (610 a.C.-546 a.C.), Pitágoras de Samos (560 a.C.-495 a.C.), Filolau de Crotona (470 a.C.-385 a.C), Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.), Aristarco de Samos (310 a.C.-230 a.C.), Eratóstenes de Cirene (276 a.C.-194 a.C.) e Cláudio Ptolomeu (90-168). Algumas dessas datas são estimadas.

Edu Borges

Expansão de repertório

Pierre-Narcisse Guérin. A Terra é redonda ou Pitágoras, [s.d.]. Óleo sobre tela, 58 cm × 96 cm.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Evidências da curvatura da Terra

Para aqueles estudiosos que concordavam com as ideias de Pitágoras, a esfera era a forma perfeita por não sofrer alteração de qualquer ponto que fosse observada. Se você girar uma esfera, não notará qualquer alteração em sua aparência, o que não ocorre com outra forma geométrica. É provável que Pitágoras tivesse algum indício de que a Terra fosse curva e não plana, mas acreditar em sua forma esférica talvez tenha sido mais um ato de fé na beleza e na simetria da criação do que de razão.

É interessante observar que as primeiras propostas da esfericidade da Terra baseavam-se mais em crenças que em observações científicas, no sentido atual do termo. Durante a abordagem a respeito da esfericidade da Terra de acordo com as observações de Aristóteles, contextualize o momento histórico vivido pelo filósofo e reforce a ausência de aparatos tecnológicos como os de que dispomos atualmente. Essa informação pode auxiliar os estudantes a compreenderem que a Ciência é feita de constantes reformulações de acordo com o acúmulo de conhecimentos e as ferramentas tecnológicas de cada período histórico.

Evidências da curvatura da Terra

Selma Caparroz

Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.) não tinha dúvidas sobre a esfericidade da Terra. Embora parte dessa crença ainda se devesse, assim como para os pitagóricos, a razões estéticas, agora ela era apoiada também na análise de evidências observacionais. Uma dessas evidências era como os navios desapareciam no horizonte quando se afastavam do continente. Quanto mais distante estivessem, menor eles pareciam, mas as partes mais baixas desapareciam aos poucos e primeiro, para finalmente sumirem as partes superiores das embarcações.

Comente com eles que, na Antiguidade, foram formuladas muitas ideias relacionadas à Medicina, Zoologia, Astronomia, Matemática e a outras áreas do conhecimento. Parte dessas proposições eram formuladas por pensadores que se debruçavam sobre questões diversas. Eles não se especializavam necessariamente em determinado conhecimento, por isso, frequentemente citamos pensadores como Pitágoras, Aristóteles, Sócrates e outros, que contribuíram para áreas distintas do conhecimento.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

O uso de ângulo e distâncias para o cálculo da circunferência da Terra poderá ser trabalhado em conjunto com o professor de Matemática ao explorar a competência específica 3 de Matemática para o Ensino Fundamental.

Como vemos, da orla oceânica, um navio desaparecer no oceano. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Competência específica de Matemática 3 para o Ensino Fundamental: Compreender as relações entre conceitos e procedimentos dos diferentes campos da Matemática (Aritmética, Álgebra, Geometria, Estatística e Probabilidade) e de outras áreas do conhecimento, sentindo segurança quanto à própria capacidade de construir e aplicar conhecimentos matemáticos, desenvolvendo a autoestima e a perseverança na busca de soluções.

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Explorando o site da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB)

Os resultados do projeto podem ser encontrados no link: https:// sites.google.com/site/projetoerato/ conclusion (acesso em: 26 jul. 2022). Junto com os estudantes, acesse esse link, leia o relatório com os resultados finais e discuta por que os dados obtidos (medidas da circunferência da Terra) não são exatamente os mesmos em todas as medições. Exiba o vídeo do link https://sabastro.org.br/astronomo-cidadao/ selo-de-qualidade-sab/planetariose-observatorios/ (acesso em: 26 jul. 2022), em que o professor Carl Sagan – importante astrônomo e divulgador científico falecido em 1996 – explica o experimento e a conclusão a que chegou Erastótenes. Consulte também a página que traz uma lista dos planetários reconhecidos pela Sociedade Astronômica Brasileira em https://sabastro.org.br/astronomo-cidadao/ selo-de-qualidade-sab/planetarios-eobservatorios/ (acesso em: 26 jul. 2022) e estimule os estudantes a visitar, com familiares ou amigos, o planetário mais próximo, caso a escola não consiga promover uma visita guiada. Dessa forma, eles terão mais informações sobre Astronomia.

Edu Borges

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Dependendo da posição em que estamos na Terra, podemos observar estrelas (e constelações) diferentes, o que é uma evidência de que a Terra não é plana.

Mais uma evidência foi levantada por Aristóteles ao notar que a sombra da Terra, projetada na Lua durante os eclipses lunares, tem contorno curvo. SP rabbito/Shutterstock.com

Você incentivaria e apoiaria seus estudantes a participar de um projeto que reproduzisse o experimento de Erastótenes? Esse projeto foi realizado pela Sociedade Astronômica Brasileira em parceria com associações de outros países. O projeto visou à reprodução do histórico experimento de Erastótenes e contou com a participação de 132 escolas de 18 países.

Essa observação é uma evidência, e não exatamente uma prova, de que a Terra não é plana. Outra evidência, notada por viajantes, refere-se às estrelas: ao se deslocarem na direção norte-sul, eles viam novas estrelas, enquanto algumas das que viam antes deixavam de ser visíveis.

Durante um eclipse lunar, a sombra da Terra projetada sobre a Lua é curva.

O conjunto de todas essas evidências tornou-se tão convincente que, no início do século III a.C., as pessoas esclarecidas convenceram-se da esfericidade da Terra. Então, o passo seguinte seria medir o tamanho dessa esfera, desafio aceito e realizado pelo pensador grego Eratóstenes (276 a.C.-194 a.C.). Eratóstenes sabia que, na cidade de Siena (atual Assuã, no Egito), ao meio-dia do dia 21 de junho, do calendário atual, o Sol podia ser visto refletido no fundo dos poços. Isso indicava que os raios solares incidiam perpendicularmente à superfície. Ele sabia também que, no mesmo dia e no mesmo horário, um obelisco na cidade de Alexandria (também situada no Egito) projetava uma sombra, mostrando que os raios solares incidiam em certo ângulo, o que forneceu uma diferença de ângulo entre as duas cidades. 154

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Selma Caparroz

Afinal, qual é a forma da Terra? Egito 30°L

Mar Mediterrâneo

O texto a seguir apresenta os dois conceitos atuais sobre a forma da Terra. A Geodésia e a forma da Terra A Geodésia já foi definida apenas como a ciência responsável pelo mapeamento e pela medição da superfície terrestre. Hoje, a definição é bem mais ampla e abrange os estudos da forma e dimensão do planeta Terra, bem como a variação do campo de gravidade. [...]

Alexandria

r Ma elh

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EGITO

o N

Representação de Eratóstenes e o experimento por ele utilizado, a fim de calcular o comprimento da circunferência da Terra. No mapa, é possível ver a distância entre as cidades de Alexandria e Siena, situadas no atual Egito.

Trópico de Câncer

Assuã

S 0

145

290 km

1 cm: 145 km

Fonte: VICENTINO, Cláudio. Atlas histórico: Geral e Brasil. São Paulo: Scipione, 2011. p. 33.

Tendo conhecimento desse ângulo e da distância entre Assuã e Alexandria, Eratóstenes realizou um simples cálculo de proporções e, assim, conseguiu obter o comprimento da circunferência da Terra – o valor de 250 mil estádios, que era a unidade de medida de distância utilizada naquela época. O valor obtido por Eratóstenes para a circunferência da Terra era muito próximo do conhecido atualmente, que é cerca de 40 000 km, pois a unidade estádio, usada pelos egípcios naquela época, corresponde a 157,5 metros, unidade que usamos hoje (250 000 × 0,1575 km).

Afinal, qual é a forma da Terra? É evidente que a superfície da Terra não é regular, uma vez que há regiões com montanhas que medem milhares de metros de altura, como as cordilheiras dos Andes, na América do Sul, e do Himalaia, na Ásia. Por outro lado, há regiões nas quais a superfície terrestre é quase plana, como a região dos Pampas, que abrange parte do Sul do Brasil, do Uruguai e da Argentina. Além disso, a superfície da Terra está em constante modificação como consequência da ação dos vulcões, dos ventos e das chuvas, entre outros fenômenos naturais. Então, é muito difícil definir a forma exata da Terra, já que ocorrem Glossário enormes e complexas variações no relevo de sua superfície. Para contornar esse problema, os cientistas aproximam a forma da Terra de um sólido GPS: sistema de posicionamento global, geométrico que mais se parece com a forma real da Terra e que possa sigla em inglês para ser definido matematicamente. Isso torna possível efetuar os cálculos Global Positioning relacionados a medições sobre a superfície terrestre, por exemplo, as System. coordenadas fornecidas por um equipamento de GPS. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

Os geodesistas, como são chamados os especialistas das Ciências Geodésicas, se referem à forma da Terra de duas maneiras. Na primeira, consideram-na como sendo um elipsoide (denominação dada por Newton). Isto é, um modelo matemático teórico que mostra uma representação simplista e suave da superfície da Terra e que serve como base para os cálculos matemáticos. Nesse caso, o raio da Terra não é constante. Isso significa que, em vez de ser de igual circunferência (como uma esfera) em todas as áreas, os polos são levemente achatados, resultando em uma protuberância na Linha do Equador e, portanto, em um maior raio nesta região. [...] Na segunda, a forma da Terra é considerada um geoide (nomenclatura dada por Gottfried Wilhelm Leibniz). Gauss caracterizou o geoide como a ‘figura física da Terra’, isto é, um modelo físico da forma da Terra que acompanha as variações do campo de gravidade do nosso planeta. GUIMARÃES, Gabriel do Nascimento; SANTANA, Tulio Alves. A Geodésia e a forma da Terra. Comunica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: https://comunica.ufu.br/noticia/2020/05/ geodesia-e-forma-da-terra. Acesso em: 8 mar. 2022.

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História da Ciência – Geocentrismo e heliocentrismo

O sólido geométrico que mais se assemelha à forma da Terra é chamado elipsoide de revolução. Esse sólido é obtido pela rotação de uma elipse em torno de seu eixo menor.

Os dois modelos apresentados no texto são os mais discutidos e os que perduraram por mais tempo. Outros modelos foram elaborados, mas não se firmaram entre os estudiosos.

Prepare um roteiro para orientar os estudantes na leitura do material do site e na busca de informações sobre outros modelos de Universo nele.

Girando uma elipse em torno do seu eixo menor, obtém-se um elipsoide de revolução.

Observando a figura, nota-se que ela corresponde ao que se atribui à forma da Terra: diz-se que ela é quase esférica, pois é ligeiramente achatada nos polos. No entanto, esse “achatamento” não é perceptível quando observamos uma fotografia da Terra obtida de uma nave espacial. Isso ocorre porque a diferença entre o diâmetro equatorial da Terra, indicado pela letra a na figura, e o diâmetro polar, indicado pela letra b, é pequena. O diâmetro equatorial da Terra é de 12 756 km e o diâmetro polar, de 12 714 km, portanto, uma diferença de apenas 42 km, o que corresponde a apenas 0,33%, uma diferença muito sutil.

História da CiênCia Geocentrismo e heliocentrismo Hoje sabemos que a Terra realiza vários movimentos, mas, na Antiguidade, acreditava-se que os movimentos dos astros no céu ocorriam porque eles giravam ao redor da Terra, enquanto ela permanecia parada no centro do Universo. Com base em muitas observações realizadas e em trabalhos anteriores de vários astrônomos, Cláudio Ptolomeu (90-168 d.C.), o último dos grandes astrônomos gregos, propôs uma representação em que a Terra estava parada no centro do Universo e era cercada por diversos astros que giravam a seu redor: a Lua, o Sol, os planetas e as estrelas. Sistema geocêntrico: a Terra está imóvel no centro do Universo e os astros giram ao redor dela.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

estrelas fixa ra das s Esfe

Sol

Vênus Mercúrio Saturno

Lua Terra

Marte

Júpiter

Reinaldo Vignati

No site da Secretaria da Educação do Paraná, há um texto sobre a história da Astronomia, no qual são comentados, entre vários temas interessantes, outros modelos de Universo. Esse material pode ser encontrado em: http://www.ciencias. seed.pr.gov.br/arquivos/File/ Astronomia/Historia_da_Astronomia. pdf. Acesso em: 2 ago. 2022.

Reinaldo Vignati

É muito comum ouvir que Galileu ou Copérnico provaram que a Terra se movia pelo espaço, mas isso não é verdade. As observações de Galileu colocaram em dúvida algumas convicções da Igreja Católica. Por exemplo, ao descobrir que na Lua há montanhas e crateras, ele contrariou a ideia de perfeição dos objetos celestes. No entanto, Galileu não apresentou provas dos movimentos da Terra. Já Copérnico propôs o modelo heliocêntrico baseado mais em convicções próprias do que científicas e também não provou que a Terra se movia. O sistema de Copérnico era tão complexo quanto o de Ptolomeu e não explicava mais facilmente os movimentos dos astros observados no céu. Ambos eram complexos e falhavam nas previsões.

Reveja

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Reinaldo Vignati

A representação de Ptolomeu foi um estrelas fixa marco na história da Astronomia. Trata-se ra das s Esfe da teoria do Universo geocêntrico, ou seja, a Terra como centro do Universo (“geo”, do grego gê, que significa “Terra”). O geocentrismo de Ptolomeu foi amplamente aceito, mas, depois de muitos séculos, Marte Vênus alguns pensadores passaram a questionáSaturno -lo. Entre eles, estava o astrônomo Nicolau Sol Copérnico (1473-1543), que sugeriu que a Mercúrio Terra não era o centro do Universo, mas se deslocava como os demais planetas ao redor Lua Terra de outro astro, o Sol. Júpiter Portanto, na representação de Copérnico, é o Sol que está parado no centro do Universo e não mais a Terra, como afirmavam os outros pensadores. Contrárias às crenças religiosas da época, as ideias de Copérnico Sistema heliocêntrico: o Sol ocupa o centro do Universo e os planetas causaram grande polêmica. giram ao redor dele. Sua representação ficou conhecida como teoria do Universo heliocêntrico, ou seja, o Sol como centro do Universo (“helio”, do grego helios, que significa “Sol”). Hoje sabemos que o Sol não está localizado no centro do Universo. 1 | Pesquise e responda: Atualmente, considera-se que haja um centro do Universo? Segundo as teorias atuais, não há um centro do Universo.

reveja

Respostas no Manual do Professor.

1 | Por que os povos antigos consideravam a Terra plana e cercada de água? 2 | Qual é o principal argumento que os pitagóricos utilizavam para considerar a Terra esférica? 3 | Por que a curvatura da Terra evidenciada na observação do afastamento de barcos do continente não prova que a Terra é esférica? 4 | Quais são as outras evidências de que a Terra não é plana? 5 | Quais foram as observações que permitiram a Eratóstenes calcular o raio da Terra? 6 | Calcule, em metros, o valor da circunferência da Terra encontrado por Eratóstenes, considerando um estádio igual a 157,5 m. Se necessário, utilize uma calculadora. 7 | Por que hoje temos certeza de que a Terra é esférica?

Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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As questões desse item podem ser utilizadas para você perceber as dificuldades de compreensão que os estudantes ainda têm sobre os temas discutidos neste capítulo. Retome os temas que não foram compreendidos adequadamente. Os estudantes podem sentir dificuldade para realizar os cálculos que respondem às questões 5 e 6. Faça o passo a passo com eles para que acompanhem os procedimentos aritméticos necessários para a obtenção dos resultados numéricos. Respostas 1. Porque o tamanho do ser humano é ínfimo quando comparado às dimensões do raio de curvatura da Terra. Além disso, as grandes áreas com relevo plano ou montanhoso, bem como as grandes extensões de água nos oceanos, dão a sensação de que a Terra é plana e cercada de água. 2. Os pitagóricos admiravam as belezas da natureza proporcionadas pelas simetrias das formas e suas proporções. Para eles, a esfera era a forma perfeita, uma vez que sua aparência é a mesma de qualquer ponto que seja observada. 3. Porque existem outras superfícies curvas além da esfera, por exemplo, a superfície de um cilindro ou de uma bola de futebol americano. Assim, uma superfície curva não é necessariamente esférica. 4. Ao nos deslocarmos pela superfície da Terra do norte para o sul, deixamos de ver algumas das estrelas ao norte e, ao mesmo tempo, passamos a ver outras estrelas ao sul. Além disso, a sombra que a Terra projeta na Lua durante os eclipses tem contorno curvo, confirmando a e sfericidade da Terra.

5. A diferença entre os ângulos que os raios solares formam com a superfície da Terra nas cidades de Siena e Alexandria é de 7,2º. C = 360º 800 7,2º 6. x m = 157,5 m 250 000 1 estádios estádios x = 157,5 × 250 000 m x = 39 375 000 m 7. Fotografias da Terra feitas por astronautas em órbita, assim como as obtidas por satélites artificiais, mostram que a forma dela é esférica.

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Os movimentos da Terra

O movimento diário do Sol

Para nós, que estamos na superfície da Terra, não é fácil perceber que ela se move, pois nos movemos com ela. Se olharmos as estrelas no céu por um curto intervalo de tempo, elas parecem estar paradas, mas elas se movem lentamente, assim como o Sol, a Lua e a própria Terra.

Na literatura, denomina-se movimento do Sol no céu a cada dia de movimento diurno do Sol. Como no dia a dia o termo “diurno” refere-se à parte iluminada do dia, consideramos que o uso desse termo pode levar os estudantes a imaginar que o Sol move-se apenas durante esse período. Por esse motivo, optamos por utilizar o termo “diário”, para reforçar a ideia de que esse movimento ocorre em um dia, ou seja, em 24 horas.

O movimento diário do Sol Entre o amanhecer e o entardecer, percebemos mudanças na posição do Sol no céu, o que nos dá a impressão de que ele gira ao redor da Terra. Essa impressão é tão forte que a incorporamos à maneira de nos expressarmos, pois é comum usarmos frases como “o Sol nasce atrás daquela montanha” ou “o Sol passa pelo alto do céu ao meio-dia”. Se observarmos com atenção o movimento aparente que o Sol realiza no céu durante o dia, veremos que, pela manhã, ele surge sempre na mesma região do horizonte, que denominamos leste. Com o passar do tempo, ele vai se elevando no céu até atingir a altura máxima e, depois, volta a se aproximar do horizonte e “desaparece” na região oposta à que surgiu pela manhã. Essa região em que o Sol se põe é chamada oeste. Para um observador que está na superfície da Terra, entre os círculos polares, esse movimento que o Sol realiza repete-se a cada dia. É o movimento diário aparente do Sol. Edu Borges

É comum a denominação de movimento diário aparente do Sol, uma vez que esse movimento é, na verdade, resultado dos movimentos da Terra. No entanto, quando se trata de observações realizadas a partir da superfície terrestre, o que se vê no céu é o “movimento do Sol”, pois o observador está localizado em um referencial fixo na Terra. Por esse motivo, os cientistas que pesquisam os conhecimentos astronômicos de povos antigos costumam omitir o termo “aparente”, já que, para aqueles observadores, o “Sol movia-se no céu”. Optamos por manter o termo “aparente” ao nos referirmos ao movimento diurno do Sol no céu e que é observado a partir da Terra, por se tratar de uma denominação consolidada nesse nível de ensino.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Movimento diário aparente do Sol e as direções das regiões do horizonte.

Se nos posicionarmos de braços abertos, com o braço direito apontando para o lado em que o Sol surge no horizonte e o esquerdo apontando para onde o Sol desaparece ao entardecer, teremos, à direita, a região leste; à esquerda, a região oeste; à frente, a região norte; e, às nossas costas, a região sul. 158

UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Ciências em ação – O Sol e as sombras

Fotos: Dotta

O movimento aparente do Sol pelo céu também pode ser notado pelas sombras dos objetos fixos, conforme se observa nas imagens a seguir. Nas fotografias, as sombras da menina não estão sempre na mesma posição; isso é consequência do movimento diário aparente do Sol pelo céu. O Sol nascente não desponta sempre no mesmo ponto do horizonte, como pode ser observado na figura da página seguinte. Durante o ano, o ponto em que o Sol surge se desloca para o norte e para o sul, realizando um movimento de vaivém. Por volta do dia 21 de junho, o Sol surge no ponto mais ao norte e, por volta do dia 21 de dezembro, no ponto mais ao sul. Esse é o movimento anual do Sol e significa que o caminho traçado por ele no céu muda conforme os dias vão passando.

Incentive e auxilie os estudantes a realizar essa atividade. Ela é simples e proporciona excelentes resultados, uma vez que eles observarão, de forma indireta, o movimento do Sol. No entanto, para que o resultado do experimento faça sentido para os estudantes, eles precisam compreender como se forma a sombra. Utilize uma fonte de luz, como a de um smartphone, e um objeto vertical para mostrar quais são as posições relativas da fonte de luz, que no experimento é o Sol, e da sombra.

Sugestão de atividade Após abordar o tema do movimento do Sol, peça aos estudantes que localizem as regiões leste, oeste, norte e sul da escola. Oriente-os para que usem como base a região em que o Sol nasce (leste) e a região em que ele se põe (oeste). O mesmo pode ser feito em casa. Pergunte: Para que lado ficam as regiões leste, oeste, norte e sul da sua casa?

Fotos tiradas no mesmo local em diferentes horas do dia. Já que a posição da menina e do fotógrafo é a mesma nas três imagens, como se pode notar por meio do desenho do piso e da borda da piscina, conclui-se que a mudança na posição da sombra se deve ao movimento aparente do Sol.

Ciências em ação

Enfatize que essas observações não determinam os pontos cardeais, e sim as regiões. Deixe bem explícito que o Sol não desponta todo dia no ponto cardeal leste.

O Sol e as sombras Você já reparou nas sombras que os postes e as árvores fazem durante o dia?

Procedimentos

O tema “pontos cardeais” pode ser trabalhado em conjunto com o professor de Geografia, abordando preferencialmente a competência específica 7 de Ciências Humanas para o Ensino Fundamental, da BNCC.

A. Escolha um objeto alto que projete uma sombra definida, pode ser um poste, uma árvore ou outro. B. Em um dia ensolarado, registre a posição da sombra que o objeto escolhido projeta no solo no início do período das aulas. C. No final do período das aulas, no mesmo dia, registre novamente a posição da sombra do objeto escolhido. 1 | Qual é a causa da mudança das posições registradas das sombras nos dois momentos do dia? A luz do Sol é responsável pela formação da sombra. Como a sombra desloca-se durante o dia, significa que o Sol também se movimenta (movimento aparente do Sol).

Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Competência específica de Ciências Humanas 7 para o Ensino Fundamental: Utilizar as linguagens cartográfica, gráfica e iconográfica e diferentes gêneros textuais e tecnologias digitais de informação e comunicação no desenvolvimento do raciocínio espaço-temporal relacionado a localização, distância, direção, duração, simultaneidade, sucessão, ritmo e conexão.

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Afirmamos que o período do movimento de rotação da Terra é de, aproximadamente, 24 horas porque o valor exato é 23 horas 56 minutos e 4 segundos. A combinação do movimento de rotação e de translação da Terra faz com que haja essa ligeira diferença de tempo entre duas passagens consecutivas do Sol pelo meridiano do local. Há um vídeo que mostra esse efeito em: https://www.youtube.com/watch?v= WWw4JY2dNXM&t=33 (acesso em: 2 ago. 2022).

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais. inverno

solstício junho 20-21

outono - março 20

equinócio primavera - setembro 22-23

verão

solstício dezembro 21-22

Se observarmos o tempo entre duas passagens consecutivas de uma estrela pelo meridiano local, obteremos o valor do período de rotação da Terra. Isso ocorre porque a distância entre a Terra e as estrelas é muito maior do que a distância entre a Terra e o Sol. Dessa forma, o movimento de translação da Terra ao redor do Sol não influencia muito o movimento das estrelas.

A cada dia, o Sol surge em um ponto um pouco deslocado em relação ao dia anterior.

O dia medido com base na passagem do Sol pelo meridiano local, cujo valor médio é 24 horas, é denominado dia solar, já o dia determinado pela passagem meridiana das estrelas, de 23 horas 56 minutos e 4 segundos, é denominado dia sideral.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

jaya diudara80/Shutterstock.com

Esses movimentos não são exclusividade do Sol. A Lua, os planetas e as demais estrelas também se movem pelo céu, cada qual com seus movimentos particulares, mas, para quem observa aqui da Terra, parece que eles se movimentam em torno da Terra.

O movimento de rotação da Terra

Representação do eixo imaginário de rotação da Terra e do sentido de rotação.

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Artreef/Shutterstock.com

O movimento de rotação da Terra

A Terra não está parada no espaço, ela realiza vários movimentos. Um deles é o movimento de rotação, no qual o planeta realiza um giro em torno de si, em um eixo que passa pelos polos, e que demora aproximadamente 24 horas para ser completado. Dessa forma, o movimento que o Sol realiza diariamente pelo céu é, na verdade, resultado da rotação da Terra.

O dia e a noite

Reinaldo Vignati

Observe a figura que representa a Terra iluminada pelo Sol. Como a Terra tem a forma muito próxima à de uma esfera, apenas metade de sua superfície é iluminada pela luz solar. Por isso, enquanto uma de suas metades está clara, a outra está escura.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

dia

noite

A sequência dos períodos de iluminação e escuridão em certo local (dia e noite) é muitas vezes utilizada como evidência da esfericidade da Terra. Esse argumento não é válido, pois se a Terra fosse plana e o Sol se deslocasse ao redor dela, essa alternância também existiria. Entretanto, o fato de ser dia em uma região da Terra e noite em outra mostra que ela não é plana, mas não que é necessariamente esférica.

Diferença entre o período iluminado e o escuro do dia

eixo da Terra

Em qualquer momento de um dia, metade da Terra está iluminada pela luz solar. Nessa região é dia, a outra metade está no escuro, ou seja, nela é noite. A Terra é levemente inclinada em torno do seu eixo vertical.

A rotação da Terra faz com que regiões que estavam na parte escura passem para a parte iluminada, surgindo o alvorecer (o nascer do dia), ao mesmo tempo que as regiões que se encontravam na parte iluminada entram na parte escura, surgindo o anoitecer. Portanto, o responsável pela sucessão de períodos de claridade e de escuridão e pela sequência de dias e noites é o movimento de rotação da Terra. Como a Terra gira de maneira uniforme, completando uma volta em aproximadamente 24 horas, isso nos faz imaginar que o dia e a noite duram exatamente o mesmo tempo, mas não é o que ocorre. A duração dos períodos de claridade e de escuridão em determinado local depende tanto da sua latitude quanto da época do ano.

Comente com os estudantes que, nos países localizados em latitudes elevadas, a diferença entre as durações dos períodos claros e escuros no decorrer do ano é muito mais acentuada do que nos países que estão próximos à Linha do Equador. Nessas regiões, há pouca diferença entre os períodos claros e escuros no decorrer do ano.

Diferença entre os períodos iluminado e escuro do dia No Hemisfério Sul, o dia em que o período iluminado pelo Sol é mais longo do que nos outros dias do ano ocorre por volta de 21 de dezembro. No Hemisfério Norte, por volta de 21 de junho. A diferença entre os períodos de claridade e de escuridão durante um dia é mais acentuada quanto mais distante estivermos da Linha do Equador. Nas regiões próximas ao Polo Norte, no mês de dezembro, há um período em que se passam dias sem que haja iluminação solar. Entretanto, no mês de junho, há um período em que a luz solar mantém-se por vários dias. Há dias também em que os períodos iluminados e escuros têm a mesma duração nos dois hemisférios e ocorrem por volta de 21 de março e 23 de setembro. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Peça aos estudantes que leiam as imagens desta página. Discuta cada uma delas para sanar as possíveis dúvidas. As imagens das esferas celestes projetadas para um observador no Hemisfério Norte e para um no Hemisfério Sul não são fáceis de serem interpretadas em um primeiro momento. Projete uma imagem por vez e, com o apoio de um globo terrestre, explique o que representa cada elemento. Dessa forma, os estudantes conseguirão perceber por que o período claro é diferente em cada um dos hemisférios considerando o mesmo período do ano; por exemplo, no mês de janeiro, é verão no Hemisfério Sul e inverno no Hemisfério Norte.

Reinaldo Vignati

Observe na figura a seguir que o comprimento da linha verde é maior na região iluminada, mostrando que, nessa época, o período iluminado do dia é maior que o período escuro. Com a linha vermelha ocorre o oposto; assim, nessa região e nessa época, o período escuro do dia é maior do que o período iluminado.

Circulo Ártico

Sol

Trópico de Câncer Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Equador

Trópico de Capricórnio Circulo Antártico

No link http://astro.if.ufrgs.br/ esf.htm (acesso em: 26 jul. 2022), há informações e explicações complementares que o ajudarão a preparar essa aula.

Incidência dos raios solares na Terra no mês de dezembro.

As imagens a seguir ajudam a compreender como ocorre a diferença entre os períodos claros e iluminados nos dois hemisférios terrestres em determinado dia do ano – neste caso, no mês de dezembro. Nelas, a pessoa está em uma paisagem, e as bordas do círculo onde ela se encontra representam os limites do horizonte. A linha cheia em amarelo representa a parte da trajetória do Sol, que se localiza acima do horizonte, ou seja, o período de claridade. Você já notou que no mês de dezembro, nas regiões mais ao sul do Brasil, o período claro do dia é mais longo do que o período escuro?

ilustrações: Edu Borges

Após a explicação, peça a alguns estudantes que apresentem o que entenderam para os colegas de grupo. Quando um colega mostra o que aprendeu sobre um tema para outro que esteja com dificuldade, há um compartilhamento de conhecimentos entre eles e a possibilidade de aprendizagem é ampliada.

1. Trajetória do Sol pelo céu em dezembro, para um observador no Hemisfério Sul. 2. Trajetória do Sol pelo céu em dezembro, para um observador no Hemisfério Norte.

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Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Expansão de repertório – O Sol da meia-noite

O trajeto do Sol pelo céu muda ao longo dos dias. A figura referente ao Hemisfério Norte mostra que a parte da trajetória abaixo do horizonte é maior do que a parte acima do horizonte, indicando que o período de escuridão é maior do que o de claridade e, portanto, a noite é mais longa do que o dia. No Hemisfério Sul, ocorre o inverso, ou seja, a parte da trajetória acima do horizonte é maior do que a que fica abaixo dele; portanto, o dia é mais longo do que a noite. No decorrer do ano, isso muda, e no mês de junho ocorre o inverso. No Hemisfério Norte, os períodos de claridade são mais longos do que os de escuridão, enquanto no Hemisfério Sul, os dias são mais curtos do que as noites.

O fenômeno do Sol da meia-noite é mais comum de ser observado no Hemisfério Norte do que no Hemisfério Sul apenas porque há mais regiões habitadas além do Círculo Polar Ártico do que do Círculo Polar Antártico. No Hemisfério Sul, as cidades com maior latitude estão localizadas, aproximadamente, na latitude 40o, onde não ocorre o fenômeno do Sol da meia-noite. No Hemisfério Norte, há inúmeras localidades habitadas que estão localizadas em latitudes maiores do que a do Círculo Polar Ártico, que é de, aproximadamente, 66,5o.

Expansão de repertório

O Sol da meia-noite No mês de junho, no Hemisfério Norte, os dias são mais longos do que a noite. Nesse período, em regiões próximas ao Polo Norte, o Sol não se põe durante vários dias, ficando sempre acima do horizonte. A imagem a seguir é uma composição de várias fotos tiradas em um intervalo de tempo próximo da meia-noite, na Região Ártica. Note como o Sol vai descendo em direção ao horizonte, mas não se põe, e volta a subir depois de passar bem perto do horizonte. Esse fenômeno é chamado de Sol da meia-noite. Viktor Gabyshev/Shutterstock.com

Esse fenômeno ocorre nos dois hemisférios em períodos opostos do ano.

Composição com fotos que mostra o fenômeno do Sol da meia-noite. Região Ártica, 2017.

1 | Faça uma pesquisa e identifique quais são as regiões da Terra em que é possível obserSol da meia-noite só pode ocorrer nas regiões com latitudes var o fenômeno do Sol da meia-noite. O maiores do que as dos círculos polares. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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O movimento de translação da Terra

Um desse outros movimentos é a rotação com a Via Láctea. A nossa galáxia gira em torno de seu centro em um período de 250 milhões de anos, e, nesse giro, é acompanhada por todas as estrelas, incluindo o Sistema Solar. Há também o movimento de precessão, no qual o eixo de rotação da Terra executa um movimento circular, como o de um pião girando, que demora cerca de 26 000 anos para ocorrer. Mesmo o período sendo tão longo, esse movimento foi percebido por Hiparco, astrônomo e matemático grego, no século II a.C. O movimento de nutação corresponde a uma pequena oscilação do eixo de rotação da Terra. Com perío do de 18,6 anos, é causado pela influência gravitacional da Lua.

Ao mesmo tempo que realiza o movimento de rotação, a Terra também se desloca pelo espaço girando ao redor do Sol e percorrendo uma trajetória denominada órbita. É o movimento de translação. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

J. Marini/Shutterstock.com

A Terra faz vários movimentos, além da rotação e translação. Apenas esses dois são estudados no Ensino Fundamental, pois são os que afetam mais nosso dia a dia.

O movimento de translação da Terra

152 milhões de km

147 milhões de km

Movimento da Terra ao redor do Sol.

A distância entre a Terra e o Sol varia de 147 100 000 km, no ponto de maior aproximação, a 152 100 000 km, no ponto de maior afastamento. Essa diferença é muito pequena quando comparada com a distância média da Terra ao Sol; portanto, a órbita da Terra pode ser considerada quase uma circunferência. A direção do eixo de rotação da Terra permanece inalterada durante o movimento de translação. Consequentemente, em determinadas épocas do ano, a luz e o calor solar incidem com mais intensidade no Hemisfério Sul e, em outros períodos, essa incidência é maior no Hemisfério Norte. É esse fenômeno que justifica o fato de a duração da noite e do período iluminado do dia não serem sempre os mesmos durante todo o ano. Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Reinaldo Vignati

É comum que a representação dê a impressão de que a órbita da Terra é excessivamente elíptica. Lembre os estudantes de que esta é uma representação em perspectiva e que a órbita da Terra é praticamente uma circunferência. Você pode pegar um disco, como uma tampa de lata, e mostrá-la em perspectiva e em visão perpendicular para simular o efeito da representação.

Esses são apenas alguns exemplos dos movimentos da Terra, mas, rigorosamente, a Terra executa um movimento que resulta da combinação de todos eles.

Enquanto a Terra se desloca ao redor do Sol, seu eixo de rotação mantém sempre a mesma inclinação e direção no espaço.

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Múltiplos olhares – Visita ao observatório

Múltiplos Olhares

Caso você decida visitar um observatório da região, lembre-se de fazer os preparativos com antecedência (como a carta de autorização dos responsáveis, entre outros) e de seguir todos os protocolos de segurança. Além disso, entre em contato com a equipe do observatório para agendar e fazer uma visita antecipada ao local, para, com essa equipe, avaliar qual é a melhor maneira de explorar didaticamente o espaço. Habilidades socioemocionais são trabalhadas em estudos do meio em geral.

Visita ao observatório Existem muitas instituições astronômicas no Brasil que disponibilizam informações muito interessantes sobre os corpos celestes. No site da EBC, indicado a seguir, há uma lista de instituições dedicadas à observação astronômica e seus respectivos endereços eletrônicos. Se existir alguma em sua cidade, visite-a e conheça um pouco mais sobre os corpos celestes e outras curiosidades a respeito do espaço. • DE OLHO no céu. EBC. Disponível em: http://www.ebc.com.br/tecnologia/2015/03/deolho-no-ceu-lista-de-observatorios-nacionais-abertos-visitacao. Acesso em: 7 maio 2022.

Movimento das estrelas

VIDEO

Observando o céu em uma noite sem nuvens, verificamos que, no decorrer do tempo, novas estrelas surgem a leste do horizonte, enquanto outras desaparecem a oeste, de forma que todo o céu parece girar ao redor da Terra. Nesse movimento, as estrelas descrevem um arco no céu surgindo na região a leste do horizonte e elevando-se até atingir um ponto de altura máxima, para posteriormente começar a baixar até desaparecer a oeste no horizonte, como ocorre no deslocamento diário do Sol.

Oriente os estudantes para que respeitem as regras do observatório e aproveitem o que essa experiência proporciona.

ilustrações: Reinaldo Vignati

PS L N

S O

Polo

Hemisfério Sul L N

S O

Equador

Movimento das estrelas no céu, dependendo da localização na Terra. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Movimento das estrelas

Existem dois pontos do céu que não se movimentam: o Polo Celeste Sul e o Polo Celeste Norte. Dependendo do hemisfério terrestre em que nos encontramos, podemos observar um ou outro. Por exemplo, na maior parte do território brasileiro, vemos sobre o horizonte o Polo Celeste Sul, que, infelizmente, não coincide com nenhuma estrela visível. Por outro lado, quem está na Europa, vê o Polo Celeste Norte, próximo ao qual se encontra a Estrela Polar. Para alguém que está na linha do Equador, os dois polos celestes estão localizados no horizonte, em pontos opostos, e, para alguém que está na Antártida ou no Ártico, os polos estão muito altos no céu, quase “a pino”.

Os traços deixados pelas estrelas nas fotos devem-se ao fato de o obturador da máquina fotográfica ter ficado aberto durante a exposição. É possível calcular o tempo de exposição medindo o arco formado por uma estrela e fazendo a proporção com o arco completo, que é de 360°. As imagens a que se refere o texto estão em: https://www.sciencephoto. com/media/441937/view e https:// www.gemini.edu/gallery/media/ circumpolar-stars-over-gemini-north. Acesso em: 6 ago. 2022.

Expansão de repertório Se pudéssemos aumentar a velocidade aparente das estrelas, seria mais fácil observar seus movimentos no céu. A tecnologia nos ajuda a realizar essa tarefa. Acesse o site indicado a seguir e veja o movimento aparente dos astros durante toda a noite em apenas um minuto. Observe como enxergamos as estrelas mudando de posição no céu quando a velocidade de sua visualização é aumentada. • A WHOLE night at the VLT. European Southern Observatory, 19 jan. 2010. Disponível em: www.eso.org/public/portugal/videos/ut4andmilkywaytimelapse/. Acesso em: 8 maio 2022.

Expansão de repertório O movimento aparente das estrelas pode ser percebido por quem observa o céu noturno por algumas horas ou por quem utiliza uma carta celeste do hemisfério em que se encontra e compara-a a posição com as estrelas e constelações visíveis no momento.

1 | Observando o vídeo, qual é sua impressão: quem está se movendo, a Terra ou as estrelas? Resposta pessoal. O estudante poderá responder que a sensação é de que todo o céu gira ao redor da Terra.

No Hemisfério Sul, se olharmos para o Polo Celeste Sul, veremos as estrelas girando ao redor dele no sentido horário, enquanto no Hemisfério Norte, ao olharmos para o Polo Celeste Norte, veremos as estrelas girando no sentido anti-horário. Babak Tafreshi/ Science Photo Library/ Fotoarena

Observe que no vídeo as estrelas estão girando no sentido horário, pois o vídeo foi produzido no Chile, portanto no Hemisfério Sul. No link https://www.youtube.com/ watch?v=LTfSu60TnMY (acesso em: 2 ago. 2022), há um vídeo semelhante, mas produzido no Hemisfério Norte, de modo que as estrelas giram no sentido anti-horário. Verifique a possibilidade de exibir também esse vídeo e compará-lo com o indicado nessa seção. Observe que, nas imagens da rotação do céu no Hemisfério Norte, há uma estrela que permanece fixa, ela não gira como as outras. É a estrela polar que não se move por estar muito próxima da direção da linha do eixo de rotação da Terra

As estrelas giram ao redor dos polos celestes: movimento aparente das estrelas em região do hemisfério Sul. Fotografia de longa exposição feita no Planalto de Chajnantor, no Chile, em 2011.

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Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Gemini Observatory

Utilize o vídeo disponível no link https://www.youtube.com/watch ?v=yRh_Pah7AHo (acesso em: 26 jul. 2022) e discuta com os estudantes a importância da posição do observador na superfície do planeta como referência para o que é visto na esfera celeste. Se necessário, faça uma simulação de algumas situações para mostrar que o que é observado depende do ponto em que o observador está. A explicação disponível no vídeo do link ajudará a turma a compreender o que significa “referencial de observação” quando olhamos objetos em movimento, como os astros noturnos. As estrelas giram ao redor dos polos celestes: movimento aparente das estrelas em região do hemisfério Norte. Fotografia de longa exposição feita no Havaí, Estados Unidos, em 1999.

Se repetirmos nossas observações por vários meses, veremos que, na mesma hora da noite, as estrelas que se encontram no céu não são as mesmas de tempos atrás, ou seja, a aparência do céu depende da época do ano em que o observamos. No entanto, depois de um ano, o céu volta a ter a mesma aparência no mesmo horário. Isso ocorre porque um ano corresponde ao período em que a Terra completa uma volta em torno do Sol.

LIBRA

LEÃO

VIRGEM

CÂNCER

GÊMEOS ESCORPIÃO

Dezembro

Órbita da Terra

TOURO

Junho

CAPRICÓRNIO

Setembro

Reinaldo Vignati

Março SAGITÁRIO

ÁRIES Eclíptica

AQUÁRIO

PEIXES

Fonte: Observatório Astronômico Frei Rosário (UFMG). Conhecendo as constelações. Caeté: UFMG, 2010. Disponível em: www. observatorio.ufmg.br/dicas13. htm. Acesso em: 8 maio 2022. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Ciências em ação – Mudança na aparência do céu durante o ano Para uma representação mais realista, escolha as constelações características de cada uma das estações e faça um painel para cada uma delas. Para o verão, pode-se utilizar a Constelação de Órion (as Três Marias pertencem a essa constelação); para o inverno, a de Escorpião; para a primavera, a de Pegasus; e para o outono, a de Leão. Há uma orientação para o desenho das estrelas dessas constelações em: https://www.galeriadometeorito. com/p/constelacoes-das-estacoesdo-ano.html (acesso em: 9 mar. 2022).

Ciências em ação Mudança na aparência do céu durante o ano A aparência do céu não é a mesma durante todo o ano. Se o observarmos no início de uma noite sem nuvens no mês de janeiro, veremos o conjunto de estrelas conhecido como Três Marias. No entanto, se repetirmos essa observação em julho, não será possível ver essas estrelas. Por que isso acontece? As estrelas estão muito longe da Terra e, enquanto o planeta realiza o movimento de translação, ele se volta para diferentes direções. Siga os passos da atividade e observe como isso é possível.

Material: • 1 cadeira

• tesoura com pontas arredondadas

• 4 cartolinas pretas

• cola escolar branca

• papel prateado

• fita adesiva

Procedimentos

Seja cuidadoso ao adotar essa sugestão, pois você ainda não abordou nem as constelações, nem as estações do ano!

A. Coloque a cadeira no centro de uma sala. Ela representará o Sol.

No entanto, se desejar, o conceito de constelação pode ser abordado por meio do vídeo disponível no link https://www.youtube.com/watch?v=5cNSQt-BMA (acesso em: 26 jul. 2022), produzido pela TV-Unesp em colaboração com o Observatório Astronômico “Lionel José Andriatto”, da Unesp de Bauru.

C. Um estudante vai girar ao redor da cadeira, simulando o movimento de translação da Terra. Se ele estiver olhando para a cadeira, será dia e, se estiver de costas para ela, será noite.

Com um texto acessível e linguagem científica precisa, o vídeo mostra o movimento das estrelas e identifica as principais constelações visíveis no Hemisfério Sul. Assista ao vídeo e avalie a possibilidade de exibi-lo para sua turma. Prepare um roteiro com algumas questões que podem ser respondidas pelos estudantes durante a exibição do vídeo. Recolha as questões respondidas e considere-as como uma das avaliações do bimestre.

Edu Borges

B. Recorte o papel prateado em forma de estrelas e cole-as nas cartolinas, de forma a representar constelações específicas de cada época do ano. Cole um painel no centro de cada parede.

D. Esse estudante deve colocar-se em diferentes posições ao redor da cadeira e girar em torno de si mesmo. 1 | O que a pessoa, que representa a Terra, observa quando for noite em cada posição?

Em diferentes posições, o estudante verá diferentes partes das paredes da sala, da mesma forma que vemos o céu de forma diferente no decorrer do ano.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Os movimentos da Terra e a medida de tempo

Utilize o fluxograma para saber se determinado ano é bissexto, por exemplo, você pode verificar se o ano de nascimento dos estudantes ou de algum acontecimento histórico foi ou não bissexto, mas cuidado, porque esse esquema só é válido a partir de 1582, ano no qual o calendário que usamos hoje foi instituído pelo papa Gregório XIII, por isso ele é c hamado de gregoriano.

Kamira / Shutterstock.com

A regularidade com que os astros repetem seus movimentos aparentes no céu propiciou ao ser humano a criação de padrões de medida de tempo baseados nesses movimentos. Desde seu surgimento nas civilizações do Oriente, do antigo Mediterrâneo e ainda da América Pré-Colombiana, os calendários têm sido estabelecidos com base nos movimentos aparentes do Sol, da Lua e das estrelas no céu.

Esse conteúdo relaciona-se com a competência específica 2 de História para o Ensino Fundamental.

Visitantes observam calendário asteca, conhecido como Pedra do Sol, no Museu Nacional de Antropologia da Cidade do México, México, 2016.

O movimento diurno do Sol foi, desde tempos remotos, o parâmetro utilizado para demarcar a unidade mais elementar de tempo, o dia. Essa foi a unidade natural de tempo adotada sem exceção em todos os sistemas temporais conhecidos, fato decorrente de o Sol ser, entre todos os astros, o que exerce mais influência nas atividades humanas. Para quantificar intervalos de tempo maiores foram utilizadas as fases da Lua, cujo ciclo completa-se em aproximadamente 29,5 dias, o que originou a unidade que hoje denominamos mês. Para intervalos ainda maiores, foi utilizada a configuração das estrelas no céu noturno, que está relacionada com o movimento de translação da Terra e que ocorre no período que denominamos ano.

Competência específica de História 2 para o Ensino Fundamental: Compreender a historicidade no tempo e no espaço, relacionando acontecimentos e processos de transformação e manutenção das estruturas sociais, políticas, econômicas e culturais, bem como problema tizar os significados das lógicas de organização cronológica. Você pode perguntar os estudantes: • Como uma pessoa que nasceu no dia 29 de fevereiro, portanto em ano bissexto, contaria sua idade?

fluidworkshop/Shutterstock.com

As fases da Lua foram utilizadas para definir a duração do mês.

Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Fórum – Preservando tradições Com o passar do tempo, as sociedades vão mudando, assim como alguns de seus hábitos e costumes. As demandas da sociedade vão moldando nossa cultura e, em alguns casos, as novas tecnologias tornam certos costumes obsoletos. Praticamente não se escreve à mão em locais onde há computadores, por exemplo. Por outro lado, pode-se argumentar que as tradições são a herança que distingue os povos e que elas devem ser preservadas, pois são carregadas de valor histórico, cultural e afetivo. No caso do texto, é evidente que o fator econômico tem um peso enorme na proposta, relegando as tradições. Talvez o ideal seja buscar um ponto de equilíbrio. Explique aos estudantes que, além do calendário gregoriano, há outros calendários utilizados por outros povos. Eles organizam o tempo levando em consideração características religiosas ou culturais específicas. Esses calendários ajudam a preservar importantes tradições e a manter a identidade desses grupos. Pergunte-lhes de que forma a organização do tempo, proposta pelos professores estadunidenses, impactaria o dia a dia de um grupo de negociantes da Bolsa de Valores e o dia a dia de um povo indígena no Xingu, por exemplo. Peça que reflitam sobre os ritmos de vida e de trabalho desses dois grupos ao estabelecer essa comparação.

Ano

É divisível por 4?

não

Não é bissexto

sim É divisível por 100?

não

É bissexto

sim É divisível por 400?

não

Não é bissexto

sim É bissexto

No entanto, o ano não contém um número exato de dias; ele tem cerca de 365 dias, mais um quarto de dia (seis horas) aproximadamente. Para adequar essas duas medidas de tempo, introduz-se, de quatro em quatro anos, um dia a mais no mês de fevereiro; o ano que recebe esse um dia é chamado bissexto. Porém, aquele “quase um quarto” faz com que a introdução de um dia a cada quatro anos não resolva o problema. Assim, o calendário que usamos atualmente é um pouco mais complexo. Conheça agora uma regrinha de divisão que o ajudará a descobrir se um ano será ou não bissexto. Há duas condições para que os anos sejam bissextos:

¤ Será bissexto o ano que for divisível por 4, mas não por 100. Por exemplo: O ano 2023 não foi bissexto, pois não é divisível por 4, mas o ano 2028 será, pois é divisível por 4, mas não por 100. ¤ No entanto, se o ano for divisível por 4, por 100 e ainda por 400, ele é bissexto. Por exemplo: O ano 2100 não será bissexto, porque é divisível por 4, por 100, mas não por 400. No entanto, o ano 2000 foi bissexto, pois é divisível por 4, por 100 e por 400. Parece complicado, mas acompanhe o fluxograma acima e utilize essa regra de divisão para descobrir se um ano será ou não bissexto.

Fórum Preservando tradições Em 2012, dois professores da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos, propuseram alterar o atual calendário gregoriano, instituído em 1582 pelo papa Gregório XIII. Ele seria substituído por um sistema que faria todas as datas caírem sempre no mesmo dia da semana pelo resto da História. No novo calendário, os anos continuariam a ser divididos em 12 meses, mas com quatro trimestres de 91 dias. Janeiro e fevereiro teriam 30 dias cada um e março, 31, seguidos por abril e maio com 30 dias cada um e junho com 31, e assim por diante. Para corrigir as diferenças, a cada cinco ou seis anos, dezembro ganharia uma semana inteira “extra”. Segundo os professores, o calendário fixo tem o potencial de gerar grandes ganhos para a economia globalizada de hoje. Os meses e trimestres com duração uniforme, por exemplo, eliminariam as atuais discrepâncias na quantidade de dias úteis sobre os quais são calculados juros de investimentos e dívidas. Percebe-se que a proposta dos professores tem um viés claramente econômico, já que eles não se preocuparam com as tradições de diferentes povos ao redor do mundo. Por exemplo, datas religiosas, datas festivas nacionais, estaduais ou municipais etc. •

Pesquise o tema e, então, discuta com os colegas a importância de se preservarem Resposta pessoal. A preservação das tradições é de extrema importância para, por as tradições dos povos. exemplo, o reconhecimento cultural dos povos, o aperfeiçoamento de técnicas e o intercâmbio entre diferentes populações e suas características históricas.

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BlueSnap/Shutterstock.com

Carrossel de imagens

Relógio de sol horizontal localizado em Gauteng, na África do Sul. Note que o mostrador do relógio está na posição horizontal. Fotografia feita em 1o de fevereiro de 2021.

Se houver um relógio de sol em sua cidade e for possível, leve os estudantes para visitá-lo e mostre como ele funciona. Para mais informações a respeito do tema, leia o texto “Construindo um relógio solar”, no site da Universidade Federal do Ceará (UFC), e monte um relógio solar. Disponível em: https://seara. ufc.br/pt/sugestoes-para-feira-deciencias/sugestoes-de-astronomia/ construindo-um-relogio-solar/. Acesso em: 9 mar. 2022.

Relógio de sol do tipo horizontal, localizado em Palmas (TO), em 15 de dezembro de 2021.

Arnika Ganten/Shutterstock.com

Deni Williams/Shutterstock.com

Os relógios de sol são exemplos de instrumentos para medida de tempo que utilizam diretamente o movimento dos astros, no caso, o Sol. Eles foram um dos primeiros instrumentos elaborados com essa finalidade. Atualmente, encontramos relógios de sol em muitas cidades. Esses instrumentos podem ser de diversos tipos, e um dos mais comuns é o horizontal. Ele é assim chamado porque seu mostrador, ou seja, a superfície onde se marcam as linhas e os números que indicam as horas, é disposto na direção horizontal. O ponteiro desse relógio projeta a sombra de acordo com a posição do Sol nas marcas do mostrador, indicando as horas. Em geral, o ponteiro fica paralelo ao eixo de rotação da Terra, apontando para o Polo Sul Celeste, quando o relógio está no Hemisfério Sul; e para o Polo Norte Celeste, quando está no Hemisfério Norte. Como a sombra projetada pelo Sol varia não só durante o dia, mas também durante o ano, alguns relógios de sol indicam, além das horas, o período do ano, como é o caso do relógio de sol em Palmas (TO). Há também relógios de sol do tipo vertical, nos quais o mostrador está em um plano vertical; os do tipo equatorial, assim denominados porque o seu mostrador está paralelo ao plano do Equador; e outros tipos mais raros.

As primeiras indicações das horas: relógios de sol

Rondinelli Ribeiro

As primeiras indicações das horas: relógios de sol

Relógio de sol vertical, localizado em Sabara (MG). Fotografia de 18 de junho de 2016.

Relógio de sol equatorial, localizado na Igreja Matriz de Santo Antônio em Tiradentes (MG). Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Decifrando a Ciência – Quando pulamos, por que não descemos em outro lugar?

DeciFranDoa

ciÊncia

Quando pulamos, por que não descemos em outro lugar?

Ao trabalhar com os estudantes o texto da seção Decifrando a Ciência, comente que na Ciência é comum existirem duas ou mais propostas de explicação para o mesmo fenômeno. Portanto, é necessário fazer previsões e elaborar experimentos para testá-las. Explique também que os resultados dos experimentos podem não confirmar as previsões, indicando que a proposta não é válida, sendo necessário, então, uma reformulação da teoria ou até mesmo o abandono dela. Eventos desse tipo fazem parte do processo científico.

No século 17, as pessoas que não acreditavam que a Terra girava levantaram O confronto entre duas teorias é uma objeções. Se a Terra girava, uma pessoa situação comum nas Ciências. que pulasse verticalmente no ar pousaria Os defensores de uma das teorias procua uma pequena distância de onde partira, ram argumentos que mostrem a falsidade da posto que o planeta girara sob ela; se outra, enquanto os defensores da outra procuatirássemos uma bola verticalmente no ram falhas nas argumentações dos opositores. ar, esta pousaria a uma distância ainda Galileu desqualificou os argumentos apremaior do ponto de partida; e um pássentados contra a teoria da Terra girante saro que se afastasse de seu ninho não apontando uma situação experimental que conseguiria encontrá-lo de novo. Como contrariava as previsões que esses argumennada disso acontecia, a Terra não podia tos estabeleciam. estar em movimento, concluíam. Tais obComo a teoria de que a Terra ficava jeções aparentemente faziam sentido, e parada não explicava os experimentos de nós, tendo acabado de descobrir que a Galileu, era necessário adaptá-la ou mesmo Terra girava, talvez não conseguíssemos descartá-la. derrubá-las. Teríamos que pensar um pouAs descobertas realizadas por Galileu mosco a respeito. [...] traram que a teoria de que a Terra não girava Para contestar tais objeções, Galileu poderia ser inválida, o que proporcionou um valeu-se de uma experiência abstrata dinovo olhar para a teoria da Terra girante. ferente. Imagine-se num navio cruzando Hoje se aceita plenamente que a Terra o mar de vento em popa. Você sobe ao gira em torno do próprio eixo. topo do mastro grande do navio e deixa cair uma espicha ou algum outro instrumento dos marinheiros. O objeto cai, mas, Glossário durante a queda, o navio avança tão veEspicha: parte de um equipamento náutico, uma espécie lozmente que o objeto, ao alcançar o nível de madeira presa ao mastro de certas embarcações. do convés, não o encontra mais e mergulha no oceano. No entanto, aconteceu milhares de vezes de marinheiros em navios de vento em popa acidentalmente deixarem cair instrumentos do topo do mastro grande, e é fato notório que os instrumentos nunca mergulharam no oceano. Invariavelmente, pararam no pé do mastro. Durante a queda, deslocaram-se para a frente com o navio. [...] ASIMOV, Isaac. 111 questões sobre a Terra e o espaço. São Paulo: Nova Cultural, 1991. p. 24-26.

1 | Por que o experimento de Galileu contradiz a ideia do século XVII, que afirmava que a Terra não girava? Da mesma forma que o objeto que cai no navio acompanha o movimento da embarcação, a pessoa que pulasse verticalmente no ar também acompanharia o movimento da Terra, caindo no mesmo lugar do qual saltou.

2 | Discuta com o seu grupo e, considerando que a Terra gira, formulem uma hipótese para explicar porque quando um objeto cai de uma janela, ele não chega ao chão mais distante do prédio? É provável que os alunos apresentem diversas hipóteses, entre elas pode estar a ideia de que o objeto esta se movendo junto com planeta, ou seja esta na mesma velocidade que ele.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Reveja

reveja 1 | Qual é a causa da sequência de dias e noites?

Resposta no Manual do Professor.

2 | Quando na cidade de Manaus são 8 horas da manhã, nas Ilhas Sulawesi, na Indonésia, são 8 horas da noite. Assim, quando o Sol está se pondo em Manaus, o que está ocorrendo com as cidades estão localizadas em regiões opostas da superfície da Terra, os acontecimentos o Sol em Sulawesi? Como diários com relação ao movimento do Sol também são opostos. Assim, o Sol estará nascendo em Sulawesi quando estiver se pondo em Manaus.

3 | O que aconteceria com a duração do dia se a Terra girasse mais lentamente ao redor de O dia teria uma duração maior, pois, girando lentamente, a Terra demoraria mais tempo para seu eixo? realizar o movimento de rotação, que corresponde à duração do dia. 4 | Qual é a diferença entre as teorias geocêntrica e heliocêntrica? O que dizem as teorias atuais? Resposta no Manual do Professor.

Selma Caparroz

Continente americano CONTINENTE AMERICANO 60° N

olar Círculo P

OCEANO GLACIAL ÁRTICO

ico Árt

5 | Observe no mapa que a cidade de Buenos Aires (Argentina) fica no Hemisfério Sul, enquanto Los Angeles (Estados Unidos da América) fica no Hemisfério Norte. Respostas no Manual do Professor.

a. Em certa época do ano, as noites em Buenos Aires são mais curtas do que o período claro do dia. Nessa mesma época, as noites em Los Angeles tem duração igual, menor ou maior do que em Buenos Aires? b. Em Buenos Aires, em quais dias do ano, aproximadamente, o período iluminado do dia é igual ao período escuro? E em Los Angeles? 6 | Por que, na maior parte do ano, a duração do período iluminado de um dia é diferente nos dois hemisférios?

150° O

Tróp ico

0°

de Câ ncer

OCEANO ATLÂNTICO

1. A sequência de períodos claros e escuros deve-se à rotação da Terra. Por ser esférica, apenas metade dela fica voltada para o Sol e recebe iluminação, portanto é dia; ao mesmo tempo, a outra metade está fora da região iluminada, portanto é noite. A rotação da Terra faz com que esses períodos se alternem indefinidamente.

3. O dia teria uma duração maior, pois, como gira lentamente, a Terra demoraria mais tempo para realizar o movimento de rotação, que corresponde à duração do dia.

Equador

OCEANO PACÍFICO

Resposta no Manual do Professor.

7 | Por que a duração da parte iluminada do dia é diferente no mesmo local no decorrer do ano?

Respostas

2. Como as cidades estão localizadas em regiões opostas da superfície da Terra, os acontecimentos diários em relação ao movimento do Sol também são opostos. Assim, o Sol estará nascendo em Sulawesi, na Indonésia, quando estiver se pondo aqui em Manaus.

ESTADOS UNIDOS

Los Angeles

Acompanhe a resolução das atividades propostas nesta seção. No caso de alguns estudantes apresentarem dificuldade para resolvê-las, prepare um material específico que os ajude a superá-las.

4. A teoria geocêntrica considera que a Terra é o centro do Universo, e todos os demais astros giram ao redor dela. A teoria heliocêntrica propõe que o Sol está no centro do Universo e, portanto, todos os astros, inclusive a Terra, giram ao redor dele. Para as teorias atuais, não há um centro do Universo.

pricórnio o de Ca Trópic

ARGENTINA Buenos Aires

Resposta no Manual do Professor.

8 | Uma pessoa esteve no dia 21 de deFronteiras dos países zembro, com tempo ensolarado, no 120° O 90° O 60° O 30° O Atlas geográfico escolar. 8. ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2018. p. 32. Trópico de Capricórnio. Em determi- Fonte: Fonte: Atlas geográfico escolar. 8. ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2018. nado momento, ela observou que, p. 32. na rua em que andava, um poste vertical não projetava sombra. Por que isso aconteceu? S

1 260

2 520 km

1 cm = 1 260 km

No dia 21 de dezembro, ao meio-dia, os raios solares incidem perpendicularmente à superfície da Terra nas regiões localizadas na linha do Trópico de Capricórnio e, portanto, não projetam sombras.

9 | Há relógios solares horizontais, verticais e equatoriais. O que define o tipo de um relógio solar? A direção do plano do mostrador do relógio. Esses planos podem estar dispostos horizontal, vertical ou paralelamente ao plano do Equador terrestre, definindo seu tipo. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

5. a) Nessa época, em Los Angeles a noite será longa, pois esses países estão localizados em hemisférios diferentes e as durações das noites são invertidas nos dois hemisférios.

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5. b) Em todo o planeta, a época do ano em que os períodos iluminados são iguais aos períodos escuros ocorre próximo dos dias 21 de março e 23 de setembro. 6. O fato de a Terra orbitar o Sol com o eixo de rotação inclinado, e não perpendicular ao plano orbital, faz com que a duração do período iluminado de um dia seja desigual nos dois hemisférios. 7. Pelo fato de o eixo de rotação da Terra permanecer apontando sempre para a mesma direção do espaço, enquanto a Terra gira em torno do Sol. 8. No dia 21 de dezembro, ao meio-dia, os raios solares incidem perpendicularmente à superfície da Terra nas regiões localizadas na linha do Trópico de Capricórnio e, portanto, não projetam sombras. 9. A direção do plano do mostrador do relógio. Esses planos podem estar dispostos horizontal, vertical ou paralelamente ao plano do Equador terrestre, definindo seu tipo.

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Ciências em ação – O meio-dia Para ajudá-lo a construir o gnômon e alinhar seu posicionamento, veja o documento sobre como utilizar um prumo elaborado pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) em: http://www.mom.arq.ufmg.br/ mom/09_ida/idabanco4/cadas tro/p_cadastro/equipamento/Cor po_centro_equipamento_2.php? idEquipamento=15 (acesso em: 9 mar. 2022). Ensine os estudantes, com o auxílio do professor de Matemática, a fazer o traço central indicado dividindo o ângulo em duas partes iguais (bissetriz). Eles ainda não tiveram contato com este tema, que será abordado apenas no 8o ano do Ensino Fundamental; por isso, ajude-os na medida do possível a fazer o gnômon, mas não exija perfeição ao realizar esse processo.

Ciências em ação O meio-dia Como determinar as direções norte-sul e leste-oeste e também o instante do meio-dia? Isso pode ser realizado com o uso de um instrumento, inventado há muito tempo, para estudar os movimentos do Sol vistos da Terra. Trata-se de uma haste colocada na vertical em uma superfície horizontal: um gnômon. Acompanhe as orientações a seguir.

Material: • 1 haste de aproximadamente 1 metro de comprimento (um cabo de vassoura, por exemplo) • 1 pedaço de barbante de aproximadamente 1 metro de comprimento • 1 pedaço de giz • fio de prumo

Procedimento A. Fixe a haste verticalmente, bem reta, em uma superfície plana. Você pode ajustar a posição da haste usando um fio de prumo ou uma pequena pedra presa a um barbante. Para isso, fixe uma pedra em um pedaço de barbante, solte a pedra e segure a outra ponta do barbante, deixando a pedra pendurada. Dessa forma, o barbante estará na direção vertical. Em seguida, ajuste a haste para que acompanhe (paralelamente) a direção do barbante. Esse é um gnômon. Ele deve ficar em um local iluminado pela luz do Sol durante todo o dia.

Edu Borges

Observe a sombra do gnômon em diferentes horas, durante um dia inteiro. A sombra projetada pela haste é longa pela manhã, vai diminuindo até atingir um valor mínimo e, depois, volta a aumentar até o fim da tarde.

Procedimento A: haste posicionada e sua sombra projetada.

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UNIDADE 2 — Terra e Universo

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Edu Borges

B. Marque três pontos na extremidade da sombra projetada pela haste no período da manhã, com intervalos de cerca de uma hora entre cada marcação. Trace um segmento de reta ligando cada ponto marcado ao pé da haste (linhas tracejadas). Com o auxílio do pedaço de barbante, trace no chão circunferências passando pelos pontos marcados, sempre com centro na base da haste.

Procedimento B: haste posicionada e circunferências traçadas.

Edu Borges

C. À tarde, a extremidade da sombra da haste atingirá novamente cada circunferência marcada. Assinale os pontos em que a sombra toca cada circunferência e trace segmentos de reta unindo esses pontos ao pé da haste.

Procedimento C: novas marcações ao longo do dia. Forma e movimentos da Terra — CAPÍTULO 6

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Respostas

2. Há dois motivos principais para essa diferença ocorrer, um deles se refere ao fuso horário: em cada fuso, o horário é definido para o centro dele; se a localidade não estiver exatamente no centro do fuso, o que é o mais provável, o horário não coincide com o meio do dia determinado pelo movimento do Sol. O outro motivo é que consideramos o tempo como algo que flui de maneira uniforme, e os relógios foram construídos com base nessa determinação. Entretanto, o movimento da Terra ao redor do Sol não é uniforme, por isso o Sol parece se mover mais rapidamente em dezembro e mais lentamente em junho, mas essa diferença é imperceptível no nosso dia a dia.

Edu Borges

D. Trace uma linha entre os ângulos obtidos para cada circunferência, dividindo-os igualmente. Essa linha tem a direção norte-sul.

CIE_L6_C6_I039d – ilustração de haste fincada no solo com a sombra projetada (gnômon) com 3 círculos concêntricos ao redor da haste; Ilustrar linha tracejadas partindo da haste até o 3º círculo (mais externo).

Procedimento D: traçado da linha norte-sul.

E. Trace outra linha perpendicular à primeira e que passe pela base da haste. Essa linha tem a direção leste-oeste. Edu Borges

1. A resposta pode ser afirmativa ou negativa, dependendo da localidade. Na maioria dos casos, deve ser negativa.

Procedimento E: marcações finais do gnômon.

Todos os dias, quando a sombra da haste coincidir com a linha norte-sul, será meio-dia. Discuta com os colegas as questões a seguir. 1 | O meio-dia real, momento em que o tempo de iluminação do dia é dividido ao meio e que a sombra da haste coincide com a linha norte-sul, condiz com o meio-dia do relógio na sua região? A resposta pode ser afirmativa ou negativa, dependendo da localidade. Na maioria dos casos, deve ser negativa. 2 | Por que nem sempre o meio do dia real corresponde ao horário do meio-dia registrado por relógios? Resposta no Manual do Professor. 176

UNIDADE 2 — Terra e Universo

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MATÉRIA E ENERGIA

Unidade 3 – Matéria e Energia Nesta unidade Competências gerais: 1, 2 e 7 Competências específicas de Ciências da Natureza: 1, 2, 3 e 4

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UNIDADE

Em nosso dia a dia, utilizamos, preparamos e também separamos muitas misturas. As misturas podem ser de diferentes tipos: alimentos, materiais de construção, produtos de higiene, minérios, entre outros.

Objetos do conhecimento: Misturas homogêneas e heterogêneas, Separação de materiais, Transformações químicas, Materiais sintéticos Habilidades: EF06CI01, EF06CI02, EF06CI03, EF06CI04

PANORAMA

Temas para o desenvolvimento desta unidade

1 Trabalhador recolhe cristais na salina da Lagoa de Araruama da Praia Seca, em Araruama (RJ), 2018.

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Luciana Whitaker/Pulsar Imagens

Observe as imagens a seguir e, depois, responda às questões.

2 Preparo de argamassa.

1 | Em sua opinião, qual dessas imagens mostra o trabalhador fazendo uma mistura? Justifique sua resposta. Resposta pessoal. A segunda imagem mostra um trabalhador preparando argamassa.

• Propriedades gerais e específicas dos materiais • Conceito de mistura • Tipos de mistura • Exemplos de misturas homogê neas e heterogêneas • É possível separar os componen tes de uma mistura? • Tipos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas • Conceito de transformação química • Evidências de transformações químicas • Transformações químicas no siste ma produtivo • Transformações químicas e energia • Transformações químicas e impac tos socioambientais

2 | Em qual dessas imagens o trabalhador está separando uma mistura? Justifique sua resposta. Resposta pessoal. A primeira imagem mostra trabalhadores de uma salina separando o sal da água do mar.

3 | Você sabe quais são os componentes das misturas representadas nas imagens? Resposta pessoal. Imagem 1: água e sal marinhos. Imagem 2: água, cimento, areia e cal.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Panorama As imagens da abertura desta unidade representam uma minúscula amostra da grande variedade de misturas que são feitas e separadas no dia a dia. A exploração dessas imagens pode indicar os conhecimentos que os estu dantes têm, parcial ou plenamente, em relação à diversidade de misturas que os rodeiam. Para ajudá-los a responder às questões e a formular hipóteses, pergunte: O que vocês observam nas imagens? O que está acontecendo em cada uma delas? Em discussão com os estudantes, pergunte-lhes como o sal de cozinha (cloreto de sódio) é coletado na natu reza. Aqui no Brasil todo o sal éobtido da água do mar. Para isso, a água salgada é transferida para tanques ra sos e largos nos quais o sal cristaliza-se com a evaporação da água, sendo então recolhido. Procure sondar o que os estudantes conhecem sobre argamassa – se sabem para que serve, como é preparada etc.

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Objetos do conhecimento: Misturas homogêneas e heterogêneas, Separação de materiais Habilidades: EF06CI01, EF06CI03

Temas para o desenvolvimento deste capítulo • Propriedades gerais e específicas dos materiais • Conceito de mistura • Tipos de mistura • Exemplos de misturas homogê neas e heterogêneas • É possível separar os componen tes de uma mistura? • Tipos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas

OS MATERIAIS QUE NOS CERCAM – USOS, PROPRIEDADES E COMPOSIÇÃO

P CA

LO U ÍT

São muitos os materiais utilizados diariamente por nós para as mais diversas finalidades. Observe as imagens. casa.da.photo/Shutterstock.com

Neste capítulo

Prédios comerciais localizados em São Paulo (SP), 2021.

Leonidas Santana/Shutterstock.com

Esses prédios, construídos na segunda década do século XXI com estrutura de concreto recoberta com janelas de vidro, abrigam centenas de escritórios e são dotados de modernos equipamentos de segurança, elevadores e sistemas de refrigeração.

Ponte inaugurada em 2006 que interliga os municípios de Aracaju e Barra dos Coqueiros (SE), 2020.

A extensão dessa ponte, construída sobre o Rio Sergipe, é de 1 800 m. Sua estrutura é feita em concreto, sustentada com o auxílio de tirantes de aço em seu vão central, que tem 200 m de extensão. 178

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Propriedades gerais e específicas dos materiais

INÍCIO DE CONVERSA 1 | Cite uma característica do vidro que explique por que usamos esse material em janelas. Justifique sua resposta. Resposta pessoal. Os estudantes podem citar transparência, o que permite a entrada de iluminação natural e gera economia de energia elétrica, impermeabilidade à água, escolhas estéticas etc.

2 | Na escolha de um material para ser utilizado na construção de uma ponte, quais características você acha que devem ser levadas em conta? Você saberia citar algum material que tenha essas características? Em caso afirmativo, qual seria? Resposta pessoal. É provável que citem a resistência ao peso dos veículos e às intempéries (chuvas, ventos etc.). É possível que citem o concreto, o ferro e o aço.

O mesmo material pode ter diferentes massas conforme a quantidade selecionada, assim como diferentes materiais podem ter a mesma massa. Um bom exemplo disso é o que acontece com o açúcar e o sal. Para ambos, podem ser feitos pacotes com massa de 1 kg ou de 5 kg. No entanto, se não for registrado nos pacotes qual deles contém sal ou açúcar, se apenas colocarmos um deles em uma balança e ela acusar massa de 1 kg, não temos como saber qual é o conteúdo. Isso ocorre porque o valor da massa, por si só, não permite diferenciar esses dois materiais. De maneira semelhante, o mesmo material pode ter diferentes volumes, conforme a quantidade da amostra. Assim, qualquer material poderá ocupar o volume correspondente a 1 L (litro), a 0,5 L (500 mL), e assim por diante. O volume, por si só, também não diferencia um material de outro. Observe o líquido destes dois frascos graduados: é possível indicar em qual copo está o álcool e em qual está a água?

1000 ml

800

ilustrações: Reinaldo Vignati

Propriedades gerais e específicas dos materiais

9 8 7

600

400

200

1 L de álcool

2 3

9 8

600

0 1 kg

Caso você tenha à disposição uma balança, mesmo que seja uma de co zinha, poderá demonstrar que a mas sa, por si só, não permite diferenciar materiais. Para isso, providencie um pacote de 1 kg de sal e um de 1 kg de açúcar. Cubra os dois pacotes com papel-alumínio ou outro material, de modo que os estudantes não vejam o que contém cada pacote. Diga que cada um desses pacotes pode conter sal ou açúcar. Coloque cada um na balança, que deve acusar uma mas sa próxima de 1 kg. Então pergunte a eles: Será que os dois pacotes têm o mesmo produto? Será que um de les tem sal e o outro, açúcar? Deixe -os se manifestar livremente, dando suas opiniões e suas justificativas. Em seguida, desembrulhe os pacotes e mostre-os a eles. Pergunte quem acertou, na opinião deles. Os estu dantes devem perceber que só por meio da massa nada se pode afirmar sobre o que os pacotes contêm, pois a massa é uma propriedade comum a todos os materiais – qualquer ma terial pode ter qualquer massa. Se necessário, dê mais exemplos: o mes mo pó de café é vendido em emba lagens de 500 g e de 250 g; diversos alimentos diferentes, como fubá, fari nha de mandioca, trigo e outros, são comercializados em embalagens que contêm a mesma massa do produto.

2 3

Somente pela massa é impossível saber qual material é açúcar ou sal. 1 L de água

Somente pelo volume não se pode saber qual dos frascos contém álcool ou água.

Os elementos das imagens estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

Início de conversa Ao discutir essas questões, é importante chamar a atenção dos estudantes para o fato de haver relação di reta entre as características de um material e o uso de les. Ninguém construiria pontes com garrafas PET ou janelas com chapas de aço ou tijolos. Contudo, ressal te os possíveis impactos ambientais ocasionados dire tamente pela extração de matérias-primas necessárias à construção civil. A fim de auxiliar a discussão a respeito dos materiais utilizados na construção civil, leia a reportagem do Jornal Nexo, que aborda a mortandade expressiva de

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diferentes espécies de aves causada por prédios com fachada de vidro. Esse material ganhou popularidade na arquitetura a partir da década de 1990, em virtude do impacto visual gerado, além da economia de energia. Contudo, as aves não conseguem distinguir o céu real do reflexo dele nos vidros espelhados das construções, acabam colidindo com eles e, frequentemente, morrendo. Na reportagem, são citadas algumas medidas para atenuar este fato. Disponível em: https:// www.nexojornal.com.br/expresso/2017/05/11/Comoevitar-a-colis%C3%A3o-de-aves-com-pr%C3%A9diosde-fachada-de-vidro. Acesso em: 23 abr. 2023.

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Neste capítulo, as propriedades específicas dos materiais são tratadas como resultado de interações entre os materiais e os agentes externos, como luz, calor e forças mecânicas. Essa ideia de interação é importan te para os estudantes perceberem que a propriedade não existe sem o agente: não há como falar em cor, bri lho e transparência sem considerar a luz; não há como falar em dureza sem a existência de força mecânica etc.

Todos os materiais têm massa e ocupam lugar no espaço, ou seja, têm volume. Nesse contexto, massa e volume são propriedades gerais dos materiais, isto é, são propriedades comuns a todos os materiais e, portanto, não permitem a sua diferenciação ou identificação. Por sua vez, cor, brilho, transparência, temperatura de fusão, temperatura de ebulição, dureza e muitas outras propriedades variam de um material para outro e, portanto, servem para diferenciá-los e identificá-los. A seguir, conheceremos as propriedades específicas dos materiais.

Propriedades específicas relacionadas à ação da luz: cor, brilho e transparência

Decomposição da luz solar por um prisma.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

anil

eta

viol

elho

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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laran

rde azul ve lo e r a am

Reinaldo Vignati

Cor, brilho e transparência são propriedades que resultam da ação da luz nos materiais. Você já teve a oportunidade de observar um arco-íris? Conte para os colegas como estava o tempo quando isso aconteceu. A principal fonte de luz para o planeta Terra é o Sol. A luz emitida pelo Sol, apesar de nos parecer branca, é composta de várias cores. Podemos observar essas cores em situações em que a luz do Sol é decomposta ao atravessar gotículas de água na atmosfera, formando o arco-íris, ou ao atravessar um prisma.

Jean Ledoino Apolinario/Shutterstock.com

Cor Oriente os estudantes a analisar os objetos da sala de aula em relação à cor e à reflexão da luz. Por exemplo, se um objeto é azul, significa que ele reflete a cor azul e absorve as outras, e assim por diante. Estimule que es sa análise seja realizada com objetos de diferentes cores. É interessante notar que as cores que vemos dos objetos depende da cor da luz que os ilumina. Geralmen te, enxergamos os objetos sob a luz branca, mas, se forem iluminados com uma luz vermelha, por exem plo, apresentarão à nossa visão co res diferentes das que apresentam sob a luz branca.

Arco-íris formado nas Cataratas do Iguaçu (PR), 2019.

Cor

Se achar conveniente, demons tre esse fato colocando filtros de co res diferentes (com papel-celofane, por exemplo) em uma lanterna. De pois, em um ambiente escuro, ilumi ne com ela alguns objetos; assim, os estudantes poderão notar a diferen ça de cores.

Olga Kovalenko/Shutterstock.com; Runrun2/Shutterstock.com; Alexey Sulima/Shutterstock.com; Dzha33/Shutterstock.com

A cor é uma propriedade que resulta da absorção e da reflexão de luz por um material. Essa propriedade varia entre diferentes materiais. Por exemplo, a absorção de toda a luz visível por um material qualquer fará com que ele seja identificado como preto pela nossa percepção de cor.

Antes de realizar essa demonstra ção, você poderá apresentar aos es tudantes a situação a seguir.

Absorve toda a luz visível.

Reflete toda a luz visível.

Uma pessoa entrou em uma loja de roupas em que as camisetas es tavam em um balcão iluminado com luz amarela. Ela escolheu uma cami seta, comprou e, ao sair da loja, no tou que a cor da camiseta não era igual à que havia escolhido. Por que isso aconteceu?

Absorve todas as cores, menos a vermelha. A cor vermelha é refletida.

Deixe os estudantes se manifesta rem, dando possíveis explicações, e então faça a demonstração.

Entretanto, se houver reflexão de toda a luz recebida por esse objeto, ele será percebido por nós como branco. A cor que observamos quando algo é iluminado pela luz branca – formada pela soma de luzes de todas as cores – é aquela que o material não absorve e, portanto, reflete. Assim, um objeto vermelho absorve todas as cores, menos a vermelha, que é refletida. Observe os objetos ao seu redor. Você consegue identificar as cores que estão refletidas em alguns deles? Cite algumas para os colegas. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Transparência Ao analisar a passagem de luz, es timule os estudantes a analisar tam bém os objetos da sala de aula. É muito grande o número de pes soas que confunde os termos “fosco” e “opaco”. É importante frisar que os termos têm significados diferen tes: um relaciona-se à falta de brilho (fosco) e o outro, à falta de transpa rência (opaco). Para ilustrar o fenômeno da trans parência aos estudantes, providen cie o seguinte material: • 1 fonte de luz (luminária de mesa ou lanterna); • 1 folha de papel vegetal tamanho A4 (ou uma folha de papel-manteiga); • 1 placa de madeira (ou de papelão) aproximadamente do tamanho da folha de papel vegetal; • 1 placa ou folha de material liso, incolor e transparente (vidro, plás tico de pasta em L ou de fichário, acrílico); • 1 objeto para ser iluminado pela fonte de luz (pode ser um vasinho com planta, uma latinha de refrige rante ou outro que tenha dimen sões inferiores à da folha de papel vegetal).

182

O brilho também é uma propriedade que resulta da ação da luz nos materiais. Ele é consequência da reflexão da luz na superfície do material: quanto mais uniforme a superfície, mais intensa é a reflexão e, consequentemente, maior o brilho. Os metais em geral apresentam brilho acentuado, principalmente se a superfície estiver bem polida. Alguns materiais refletem menos a luz (como a madeira envernizada, por exemplo) e outros praticamente não a refletem e, portanto, não têm brilho.

Fablok/Shutterstock.com

Transparência 1. O ouro é um metal que, polido, tem brilho intenso. 2. O carvão em pó é um material considerado sem brilho.

Quando falamos de um material que permite que a luz o atravesse, estamos nos referindo à sua transparência. Em casos em que a transparência de um material à luz é alta, é possível enxergar, com nitidez, objetos que estão atrás dele. É o caso dos vidros lisos utilizados em janelas, que são considerados transparentes. Os vidros chamados despolidos, ao interagir com a luz, não a deixam passar completamente, por isso os objetos que estão do outro lado aparecem muito desfocados, sem nitidez. Esses vidros são considerados translúcidos. Outros materiais, como a madeira de uma porta ou uma chapa de ferro, por exemplo, não permitem a passagem de luz, e por isso são considerados materiais opacos. Marco A M Oliveira/Shutterstock.com

• Brilho vítreo: brilho semelhante ao do vidro. • Brilho perláceo: brilho semelhan te ao das pérolas. • Brilho nacarado: brilho semelhante ao brilho do interior das conchas. • Brilho gorduroso: brilho semelhan te ao da gordura. • Brilho diamantino: brilho seme lhante ao do diamante.

Brilho

LuizSouza/Shutterstock.com

Como complemento, deve-se res saltar que o brilho é uma propriedade muito importante para o estudo de mi nerais, pois é uma das propriedades que permitem compará-los e identi ficá-los. Os manuais de mineralogia classificam o brilho em duas grandes categorias: brilho metálico (brilho se melhante ao dos metais) e brilho não metálico. O brilho não metálico é clas sificado de acordo com as categorias a seguir.

Os vidros dianteiros das ambulâncias são transparentes: deixam passar luz e permitem ver o que está atrás deles. stock-boris/Shutterstock.com

Estimule os estudantes a buscar objetos feitos de diferentes mate riais para a análise de brilho.

JeweBewe/Shutterstock.com

Brilho

Os vidros traseiros das ambulâncias são translúcidos: deixam passar luz, mas não se vê o que está atrás deles.

182

A lataria das ambulâncias é opaca: de dentro, não se vê o que está fora e, de fora, não se vê o que está dentro.

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Providenciado o material, siga estes passos: A. Coloque a fonte de luz e o objeto a ser iluminado sobre uma mesa, de modo que todos os estudantes pos sam vê-los. B. Acenda a fonte de luz. C. Coloque a placa transparente entre o conjunto que está na mesa e os estudantes e pergunte a eles se con tinuam a ver o que está na mesa através da placa. D. Segure a folha de papel vegetal entre o conjunto que está na mesa e os estudantes e pergunte o que con seguem ver através da folha. E. Coloque, por último, a placa de madeira ou de papelão entre o conjunto que está na mesa e os estudantes e pergunte o que conseguem ver através da placa. Com essa demonstração, eles perceberão melhor a diferença entre material transparente, translúcido e opaco.

Propriedades relacionadas à ação do calor

Expansão de repertório

É importante chamar a atenção para a definição de temperatura de ebulição: temperatura máxima em que um material pode existir no estado líquido, em determinada condição de pressão. Acima dessa temperatura, ele só existe no esta do gasoso.

1 | Cite exemplos de materiais com brilho dentro da sala de aula. Qualquer objeto metálico prata ou dourado, como maçanetas ou porta-lápis de metal.

2 | Entre os objetos a seguir, indique qual é o mais transparente e o mais opaco: giz, pote de plástico e aquário de vidro vazio. O objeto mais transparente é o vidro do aquário e o mais opaco é o giz.

3 | Cite outros exemplos de objetos da sala de aula que sejam transparentes e opacos.

Outros exemplos de objetos transparentes podem ser as lentes dos óculos de alguém ou o vidro da janela. A lousa e a mochila são objetos opacos.

Propriedades relacionadas à ação do calor Temperatura de fusão e temperatura de ebulição são duas propriedades específicas muito importantes para a escolha de materiais que resistem ou não ao aquecimento. Você sabe o motivo dessa escolha ser tão importante? A seguir, vamos estudar cada uma dessas propriedades e você poderá verificar se precisa corrigir ou complementar sua resposta.

Temperatura de fusão

Vladimir Gjorgiev/Shutterstock.com

A temperatura de fusão é a temperatura máxima em que um material pode ser encontrado no estado sólido em um ambiente. Nessa temperatura, o material começa a passar do estado sólido para o líquido; acima dela, o material não existe mais no estado sólido. Por exemplo, a temperatura de fusão da água sólida (gelo) é 0 °C. A temperatura de fusão do estanho, metal usado em soldas, é 232 °C, e a do cobre, utilizado em cabos elétricos, é próxima de 1 080 °C. Para passar totalmente de sólido para líquido, o material deve ser aquecido a uma temperatura maior do que a sua temperatura de fusão. Por exemplo, basta expor o gelo a um ambiente em que a temperatura seja superior a 0 °C para que ele passe de sólido para líquido facilmente, pois o próprio ambiente fornece energia para que essa fusão ocorra. Já o estanho precisa receber mais calor, cuja fonte pode ser, por exemplo, o aquecimento de um ferro de soldar.

Tradicionalmente, costuma-se de finir temperatura de ebulição apenas como a temperatura em que um lí quido passa para o estado gasoso. Entretanto, essa definição pode cau sar dúvidas nos estudantes, pois to dos nós sabemos que a água, por exemplo, passa para o estado ga soso em temperaturas inferiores a 100 oC – uma roupa molhada seca à temperatura ambiente, pois ocor re evaporação. Para explicar a volatilidade, co mente que, quando se limpa uma superfície com álcool, ela seca mais rapidamente em comparação com a limpeza com água. O álcool é mais volátil que a água, então, sob as mes mas condições ambientais, o álcool evapora mais rapidamente.

Solda de tubos de cobre com estanho e maçarico.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

Expansão de repertório 1. Na discussão dessa questão, pergunte aos estu dantes se há um padrão. Por exemplo, a maioria dos materiais metálicos apresenta brilho. 2. Além dos objetos citados na questão, sugira aos estudantes que analisem outros objetos da sala de au la ou fora dela. Assim, eles poderão reconhecer melhor o mundo ao seu redor. 3. É muito grande o número de pessoas que confun de os termos “fosco” e “opaco”. É importante frisar

183

que os termos têm significados diferentes: um relacio na-se à falta de brilho (fosco); e o outro, à falta de trans parência (opaco). O disco de ouro da imagem foi lançado ao espaço junto da nave Voyager (1977). Saiba mais a respeito desse assunto e comente com os estudantes. Disponível em: https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/Espaco/ noticia/2015/08/ouca-o-lendario-disco-dourado-queviaja-pelo-cosmos-bordo-das-naves-voyager.html. Acesso em: 24 fev. 2022.

183

Sugestão de atividade Proponha uma pesquisa para a elaboração de tabelas de algumas substâncias e suas temperaturas de fusão e ebulição. Pode-se sugerir a separação de materiais em classes (só líquidos, só metais, só sólidos não metálicos etc.). Para que a pesquisa seja mais pro dutiva, sugira aos estudantes que comparem essas temperaturas com as temperaturas de fusão e ebulição da água.

Temperatura de ebulição A temperatura de ebulição é a temperatura máxima em que um material pode existir no estado líquido no ambiente em que se encontra. Nessa temperatura, ele começa a passar para o estado gasoso; acima dela, o material só será encontrado no estado gasoso nas condições desse ambiente. A temperatura de ebulição de um líquido varia conforme a pressão do ar do local onde ele se encontra. Em locais onde a pressão do ar é mais elevada, a temperatura de ebulição é maior do que em locais onde a pressão do ar é menor. Por essa razão, quando se mede a temperatura de ebulição, o valor obtido vale somente para a condição de pressão atmosférica do ambiente em que o líquido está. Geralmente, quando consultamos uma tabela que registra os valores de temperaturas de ebulição de diferentes líquidos, esses valores referem-se à pressão do ar atmosférico ao nível do mar, que é de 1 atm (uma atmosfera). Atmosfera é uma unidade de pressão muito utilizada. Há outras unidades de pressão, como o pascal (Pa), que é a unidade do Sistema Internacional de Unidades, o milímetro de mercúrio (mmHg) e o bar. Por exemplo, ao nível do mar, a temperatura de ebulição da água é 100 °C e a do etanol (álcool etílico) puro (100%) é de cerca de 79 °C. Ao aumentar essas temperaturas, sob a pressão de 1 atm, esses dois materiais só existirão no estado gasoso.

Volatilidade Em temperaturas inferiores às suas temperaturas de ebulição, os materiais existem não só no estado líquido como também no estado gasoso, pois podem evaporar naturalmente. Assim, a água líquida e o álcool podem evaporar. A facilidade com que um líquido passa para o estado gasoso é conhecida como volatilidade. Quando notamos que um pano embebido em álcool seca mais rápido que o mesmo pano embebido em água – ambos sob as mesmas condições ambientais –, temos um exemplo de que o álcool é mais volátil que a água se ambos estiverem à mesma temperatura e sob a mesma pressão. A volatilidade de um líquido é inversamente proporcional à temperatura de ebulição água álcool em determinada pressão, ou seja, quanto menor essa temperatura, maior a volatilidade.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

estado inicial estado inicial

184

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

184

após 24 horas, a 20 oC

600 800

400 600

álcool

1 2

800 1000 ml

1000 ml

25/09

400 600

2 3

8 11 12 10 7 6 9

1 4 5 2 3

26/09 4 7

26/09

1000 ml 800 1000 ml 600 800 400 600

200 400

0 200

1 4 5 2 3

25/09 4 7

25/09

1 2

600 800

0 200

25/09 4

0 200

400 600

800 1000 ml

200 400

600 800

10 9

8 11 12 10 7 6 9

1 4 5 2

200 400

800 1000 ml

após 24 horas, a 20 oC

8 11 12 10 7 6 9

1000 ml

O álcool é mais volátil que a água. Isso pode ser constatado ao observar os volumes desses dois líquidos sob as mesmas condições de temperatura e pressão e em um mesmo período. O álcool evaporou mais que a água.

10 9

1 2

8 11 12 10 7 6 9 8

1 4 5 2 3

26/09 4 7

26/09

Reinaldo Vignati

água

1000 ml

Propriedades dos materiais relacionadas à ação de forças que provocam deformações

Para explicar a dureza dos ma teriais, questione os estudantes a respeito do que ocorre quando es crevemos com lápis no papel. Espe ra-se que eles concluam que o papel tem mais dureza que a ponta do lá pis. À primeira vista, não é fácil acei tar que o papel tenha mais dureza que a ponta de um lápis, feita em ge ral de grafita. Por isso, retome a de finição de dureza e considere que o papel, ao ser riscado pela grafita do lápis, está se desgastando durante a ação, ou seja, o papel oferece resis tência à grafita.

Você já deve ter notado que alguns materiais podem ser riscados facilmente, enquanto outros não; existem aqueles que se quebram mais facilmente que outros; uns se esticam mais, outros menos, e assim por diante. Ou seja, os materiais se comportam de forma diferente quando submetidos à ação de forças que provocam deformações, como torções, mudanças de forma, quebras e riscos, visíveis ou não a olho nu. A dureza e a tenacidade são exemplos de propriedades específicas relacionadas à ação de forças que provocam deformações.

Dureza

Glossário Sulco: marca mais ou menos profunda realizada sobre uma superfície.

Kovalenko/Shutterstock.com

Bjoern Wylezich/Shutterstock.com

A dureza de um material pode ser definida como a resistência que ele apresenta quando uma força é exercida sobre sua superfície com o objetivo de riscá-lo. Se determinada força for exercida ao longo da superfície de um material, ele poderá ser riscado ou não, dependendo da intensidade da força aplicada e do tipo de objeto que será utilizado na tentativa de riscá-lo. Entende-se como risco um sulco formado na superfície do material.

1. Cristal de quartzo. 2. Giz escolar.

O quartzo apresenta dureza muito maior que o giz; logo, por mais força que se tente riscar o quartzo com o giz, é ele que será desgastado. Para riscarmos o giz com o cristal de quartzo, a força utilizada será pequena. A dureza dos materiais pode ser determinada por métodos diferentes. Um dos mais comuns é o que utiliza a escala de Mohs, em que se atribuiu o valor 1 ao talco, o mineral de menor dureza que se conhece, e o valor 10 ao diamante, o mineral de maior dureza que se tem conhecimento. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

185

Apresente aos estudantes diversos materiais com dureza diferentes, co mo giz, grafita, papel e pedras. Le ve esses materiais para a sala de aula e peça-lhes que analisem e compa rem as diferentes durezas. Qual des ses materiais oferece mais resistência ao risco? Peça aos estudantes que os organizem de acordo com esse conceito. É importante frisar aos estudantes que a escolha dos materiais utilizados nas embalagens é realizada median te diferentes variáveis, como o custo de sua produção, o gasto no armaze namento, perdas, entre outros fatores avaliados. Contudo, apesar de o plás tico ser um recipiente mais adequa do para o manuseio do consumidor final, o armazenamento e o transpor te, seu descarte adequado pode ser considerado um problema de grande magnitude, seja por causa da durabi lidade do produto (que demora mui to tempo para ser degradado), seja por seu caráter descartável, já que an tes os produtos eram colocados em recipientes de vidro, que podiam ser reaproveitados. Por último, o plásti co, assim como o vidro, é muito du rável, difícil de ser degradado e, por causa de sua substituição ininterrupta (resultado do descarte sem a mesma dinâmica do vidro), acaba sendo uma fonte poluidora que prejudica muito a natureza, pois forma imensas ilhas de plástico no meio dos oceanos Pa cífico e Atlântico.

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Escala de Mohs Dureza Minakryn Ruslan/Shutterstock.com; Branko Jovanovic/Shutterstock.com; olpo/Shutterstock.com; Miriam Doerr & Martin Frommherz/Shutterstock.com; Fokin Oleg/Shutterstock.com; Sebastian Janicki/Shutterstock.com; Cagla Acikgoz/Shutterstock.com; Andriy Kananovych/Shutterstock.com; MXW Stock/Shutterstock.com

É importante esclarecer que a es cala de Mohs constitui uma forma simples e prática de avaliar a dureza dos materiais, pois não depende de equipamentos sofisticados. Há, en tretanto, outras formas de determi nar essa propriedade, por exemplo, o método Rockwell. Nesse método, utiliza-se um equipamento que apli ca, durante certo tempo, uma carga conhecida para forçar um ponteiro a penetrar no material cuja dureza es tá sendo determinada. Um mostra dor presente no equipamento indica qual é a dureza do material testado.

Mineral de referência

Dureza

Mineral de referência

talco

feldspato

gipsita

quartzo

calcita

topázio

fluorita

coríndon

apatita

diamante

O quadro mostra os minerais que foram escolhidos como parâmetros para o estabelecimento da escala de Mohs. Isso não quer dizer que esses minerais sejam os únicos materiais que têm valores de dureza, nem que esses valores sejam os únicos possíveis. Por exemplo, o mineral espinélio também apresenta dureza 8; o mineral anglesita tem dureza 3; a dureza do vidro é cerca de 5; a unha humana tem dureza em torno de 2,5 e é capaz de riscar a gipsita, mas não risca a calcita.

Tenacidade A tenacidade é a resistência que um material apresenta à quebra ao sofrer forças de impacto, como quando se choca com outro material. Quanto maior a força de impacto a que um material pode ser submetido sem se quebrar, maior será a sua tenacidade. É importante notar que um material de baixa dureza pode ser muito tenaz e um de alta dureza pode ser pouco tenaz. 186

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Pesquisa

Mariyana M/Shutterstock.com

frotos/Shutterstock.com

Incentive os estudantes a reali zar essa pesquisa. Você poderá pro por um trabalho interdisciplinar com o professor de Arte e sugerir visitas virtuais a diferentes museus e outras exposições.

O plástico PET é um exemplo de material que tem baixa dureza, mas alta resistência à quebra, e o vidro é um exemplo de material que tem dureza relativamente alta, porém baixa resistência à quebra.

Nessas visitas virtuais, podem ser pesquisados: os autores das obras, a época em que foram feitas, o signifi cado das obras e os materiais utiliza dos para sua produção.

Glossário PET: sigla dada ao material plástico conhecido como politereftalato de etileno, muito utilizado em embalagens.

As artes plásticas utilizam os conhecimentos das Ciências da Natureza não somente para o desenvolvimento e aprimoramento dos materiais utilizados em pinturas e esculturas mas também para a conservação e restauração de obras de arte, na arquitetura, entre outras. O conhecimento científico serve ainda como fonte de ideias, de contextos e até de conteúdos para obras literárias, cinematográficas, televisivas e teatrais. Pesquisa

Múltiplos Olhares As Aventuras de Peabody e Sherman. Direção de Rob Minkoff, EUA, 92 minutos. 2014. Sherman é um humano adotado por Mr. Peabody, um cão muito inteligente que inventa uma máquina do tempo. Os dois viajam juntos por momentos da história, participam de eventos que mudaram o mundo e conhecem personagens históricos em um filme repleto de aventuras.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

20th Century Fox

Existe alguma escultura em uma praça ou museu de sua cidade? Você sabe de que material ela é feita? Para descobrir, você pode fazer uma pesquisa. Consulte o site oficial da Prefeitura Municipal.

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Ciências em ação – Densidade do azeite

Para verificar se a densidade que o azeite de oliva adquiriu estava dentro desses limites, ela fez o procedimento a seguir. A. Colocou uma seringa de 10 mL sem agulha e vazia em uma balança e anotou a massa registrada pela balança: 15,4 g. 800 ml

600

400

0.0

200

100

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

800 ml

B. Com a seringa, sugou 10 mL, que correspondem a 10 cm3, do azeite de oliva, colocou de novo a seringa na balança e anotou a massa da seringa com o azeite: 24,6 g.

600

400

24.6

200

100

Ilustrações: Reinaldo Vignati

É importante ressaltar que, como qualquer procedimento experimen tal, há erros de medidas inerentes aos próprios instrumentos utilizados, bem como erros humanos de opera ção. Por isso, os valores encontrados não podem ser considerados exatos.

Densidade do azeite

Nesse item, é descrita uma expe riência que mostra um método sim ples para determinar a densidade de um líquido, nesse caso, o azeite de oliva. Caso você tenha disponibilida de de materiais e considere conve niente, poderá fazer essa experiência para determinar a densidade de ou tros líquidos como água, álcool para limpeza e leite.

Ciências em ação

Mercúrio........................13,6 g/cm3

Chumbo........................11,3 g/cm3

Para saber a densidade de líquidos, basta determinar a massa de certo volume de líquido medido em um frasco graduado e, então, calcular qual é a massa existente em cada unidade de volume do líquido. Suponha, por exemplo, a seguinte situação: uma pessoa leu em um artigo da internet que a densidade do azeite de oliva pode variar entre 0,91 g/cm3 e 0,93 g/cm3.

Diamante.........................3,5 g/cm3

massa (g) volume (cm3)

Determinação da densidade de líquidos

Alumínio........................2,70 g/cm3

Densidade (g/cm3) =

Leite integral.................1,03 g/cm3

Densidade é uma propriedade específica dos materiais relacionada a outras duas propriedades: a massa e o volume. A densidade corresponde à massa de um material existente em cada unidade de seu volume, em determinada temperatura, permitindo-nos diferenciar os materiais. Vamos, em seguida, ver como pode ser determinada a densidade de um material.

No quadro, mostre aos estudantes a equação do cálculo da densidade e sua resolução usando o exemplo do livro. Caso necessário, use outros materiais para exemplificar. Para auxi liá-lo, escolha alguns dos itens a se guir e calcule o volume deles para a mesma massa.

Densidade: a propriedade específica que relaciona massa e volume

1 | Qual é a massa correspondente aos 10 cm3 de azeite dentro da seringa? O cálculo é: 24,6 g – 15,4 g = 9,2 g.

2 | Calcule a massa de azeite correspondente a cada cm3 dividindo a massa do azeite pelo volume do azeite. O cálculo é: 9,2 g ÷ 10 cm3 = 0,92 g/cm3.

3 | A que conclusão a pessoa chegou? Concluiu que a densidade do azeite de oliva estava dentro dos limites a que se referia o artigo consultado na internet.

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

188

Outro método para determinar a densidade de sólidos é aplicável quando o sólido tem uma forma geo métrica regular (por exemplo: cubo, paralelepípedo, cilindro). Nesse ca so, a massa é determinada em uma balança, e o volume do objeto é cal culado a partir das medidas de suas dimensões, com instrumentos como régua ou paquímetro. Por exemplo, se o objeto for cúbico, basta medir uma de suas arestas e elevá-la ao cubo. Suponha que a aresta mede 2 cm, então seu volume será igual a 2 cm × 2 cm × 2 cm = 8 cm3.

Usando procedimento semelhante, pode-se determinar a densidade de outros líquidos. A tabela abaixo mostra valores das densidades de alguns líquidos à temperatura ambiente de 25 °C. Líquido água

Densidade a 25 °C (em g/cm3) 0,999 (≈1,0)

mercúrio

13,6

etanol

0,84

Determinação da densidade de materiais sólidos

Caso o sólido seja um paralelepí pedo, basta medir o comprimento, a largura e a altura e efetuar a multiplica ção: comprimento × largura × altura.

A escolha do procedimento adequado para determinar a densidade de um material sólido dependerá de suas características. O procedimento que mostraremos a seguir serve para determinar a densidade de sólidos que afundam quando imersos em água e que não se dissolvem nesse líquido. Considere os cristais de quartzo da foto abaixo. Stefan Malloch/Shutterstock.com

Se for um cilindro, deve-se medir a altura (h) e o raio da base (r). O vo lume (V) é calculado por: V = πr2h. Caso considere conveniente, você poderá realizar junto ao professor de Matemática uma atividade para de terminar a densidade de sólidos de forma geométrica regular.

Cristais de quartzo.

Em uma balança, pesou-se uma amostra de 26 g desses cristais. Em seguida, essa amostra foi introduzida em uma proveta (cilindro graduado) contendo 100 cm3 de água. O volume subiu para 110 cm3. Assim, o volume dessa amostra é de 10 cm3 (110 cm3 – 100 cm3), ou seja, cada 2,6 gramas de quartzo ocupa o volume de 1 cm3, pois: 26 g/10 cm3 = 2,6 g/cm3 Esse método permite determinarmos a densidade do quartzo, que é de 2,6 g/cm3. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Densidade e flutuabilidade dos corpos na água e no ar

STRINGER/AFP

A revista Ciência Hoje elaborou um texto pequeno propondo um desa fio conhecido por muitos estudan tes. Essa atividade dá a oportunidade de testar objetos que afundam, ou boiam, de acordo com suas relativas densidades. Leia a proposta, esco lha os materiais mais apropriados e, de acordo com suas possibilidades, faça-a com os estudantes. Divirtam -se! Disponível em: http://chc.org. br/acervo/flutua-ou-afunda/. Aces so em: 28 fev. 2022.

Os derrames de petróleo na água do mar cobrem extensas superfícies sem afundar, pois o petróleo é menos denso que a água do mar. Fotografia aérea mostra óleo na superfície do mar, em Maurício, em agosto de 2020.

A flutuabilidade está diretamente relacionada com a diferença de densidade dos corpos. O quartzo e o ouro afundam na água porque suas densidades são maiores do que a desse líquido. Já o isopor flutua na água porque sua densidade é menor. O óleo tem densidade inferior à da água e não se dissolve nela. Isso explica por que, em uma mistura de óleo e água, o óleo fica na parte de cima. Pesquisa

Pesquise na internet casos que envolveram derrame de petróleo ou derivados, e que tenham ocorrido nos últimos anos e como as autoridades e os órgãos ambientais atuaram para minimizar os problemas gerados por esses acidentes. Faça um resumo dos casos para apresentar aos colegas.

AVC Photo Studio/Shutterstock.com

Pesquisa Oriente os estudantes a realizar essa pesquisa definindo, por exem plo, o período de tempo que deve ser observado (último ano, últimos dois anos etc.). Incentive-os a re sumir os casos que pesquisaram e apresentá-los para discussão em au la. Nessa discussão, podem entrar em pauta aspectos ligados a respon sabilidade social, causas do acidente e prejuízos à flora e à fauna aquáti cas e aos que vivem da pesca e do turismo, por exemplo.

Densidade e flutuabilidade dos corpos na água e no ar

Everett Collection/Shutterstock.com

Marcio Tondin/Shutterstock.com

Dirigível preenchido com gás hélio sobrevoando as Cataratas do Iguaçu, Foz do Iguaçu (PR), 2020.

A diferença de densidade pode também explicar por que os dirigíveis – conhecidos como “zepelins” – sobem. Eles são inflados com o gás hélio, que é menos denso que o ar, quando comparado a este nas mesmas condições de temperatura e pressão. O uso de hélio é seguro, pois esse gás é inerte e não sofre combustão. Os primeiros zepelins eram preenchidos com hidrogênio, um gás também menos denso que o ar, mas muito inflamável e explosivo. Um grave acidente ocorrido com o dirigível Hindenburg, em 6 de maio de 1937, pôs fim à utilização de hidrogênio em balões e dirigíveis. A densidade de um gás depende também da temperatura. Isso ajuda a entender por que um balão de ar quente sobe: o ar quente é menos denso que o ar frio.

Explosão do dirigível Hindenburg, em Lakehurst (EUA), 1937.

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Balão com ar quente subindo em Boituva (SP), 2019.

História da Ciência – Arquimedes e a coroa

História da CiênCia [...] Era uma vez um rei. E um sábio. O rei se chamava Hierão, e o sáGlossário bio, Arquimedes. Os dois viviam em Siracusa, cidade-Estado da Grécia Ourives: profissional Antiga. O rei mandou fazer uma coroa todinha de ouro, mas ouviu uns que trabalha com boatos de que o ourives não tinha usado apenas ouro para fazer a coroa, metais preciosos, e ficou desconfiado. Mas se a coroa era totalmente dourada, e se parecia como ouro e prata. muito com ouro puro, como fazer então para ter certeza sem destruí-la? [...] O rei consultou o filósofo para resolver o problema da coroa de uma vez por todas – provar se ela era toda de ouro ou não. Estava o sábio grego, um belo dia, a tomar banho numa banheira, entretido com essa questão. De repente, ele teve um vislumbre da solução e saiu correndo, nu (!) pelas ruas da cidade, gritando “Eureka, Eureka!”, que em grego quer dizer “Descobri, descobri!”. O que ele descobriu foi o que hoje chamamos de “Princípio de Arquimedes” (que se baseia no empuxo ou impulsão). A partir dele, podemos afirmar: “um corpo imerso em um líquido irá flutuar, afundar ou ficar neutro de acordo com o peso do líquido deslocado por este corpo”. Ou seja, se o peso do líquido deslocado por um objeto for maior que o peso do corpo, ele irá flutuar. Mas se o peso do objeto for superior ao peso do líquido deslocado, o corpo irá afundar. Se for igual ficará no meio Xilogravura alemã do século XVI com representação de Arquimedes do caminho, não afunda nem flutua. descobrindo a relação entre o peso dos objetos e o líquido que ele desloca E Arquimedes descobriu isso quando submerso. quando tomava banho em sua banheira, quando percebeu que a quantidade de água que transbordava era igual em volume ao seu próprio corpo. E assim percebeu como poderia provar a fraude do ourives. Ele observou que blocos de mesma massa, feitos de prata e de ouro, faziam transbordar diferentes volumes de água: por serem materiais de densidades diferentes, os blocos não tinham o mesmo tamanho (volume). Então, ele mergulhou numa bacia cheia de água um bloco de ouro de massa igual à da coroa e mediu o volume de água que transbordou. Fez a mesma coisa com um bloco de prata. O volume de água que transbordou quando mergulhou o bloco de ouro era menor que o volume de água quando mergulhou o bloco de prata. Repetiu a experiência com a coroa e verificou que o volume de água que transbordou era maior que o do bloco de ouro e menor do que o do bloco de prata Concluiu que a coroa não era de ouro puro e que o ourives a tinha feito misturando os metais.

Granger/ Fotoarena

ARquiMedes e A cOROA

Ao orientar a pesquisa dos estu dantes, comente que o ouro nativo (100 % puro) é classificado em ouro 24 quilates e é maleável, ou seja, não tem consistência para fabricar obje tos. Assim, é necessário que, para a produção de objetos feitos de ou ro, ocorra a adição de outros metais, como a prata (Ag) ou o cobre (Cu), formando uma liga metálica. Essa li gação permite maior dureza ao ma terial, tornando possível seu manejo. Para definir a quantidade de ouro nu ma liga, surgiu a expressão quilates (K), equivalendo 24 K a 100% ouro, ou ouro puro. Quando falamos que uma joia é de ouro 18 K, isso signifi ca que ela tem 18 partes de ouro e 6 partes de outros metais, ou seja, tem 75% de ouro. Se a joia for 14 K, isso significa que ela contém 14 par tes de ouro, 10 de outros metais, e assim por diante. O termo “quilate” empregado pa ra o ouro é diferente do termo “qui late” empregado para o diamante. Enquanto o quilate do ouro refere-se a uma proporção entre ouro e outros metais, o quilate do diamante corres ponde à massa do diamante. Nesse caso, 1 quilate é igual a 0,20 g.

BATALHA, Elisa; BENTO, Sílvio. Arquimedes e a coroa. In: Invivo. Rio de Janeiro: Museu da Vida Fiocruz, 2021. Disponível em: http://www.invivo.fiocruz.br/historia/arquimedes-e-a-coroa/. Acesso em: 22 maio 2022.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Fórum – Arquimedes e a coroa É interessante que os estudantes sejam estimulados a estruturar sua história de modo que ela tenha iní cio, meio e fim. Procure orientá-los no sentido de estabelecerem com clareza o caso a ser investigado, o caminho da investigação e a conclu são final.

FóRuM Arquimedes e a coroa Você leu a história “Arquimedes e a coroa” e pôde ver como o conhecimento acerca das propriedades e da constituição dos materiais ajudou o filósofo a resolver a questão para o rei. Em grupos de quatro estudantes, você e os colegas vão inventar uma história em quadrinhos, um caso policial que exija o trabalho de investigação, semelhante ao que os detetives realizam, ou basear-se em algo que vocês conheçam, em que uma ou mais propriedades gerais e/ou específicas de algum material possam ajudar a solucionar um problema. Os sites a seguir podem auxiliar a criar sua história em quadrinhos.

É importante que essa investiga ção envolva as propriedades dos ma teriais. Para a produção da história em quadrinhos, os estudantes devem ser orientados a utilizar ferramentas da internet.

•

7 ferramentas para criar histórias em quadrinhos. Disponível em: https://porvir.org/7ferramentas-para-criar-historias-em-quadrinhos-os-alunos/. Acesso em: 21 jul. 2022.

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Produzindo história em quadrinhos com software-livre. Disponível em: https:// www.ufrgs.br/soft-livre-edu/arquivos/quadrinhos-livres.pdf. Acesso em: 21 jul. 2022. Usem a imaginação e, com as informações sobre as características dos materiais que foram abordadas neste capítulo, façam uma história em quadrinhos repleta de suspense e desafio para quem a ler. Em uma data estabelecida, apresentem a história para os colegas de sala e apreciem o trabalho e a criatividade de todos. Após a apresentação dos grupos, façam uma lista com as propriedades estudadas até agora que foram utilizadas nas histórias em quadrinhos. Apresentem sua lista para a turma.

Reveja Essas questões, além de permiti rem que os estudantes verifiquem o próprio aprendizado, podem ser uti lizadas como parte do processo de avaliação.

1 | Discutam sobre os pontos criativos e interessantes das histórias em quadrinhos de cada grupo ao apresentarem as propriedades dos materiais. Resposta pessoal. 2 | Escrevam um parágrafo destacando as qualidades e a criatividade da história em quadrinho de cada grupo. Pode ser feito também um texto coletivo. Resposta pessoal.

Com a ajuda da turma, a história em quadrinhos escolhida deve ser impressa e exposta na sala de aula e no corredor da escola.

RevejA 1 | Cite três propriedades que permitem diferenciar um fio de náilon de um fio de cobre. A temperatura de fusão, a densidade e o brilho desses materiais.

2 | É possível identificar os materiais utilizando uma única propriedade específica (cor, por exemplo)? Não, pois materiais diferentes podem ter a mesma cor, como o sal e o açúcar. 3 | Que diferença há entre um material translúcido e um opaco? Um material translúcido deixa passar a luz parcialmente, já um material opaco não deixa a luz atravessá-lo.

4 | Um cristal de diamante risca qualquer outro material. Entretanto, uma martelada relativamente leve pode fragmentá-lo em pequenos pedaços. Como justificar esse comportamento do diamante? É que o diamante tem um valor alto de dureza, porém é pouco tenaz. 5 | Você viu no início deste capítulo, que o vidro, por ser transparente, é um material interessante para ser utilizado em janelas, portas, entre paredes e até mesmo em objetos de uso diário. Cite uma propriedade do vidro que o diferencia do plástico do tipo PET. Podem ser citadas, como características distinguíveis, a dureza e a tenacidade de ambos.

192

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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6 | A tabela seguinte fornece dados sobre a densidade (g/cm3), a 25 °C, de alguns metais. Metal

Densidade (g/cm3)

alumínio

2,7

magnésio

1,7

níquel

8,9

Com os valores de massa e volume da barra metálica, podemos descobrir a sua densidade: d = m/v → d = 24 g/6 cm3 → d = 4 g/cm3. O resultado obtido não é observado na tabela, logo, a barra metálica não é de nenhum dos materiais indicados.

Considere uma barra metálica com as seguintes características: Volume = 6 cm3; massa = 24,0 g.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

7 | Dois líquidos diferentes, água e clorofórmio, foram colocados numa proveta, resultando no aspecto ao lado. A seguir, temos uma tabela com as densidades da água e do clorofórmio. Qual dos líquidos da proveta corresponde ao A e qual corresponde ao B? Justifique sua resposta. Substância

Densidade (g/cm3)

água

1,0

clorofórmio

1,53

Reinaldo Vignati

Essa barra pode ser de algum dos metais indicados na tabela? Justifique.

A = água (cinza escuro); B = clorofórmio (cinza claro). O líquido menos denso fica sobre os líquidos mais densos; logo, a água, que apresenta a menor densidade, fica na superfície; o clorofórmio, mais denso, afunda, ficando na parte inferior.

É possível que eles estranhem a resposta que deram à questão 6, pois é razoável que esperassem que o metal examinado fosse um dos in dicados na tabela. Caso isso aconte ça, é interessante ressaltar que, em Ciências, são relativamente comuns surpresas desse tipo: esperamos um resultado e encontramos outro.

250 230 210 190 170 150 130 110 90 70 50

8 | O mineral cromita, fonte do metal cromo, tem dureza aproximadamente igual a 5,5. Com base na escala de Mohs, analise cada uma das afirmações seguintes e decida quais estão corretas. II e III estão corretas.

30 10

I. A cromita risca o quartzo e não é riscada pelo diamante. II. A cromita risca a calcita e é riscada pelo topázio. III. A cromita risca a fluorita e não risca o feldspato. IV. A cromita é riscada pela apatita e pelo feldspato. 9 | A tabela seguinte mostra os valores das temperaturas de fusão e de ebulição de três materiais a 1 atm de pressão. Material

Temperatura de fusão (°C) Temperatura de ebulição (°C)

benzeno

5,5

ácido acético

118

metanol

−98

Em que estado físico cada um desses materiais se encontrava em uma madrugada fria em que a temperatura era de −1 °C? Benzeno = sólido; ácido acético = sólido; metanol = líquido.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Substâncias e misturas Se possível, projete a tabela em uma tela para conseguir a atenção de toda a turma. Pergunte aos estu dantes: Há algum material desconhe cido? A tabela tem alguma palavra desconhecida? (Se tiver, anote-a pa ra pesquisar.) O que se observa na coluna “Composição”?

Tipos de mistura Os estudantes entram em conta to diariamente com objetos formados por muitos tipos de mistura. Para exer citar a observação e a c apacidade de análise deles em relação ao que os rodeia no dia a dia, mostre as ima gens dos elementos citados, como os exemplos a seguir: garrafa de re frigerante fechada, garrafa de refrige rante aberta com liberação de bolhas, copo de vinagre, molho para salada (vinagre, óleo, pimenta-do-reino, sal sinha etc.).

Substâncias e misturas Você sabe que diferença há entre os materiais que são considerados substâncias puras e os que são considerados misturas de substâncias? Observe a tabela a seguir, que traz algumas informações sobre diversos materiais que encontramos em nosso cotidiano. Composição

Temperatura de fusão (°C)

Densidade (g/cm3)

Água do mar (filtrada)

Água e diversos sais minerais na proporção de 30 g a 35 g de sais em cada litro.

Variável conforme a composição, sempre inferior a 0 °C.

Variável conforme a composição, geralmente de 1,02 g/cm3 a 1,03 g/cm3.

Líquido incolor.

Água destilada

Água pura, sem sais minerais ou qualquer outro material dissolvido.

0 °C.

0,999 g/cm3.

Líquido incolor.

Latão

Cobre e zinco, contendo de 55% a 95% de cobre.

Geralmente entre 900 °C e 940 °C, dependendo da composição.

Variável conforme a composição, geralmente de 8,40 g/cm3 a 8,50 g/cm3.

Sólido amarelo-avermelhado, de brilho metálico.

Cobre

Cobre.

1 083 °C.

8,93 g/cm3.

Sólido amarelo-avermelhado, de brilho metálico.

Açúcar mascavo

Sacarose, sais minerais, inclusive sais de ferro, que lhe dão a cor característica.

Variável conforme a composição.

Sólido formado por cristais marrom-amarelados de diversas tonalidades.

Açúcar refinado

Sacarose.

186 °C.

1,54 g/cm3.

Sólido formado por cristais incolores; quando muito pequenos, esses cristais dão ao açúcar um aspecto de pó branco.

Material

Observações

O exame dessa tabela permite notar que os materiais com propriedades bem definidas são justamente aqueles constituídos por um único componente. É o caso da água destilada, do cobre e do açúcar refinado. Esses três materiais são considerados substâncias químicas. Os demais – água do mar, latão e açúcar mascavo – são misturas de substâncias químicas. Um material, independentemente da origem ou do modo pelo qual é obtido, é considerado substância química quando apresenta um conjunto único de propriedades específicas bem definidas. Sua composição é constante. Já as misturas de substâncias químicas têm propriedades específicas que variam conforme a origem ou o modo pelo qual o material é obtido. Sua composição não é necessariamente constante.

Tipos de mistura Uma mistura é formada por duas ou mais substâncias químicas. Ela pode ser entre líquidos, entre sólidos, entre gases, entre sólidos e líquidos, entre gases e líquidos e entre gases e sólidos. As misturas também podem estar nos três estados da matéria. Há basicamente duas classes de misturas: as homogêneas e as heterogêneas. Quando uma mistura é homogênea, não se consegue distinguir um componente de outro, pois há uniformidade na composição em todas as suas regiões. Quando uma mistura é heterogênea, 194

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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é possível distinguir seus componentes, não havendo uniformidade na composição em todas as suas regiões. Edição de Arte

Composição do ar atmosférico 1% 21%

78% nitrogênio oxigênio outros gases

Os componentes do ar atmosférico puro, por exemplo, são misturas de gases sempre homogêneas.

Ao trabalhar com o gráfico que mostra a composição do ar, reforce que essa composição corresponde à composição do ar puro. O ar con tém também vapor de água em pro porções variáveis e, especialmente nas grandes cidades, gases poluen tes, como monóxido de carbono, dióxido de enxofre, óxidos de nitro gênio, além de material particulado (fuligem, poeira e aerossóis).

Fonte: IAG-USP. Estrutura da atmosfera. Investigando a Terra 2000. São Paulo: IAG-USP, [2000]. Disponível em: https://www.iag.usp.br/siae98/ meteorologia/atmosfera.htm. Acesso em: 22 maio 2022.

Chico Ferreira/Pulsar Imagens

As misturas podem ser separadas em seus componentes, obtendo-se as substâncias químicas constituintes ou misturas com menos componentes. Assim, do latão é possível obter o cobre e o zinco, duas substâncias químicas.

Salina na Lagoa de Araruama da Praia Seca, em Araruama (RJ), 2018.

Da água do mar, é possível obter a água (substância química) e os sais minerais (mistura de substâncias). Utilizando processos adequados, é possível, ainda, separar as diversas substâncias químicas que constituem esses sais, como o cloreto de sódio, o cloreto de potássio, o cloreto de magnésio e tantos outros. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Separação de misturas VIDEO

Decantação

Separação de misturas Muitos dos materiais que utilizamos são obtidos por separação de misturas. Há vários processos empregados para separar componentes de misturas. A escolha do mais adequado depende das características da mistura e das propriedades das substâncias que a compõe. Vamos ver em seguida quais são esses processos.

Oriente a turma a observar a fo tografia da página que representa a etapa de tratamento de água e per gunte: Se o material sólido vai se de positar, por que é necessária mais alguma etapa? Que outra(s) etapa(s) seria(m) necessária(s)? Espera-se que os estudantes percebam que a água resultante da decantação ainda con tém inúmeras partículas invisíveis a olho nu, dissolvidas. Depois da etapa de remoção dessas partículas, passa -se à desinfecção.

Catação Esse processo, como o próprio nome indica, consiste em separar os componentes de uma mistura catando-os. Por exemplo, separar grãos de feijão estragados e pedrinhas que possam estar em um pacote de feijão; separar moedas de diferentes valores de um cofrinho; separar pregos de latão de pregos de ferro em uma mistura de pregos.

Decantação Esse processo aplica-se à separação de misturas heterogêneas constituídas por dois ou mais líquidos que não se dissolvem um no outro, e de misturas constituídas por líquido e sólido em que o sólido é pouco solúvel no líquido. A decantação consiste em deixar que os componentes da mistura sejam separados pela ação da gravidade e, em seguida, transferir um dos líquidos (em misturas do tipo líquido + líquido) ou a parte líquida (em misturas do tipo sólido + líquido) para outro recipiente. Alguns exemplos são ilustrados a seguir.

Adriano Kirihara/ Pulsar Imagens

Tanque de decantação em estação de tratamento de esgotos, em Presidente Prudente (SP), 2020.

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Procure explorar as imagens que mostram a retirada de água do tan que de combustível do avião. Per gunte aos estudantes: Por que a água fica na parte inferior do tanque?

Reinaldo Vignati

entrada de água

Provavelmente, eles responde rão que a água tem maior densida de que o combustível. Pergunte-lhes também: O que pode acontecer se essa água não for removida dos tan ques de combustível?

filtro partículas sólidas dispersas na água

Deixe os estudantes se manifes tarem livremente. É importante que percebam que, se essa água não for removida do tanque, ela poderá ir pa ra o motor com o combustível, acar retando falhas em momento crucial do voo, como a decolagem, o que pode provocar a queda da aeronave.

saída de água sedimento Esquema do processo de decantação, uma das etapas do tratamento da água.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

combustível

tanque de combustível

ilustrações: Reinaldo Vignati

água

A imagem A mostra a localização do tanque de combustível de um avião; a B, o esquema do comportamento do combustível e da água; e a C, como é feita a retirada da água. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Pesquisa

Glossário

Geralmente, são utilizados cal e sulfato de alumínio, mas depende da estação. Em algumas, são utili zados barrilha (carbonato de sódio) e sulfato férrico ou, ainda, barrilha e sulfato de alumínio. Há também es tações que não utilizam substâncias químicas para realizar a decantação – frequentemente, essas estações cap tam água do subsolo.

Solubilidade: propriedade que uma substância tem de dissolver-se em outra.

Pesquisa

Filtração

1 | Desenhe um esquema com as principais etapas da estação de tratamento de água e destaque a etapa em que ocorre a decantação. O esquema dependerá da estação considerada.

A filtração pode ser seletiva, con forme o tamanho dos poros do filtro. Quanto menores forem os poros, me nores serão as partículas que o filtro poderá reter.

2 | Que substâncias químicas são utilizadas para fazer a decantação?

Filtração

Ao trabalhar a destilação do ál cool, fale com os estudantes a res peito das misturas azeotrópicas. Elas são misturas líquidas que têm uma temperatura de ebulição definida, comportando-se como se fossem uma única substância. Assim, para separar os componen tes de misturas desse tipo, devem ser utilizados outros métodos. No caso da mistura azeotrópica álcool-água, usa-se um secante, como a cal viva (óxido de cálcio), que interage com a água, formando cal hidratada (hidró xido de cálcio) e “secando” o álcool. Obtém-se, assim, o etanol anidro, ou simplesmente etanol, ou álcool etíli co, ou ainda álcool etílico absoluto. É o etanol anidro, comumente divulga do como álcool anidro, que é adicio nado à gasolina com dupla função: evitar a “batida de pinos” dos moto res (antidetonante) e diminuir a polui ção do ar por monóxido de carbono nas grandes cidades.

Filtro de papel utilizado para fazer café.

O filtro de ar evita a entrada de poeira no motor do carro. À esquerda, um filtro automotivo novo e, à direita, um usado. Nor Gal/Shutterstock.com

O que torna a destilação uma téc nica viável é o fato de, como já visto, cada substância ter uma temperatu ra de ebulição específica.

Dima Sikorsky/Shutterstock.com

Destilação

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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A destilação está entre os processos de separação de misturas mais importantes para a indústria. É por meio da destilação que são obtidas, por exemplo, as principais matérias-primas para a indústria petroquímica. É importante notar que as frações obtidas da destilação do petróleo são ainda misturas de muitas substâncias químicas. Para a obtenção das substâncias que compõem essas frações, novas destilações e/ou outros processos de separação devem ser realizados. termômetro

Glossário Indústria petroquímica: ramo da indústria química que produz diferentes materiais usando derivados de petróleo.

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

condensador

No primeiro caso, trata-se de uma destilação simples, em que, da água contendo substâncias dissolvidas, é obtida água pura (água destilada). As substâncias inicialmente dissol vidas na água ficam no balão como resíduo da destilação, e a água pu ra é recolhida depois de passar pelo condensador. No segundo caso, trata-se de uma destilação fracionada, na qual uma mistura de substâncias de diferentes temperaturas de ebulição é aqueci da e resfriada em uma coluna. Nela, são obtidas misturas de substâncias com menos componentes (frações) do que havia na mistura inicial.

vapor balão de destilação udaix/Shutterstock.com

Compare com os estudantes as duas imagens – a da obtenção da água des tilada e a da obtenção de frações de petróleo.

saída de água entrada de água fria queimador destilado

Obtenção de água destilada.

Jo Sam Re/Shutterstock.com

coluna de fracionamento

40 oC – 160 oC petróleo 160 oC – 250 oC querosene 250 oC – 300 oC óleo diesel 300 oC – 350 oC óleo lubrificante 350 oC – 400 oC óleo combustível

petróleo cru

aquecedor

> 400 oC betume e parafina

Esquema do processo de destilação do petróleo. As frações da destilação do petróleo são utilizadas como combustível e matéria-prima para a fabricação de diversos produtos. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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A destilação também é utilizada para a obtenção do álcool comum (álcool etílico hidratado ou etanol hidratado) após a fermentação do açúcar. O etanol hidratado é uma mistura que contém, no máximo, 96% em volume do álcool (os 4% restantes são de água). Mario Friedlander/Pulsar Imagens

Se achar conveniente, é interessan te apresentar aos estudantes outros métodos para obtenção de essên cias, além da destilação por arraste de vapor. Entre eles estão a extração com solventes voláteis e a enfloração (enfleurage). O site a seguir apresenta um material intitulado “Métodos de extração de óleos essenciais de plantas”, que é um bom resumo ilustrado sobre esses métodos. Disponível em: https:// educapes.capes.gov.br/bitstream/ capes/597469/2/METODOS%20 DE%20EXTRACAO%20DE%20 OLEOS%20ESSENCIAIS%20DE%20 PLANTAS.pdf. Acesso em: 31. jul. 2022.

Destilaria de álcool, onde são produzidos etanol e álcool anidro, em São José do Rio Claro (MT), 2021.

Andrew Lambert Photography/ Science Photo Library/ Fotoarena

Não se consegue obter álcool puro somente com a destilação. Isso ocorre porque, nessa proporção, a mistura comporta-se como se fosse uma única substância química – os dois componentes destilam juntos, à mesma temperatura. A destilação também é amplamente empregada para a obtenção de essências diversas. Nesse caso, muitas vezes é utilizado um método conhecido como destilação por arraste de vapor, que consiste na passagem de vapor de água ou de outro líquido por folhas, sementes, flores ou frutos. A temperatura do vapor é suficiente para evaporar as substâncias químicas que compõem as essências, as quais são arrastadas pelo vapor. Ao passar por sistemas de resfriamento adequados, as essências e o vapor de arraste liquefazem-se. Exemplos de essências obtidas por esse processo são a de menta, a de alfazema e a de frutas cítricas.

Aparelhagem para a destilação por arraste de vapor. O vapor de água produzido por aquecimento no frasco 1 passa pelas folhas ou partes dos vegetais no frasco 2, arrastando as essências para o condensador. As essências liquefazem-se e são recolhidas no frasco 3.

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Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Separação magnética

FóRuM

Esse método é amplamente em pregado nas usinas de reciclagem de resíduos sólidos (lixo). Caso disponha de um ímã, ilustre esse processo pa ra os estudantes. Para isso, faça uma mistura de pedacinhos de papel, cli pes de papel, pedaço de fio de cobre e lacre de latinhas de alumínio e apro xime o ímã da mistura. Os materiais magnéticos serão atraídos, portan to separados do restante da mistura.

Um pouco mais sobre destilação Além de muito importante para a indústria petroquímica, o processo de destilação pode ser adaptado e empregado em muitos outros ramos industriais. Resultado disso são os inúmeros produtos que encontramos nas ruas, nas cozinhas e nos supermercados. Pense sobre o assunto com os colegas e juntem-se em grupos para a atividade. •

Cada grupo deverá pesquisar um produto obtido industrialmente por destilação e seus usos. Pode ser, por exemplo, a obtenção de oxigênio, nitrogênio, fenol, coque, ácido acético, benzeno, eucaliptol ou mentol. A pesquisa pode ser feita na biblioteca da escola ou na internet utilizando um site de buscas.

•

Ao final do trabalho, cada grupo apresenta o que descobriu na forma de um cartaz.

Levigação e flotação Procure deixar claras para os es tudantes as semelhanças e as dife renças entre esses dois processos: ambos são baseados em diferenças de densidades, mas a levigação en volve o arraste de materiais menos densos por uma corrente de água, e a flotação envolve o arraste de ma teriais menos densos para a superfí cie do líquido por meio de injeção de ar ou da utilização de líquido que te nha mais densidade que os materiais que estão no fundo, fazendo-os su bir à superfície.

Separação magnética

dvande/Shutterstock.com

Esse processo é utilizado para separar metais magnéticos – por exemplo, ferro, cromo e suas ligas metálicas – em misturas. Um emprego importante desse processo encontra-se no tratamento e na reciclagem do lixo. Glossário Liga metálica: mistura de diferentes materiais em que pelo menos um deles é um metal. Por exemplo, o aço é uma mistura de ferro com um pouco de carvão.

Separação magnética no tratamento do lixo.

São processos de separação de misturas, em geral sólidas, que se baseiam em diferenças de densidades dos materiais que as compõem. A levigação consiste na passagem de uma corrente de líquido (água, por exemplo) na mistura. Assim, os componentes menos densos vão sendo arrastados e os mais densos não. A levigação pode ser usada, por exemplo, para separar ouro de areias auríferas, ou seja, areias que contêm ouro disperso nelas.

Neil Lockhart/Shutterstock.com

Levigação e flotação

Se achar conveniente, faça uma demonstração desses processos. Por exemplo, para ilustrar a levigação, vo cê pode misturar, em um prato de sobremesa, pedriscos e areia. Colo que o prato encostado em uma das bordas menores de uma assadeira e derrame lentamente água sobre ele. A água arrastará a areia para a assa deira e os pedriscos continuarão no prato. Para demonstrar a flotação, misture em um copo pedacinhos de plásticos diferentes: polietileno, PVC, isopor, PET, náilon ou outros, de mo do que ocupem 1/3 da altura do co po. Acrescente água e verifique quais deles flutuam.

Processo de levigação.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Fórum – Um pouco mais sobre destilação Quando os estudantes forem realizar a pesquisa a respeito de produtos obtidos por meio da destilação, indi que os links a seguir para auxiliá-los na pesquisa. • Refino: http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/areas-de-atuacao/refino/ (Acesso em: 28 fev. 2022). • Uso de destilação fracionada (DF) para obtenção de produtos diferenciados em perfumaria a partir de óleos essenciais: http://sec.sbq.org.br/cdrom/34ra/resumos/T3188-1.pdf (acesso em: 28 fev. 2022). • Como o petróleo se transforma em tantos produtos?: https://super.abril.com.br/mundo-estranho/como-opetroleo-se-transforma-em-tantos-produtos/ (acesso em: 28 fev. 2022). • Matérias-primas da indústria química: http://educacao.globo.com/artigo/materias-primas-da-industria-quimica. html (acesso em: 28 fev. 2022).

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Cristalização Para ilustrar esse processo, pro ponha aos estudantes que, em casa, misturem, em um copo, sal de cozi nha e água. Eles devem colocar uma colher de sopa do sal no copo com água até 3/4 da altura e agitar bem essa mistura. Feito isso, devem trans ferir o líquido para um prato fundo e expor ao ambiente. Eles devem ob servar a cada dia os cristais que vão se formando.

A flotação é um processo semelhante ao da levigação. Consiste em levar os componentes menos densos da mistura à superfície de um líquido, de onde são removidos. Para isso, pode-se injetar gás, se a mistura for líquida, ou, se a mistura for sólida, adicionar um líquido cuja densidade é intermediária à dos componentes que se quer separar. O componente menos denso flutuará no líquido, e o mais denso ficará no fundo. Esse processo é bastante útil no tratamento de minérios e pode também ser utilizado na separação de plásticos de densidades diferentes. coagulação dos poluentes aglutinação

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

aeração (flotação)

purificação

Reinaldo Vignati

Com esse experimento, eles re cristalizarão o sal e, assim, poderão obter cristais maiores e mais facil mente identificáveis. Peça que obser vem bem o formato dos cristais e, se possível, tirem fotografias a cada dia. Uma característica dos cristais de cloreto de sódio é o fato de eles apresentarem ângulos de 90o entre as faces.

A flotação também é uma das etapas utilizadas na despoluição de cursos de água.

Cristalização

A cristalização é usada para separar componentes de misturas homogêneas constituídas por sólidos dissolvidos em líquidos. Para isso, o líquido é evaporado e o restante, resfriado com tempo controlado. A solução vai ficando cada vez mais concentrada e, a partir do momento em que fica saturada, o sólido começa a se cristalizar. No caso de misturas formadas por mais de um sólido dissolvido (como é o caso da água do mar), cristaliza-se primeiro o sólido de menor solubilidade. O processo continua, e os demais sólidos vão sendo cristalizados e Em A, processo de cristalização antes da evaporação total do líquido; em B, mesmo processo com parte da substância separados. Como a solubilidade depende da dissolvida já cristalizada. temperatura, esta também é fator importante na separação dos componentes e, por isso, rigidamente controlada. A cristalização é empregada na obtenção do sal de cozinha, do açúcar refinado, de diversas substâncias químicas utilizadas em medicamentos e em quase todos os processos que levam à obtenção de substâncias químicas cristalinas de alta pureza. 202

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

202

Reinaldo Vignati

Informe os estudantes de que a recristalização é um método de pu rificação de substâncias cristalinas, como é o caso do cloreto de sódio.

Retomada do Panorama

ReTOMAdA dO PANORAMA Reveja as respostas que você deu às perguntas feitas na seção Panorama, no início desta unidade. Você modificaria alguma? 1 | A imagem do trabalhador fazendo argamassa indica que ela é uma mistura de componentes em diferentes quantidades. 2 | A primeira imagem mostra trabalhadores de uma salina separando o sal da água do mar por cristalização. 3 | Os componentes das misturas representadas nas imagens são água e sal marinho; cimento, areia e cal.

Daniel Cymbalista/Pulsar Imagens

FóRuM

Para descarte do óleo usado, há a opção de entregá-lo em postos voluntários, como redes de supermercado ou outras instituições. Após o recolhimento, há a remoção de sólidos e água, e o óleo é vendido a fabricantes de biodiesel, sabão, massa de vidraceiro etc. É possível também fabricar sabão em pedra caseiro com a vantagem ecológica de ser mais biodegradável que sabões em pó. Informe-se a respeito do destino do óleo usado em sua casa e do óleo usado em sua A resposta depende da informação obtida pelos estudantes. escola. Pode ser que ambos sejam inadequados, por exemplo, ao na rede de esgoto ou enterrá-lo, ou adequados, 1 | Qual é o destino mais adequado? Por quê? descartá-lo ao levá-los a um ponto de coleta.

Quando os estudantes responde ram às questões da seção “Panora ma”, foi possível sondar quais eram as ideias prévias deles sobre misturas. Agora é interessante provocar uma discussão para saber o que eles mo dificariam nessas respostas, possi bilitando-lhe ter uma ideia do que aprenderam.

Fórum – Coleta de óleo de cozinha Os estudantes devem ser orien tados a resumir o folheto com as informações que consideram essen cial divulgar às pessoas. Os principais itens que devem ser considerados são: as consequências do descarte do óleo na rede de esgoto, orienta ções sobre pontos de coleta e o que é feito com o óleo usado. O artigo intitulado “Descarte de óleo de cozinha: como fazer”, publicado no site da Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf), traz várias informações sobre esse tema. Disponível em: https://portais.univasf. edu.br/sustentabilidade/noticiassustentaveis/descarte-de-oleo-decozinha-como-fazer. Acesso em: 31. jul. 2022. Uma das principais utilizações do óleo de cozinha usado é a produção de sabões. Para obter sabão, o óleo vegetal é aquecido com soda cáus tica. Por envolver um procedimento que requer muitos cuidados relativos à segurança e à proteção individual, uma vez que traz riscos de acidentes graves, não recomendamos a realiza ção de experimentos dessa natureza no Ensino Fundamental.

203

Centrifugação

Ao abordar o processo de centrifu gação, comente com os estudantes que, possivelmente, eles já o viram durante o funcionamento da máqui na de lavar roupas. Questione-os: O que se espera do processo de cen trifugação da máquina de lavar? Es pera-se que eles concluam que é separar o excesso de água da rou pa. Pergunte também se já repara ram na disposição da roupa dentro da máquina de lavar após a centrifu gação. Espera-se que concluam que as roupas ficam na periferia do cesto do interior da máquina de lavar. Expli que-lhes que isso ocorre por causa da força da centrifugação e complemen te dizendo que a palavra “centrífu ga” quer dizer “desvio/afastamento do centro”.

ktsdesign/Shutterstock.com

A centrifugação permite separar de forma relativamente rápida partículas de materiais sólidos dispersas em líquidos. Com o movimento rotatório da centrífuga, cuja velocidade pode ser controlada, essas partículas são deslocadas para o fundo do recipiente que contém a mistura. A parte líquida é, então, removida. É como se fosse uma decantação forçada. Esse processo é muito empregado em laboratórios de análises clínicas para a separação de componentes do sangue, em indústrias de sucos de frutas e até em residências, nas máquinas de lavar, para a remoção de boa parte da água de lavagem das roupas.

A centrifugação é um processo indispensável para a realização de exames de sangue.

Glossário Solvente: substância líquida com capacidade de dissolver outras.

204

Extração com solvente A extração com solvente permite separar componentes de uma mistura que apresentam solubilidades diferentes em determinado líquido. Por exemplo, imagine uma porção de areia impregnada com sal comum. Acrescentando-se água a essa mistura, o sal dissolve-se no líquido, mas a areia não. Depois, pode-se separar a areia dessa mistura e deixar o líquido evaporar, obtendo-se o sal. Quando se prepara um cafezinho, também se emprega extração por solvente. Nesse caso, o que se faz é separar os componentes solúveis do pó de café em água quente. Em seguida, realiza-se uma filtração (em filtro de papel ou de pano) ou uma decantação, conforme os diversos hábitos culturais.

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Extração com solvente

Edição de Arte

A extração com solvente tem grande emprego na indústria de óleos comestíveis, como o de amendoim, o de soja, o de girassol e outros. Primeiro, as sementes ou os grãos são descascados, amolecidos por cozimento parcial e prensados. Retira-se, assim, boa parte do óleo. Para remover o restante, emprega-se um líquido (geralmente hexano), no qual o óleo se dissolve. O líquido solvente é totalmente vaporizado e recuperado, e o óleo obtido passa por processo de clareamento antes de ser embalado e comercializado. A extração com solvente é também empregada para obter diversos extratos vegetais. Muitos medicamentos à base de vegetais, como extrato de malva e de maracujá, são obtidos por meio desse processo.

Auxilie os estudantes no estudo desse processo, ressaltando que ele se baseia em diferenças de solubili dade. Uma simulação do processo de extração com solvente está pro posta no item Ciências em ação, ao final deste capítulo, em que os estu dantes obterão óleo de amendoim. No processo de extração esque matizado, é importante ressaltar que o solvente utilizado é geralmente o hexano, um solvente bastante volá til, inflamável e derivado de petróleo, um recurso não renovável. Atualmen te, há vários projetos para que esse solvente seja substituído por eta nol, que é obtido da cana-de-açú car, um recurso renovável. Deve-se notar, entretanto, que qualquer que seja o solvente, ele deve ser recupe rado, evitando perdas e contamina ções do ambiente.

as sementes são moídas e prensadas

óleo

pasta com óleo

É importante salientar ainda que o resto da pasta de sementes com óleo é aproveitado para a produção de ração animal.

acrescenta-se solvente e filtra-se

mistura homogênea óleo-solvente

pasta com 1% de óleo

o solvente é evaporado

solvente

óleo

purificação

Esquema da obtenção industrial de óleo vegetal.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

205

Decifrando a Ciência – Madeira superdura supera o aço e iguala titânio

deciFRANdOa

ciÊNciA

Supermadeira [...] descobriram uma maneira de tornar a madeira mais de 10 vezes mais forte e mais resistente, Uma liga metálica é uma mistura criando uma substância natural que é mais forte formada por dois ou mais metais, podo que o aço e até do que muitas ligas de titânio. dendo ter ou não metais em sua comA madeira tratada com uma técnica simples em posição. As ligas do metal titânio são duas etapas é forte e resistente, uma combinação relativamente leves e muito resistentes que não é geralmente encontrada na natureza – ela à corrosão e a variações de temperaé tão forte como o aço, mas seis vezes mais leve. tura. Por causa dessas propriedades, É preciso 10 vezes mais energia para fraturar a elas são empregadas em próteses, supermadeira do que a madeira natural original, aeronaves, veículos aeroespaciais, antes do tratamento – em termos técnicos, ela tem ferramentas e outras aplicações. 10 vezes mais tenacidade, que é a resistência à tensão mecânica. Além disso, a madeira em lâminas pode ser dobrada e moldada no início do processo. “Esta nova maneira de tratar a madeira torna-a 12 vezes mais forte do que a madeira natural e 10 vezes mais dura”, acentuou o professor Liangbing Hu. “Isso pode ser um concorrente para o aço ou até mesmo para ligas de titânio [porque] ela é tão forte e durável [quanto esses metais]. Também é comparável à fibra de carbono, mas muito mais barata.” Pesquisadores segurando a placa de supermadeira. [...] “Demonstramos que esta estratégia é universalmente eficaz para várias espécies de madeira. Nossa madeira processada tem uma força específica maior do que a maioria dos metais e ligas estruturais, tornando-se uma alternativa leve, de alto desempenho e de baixo custo”, explicaram Jianwei Song e seus colegas. Os testes da supermadeira incluíram disparar sobre ela projéteis semelhantes a balas de armas Teca, também conhecida como de fogo. O projétil passou direto através da mamogno africano, é uma madeira deira natural, mas ficou encrustado na madeira muito resistente, utilizada em emtratada – ou seja, é essencialmente uma madeira barcações, estruturas de madeira à prova de balas. e outras. Mais informações sobre a Aplicações da supermadeira teca podem ser obtidas no site do Além de um substituto para o aço e algumas Instituto de Pesquisas Tecnológicas ligas, a madeira superforte poderá também aliviar (IPT). Disponível em: http://www.ipt. a pressão para o cultivo e extração de madeiras br/informacoes_madeiras/78.htm. mais nobres e mais duráveis. Acesso em: 21 jul. 2022. “Madeiras macias, como o pinho ou a balsa, que crescem rapidamente e são mais amigáveis

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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courtesy of University of Maryland, USA

Madeira superdura supera o aço e iguala titânio

A discussão proporcionada pelo texto “Madeira superdura supera o aço e iguala titânio” pode impulsio nar um debate em sala de aula sobre os recursos naturais, seu uso exacer bado, a diferença entre a velocidade que a sociedade demanda por eles e o tempo que os recursos classifi cados em renováveis demoram pa ra se recuperar.

Reveja Você pode utilizar as atividades propostas neste item de várias for mas: como avaliação da aprendiza gem pelos estudantes, como meio de preparação da avaliação bimestral da aprendizagem ou para propor que façam alguma produção individual ou em grupo referente a um ou mais dos temas tratados nas atividades.

com o meio ambiente, poderão substituir bosques mais lentos, mas mais densos, como a teca, em móveis ou edifícios”, disse Hu. “Esse tipo de madeira poderia ser usado em carros, aviões, edifícios - qualquer aplicação onde o aço é usado”, finalizou. REDAÇÃO. Madeira superdura supera o aço e iguala titânio. Inovação tecnológica, [s.l.], 2018. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=supermadeira-supera-acoiguala-titanio&id=010160180208#.WzvJctJKiM8. Acesso em: 21 jul. 2022.

1 | Quais das propriedades dos materiais que você aprendeu no decorrer desse capítulo estão citadas no texto? Densidade e tenacidade. 2 | A “supermadeira” pode substituir materiais provenientes de recursos naturais renováveis e de recursos naturais não renováveis. Quais são esses recursos? Os renováveis são as árvores de bosques que levam mais tempo para crescer, como a teca, e os não renováveis são os minérios de ferro e de titânio.

RevejA 1 | Qual é o método adequado para remover a água do tanque de gasolina de um avião? O método mais indicado é a decantação.

2 | A filtração seria adequada para remover a areia presente em uma amostra de água do mar? Justifique sua resposta. Sim, pois, através dela, a areia fica retida no filtro e a água do mar passa por ele. 3 | A filtração seria adequada para separar o oxigênio dos demais componentes do ar? Justifique sua resposta. Não, o filtro não separa os componentes do ar nem retém gases. 4 | Cite uma semelhança e uma diferença entre os processos de levigação e flotação. Uma semelhança é que ambos os processos envolvem diferenças de densidades; uma diferença é que a flotação usa injeção de ar e a levigação não.

5 | Cite uma semelhança entre os processos de decantação e centrifugação.

Ambos os processos envolvem a transferência de um líquido após a sedimentação de um sólido não dissolvido.

6 | Em que consiste o processo conhecido como extração com solvente?

Consiste na adição de um solvente a uma mistura que se quer separar. Os componentes da mistura solúveis no solvente passam para ele.

7 | Por distração, uma pessoa abriu e despejou um pacote de sal em um pote que continha trigo para quibe. O que ela pode fazer para recuperar a maior quantidade de sal e de trigo possível? Resposta pessoal. Ela pode acrescentar água e agitar. O sal se dissolverá na água, mas o trigo não. Após algum tempo a mistura é filtrada, recuperando-se o trigo. Deixando o líquido filtrado evaporar, cristaliza-se o sal.

8 | Como você separaria os componentes do molho para salada contendo vinagre, azeite e sal?

Resposta pessoal. Espera-se que o estudante perceba que a melhor maneira de separar os componentes desse molho é, primeiro, separar o azeite (óleo) do restante da mistura por decantação e, em seguida, separar o vinagre do sal pelo processo de destilação.

9 | Preencha no caderno a tabela abaixo (conforme exemplo), relacionando pelo menos cinco processos de separação estudados com as propriedades das substâncias em que eles se baseiam. Dê exemplos da sua utilização. Resposta pessoal. Processo de separação

Propriedades

Utilização

catação

sólidos de diferentes dimensões

separação de grãos de feijão

10 | Considere uma mistura constituída por areia e água do mar. Como você procederia para separar a água dessa mistura? Resposta pessoal. Os estudantes podem pensar em destilação direta da mistura ou, então, fazer uma filtração seguida do processo de destilação.

Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

207

Ciências em ação – A extração de óleo vegetal Em caso de necessidade, auxilie os estudantes relembrando-os do processo de extração com solvente, que permite separar componentes de uma mistura que apresentam so lubilidades diferentes em determina do líquido. Em grupo, os estudantes poderão extrair o óleo e trabalhar a “etapa co mercial” do produto obtido. Em outras palavras, eles deverão embalar, em um frasco de plástico ou de vidro, o óleo obtido e criar um rótulo para essa embalagem. O que vale nessa etapa é a criatividade de cada grupo para inventar o nome do produto e o rótulo do frasco. Cada grupo deverá expor o traba lho na sala de aula ou em outro local da escola para incentivar os outros estudantes a valorizar a relação entre o conhecimento científico e a ativida de tecnológica (industrial).

Ciências em ação A extração de óleo vegetal O principal objetivo desta atividade é permitir que você e os colegas experimentem, em pequena escala, dois procedimentos industriais: a extração de óleo de amendoim com a ajuda de um solvente de óleo (álcool) e a extração de óleo de amendoim utilizando a força de uma prensa (espremedor de alho). Caso vocês tenham dificuldade para retirar a pele do amendoim, o professor poderá ajudá-los. Ele vai colocar os amendoins em uma frigideira ou panela e aquecê-los por algum tempo, sem deixar torrar. O aquecimento deve ser suficiente apenas para a pele se soltar mais facilmente. Depois que os amendoins esfriarem, o professor entregará um punhado para cada equipe. Caso a quantidade de óleo extraída seja pequena, vocês poderão repetir os processos procurando triturar melhor os grãos e aplicando mais pressão no espremedor. É importante reforçar os dois princípios que possibilitarão extrair o óleo das sementes: • prensagem, que força a ruptura das membranas celulares da semente, possibilitando a saída do óleo; • extração com solvente, que utiliza um líquido no qual o óleo extraído dos grãos se dissolve. A semente escolhida foi a do amendoim, mas esse procedimento pode ser usado para obter óleo de sementes de outros vegetais.

Material: • amendoim cru descascado (equivalente a dois copinhos descartáveis de café)

Ao realizar esta atividade, eles uti lizarão, em pequena escala, a prensa gem e a extração por solvente para obter óleo de amendoim. Para esta atividade, foi escolhido o amendoim, porque ele apresenta alto teor de óleo, é fácil de descas car manualmente e mole o suficien te para ser esmagado em pilão e em espremedor de alho. Outras se mentes (ou polpas) também servem, mas podem fornecer menos óleo e dar um pouco mais de trabalho pa ra descascar.

• 1 filtro de papel para café

• 1 espremedor de alho

• 1 pilão (desses usados em cozinha ou um almofariz com o pistilo)

• 1 seringa de injeção descartável de 3 mL (nova e sem agulha)

• 1 frasco pequeno incolor e transparente com tampa

• álcool 70% líquido (meia xícara de café)

• 1 rótulo (etiqueta) que o seu grupo vai criar para identificar o produto

• 2 pires

Procedimentos A. Descasquem os grãos de amendoim tirando toda a pele avermelhada. B. Coloquem, pouco a pouco, os grãos de amendoim no pilão. Acrescentem o álcool, também aos poucos, e triturem bem. C. Passem todo o material que está no pilão para o filtro de papel e deixem escorrer bem. Recolham o líquido em um dos pires e deixem-no exposto ao ar, em local ventilado, para que o álcool evapore. D. Transfiram, pouco a pouco, o material que ficou retido no filtro de papel para o espremedor de alho e só então será possível comprimir os grãos de amendoim com força, recolhendo no outro pires o material que vai saindo pelos furos do espremedor. Com esse procedimento você e os colegas forçarão, por pressão, a saída do óleo que ainda estava no interior do amendoim esmagado e que não se dissolveu no álcool. 208

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Há na internet diversos sites de universidades que apresentam artigos e outras publicações como teses, au las e livros sobre a tecnologia de óleos e gorduras que você, professor de Ciências da Natureza, poderá con sultar para aprimorar seus conhecimentos sobre o assunto. Entre esses sites podem ser citados os que seguem. • https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2327418/mod_resource/content/1/tecnologia%20de%20 %C3%B3leos%20e%20gorduras.pdf. Acesso em: 10 ago. 2022. • http://repositorio.ufla.br/bitstream/1/41440/1/TA%2071%20-%20Tecnologia%20de%20%C3%B3leos%20e%20 gorduras%20para%20engenharia%20de%20alimentos.pdf. Acesso em: 10 ago. 2022. • https://cursos.unipampa.edu.br/cursos/engenhariadealimentos/disciplinas/files/2008/04/art07.pdf. Acesso em: 10 ago. 2022.

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Respostas 1. Espera-se obter óleo de amendoim.

E. Deixem esse pires exposto ao ar, em local ventilado, para que o restante do álcool evapore completamente. F. Após a evaporação completa do álcool, comparem o aspecto do material que restou nos dois pires. G. Com a seringa, “suguem” cuidadosamente o líquido que está nos pires. Cuidado para não sugarem o material sólido (restos dos grãos esmagados), pois eles poderão entupir o bico da seringa. H. Transfiram o líquido da seringa para um frasco incolor e transparente, identificado com o rótulo que o grupo preparou. Usem a criatividade e indiquem no rótulo a composição do produto, o fabricante (o nome do grupo) e seu nome “comercial”. Entreguem o frasco ao professor de Ciências. Você e os colegas simularam o que se faz nas indústrias para obter óleos, porém nelas o solvente utilizado não é álcool; geralmente, é um líquido denominado hexano; as prensas são enormes e o descascamento é automático. Os processos também variam conforme o tipo de óleo que se quer obter. Agora, pesquise métodos específicos de extração de óleos de algumas sementes. Procure em enciclopédias, livros, revistas, sites ou outros meios e entregue ao professor de Ciências.

2. O amendoim prensado pode fornecer óleo em maior quantidade, mas essa quantidade também de penderá da quantidade de amen doim utilizada em cada processo. Quanto maior a quantidade de amen doim, maior a quantidade de óleo. 3. Entre os óleos utilizados na ali mentação humana, é possível citar: óleo de semente de girassol, óleo de coco e azeite de oliva. 4. Em cosméticos e sabonetes, en contramos óleo de amêndoa e óleo de semente de uva.

1 | O que se espera com a trituração do amendoim em contato com o álcool? Resposta possível: a trituração do amendoim com o álcool facilita a extração do óleo para o álcool, tornando-a mais rápida.

2 | Em qual dos pires apareceu mais óleo? Resposta provável: no pires que recebeu a mistura filtrada, que não passou pela prensa (espremedor de alho).

3 | Cite pelo menos três tipos de óleo vegetal utilizados na alimentação humana. Resposta pessoal. Os estudantes podem citar óleo de soja, óleo de girassol, azeite de oliva, azeite de dendê e outros.

4 | Mencione pelo menos dois tipos de óleo vegetal utilizados em cosméticos e sabonetes (observe a composição de sabonetes, cremes hidratantes e produtos de higiene). A

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Reinaldo Vignati

Resposta pessoal. Podem ser citados o óleo de coco, óleo de amêndoa, óleo de eucalipto.

Em A, óleo obtido da extração por solvente, em B, prensagem com o óleo sendo recolhido e armazenado. Os materiais que nos cercam – usos, propriedades e composição — CAPÍTULO 7

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Capítulo 8 – Transformações químicas Neste capítulo Objetos do conhecimento: Transformações químicas, materiais sintéticos

TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS

LO U ÍT

P CA

Habilidades: EF06CI02, EF06CI04

Vera Larina/Shutterstock.com

Temas para o desenvolvimento deste capítulo • Conceitos e evidências de transformações químicas • Transformações químicas no sistema produtivo • Transformações químicas e energia • Transformações químicas e impactos socioambientais

Início de conversa

Fundição de garrafas de vidro com moldes.

Como foi estudado no capítulo anterior, as propriedades das matérias-primas são diferentes do material obtido. A observação das imagens nos permite perceber que o brilho, a cor e a transparência são diferentes.

INÍCIO DE CONVERSA O vidro fundido em alta temperatura é despejado em moldes que, depois de resfriados, são abertos, formando as garrafas. As principais matérias-primas utilizadas na fabricação do vidro são: nito/Shutterstock.com; MuPlus/Shutterstock.com; Mona Makela/Shutterstock.com; Dotta2

Estimule os estudantes a discutir as questões propostas. A experiência pessoal e o que foi estudado nos Anos Iniciais do Ensino Fundamental serão importantes para as respostas, pois muitos deles já sabem, por exemplo, que o vidro é um material reciclável.

Estamos cercados por transformações químicas. Você consegue identificar algumas delas? Observe as imagens, que mostram a produção de garrafas de vidro e as principais matérias-primas utilizadas na sua fabricação. Essas matérias-primas são misturadas em proporções adequadas e levadas a um forno de alta temperatura, onde são fundidas.

Reprodução do livro do Estudante em tamanho reduzido.

2 1. Areia (sílica).

2. Barrilha (carbonato de sódio).

3. Calcário (carbonato de cálcio).

1 | Em sua opinião, depois que o vidro foi produzido, é possível obter separadamente as matérias-primas que foram utilizadas em sua fabricação? De que forma? Resposta pessoal. 2 | Para você, garrafas de vidro quebradas podem ser utilizadas para obter novas garrafas ou outros objetos de vidro? Resposta pessoal. 210

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Sugestão de atividade

Jaromir Chalabala/Shutterstock.com

robyn collins/Shutterstock.com

Observe as imagens, que mostram casos de transformações químicas.

Africa Studio/Shutterstock.com

As transformações químicas são aquelas em que se formam substâncias diferentes das iniciais. Muitas transformações químicas, certamente, estão ocorrendo neste momento em você e ao seu redor. Fotokostic/Shutterstock.com As transformações químicas estão presentes em nossa vida, como na digestão, na respiração celular, na produção de hormônios e nas ações deles em nosso organismo. É também por meio de transformações químicas que se obtém a maior parte da energia utilizada no mundo moderno, por exemplo, na movimentação de máquinas e veículos, no cozimento de alimentos ou na geração de eletricidade. Elas são indispensáveis, ainda, para obter a maioria das matérias-primas e dos produtos industrializados que utilizamos diariamente, como metais, plásticos, medicamentos, cosméticos, produtos de higiene e limpeza, alimentos, roupas, refrigerantes, materiais de A fritura de ovos é um exemplo de transformação química. construção, entre outros. Ao fritarmos um ovo, por exemplo, é possível notar a formação de novas substâncias químicas, pois há mudança relativamente rápida de propriedades, como cor, cheiro e textura. Entretanto, há transformações químicas que só podem ser percebidas após dias, meses ou até anos depois que começaram. É o caso da deterioração dos alimentos, da formação da ferrugem e da degradação da madeira no ambiente.

FVPhotography/Shutterstock.com

O que são transformações químicas

Carro enferrujado; comprimido efervescente; pizza assando em forno a lenha.

1. Quais evidências observadas nas imagens indicam transformações químicas? Resposta pessoal. É possível que os estudantes percebam que a lataria do carro muda de cor; há formação de bolhas no copo com o comprimido efervescente; a pizza muda de cor e de sabor, e a lenha produz luz e calor.

O carvão fóssil (carvão mineral) e o petróleo são produtos originados por transformações químicas que podem levar milhões de anos para ocorrer.

Certas transformações químicas podem também ocorrer rapidamente, mas sem nenhuma evidência perceptível aos nossos órgãos dos sentidos; para constatá-las, são necessários instrumentos. Transformações químicas — CAPÍTULO 8

O que são transformações químicas Sugestão de atividade Após a apresentação do tema desta seção, isto é, depois da discussão inicial sobre a ideia de transformações químicas, apresente aos estudantes as imagens sugeridas a seguir e peça que respondam às questões do final da atividade.

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2. Em qual das imagens essas transformações ocorrem mais lentamente? Resposta pessoal. Provavelmente citarão o carro.

Estimule-os a perceber as modificações que estão ocorrendo em cada imagem. Os tempos de reação são diferentes, algumas demoram pouco tempo para ocorrer e outras, muito. Evite dar respostas, uma vez que o tema será tratado no decorrer do capítulo. O objetivo desta seção é que os estudantes reflitam antes de iniciarmos a discussão dos temas dos objetos de conhecimento propostos pela BNCC.

Outra possibilidade para a realização da atividade sugerida é a impressão e distribuição para os estudantes (ou para as duplas) do texto da atividade.

211

Esclareça que acrescentar água a uma substância que tem nome de “ácido” não é garantia de que o sistema final tenha caráter ácido. Acidez e alcalinidade, a priori, não são atributos de uma substância: tudo dependerá do surgimento de partículas específicas na solução, que, por sua vez, dependerá do comportamento da substância na água; ou seja, não é automático. Basta dizer, por exemplo, que banha, sebo e outras gorduras têm componentes ácidos em sua composição, mas eles não são materiais “ácidos”. Essa informação já é suficiente para dirimir a dúvida. No Ensino Médio, os íons H+ e os íons OH– serão amplamente estudados.

Ciências em ação Um experimento com ácido acetilsalicílico Para a atividade a seguir, o professor usará ácido acetilsalicílico, que é um dos medicamentos antitérmico (combate à febre) e analgésico (alivia a dor) mais vendidos no mundo. Neste experimento, vamos usar comprimidos desse ácido para ampliar a ideia que vocês têm sobre transformações químicas. Atente para as modificações que vão ocorrer nos materiais usados na atividade.

Material: • 2 comprimidos de ácido acetilsalicílico (NÃO servem comprimidos efervescentes) • 5 pregos de ferro (de 4 cm a 5 cm de comprimento) • 1 copo transparente • água ATENÇÃO: Cuidado ao manusear os pregos, não brinque com objetos pontiagudos!

Para facilitar a reação, antes de iniciar o experimento, lixe os pregos. Sobre o item 2: Quais evidências possibilitam concluir se houve transformação química? Explique aos estudantes que as evidências de que houve transformação química são: formação de bolhas no prego e a mudança de cor do líquido. O tema “transformação química” será abordado em diferentes momentos no capítulo. Aqui não é necessário que eles cheguem a uma resposta científica plena. Pode ser que os estudantes observem outras mudanças e incluam-nas na resposta. Se isso acontecer, considere o que foi sugerido e valorize o que essencialmente indica a ocorrência de transformação química nos pregos e no líquido.

Observação: Nem sempre o comprimido é branco, ele pode ser encontrado em outras cores; nesse caso, o fabricante adicionou corante na composição. Para este experimento é necessário que o comprimido seja branco.

ATENÇÃO: não tome nenhum medicamento que não tenha sido prescrito a você por um profissional da saúde habilitado.

Procedimento

Dotta2

Ciências em ação – Um experimento com ácido acetilsalicílico

A. Coloque água até a metade do copo. B. Acrescente nesse copo os dois comprimidos de ácido acetilsalicílico e os cinco pregos. C. Deixe o copo com seu conteúdo em repouso até o dia seguinte ou até observar alterações.

Copo com os comprimidos e pregos, como descrito no procedimento.

No dia seguinte, analise o copo e responda às questões. Orientações no Manual do Professor. 1 | O que aconteceu com os materiais que foram colocados na água? 2 | Quais evidências possibilitam a conclusão de que houve transformação química? Ao final do experimento, descarte os resíduos de maneira adequada: o líquido na pia e os pregos na lixeira destinada a metais recicláveis. 212

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Transformações químicas que envolvem o ácido acetilsalicílico

Esse texto interpreta o experimento realizado na seção Ciências em ação. Auxilie os estudantes na leitura desse texto, associando-o sempre às observações feitas no experimento, pois são introduzidos importantes conceitos relacionados às transformações químicas, como o de reagentes, de produtos e sua representação, dando início à ideia de equação química, ainda que apenas com o nome das substâncias, sem suas fórmulas.

O ácido acetilsalicílico, presente nos comprimidos usados no experimento da seção Ciências em ação, interage com a água. Dessa forma, ocorre uma lenta transformação química à temperatura ambiente. Observe como ela pode ser representada: ácido acetilsalicílico + água (reagentes da transformação)

→

ácido salicílico + ácido acético (produtos da transformação)

Como se nota nessa representação, os reagentes (substâncias iniciais) transformam-se em produtos (substâncias formadas na transformação). Um dos produtos é o ácido salicílico, que não se dissolve bem em água, o outro produto é o ácido acético, muito solúvel em água. O ácido acético é o principal componente do vinagre, responsável por seu cheiro característico. Como a transformação que ocorreu é lenta, não é possível perceber facilmente essa substância pelo cheiro durante o experimento. Quando pregos de ferro são acrescentados à mistura de água com comprimidos de ácido acetilsalicílico, outras transformações ocorrem. O ferro presente no prego, em contato com a solução de ácido acético, é transformado lentamente em outras substâncias químicas: • o acetato de ferro, que se dissolve na água; • o gás hidrogênio (podem ser observadas algumas bolhas desse gás em torno dos pregos):

A fim de aproximar os conteúdos relacionados às transformações químicas da realidade dos estudantes, leia o artigo que a revista Nova Escola oferece sobre a transformação química sofrida pelos alimentos. O texto dá alguns exemplos práticos – com maçãs, pães ou ovo cozido – que podem ser usados em sala de aula para tornar a experiência mais produtiva. Disponível em: https://novaescola.org. br/conteudo/2076/as-transformacoesquimicas-dos-alimentos. Acesso em: 2 mar. 2022.

ferro + solução de ácido acético em água → solução de acetato de ferro em água + gás hidrogênio Dotta2

O acetato de ferro, por sua vez, interage com o ácido salicílico, formando salicilato de ferro, que pode variar do rosa-claro a um vermelho bem escuro, dependendo da quantidade formada. À medida que o tempo passa, a cor se intensifica, pois a quantidade desse produto da transformação vai aumentando. acetato de ferro + ácido salicílico → salicilato de ferro + ácido acético ↓ (cor rosa a vermelho escuro)

A ocorrência de uma transformação química, seja lenta, seja rápida, é evidenciada pela mudança de propriedades de uma ou mais substâncias, o que indica a formação de novas substâncias químicas. Algumas dessas mudanças podem ser observadas diretamente, e outras, de forma indireta. Por isso, nem sempre é possível afirmar que uma transformação química

Resultado das transformações químicas que ocorrem com base na interação entre água, ácido acetilsalicílico e ferro.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

213

Transformações químicas no sistema produtivo industrial

está ou não ocorrendo. O máximo que se pode afirmar, nos casos em que não há evidências diretas de transformação, é que não se observam, em determinado período, sinais de transformação química.

Neste item é retomado o exemplo do ácido acetilsalicílico, agora do ponto de vista de sua produção industrial. Outros exemplos de transformações químicas no sistema produtivo industrial, como as fermentações e a produção de papel, serão tratados neste capítulo. Você poderá ter um panorama da variedade de produtos obtidos na indústria química lendo o texto “Química industrial”, disponível em: https://www.infoescola.com/quimica/ quimica-industrial/. Acesso em: 8 mar. 2022.

Transformações químicas no sistema produtivo industrial

Glossário Volátil: que evapora facilmente.

Muitos dos produtos que utilizamos – como medicamentos, papéis, fertilizantes, produtos de limpeza, laticínios, entre outros – são obtidos nas indústrias por meio de transformações químicas. Vamos ver, em seguida, como são obtidos alguns desses produtos começando pelo ácido acetilsalicílico. • Como a indústria farmacêutica produz o ácido acetilsalicílico? O ácido acetilsalicílico é produzido industrialmente pela transformação química que ocorre entre ácido salicílico, substância sólida branca, sob forma de pequenos cristais, e um líquido incolor, muito volátil e tóxico, chamado anidrido acético. Essa transformação química pode ser representada por:

Dotta2

ácido salicílico + anidrido acético → ácido acetilsalicílico + ácido acético

CIE_L6_C8_F011 – Imagem de Anidrido acético.

Ácido salicílico.

Anidrido acético.

Quando se faz uma transformação química em escala industrial, é indispensável responder às seguintes questões: • Que quantidade do produto a ser comercializado deseja-se obter? • Que quantidade de cada reagente precisa ser utilizada nessa transformação? 214

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

214

O que pode ser feito com o ácido acético

Para responder a essas perguntas, podem-se realizar, em pequena escala, experimentos que envolvam diferentes quantidades de reagentes e, então, com base nos resultados obtidos nos experimentos, planejar a transformação química em larga escala. Outra pergunta, de grande importância, que deve ser respondida é: • O que fazer com o outro produto resultante da transformação química, no caso, o ácido acético? Dmitry Kalinovsky/Shutterstock.com

A ideia principal é levar aos estudantes os princípios da chamada “Química Verde”, que busca realizar as transformações químicas por meio do mínimo de etapas, gerando o mínimo de subprodutos que possam contaminar o ambiente. Para isso, recorreremos novamente à produção industrial do ácido acetilsalicílico e discutiremos o que pode ser feito com o ácido acético, um dos subprodutos do processo industrial.

Produção industrial de ácido acetilsalicílico.

O que pode ser feito com o ácido acético? Em muitas transformações químicas realizadas nas indústrias, obtêm-se um ou mais produtos além daquele de interesse principal. Esses outros produtos, de interesse secundário, são conhecidos como subprodutos do processo industrial. Antigamente, como não era lucrativo recuperar esses subprodutos, na maioria das vezes, eles eram rejeitados e simplesmente lançados no ambiente, causando os mais diversos danos ambientais – desde o acúmulo na natureza até a poluição da água, do solo e do ar. Atualmente, com a crescente conscientização das pessoas em relação à preservação do meio ambiente e a criação de órgãos governamentais e de leis específicas de controle, as indústrias procuram adotar processos de produção mais “limpos”, reduzindo a utilização e a geração de substâncias nocivas ao ambiente (de acordo com os preceitos da Química Verde, por exemplo), além de aproveitar, de diferentes formas, seus subprodutos. No caso da transformação química tomada como exemplo, o produto de interesse principal é o ácido acetilsalicílico, que é o princípio ativo do medicamento comercializado. Entretanto, a transformação produz também ácido acético. O que pode ser feito com esse subproduto? Uma alternativa é purificá-lo e utilizá-lo como matéria-prima para produzir outras substâncias químicas, entre elas o anidrido acético, um dos reagentes da transformação química considerada.

Glossário Química Verde: criação, desenvolvimento e aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias nocivas à saúde humana e ao ambiente.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Fórum

• respeitar o colega que levante uma hipótese diferente da sua; • não utilizar expressões que possam atingir pessoalmente os colegas; • argumentar com calma e de modo mais claro possível; • esperar seu momento de fala. Durante o debate, você perceberá que os estudantes conhecem alguns motivos para o controle de remédios: porque “fazem mal”, porque os efeitos colaterais são desconhecidos etc. Comente que o uso exagerado de analgésicos e anti-inflamatórios decorre da compra relativamente fácil desses medicamentos. Há também um caso muito importante para comentar: a questão dos antibióticos, que são fármacos específicos para combater determinadas cepas (tipos) de bactérias. Logo, para combatê-las adequadamente, é preciso escolher o antibiótico correto e usá-lo na dose adequada. Tomar a quantidade errada (mais ou menos que o prescrito), ou não respeitar os intervalos indicados na bula, pode causar aumento da resistência bacteriana a esses remédios. Esse não é um problema individual, e sim coletivo: o antibiótico é um medicamento com impacto social. Se uma pessoa o usa mal, pode induzir uma resistência bacteriana que afetará outros pacientes; ou seja, ele pode fazer com que um medicamento perca a eficácia e tornar o tratamento de uma doença ainda mais difícil. No limite, estaremos facilitando as condições para o surgimento de “superbactérias”, como as que afligem pacientes hospitalizados. Para mais informações, consulte: https://portal.fiocruz.br/noticia/ deteccao-de-bacterias-resistentes-antibioticos-triplicou-na-pandemia (acesso em: 3 mar. 2022).

216

Debata com os colegas a questão proposta no título da seção. Procure levantar hipóteses com argumentos baseados na sua experiência pessoal e nos conhecimentos que já tem sobre esse tema. O grupo deve preparar uma lista dos argumentos e das hipóteses a respeito da necessidade de apresentação de receita médica para a compra de medicamentos controlados (tarja preta). Após a discussão em grupo, façam uma pesquisa em páginas ou podcast confiáveis da internet para responder: •

Dotta2

Por que alguns remédios têm prescrição e venda controladas?

Estimule o debate entre os estudantes e chame a atenção deles para alguns aspectos que devem estar presentes nos debates:

Exemplos de medicamentos com venda controlada.

Quais são as justificativas definidas pela legislação e pelos órgãos de controle de medicamentos para a exigência de receitas médicas para a compra e o uso de remédios de tarja preta?

Apresentem os resultados do debate e da pesquisa ao professor.

História da CiênCia O medicamentO mais pOpular [...] Seu nome químico é ácido acetilsalicílico (AAS) e, provavelmente, é o medicamento mais conhecido e mais vendido no mundo. Milhões de pessoas já se utilizaram [...] [dele] para diminuir dores e baixar a febre. [...] A história [...] começou há cerca de um século, quando o químico alemão Felix Hoffman pesquisava um medicamento para ser usado no tratamento da artrite, doença de seu pai. O objetivo dele era encontrar uma droga para substituir o salicilato de sódio, medicamento usado naquela época, mas que exigia grandes doses diárias e provocava irritação e fortes dores estomacais nos pacientes. Hoffman conseguiu preparar o ácido acetilsalicílico, que [...] tinha as mesmas propriedades do salicilato de sódio, conseguia Felix Hoffmann (1868-1946). melhorar a qualidade de vida dos portadores de artrite e gerava menos efeitos colaterais. Hoffman trabalhava na [...] Alemanha, e seus superiores não aceitaram de imediato substituir o salicilato de sódio [...]. Eles achavam inclusive que o novo medicamento não teria futuro. Mas não foi o que aconteceu. [...]

Science Source/ Fotoarena

Fórum – Por que alguns remédios têm prescrição e venda controladas?

MASSABNI, Antonio Carlos. Um velho medicamento com novos usos. Conselho Regional de Química. São Paulo, jul. 2006. Disponível em: www.crq4.org.br/?p=texto.php&c=quimica_viva__aspirina. Acesso em: 8 maio 2022.

1 | O que pode levar um medicamento a ser popular?

Resposta pessoal. Pode ser que os estudantes citem que a eficiência do medicamento pode ser uma boa propaganda para torná-lo mais popular.

2 | Você consegue se lembrar de outros acontecimentos importantes para a humanidade que pessoal. Pode ser que os estudantes pensem nas também ocorreram na área farmacêutica? Resposta vacinas e nos antibióticos. A descoberta da penicilina foi de 216

UNIDADE 3 — Matéria e energia

grande importância para a sociedade por ter sido um dos principais recursos para combater infecções bacterianas, que eram as principais causas de morte no mundo.

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Algumas sugestões de páginas confiáveis de pesquisa: • COLTRI, Flavia. Entenda a função da tarja preta nos medicamentos. Jornal da USP. São Paulo, 2019. Disponível em: https://jornal.usp.br/atualidades/entenda-a-funcao-da-tarja-preta-nos-medicamentos/. Acesso em: 10 ago. 2022. • BRASIL. Ministério da Saúde. Medicamentos sujeitos a controle especial. Anvisa. Brasília [s.d.]. Disponível em: https://www.gov.br/anvisa/pt-br/assuntos/medicamentos/controlados. Acesso em: 10 ago. 2022. • Você também pode ouvir o podcast Minuto Saúde Mental, do Jornal da USP. São Paulo [s.d.]. Disponível em: https://jornal.usp.br/podcast/minuto-saude-mental-10-por-que-alguns-medicamentos-tem-tarja-vermelha-oupreta/. Acesso em: 10 ago. 2022.

Fermentação na indústria

O ácido acetilsalicílico é o analgésico mais popular da atualidade. Sua utilização ampla se deve em grande parte a seu processo de produção, no qual, além de serem utilizadas matérias-primas baratas, há pouco desperdício de reagentes. Entretanto, por causa de seu baixo custo e do fácil acesso, esse medicamento acaba sendo usado, muitas vezes, indiscriminadamente, o que pode prejudicar a saúde.

Os estudantes poderão confundir o fermento biológico e o fermento químico. Caso isso ocorra, explique que há diferenças importantes entre eles. O texto a seguir pode ser lido na íntegra em: http://www.respostatecnica.org. br/dossie-tecnico/downloadsDT/ Mjc2NjA= (acesso em: 2 mar. 2022).

Fermentação na indústria

Em 1830, padeiros começaram a adicionar bicarbonato de sódio e leite azedo a massas. O ácido lático do leite reage com o bicarbonato, produzindo dióxido de carbono. Isso marcou um avanço significativo para padeiros na aplicação em bolos, biscoitos e pães rápidos. [...]

Fermentação é algo de que, provavelmente, você já ouviu falar. Esse é um conceito usado na linguagem comum, por exemplo, em receitas culinárias (“Após misturar a massa, acrescente o fermento em pó e...”), nos rótulos de alimentos (“leite fermentado”) e até nas aulas de Ciências (“A fermentação realizada por microrganismos...”).

Não precisa de temperatura para reagir, embora o gás seja liberado mais rapidamente sob altas temperaturas. [...]

Fermentação. [Do lat. tard. fermentatione.] Substantivo feminino. 1 | Transformação química provocada por fermento vivo ou por princípio extraído de fermento.

CASTRO, Maria Helena M. M. S; MARCELINO, Marlene S. Dossiê técnico: fermentos químicos, biológicos e naturais. Curitiba: Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas; Instituto de Tecnologia do Paraná, 2012.

2 | Efervescência gasosa proveniente de tal transformação; ebulição. 3 | Fig. Agitação, efervescência de ideias: A fermentação das ideias modernistas entre os literatos brasileiros começou bem antes de 1922.

Existem muitos microrganismos fermentativos que são classificados de acordo com o produto orgânico fermentado ou segundo os produtos da fermentação que os originam.

4 | Fig. Efervescência moral; agitação, comoção, ebulição. FERREIRA, Aurélio B. de Holanda. Novo dicionário eletrônico Aurélio. Curitiba: Positivo, 2009. Versão 6.1.

Iogurtes, vinagres e queijos são exemplos de produtos que usam a fermentação de diferentes matérias-primas para serem feitos.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

Dotta2

No dicionário, conforme mostrado acima, há dois sentidos figurados para essa palavra (agitação de ideias e efervescência moral). Há também dois outros significados relacionados a transformações químicas realizadas por seres vivos. Lembre-se de que as transformações químicas ocorrem quando as propriedades iniciais das substâncias envolvidas são alteradas, dando origem a novas substâncias. Quando há seres vivos envolvidos, dizemos que se trata de um processo biológico. A fermentação está envolvida na produção de diversos itens que consumimos diariamente. Diferentes substâncias são fermentadas para produzir, por exemplo, iogurtes, pães, queijos, vinagres e álcool. Entre as espécies de seres vivos que realizam fermentação estão certas bactérias e alguns fungos. Um desses organismos é um fungo, que só pode ser visto com o uso do microscópico, formado por uma única célula: a levedura (lêvedo ou fermento biológico), cujo nome científico é Saccharomyces cerevisiae.

No texto para o estudante, apresentamos apenas as fermentações mais comuns, mais representativas (láctica, acética e alcoólica). Esse conhecimento é suficiente para que os estudantes do Ensino Fundamental percebam que os microrganismos também são usados na indústria e são responsáveis pela produção de muitos alimentos que consumimos. Em uma classificação mais rigorosa, as fermentações láctica e acética seriam classificadas como ácidas mistas. Outros exemplos comuns de fermentação, além da alcoólica, são a do ácido propiônico, do ácido butírico e a acetogênica.

217

Alguns tipos de fermentação são pouco comuns, por exemplo, do acetileno, do glicerol, do citrato, do benzoato, entre outros.

História da Ciência – O medicamento mais popular Na discussão desse texto sobre o ácido acetilsalicílico, procure chamar a atenção dos estudantes para alguns dos aspectos que envolvem a pesquisa científica e que estão presentes no trabalho de Hoffmann, como: • a existência de um problema a ser investigado; • o levantamento de conhecimentos obtidos anteriormente; • os questionamentos sobre os resultados da pesquisa.

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Nesse ponto, se achar conveniente, você pode comentar com os estudantes a diferença entre fermento biológico e fermento químico. Enquanto o fermento biológico é formado por seres vivos, o fermento químico é uma mistura de substâncias químicas. Geralmente, o fermento químico contém fosfato monocálcico, bicarbonato de sódio e carbonato de cálcio, que, em contato com a água e o calor do forno, provocam transformações químicas que produzem gás carbônico, fazendo as massas crescerem.

Power And Syred/ Science Photo Library/ Fotoarena

Para crescer e se multiplicar, os lêvedos necessitam estar em ambiente adequado e em condições favoráveis. Isso inclui disponibilidade de água e de substâncias nutritivas que lhes sirvam de alimento, além de temperatura adequada – nem muito baixa, como a da geladeira, nem muito alta, como a da água fervente. Quando estão em tabletes ou na forma granulada, os lêvedos mantêm-se vivos, mas com poucas condições de crescer e se multiplicar.

Lêvedos Saccharomyces cerevisiae vistos ao microscópio. Aumento de 7 700 vezes.

Jiri Hera/Shutterstock.com

Ao acrescentar água e açúcar, usados como nutrientes, os lêvedos transformam essas substâncias em outras. Ou seja, os lêvedos fazem as transformações químicas.

Fermento biológico seco granulado e fermento biológico em tablete.

O tipo de produto formado na fermentação caracteriza o processo fermentativo. Existem três tipos básicos de fermentação, realizados por diferentes microrganismos: a alcoólica, a lática e a acética. Veja o infográfico seguinte. 218

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

218

Expansão de repertório – Tipos de fermentação

Expansão de repertório

Os elementos da imagem estão fora de escala de tamanho entre si. As cores não correspondem aos tons reais.

Tipos de fermentação

Representação de bactérias Zymomonas mobilis.

Representação de Representação de bactérias Acetobacter bactérias Gluconobacter aceti. (Aumento oxydans. aproximado de 5 050 vezes e colorido artificialmente.)

Bomba de etanol.

indigolotos/Shutterstock.com

Fabio Colombini

David Smart/Shutterstock.com

Leveduras Saccharomyces ellipsoideus. (Aumento aproximado de 510 vezes e colorido artificialmente.)

A leitura do infográfico permite aos estudantes: reconhecer os três tipos de processo de obtenção de energia na ausência de gás oxigênio e associar cada um deles a seus respectivos organismos; compreender que, nos três processos, há necessidade de alimento, que será transformado quimicamente a fim de produzir energia para a célula.

Dawidson França

Dr Jeremy Burgess/ Science Photo Library/ Fotoarena

Pela leitura do infográfico, os estudantes poderão compreender os tipos de fermentação que ocorrem nas células de alguns seres vivos, como bactérias e leveduras. Cada uma dessas transformações químicas (fermentação alcoólica, acética e láctica) resulta em produtos úteis.

Álcool gel para desinfecção.

Vinagre.

Queijos.

Sstudi/Shutterstock.com

pogonici/Shutterstock.com

Em rosa, bactérias Lactobacillus bulgaricus. (Aumento aproximado de 1 620 vezes e colorido artificialmente.)

Jiri Hera/Shutterstock.com

POWER AND SYRED/ SPL/FotoArena

Azeitonas.

Iogurte.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Transformações químicas na indústria do papel

A produção de papel Os artigos indicados a seguir podem ser úteis os alunos estudarem a fabricação do papel.

A celulose está nas células vegetais e é abundante nas folhas, nas fibras da madeira e nas raízes. Os seres humanos e a maioria dos outros animais não aproveitam a celulose como alimento, pois não são capazes de digerir essa substância. Os animais que se alimentam exclusivamente de plantas contam com a ajuda de bactérias que vivem em seu interior para fazer a digestão da celulose ingerida. O cultivo de florestas também pode ter como interesse a extração de fibras de madeira para uso industrial. Elas são usadas nas siderúrgicas e nas indústrias de móveis, de papel e de celulose. Nossa sociedade consome grande quantidade de papel na impressão de livros, revistas e jornais, na produção de embalagens e na higiene. Por isso, as árvores usadas nas fábricas de papel devem ser retiradas de matas de reflorestamento. No Brasil, há reflorestamento principalmente de eucalipto e pínus. Karina ka fotos/Shutterstock.com

• Consumo responsável da madeira (Forest Stewardship Council-FSC): https://br.fsc.org/sites/default/files/ 2022-05/Cartilha%20Consumo%20 Respons%C3%A1vel%20de%20 Madeira.pdf (acesso em: 3 mar. 2022). O FSC (sigla para Forest Stewardship Council – em português, Conselho de Manejo Florestal) é uma ONG sem fins lucrativos, cujo objetivo é contribuir para promover o manejo florestal responsável no mundo. • Processo de fabricação começa com um “cozido” de lascas de árvores: http://mundoestranho. abril.com.br/materia/como-efeito-o-papel (acesso em: 3 mar. 2022). O texto “Como é feito o papel”, da revista Superinteressante, conta a história do papel e seu processo de produção. Embora a legislação brasileira proíba o despejo de produtos tóxicos usados em indústrias de papel e celulose, ainda estamos sujeitos a problemas ambientais graves. Às vezes, a falta de cuidado por parte dos responsáveis pelos depósitos de produtos tóxicos gera graves prejuízos para a população e contamina o ambiente. Esse foi o caso ocorrido em 2003, quando um vazamento de produtos tóxicos poluiu os rios Pomba e Paraíba do Sul e deixou sem abastecimento de água mais de 1 milhão de pessoas em vários municípios de Minas Gerais e Rio de Janeiro. Mesmo depois de muitos anos do acidente, a região ainda está comprometida. Para saber mais sobre esse desastre ecológico, consulte jornais e revistas da época (29 de março de 2003 e dos dias seguintes) e o site: http://g1.globo.com/mg/ zona-da-mata/noticia/2015/11/emcataguases-barragem-rompida-foidesativada-apos-acidente-em-2003. html (acesso em: 3 mar. 2022).

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Árvores de eucalipto. Carrancas (MG), 2020.

A produção de papel Na fabricação de papel, a madeira sofre transformações que mudam suas características originais. Observe a ilustração a seguir, que apresenta as principais etapas da fabricação de papel. 220

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

Dawidson França

Como complemento, será interessante levar ao conhecimento dos estudantes um pouco da história do papel. Você pode sugerir que façam uma pesquisa sobre o tema.

mata de reflorestamento

corte das árvores

A seguir, alguns artigos que podem ser consultados. preparação da polpa

• HAYASAKA, Enio Yoshinori; NISHIDA, Silvia Mitiko. A origem do papel. Museu Escola do IB. São Paulo [s.d.]. Disponível em: https:// www2.ibb.unesp.br/Museu_Escola/ Ensino_Fundamental/Origami/ Documentos/indice_origami_papel. htm. Acesso em: 1. ago. 2022. • Exposição: A evolução do livro e das bibliotecas. Disponível em: https:// repositorio.ufsc.br/bitstream/ handle /123456789/171032/ HistoriaLivroBibliotecas. pdf?sequence=62&isAllowed=y. Acesso em: 1. ago. 2022.

preparação da folha de papel

corte e embalagem

Glossário Aquosa: relativo à água.

Rompimento da barragem com rejeitos da indústria de papel em Cataguazes (MG), 2003. A contaminação chegou até o mar em São João da Barra (RJ).

Patrícia Santos/Folhapress

Para obter o papel, é necessário, primeiro, transformar a madeira em polpa e, depois, a polpa em papel. A obtenção da polpa requer o cozimento da madeira em misturas aquosas concentradas e preparadas com diferentes substâncias químicas, algumas muito tóxicas. A escolha da madeira e das substâncias que serão utilizadas em seu cozimento determinará o tipo de papel que será obtido no processo. Como algumas dessas substâncias são muito tóxicas, as indústrias de papel têm grande potencial poluidor, tanto do ar como das águas. Atualmente, em muitos países, entre eles o Brasil, há uma legislação rígida para o controle dessas indústrias, que devem tratar adequadamente todos os materiais lançados no ambiente (rejeitos). Até a década de 1980, esses rejeitos eram simplesmente descartados na natureza, causando sérios problemas ambientais, cujas consequências são percebidas até hoje. Muitos de nossos rios foram bastante atingidos.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Ciências em ação – Produção de papel reciclado Saber a opinião dos estudantes a respeito da função do detergente é uma proposta apenas exploratória. É possível que eles não saibam respondê-la adequadamente. Explique que o detergente diminui a tensão superficial da água, permitindo que ela se espalhe mais facilmente nas fibras do papel. Se necessário, demonstre o que é tensão superficial colocando um clipe de papel pequeno para boiar em um copo de água limpa. Depois que todos tiverem visto o clipe flutuando, pingue algumas gotas de detergente dentro do copo, evidenciando a “quebra” da tensão superficial com o afundamento do clipe de papel.

Ciências em ação Produção de papel reciclado A sociedade moderna consome grandes quantidades de papel e, com isso, também gera muitos resíduos sólidos compostos de papel. O que fazer com tanto papel usado? Uma possibilidade é produzir papel a partir da reciclagem do papel descartado. A atividade a seguir permite que você e seu grupo conheçam as etapas da reciclagem do papel e valorizem as iniciativas pessoais e coletivas que reduzem o consumo de árvores pelas indústrias de papel e celulose.

Material: • 10 a 20 folhas de papel usado • 1 bacia de plástico • 2 litros de água • 1 colher (de sobremesa) de detergente • 1 colher (de café) de desinfetante sanitário líquido (não serve água sanitária), que será manipulado apenas pelo professor

Você pode estender as explicações sobre a atividade perguntando aos estudantes se eles sabem qual é a função do desinfetante, por que a água sanitária não pode ser usada e qual é a função do amido. A função do desinfetante é evitar a proliferação de fungos e microrganismos que possam diminuir a durabilidade do papel. Esse desinfetante não pode ser à base de cloro, como a água sanitária, porque descoraria o corante, deixando-o sem função, além de tornar o papel mais frágil. A função do amido é aumentar a adesão entre as fibras do papel, atuando como uma espécie de cola. Como resultado, o papel fica mais rígido, menos quebradiço.

• 1 colher (de sobremesa) de amido de milho • corante alimentício (opcional) • liquidificador ou batedeira • 1 peneira de plástico com tela de náilon plana • 2 pedaços de pano (podem ser de uma camiseta velha) • 1 objeto cilíndrico de tamanho inferior ao da peneira

Procedimento A polpa deve ser preparada com papéis usados; não utilize papéis que ainda possam ser aproveitados. Os procedimentos de A a C devem ser realizados antecipadamente. A. Pique o papel em pedaços pequenos. Coloque-os na bacia, acrescente 2 litros de água e o detergente e agite bem. Deixe em repouso por 24 horas. B. Após o repouso da mistura, acrescente o desinfetante e o amido. Você poderá colorir a mistura usando um corante. O desinfetante funciona como um conservante, prevenindo o desenvolvimento de fungos. O amido de milho propicia melhor liga entre as fibras. C. Bata a mistura em um liquidificador ou batedeira até obter uma polpa bem fina e uniforme. Faça essa etapa com a supervisão de um adulto. D. Espalhe a polpa sobre a tela da peneira de modo a obter uma camada uniforme. Deixe escorrer a água. E. Coloque os panos sobre a peneira e, com o objeto cilíndrico, comprima levemente a polpa para retirar o excesso de água. 222

UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Resposta 4. Várias vantagens ambientais podem ser citadas, como: a redução do volume de resíduos sólidos que chega aos aterros sanitários; a redução da retirada de árvores (reflorestadas ou não) do ambiente; e maior conscientização da população quanto à necessidade de aumentar a reciclagem de resíduos produzidos. Há também vantagens econômicas relacionadas à elevação da renda de cooperativas de catadores de papel e de empresas de reciclagem, além da geração de empregos.

ilustrações: Dawidson França

F. Após algum tempo, retire a polpa ainda úmida da peneira e deixe-a secar completamente. Depois de seca, a folha pode ser cortada do tamanho que desejar. Seu papel reciclado está pronto.

Discuta com os colegas e responda às questões. 1 | Em sua opinião, qual é a função do detergente colocado na mistura de papel picado e água, que deu origem à polpa? Resposta pessoal. 2 | Você achou o procedimento dessa experiência simples de ser realizado? Resposta pessoal.

3 | Se você fosse fazer novamente o experimento, incluiria ou modificaria alguma etapa? Resposta pessoal.

4 | Há vantagens em realizar a reciclagem de papel em larga escala? Quais? Resposta no Manual do Professor. Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Fórum – Os perigos nos produtos de limpeza Após a leitura dos textos, as respostas aos itens b e c dependem do que o estudante observar ao responder ao item a. Por exemplo, se os produtos ficam ao alcance de crianças, ele pode propor mantê-los longe; se alguém mistura produtos, ele pode propor que os separe etc. Além dos itens observados, ele pode citar não os colocar em lugar abafado, quente, sem rotulação, mal tampados etc. Além dos textos propostos no Fórum, as discussões com os estudantes podem ser enriquecidas com mais informações. A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) elaborou um guia intitulado “Orientações para os consumidores de produtos saneantes”, que trata dos cuidados necessários para a aquisição e o uso desses produtos. Esse guia encontra-se disponível para download em: https://www.gov.br/ anvisa/pt-br/assuntos/fiscalizacaoe-monitoramento/vigilancia-desaneantes/arquivos/8600json-file-1/ view (acesso em: 4 mar. 2022).

Pesquisa

A história do papel Você estudou como o papel é fabricado e como pode ser reciclado. Que tal conhecer um pouco da história do papel? Para isso, faça uma busca na internet usando as palavras-chave: “papel” e “história”. É possível que apareçam, na sua busca, várias páginas de sites diferentes. Dê preferência a sites de universidades, instituições públicas ou associações. Discuta com os colegas sobre o que pesquisaram.

Fórum Os perigos nos produtos de limpeza Grande parte dos acidentes domésticos, que podem até levar à morte, ocorre por uso e armazenamento inadequados dos produtos de limpeza. Leia os textos a seguir. Misturar os produtos para limpeza: sabão em pó, amoníaco, água sanitária, e utilizar desta mistura para higienizar ambientes fechados como banheiros é muito comum. No entanto, a reação química proveniente da junção destas substâncias se manifesta com o aparecimento de uma fumaça asfixiante; em poucos instantes ela afeta olhos, nariz, e pode levar à perda do olfato e visão. [...] SOUZA, Líria Alves de. Cuidados com produtos químicos. Brasil Escola, [s.l.], [ca. 2020]. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/cuidados-com-produtos-quimicos.htm. Acesso em: 8 maio 2022.

[...] Produtos de limpeza, desinfetantes, germicidas, entre outros, podem causar sérios danos à saúde se cuidados especiais para o uso, armazenamento e descarte não forem observados. Esses produtos, em geral, apresentam um conteúdo ou embalagem colorida que naturalmente atraem as crianças, que podem confundi-los com alimentos e ingeri-los. Os cheiros agradáveis também disfarçam o perigo. Por isso, é importante mantê-los longe do alcance das crianças. Outro grave problema são os produtos vendidos em embalagens clandestinas e, portanto, inadequadas. Em geral são comercializados por ambulantes em caminhões. Os recipientes são embalagens reaproveitadas de produtos de limpeza já descartados ou mesmo de refrigerantes, não possuem registro do Ministério da Saúde, sua formulação é inadequada e não possuem rótulo, portanto, não apresentam as informações necessárias sobre sua composição e risco, o que dificulta o socorro no caso de intoxicação. [...] PROCON. Cuidado com os produtos de limpeza e desinfetantes. Educação para o consumo, Procon, São Paulo, 2012. Disponível em: https://educaproconsp.blogspot.com/2012/10/cuidado-com-os-produtos-de-limpeza.html. Acesso em: 8 maio 2022.

Com base na leitura dos dois textos, responda às questões. Respostas pessoais. 1 | Como os produtos de limpeza são adquiridos, armazenados e utilizados em sua casa? 2 | É feito algo para evitar risco de acidentes? 3 | Se não houver, que ações você propõe? Discuta com os colegas e, depois, explique sua proposta no caderno.

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

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Reveja

reveja 1 | Que observações nos levam a concluir que há transformação química quando: a. um palito de fósforo é aceso? Produção de calor e de luz. b. um ovo é frito? Mudança da cor e do sabor. c. um comprimido efervescente é adicionado à água? Produção de gás (borbulhação). d. uma placa de ferro é exposta ao ar e à umidade durante longo período? A mudança de cor.

ilustrações: Dawidson França

2 | As imagens abaixo representam sistemas iniciais e finais de algumas transformações da matéria, observe-as e responda às questões.

Organize os estudantes em duplas e peça que respondam às questões do Reveja. Algumas delas exigem a interpretação de imagens e que sejam identificadas as evidências de transformações químicas. Fique atento às respostas das duplas para observar se eles diferenciam transformações físicas (como mudança de estado físico ou a filtração de uma mistura heterogênea) de transformações químicas (mudanças de cor ou produção de gás). Recolha as respostas e use-as como avaliação da aprendizagem. Você pode fazer uma apresentação geral sobre os tipos de resposta que as duplas deram ou comentar cada uma e dar o retorno apenas às duplas.

a. Em que situação(ões) há indício(s) de transformação(ões) química(s)? I. Apenas em C. II. Em A e C.

As situações A e C são as que ilustram transformações químicas (formação de gás e mudança de cor, respectivamente).

III. Em A e B. IV. Apenas em A. V. Todas as situações. b. Quais são os indícios de transformação química observados em cada situação? Em A, houve liberação de gás e, em C, alteração da coloração.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

225

Transformações químicas e energia térmica

Transformações químicas e energia térmica Estudamos até este momento, neste capítulo, o emprego de transformações químicas para a obtenção de materiais, como medicamentos, papel, laticínios e outros produtos. Entretanto, uma das principais utilizações das transformações químicas é para a obtenção de energia térmica (calor), necessária para o funcionamento de fornos industriais e de veículos, para o cozimento de alimentos e para realizar transformações químicas que requeiram energia, entre outras aplicações. As transformações químicas que produzem energia térmica para essas finalidades são, principalmente, as reações de combustão.

Nesta parte do capítulo, continuamos a representar as transformações químicas sem o uso das fórmulas químicas, pois os conhecimentos necessários para representá-las de forma balanceada, com os respectivos coeficientes estequiométricos, são incompatíveis com o nível de escolaridade dos estudantes de 6o ano.

Reações de combustão

Turtle Rock Scientific/ Science Source/ Fotoarena

É muito importante insistir e destacar o perigo da realização de combustões em ambientes fechados e a necessidade de manutenção de equipamentos que funcionam à custa de reações de combustão. São inúmeros os casos de intoxicação e morte provocados pelo monóxido de carbono, que é um gás invisível e inodoro, e, portanto, não percebido pelas pessoas.

Arif biswas/Shutterstock.com

Combustão completa e incompleta

A combustão (ou queima) é um tipo de transformação química que ocorre entre um combustível e um comburente, produzindo calor e, na maioria das vezes, luz. O combustível pode ser sólido (lenha, serragem), líquido (álcool, gasolina, óleo combustível) ou gasoso (gás natural), e o comburente mais comum é o gás oxigênio presente na atmosfera. As imagens a seguir ilustram reações de combustão em que o comburente é o gás oxigênio e uma reação em que o comburente não é o gás oxigênio, mas o cloro. Alexandra Lande/Shutterstock.com

Embora não façam parte de nosso dia a dia, há também combustões em que o comburente não é o oxigênio; por exemplo, a do metal sódio, combustível, com cloro gasoso, comburente. A imagem indicada no livro ilustra essa combustão.

Combustão dos componentes de uma vela.

Combustão do etanol.

Reação de sódio metálico com cloro gasoso.

Esquema da reação de combustão: combustível + comburente

→

produtos da combustão + calor e luz

Combustão completa e incompleta A maioria das combustões envolve compostos de carbono como combustíveis e gás oxigênio como comburente. É o caso das combustões do gás natural, da gasolina, do gás de cozinha (gás liquefeito de petróleo – GLP), do etanol, do querosene, do carvão vegetal, da lenha e de outros. Uma combustão é considerada completa quando há comburente suficiente para reagir com o combustível, produzindo gás carbônico e água, além de calor e luz. Por exemplo, a queima completa do butano, um dos componentes do gás de botijão (GLP), pode ser representada por: 226

UNIDADE 3 — Matéria e energia

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É interessante apresentar aos estudantes dados sobre os efeitos do monóxido de carbono no organismo humano, decorrentes da desativação da hemoglobina. Para isso, podem ser utilizadas as seguintes tabelas:

gás carbônico + água + energia (calor e luz)

Bilanol/Shutterstock.com

butano + oxigênio

A combustão completa é caracterizada visualmente por uma chama azulada, como podemos observar na boca de um fogão bem regulado.

Quando a quantidade de gás oxigênio (comburente) é insuficiente, a combustão é incompleta, formando-se monóxido de carbono (CO) e água, além de calor e luz. Representação da queima incompleta: butano + oxigênio

monóxido de carbono + água + energia (calor e luz)

Mongkol Saikhunthod/Shutterstock.com

Como o monóxido de carbono é um gás inodoro e incolor, as pessoas não percebem sua presença no ambiente e, caso o inalem, podem morrer em pouco tempo por asfixia. Por isso, nunca se deve realizar combustões em ambientes fechados, sem ventilação. São vários os casos de morte de pessoas que acionam motores de veículos em garagens fechadas ou que utilizam aquecedores a gás e lareiras sem os sistemas de exaustão (chaminés) adequados e/ou em ambientes sem ventilação. A combustão incompleta geralmente produz uma chama amarelada e fuligem, que é constituída por partículas de carbono (carvão), resultante de reações de decomposição do combustível que ocorrem paralelamente à queima incompleta.

A chama do fogão, quando está amarelada, indica que o fogão está desregulado, permitindo a combustão incompleta. Transformações químicas — CAPÍTULO 8

227

Concentração de CO (ppm*)

Hemoglobina desativada (%)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

*ppm é uma unidade de concentração: indica quantas partes de uma substância existem em um milhão de partes de outra. Os valores numéricos da tabela indicam quantos gramas de CO há em um milhão de gramas de ar Hemoglobina desativada (%)

Sintomas

0 a 1,9

nenhum

2 a 7,9

diminuição da capacidade visual

8 a 13,9

dores de cabeça

14 a 26,9

tontura, fraqueza muscular

27 a 32,9

vômitos

33 a 64,9

inconsciência

Acima de 65

morte

PINO, José Cláudio del; Krüger, Verno; FERREIRA, Maira. Poluição do ar. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul; Instituto de Química, 2011. Disponível em: http://www.quimica. seed.pr.gov.br/arquivos/File/AIQ_2011/ poluicao_ufrgs.pdf. Acesso em: 8 ago. 2022.

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imagens: Dotta2

Fontes de combustíveis e consequências socioambientais do seu uso É possível estabelecer uma relação entre a exploração ilegal de recursos florestais e as indústrias siderúrgicas. O texto da seção “Expansão de repertório” evidencia a gravidade do problema do ponto de vista ambiental (desmatamento de florestas nativas). Fuligem resultante da queima incompleta da parafina da vela.

Glossário

Chico Ferreira/Pulsar Imagens

Siderúrgica: indústria que transforma o minério de ferro e carvão principalmente em ferro-gusa, que será posteriormente transformado em diversos tipos de aço. Termelétrica: usina de produção de energia elétrica que funciona com combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos.

Grande parte dos combustíveis utilizados é constituída por misturas de muitas substâncias. Em muitos deles, como óleo diesel, óleo combustível, gasolina e carvão, há compostos de enxofre, que, quando entram em combustão, produzem dióxido de enxofre (gás poluidor da atmosfera). Atualmente, órgãos fiscalizadores ou responsáveis pelo meio ambiente têm exigido mais esforço das companhias de petróleo para a remoção desses compostos dos combustíveis. O óleo diesel e o óleo combustível, comercializados atualmente, produzem em sua combustão muito menos dióxido de enxofre que no século passado e na primeira década do século XXI.

Fontes de combustíveis e consequências socioambientais do seu uso Quando se queima um pedaço de madeira na presença de ar, há liberação de energia para o ambiente sob forma de calor (energia térmica) e luz (energia luminosa). Essa propriedade faz da lenha um combustível, provavelmente o primeiro da história utilizado pelo ser humano. Uma parcela muito significativa da população mundial depende de lenha para cozinhar. Essa é uma das principais utilidades da lenha como fonte de energia e uma das causas da degradação de florestas em muitas regiões do planeta. Outro combustível bastante usado é o carvão vegetal, obtido pela combustão lenta da madeira na presença de pouco ar. Quando se queima o carvão, também há liberação de energia, principalmente sob a forma de calor. Existe também o carvão mineral, que é um combustível fóssil, ou seja, é originado da decomposição lenta de vegetais que ocorreu durante milhões de anos. Muitos países ainda utilizam esse carvão em termelétricas e siderúrgicas.

O carvão vegetal é produzido pela combustão lenta da madeira. Turmalina (MG), 2018.

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Expansão de repertório – Ibama identifica fraudes na cadeia produtiva do carvão vegetal no MA

As indústrias e as siderúrgicas devem consumir somente carvão vegetal produzido com árvores plantadas para essa finalidade. Produzir carvão com árvores da floresta nativa é crime. Leia a reportagem a seguir. Ela divulga os resultados de uma pesquisa sobre a atividade siderúrgica e a devastação das florestas nativas para a produção de carvão vegetal.

Nesta seção, os estudantes poderão avaliar métodos de obtenção do carvão vegetal, considerando a redução de problemas ambientais, e apropriar-se do conhecimento científico para avaliar possíveis intervenções dos órgãos públicos e da própria sociedade civil.

Expansão de repertório Pixel-Shot/Shutterstock.com

Ibama identifica fraudes na cadeia produtiva do carvão vegetal no MA

São muitos os exemplos em que o desenvolvimento científico (novas tecnologias e novos conhecimentos) reduziu a pressão da atividade humana no ambiente natural. Nesta seção, você pode propor aos estudantes que imaginem um mundo em que a necessidade de aço seja menor do que é hoje. A imaginação (ou exercício de previsão do futuro) pode levar ao surgimento de propostas viáveis a médio prazo. Por exemplo, é possível que, em um futuro próximo, as estruturas metálicas dos veículos sejam produzidas sem o aço.

Carvão vegetal.

Agentes do Ibama inspecionaram 14 empreendimentos com moGlossário vimentações comerciais suspeitas e identificaram 165,9 mil metros Embargado: suspenso. de carvão vegetal sem origem legal vendidos para siderúrgicas do Maranhão nos últimos três anos. Esse volume equivale à carga de pelo menos 1 700 caminhões adaptados para o transporte do produto. [...] Analistas ambientais do Instituto estimam que 7 100 hectares do Cerrado maranhense tenham sido desmatados para abastecer a movimentação ilegal identificada. Toda a lenha sem origem legal foi apreendida. As áreas desmatadas de forma irregular, inclusive reservas legais, foram embargadas. [...] De acordo com a investigação, empresas simulavam a compra de lenha em fazendas com autorização para desmatamento. “Informações apresentadas, como distância de transporte e tempo de execução, ajudaram a identificar as fraudes, uma vez que seriam inviáveis economicamente. [...]”. O carvão ilegal representa cerca de 30% do total nativo vendido para uma siderúrgica de Açailândia (MA) em 2015. Esse percentual aumentou para 40% em 2016 e permaneceu próximo a 10% em 2017 e 2018. 1. O ferro-gusa é produzido com minério de ferro e de carvão (fonte de carbono). O minério de ferro é aquecido com o carvão. Nesse processo, as impurezas são [...] queimadas, e uma parte do carbono se mistura ao ferro e se funde.

Procure colocar em discussão as condições de trabalho na produção de carvão vegetal de origem ilegal. Muitas vezes, esse trabalho é análogo à escravidão. A legislação brasileira considera mão de obra escrava as atividades de trabalhadores submetidos a jornadas exaustivas, colocando em risco a vida deles. Frequentemente, a liberdade dos trabalhadores escravizados é restringida, eles ficam isolados geograficamente, são obrigados a trabalhar para quitar débitos que não contraíram e as condições em que vivem são degradantes.

AMBIENTE Brasil. Ibama identifica fraudes na cadeia produtiva do carvão vegetal no MA. Ibama, Brasília, 2019. Disponível em: https://noticias.ambientebrasil.com.br/clipping/2019/01/23/149931-ibama-identifica-fraudes-na-cadeiaprodutiva-do-carvao-vegetal-no-ma.html. Acesso em: 24 jul. 2022.

1 | Faça uma pesquisa e descreva como é produzido o ferro-gusa nas siderúrgicas. 2 | Como a produção de materiais com novas tecnologias, substitutos do aço, pode reduzir o problema social e ambiental decorrente da produção ilegal de carvão? A produção de materiais substitutos do aço reduz a extração de minério de ferro e a produção de carvão vegetal. Desse modo, o estímulo para o desmatamento ilegal é reduzido. Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Etanol ou gasolina? História da Ciência – Proálcool Procure enfatizar o contexto – crise mundial de abastecimento de petróleo – em que o programa Proálcool foi criado. Na realidade, pesquisas com o uso de álcool em motores a álcool já vinham sendo realizadas no Brasil desde o início do século XX, porém sem sucesso para uso em larga escala. Para abordar esses aspectos com os estudantes, sugerimos a leitura do livro Proálcool – Universidades e empresas: 40 Anos de Ciência e Tecnologia para o etanol brasileiro, disponível para download gratuito em: https:// openaccess.blucher.com.br/article-list/ proalcool-universidades-e-empresas40-anos-de-ciencia-e-tecnologia-parao-etanol-brasileiro-310/list#undefined (acesso em: 5 mar. 2022).

Etanol ou gasolina? Outro combustível de origem vegetal é o etanol, também chamado de álcool etílico. Esse álcool é produzido com o suco da cana-de-açúcar fermentado por fungos (leveduras). No Brasil, o etanol é utilizado para movimentar carros, ônibus e outros veículos automotores.

História da CiênCia prOálcOOl

Por volta de 1970, o mundo passou por uma crise de suprimento de petróleo, principal fonte de combustível para os transportes, as indústrias e as usinas termelétricas. O alto preço e a ameaça de escassez de petróleo levaram muitos países a investir em combustíveis alternativos. O Programa Nacional do Álcool, criado em 1975, foi uma das medidas adotadas pelo Brasil nesse período. O Proálcool incentivou pesquisas para a utilização do etanol em motores, levando à produção de veículos movidos a álcool e a estudos sobre a adição desse combustível à gasolina. Esse programa incentivou o aumento da produção de etanol, ampliando-se muito a área plantada com cana-de-açúcar no país, e o desenvolvimento de motores movidos a álcool por engenheiros e cientistas brasileiros. Já no fim da década de 1980, o preço do petróleo havia se estabilizado, levando o país a diminuir a produção de carros movidos exclusivamente a álcool e a quantidade de álcool adicionada à gasolina. 1 | A produção em série de motores movidos a álcool aumentou ou reduziu a dependência do Brasil em relação aos países produtores de petróleo? Justifique sua resposta.

Etanol hoje Ao trabalhar o quadro, faça uma breve explicação sobre fontes de energia renováveis e não renováveis e a importância de utilizarmos, sempre que possível, fontes renováveis. No caso do etanol, apesar de liberar menos energia por litro, o custo para obtenção de cada litro é maior e há a necessidade de grandes áreas para o plantio da cana. Ressalte que é importante buscar alternativas para substituir o petróleo, como tem ocorrido no Brasil, que, desde o Proálcool, lidera a pesquisa e o desenvolvimento do etanol. Os combustíveis fósseis, dos quais a gasolina faz parte, são considerados problema ambiental. A tendência é que, com o passar do tempo, o petróleo seja apenas uma entre outras opções da matriz energética mundial, ao lado de fontes de energia renováveis, como a energia proveniente do álcool, das marés e do vento.

1. Houve uma diminuição da dependência do petróleo, pois uma das áreas que mais consome petróleo é a produção de combustíveis para motores, ou seja, a produção de gasolina e óleo diesel. Com o motor movido a etanol, o país pôde reduzir a importação de combustíveis fósseis.

Etanol hoje Atualmente, o etanol continua sendo adicionado à gasolina. Uma das finalidades dessa adição é reduzir a poluição do ar causada pelos veículos, principalmente nas grandes cidades. Muitos motores de veículos funcionam com qualquer um dos dois combustíveis (álcool e gasolina), são os motores conhecidos como flex. O quadro a seguir mostra um comparativo entre o etanol e a gasolina. Alguns itens comparativos entre o etanol e a gasolina Aspecto a considerar

Gasolina

Renovável.

Não renovável.

Quantidade de energia liberada por litro:

Menor do que a obtida com a gasolina.

Maior do que a obtida com o álcool.

Custo para a produção de cada litro: Maior do que o da gasolina.

Menor do que o do álcool.

Durabilidade dos motores e outras partes dos veículos:

Motores movidos a etanol podem durar mais do que os movidos a gasolina; algumas peças podem durar menos, dependendo de como o veículo é utilizado e mantido.

Motores podem durar menos do que os motores a álcool; sistemas de escapamento podem durar mais, dependendo de como o veículo é utilizado e mantido.

Disponibilidade de cada tipo de combustível para o Brasil:

Disponível.

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Etanol

Tipo de recurso natural de que provém:

Fórum – Fontes de etanol: qual é a melhor?

Alguns itens comparativos entre o etanol e a gasolina Aspecto a considerar

Etanol

Gasolina

Principais poluentes emitidos quando queimados no motor e problemas que causam:

Gás carbônico: um dos chamados gases do efeito estufa. O excesso desse gás na atmosfera contribui para o aumento do aquecimento global. Acetaldeído: gás tóxico que causa irritação nos olhos e no sistema respiratório. Entretanto, nas plantações, a cana-de-açúcar utiliza gás carbônico atmosférico para fazer a fotossíntese, compensando em grande parte a emissão desse gás pelos veículos.

Gás carbônico: um dos chamados gases do efeito estufa. Seu excesso na atmosfera contribui para o aumento do aquecimento global. Monóxido de carbono: diminui a taxa do transporte de oxigênio pelo sangue. Óxidos de nitrogênio: ajudam na formação do dióxido de nitrogênio, que irrita a mucosa respiratória, além de contribuir para a formação de ozônio e da chuva ácida.

Alguns dos impactos ambientais causados pela produção e pelo transporte do combustível:

Grandes áreas destinadas ao plantio da cana-de-açúcar (monocultura); poluição do ar causada pela queima da cana, ainda realizada em várias plantações para facilitar o corte e a colheita manuais.

Risco de vazamentos durante a extração, o refino e o transporte do petróleo e de seus derivados, provocando sérios acidentes ambientais.

A escolha do tipo de combustível a ser utilizado no país depende de fatores políticos, econômicos, sociais e ambientais. Além disso, as informações científicas colaboram para a decisão a ser tomada pela população e pelos governantes.

Fórum Fontes de etanol: qual é a melhor? O etanol pode ser obtido de diversos vegetais, além da cana-de-açúcar, que é a principal fonte utilizada no Brasil. Outros vegetais importantes que também são usados na obtenção do etanol em larga escala são: o milho, nos Estados Unidos da América, e a beterraba, na Europa. Qual dessas fontes é a mais vantajosa do ponto de vista econômico e ambiental? Essa é a pergunta que você responderá no final da atividade. Analise as informações apresentadas na tabela a seguir.

Cana-de-açúcar (Brasil)

Milho (EUA)

Beterraba (Europa)

Balanço energético (relação entre a quantidade de energia renovável obtida e a quantidade de energia não renovável utilizada na produção)

9,3

1,4

2,0

Custo de produção (em reais por litro)

0,45

0,75

1,56

Redução da emissão de gás carbônico (gás que amplia o efeito estufa) em comparação com a queima da gasolina (em %)

Rendimento (em litros por hectare = 10 mil m2)

6 500

4 200

5 500

Ajude os estudantes a interpretar a tabela. Eles podem ter dificuldade para entender o significado de algumas linhas da tabela, especialmente as que se referem ao balanço energético e ao rendimento. Quanto maiores forem os valores absolutos do balanço energético, maior será sua eficiência. Caso sejam necessárias mais informações a respeito dos cálculos utilizados, acesse o documento completo no site disponível na fonte da tabela. É importante também esclarecer que hectare é uma unidade de área que equivale a 10 000 m2, correspondendo a um quadrado de 100 m de lado (100 m × 100 m = 10 000 m2) ou a 10 000 quadrados de 1 m de lado cada um.

Características da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar, do milho e da beterraba Características

Embora os dados utilizados na tabela sejam de 2014, eles ainda continuam válidos para o objetivo da proposta, ou seja, comparar o rendimento, o custo de produção, a emissão de gás carbônico e o balanço energético.

Fonte da tabela: MANOCHIO, Carolina. Produção de bioetanol de cana-de-açúcar, milho e beterraba: uma comparação dos indicadores tecnológicos, ambientais e econômicos. 2014. 35 f. Monografia (TCC de Engenharia). Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2014.

1 | Qual das fontes vegetais de produção do etanol menos contribui para o efeito estufa? O álcool de cana-de-açúcar, que reduz até 84% a emissão de gás carbônico.

2 | Qual dos vegetais requer maior área de cultivo para obter a mesma quantidade de etanol? O milho precisa de uma área maior para produzir o mesmo volume de etanol.

3 | Qual das fontes de obtenção de etanol é a mais vantajosa do ponto de vista econômico e ambiental: milho, cana-de-açúcar ou beterraba? Justifique. O etanol obtido da cana-de-açúcar é a fonte de energia mais vantajosa do ponto de vista econômico e ambiental, pois a produção é mais barata e contribui menos para o efeito estufa. Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Decifrando a Ciência – O cientista e o detetive

deciFrandOa

ciÊncia

Quando ler o texto “O cientista e o detetive”, de Moacyr Scliar, na sala de aula com os estudantes, reforce a importância de uma observação bem-feita para a resolução de questões científicas. A elaboração da pergunta adequada e o senso criterioso que a ciência pede é recorrente em diversas situações da vida de todos nós, não apenas em laboratórios ou ambientes de pesquisa. A formação de um olhar crítico deve ser estimulada desde o princípio da vida escolar das crianças, favorecendo a formação cidadã em conjunto com análises criteriosas para as situações que as cercam.

O cientista e o detetive O relato a seguir é um caso verídico. Leia e responda às questões propostas abaixo.

Existem pesquisas científicas em Biologia, Medicina, Química, Física, Paleontologia, Geologia, entre outras áreas. Cada uma dessas grandes áreas tem suas subdivisões. Por exemplo, na Medicina são realizadas pesquisas sobre hematologia, pneumologia, cardiologia, urologia etc. O modo de pensar científico é aprendido nas escolas de formação dos profissionais de todas as áreas citadas. Veja o caso de um médico que busca uma explicação (ou a causa) para um problema de saúde que aflige uma família.

Médico tem de prestar atenção em mínimos detalhes, tem de ir atrás dos menores indícios. A contaminação por chumbo e É um trabalho às vezes parecido com o de um outros metais pesados (mercúrio, por detetive, desses que a gente vê em filme. [...] A exemplo) é muito perigosa, mesmo propósito, lembro-me de um caso acontecido com baixas concentrações. O chumbo com um amigo meu, também médico. danifica o tecido nervoso cerebral e Ele e toda a família adoeceram. Ficaram anêpode provocar retardo mental (princimicos. Anemia é o que ocorre quando se perde palmente em crianças) ou demência. sangue, ou então quando o sangue se torna “fraDependendo do grau de exposição co”, não consegue transportar oxigênio para o da pessoa ao chumbo, os sintomas corpo. A gente fica anêmico depois de perder podem variar desde uma dificuldade sangue (por um ferimento, por exemplo), ou porde caminhar até distúrbios mentais que tem pouco ferro no nosso alimento – o ferro graves, como alucinação e convulsão. entra na composição da hemoglobina, que leva O sistema cardiovascular (sangue, o oxigênio –, ou por uma série de doenças. Mas vasos sanguíneos e coração) também aí estava o problema: a família não tinha tido heé afetado pelo chumbo. morragias, alimentava-se bem, e aparentemente eram todos sadios. Um mistério, enfim. E eles cada vez mais anêmicos. E então apareceu uma pista, aquela que o detetive procura. O sangue deles foi examinado por um hematologista, isto é, um especialista em doenças sanguíneas. Esse doutor notou algo que lhe chamou a atenção: uns pontinhos escuros nas hemácias, os glóbulos vermelhos. Ele sabia que tais pontinhos são bastante frequentes em casos de envenenamento por chumbo. Passou a informação ao médico que estava tratando da família. Que ficou intrigado: de onde viria aquele chumbo? A partir daí começaram a observar tudo que as pessoas faziam na casa (estavam doentes, mas não a ponto de terem de ir para o hospital). Muito importante era a refeição, claro. A comida era normal, nada de diferente. Mas havia

Explore esse texto com os estudantes, salientando e levando-os a perceber que a Ciência tem método. Primeiro, há um fato observável que desencadeia uma pergunta: Por que isso acontece? Depois, parte-se para coleta de dados e informações, levantamento de hipóteses (possíveis explicações), coleta de mais dados e informações, análise do levantamento feito, até que se chegue a alguma conclusão, que será sempre testada e considerada provisória até o surgimento de novas explicações.

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

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Reveja Durante a resolução das atividades, acompanhe as possíveis dificuldades que os estudantes tenham. Se necessário, retome alguns dos conteúdos apresentados ao longo do capítulo, a fim de reforçar conceitos, auxiliando-os a se apropriar dos temas relacionados às transformações químicas, às características de diferentes substâncias e à produção sintética de medicamentos.

uma particularidade: eles gostavam de laranjada, o que, aliás, é um excelente hábito [...]. A laranjada era levada à mesa numa jarra. Essa jarra chamou a atenção do médico, porque era brilhante, reluzente. Por quê? Porque era feita de cerâmica vitrificada, uma cerâmica que parece vidro. Agora, como se faz para vitrificar a cerâmica? Adicionam-se a ela, em alta temperatura, sais de chumbo. Há vasos para flores feitos dessa maneira; a gente pode ter vários em casa, isso não prejudica as pessoas. Porém, uma jarra com laranjada é diferente. Porque a laranjada é ácida. Ela atacava a vitrificação e dissolvia os sais de chumbo. Foi só trocar de jarra, e eles melhoraram. [...] Nem sempre é tão difícil fazer o diagnóstico; em geral as pessoas têm doenças comuns, tipo resfriado, gripe. Contudo, outro problema pode ocorrer: às vezes as aparências enganam. O que parece um caso simples pode ser uma doença mais grave, e vice-versa. A medicina é baseada na ciência, mas isso não quer dizer que funcione matematicamente. SCLIAR, Moacyr. O cientista e o detetive. In: O livro da medicina. São Paulo: Companhia das Letrinhas, 2000 by herdeiros de Moacyr Scliar.

1 | Em que aspecto o médico ou o cientista assemelha-se a um detetive?

Médicos, cientistas e detetives buscam indícios que expliquem determinada situação. No caso da Medicina, por exemplo, a procura pode ser pelo agente causador de uma doença.

2 | Pessoas que trabalham em fábricas que vitrificam cerâmica estão mais sujeitas à contapois o chumbo pode poluir o ar inspirado pelos trabalhadores. minação por chumbo? Justifique. Sim, As altas temperaturas, utilizadas na fabricação das cerâmicas vitrificadas, favorecem a poluição do ar por chumbo.

reveja 1 | Entre os combustíveis carvão mineral, carvão vegetal, etanol, lenha, gasolina, óleo diesel, querosene, quais são renovados naturalmente e quais podem ser extintos com seu uso os recursos que podem ser renovados naturalmente (recursos renováveis), estão o carvão ininterrupto? Entre vegetal, o etanol e a lenha. Já entre os recursos que se extinguirão com o uso ininterrupto (não renováveis) citam-se: o carvão mineral, a gasolina, o querosene e o óleo diesel obtido do petróleo.

2 | De acordo com o infográfico a respeito da fabricação de papel, em qual etapa ocorrem transformações químicas? Na preparação da polpa, ou seja, durante o cozimento da madeira. 3 | Quais são as evidências da ocorrência de transformações químicas no processo de obtenção do vidro? As evidências são: mudança de cor, de transparência, de brilho e de dureza. 4 | Comparando os produtos da combustão completa com os da combustão incompleta, qual completa influencia o efeito estufa, porque o gás carbônico é deles influencia o efeito estufa? Aumcombustão de seus produtos. 5 | Por que não se deve realizar reações de combustão em ambientes fechados, sem ventilação? Porque ocorre a queima incompleta do combustível, produzindo o monóxido de carbono. Esse gás é tóxico e pode levar à morte se a quantidade inalada for grande.

6 | Por um lado, a combustão completa do etanol lança gás carbônico na atmosfera. Por outro lado, esse lançamento é compensado por um processo natural que retira gás carbônico da atmosfera durante o crescimento da cana-de-açúcar. Que processo natural é esse? Fotossíntese.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Ciências em ação – É possível descobrir se uma fruta tem vitamina C?

Ciências em ação É possível descobrir se uma fruta tem vitamina C?

Essa experiência pode ser realizada logo no início do capítulo, quando são caracterizadas as evidências das transformações químicas, no item que trata da fermentação acética, e a produção de vitamina C é citada. Ela pode também ser realizada no fechamento do capítulo, conforme estamos sugerindo. Escolha o melhor momento, considerando o que melhor se adapta ao planejamento pedagógico e à realidade dos estudantes.

Você poderá fazer um teste com alguns líquidos para responder a essa pergunta. O teste baseia-se em uma reação química que ocorre entre o iodo e o ácido ascórbico (vitamina C). Quando essa reação ocorre, a coloração observada não se altera, pois a vitamina C, em contato com o iodo, forma produtos incolores que não reagem com o amido. Assim, espera-se que o iodo, ao entrar em contato com a vitamina C, não mude a cor de um material que sabemos ter amido – no caso, o papel sulfite branco. Ao reagir com o iodo, a folha de papel ficará roxa, azul ou preta.

A reação química entre o iodo e o amido

Amido: substância nutritiva presente no trigo, na batata, na mandioca, no arroz, no feijão, entre outros vegetais.

ATENÇÃO! Nenhum produto utilizado nessa experiência deve ser ingerido ou entrar em contato com os olhos ou com a pele. Utilize equipamentos de proteção: óculos de segurança, luvas e avental.

Material:

O amido é um polímero (macromolécula) formado pela união de moléculas de glicose. Há cadeias de amido de diferentes tamanhos e entrelaçamentos.

• folha limpa de papel sulfite branco • lápis • 5 mL de solução de iodo (diluir cada 1 mL de tintura de iodo de farmácia em 9 mL de água, ou 5 mL de tintura de iodo em 45 mL de água)

A interação das cadeias que constituem o amido com o iodo resulta em uma estrutura complexa e instável de cor azul. Essa cor pode ficar mais ou menos intensa (roxa, lilás ou quase preta), dependendo da temperatura, da concentração de iodo, da quantidade de amido e do tamanho das cadeias. Entretanto, à medida que o amido degrada-se por hidrólise, a cor vai mudando até a estrutura ficar incolor.

• 6 hastes flexíveis de algodão • 1 colher de sopa dos seguintes sucos: limão, laranja, caju, maracujá (os sucos podem ser naturais ou industrializados) • 2 mL de solução obtida pela dissolução de um comprimido efervescente de vitamina C em água • 1 colher de sopa de água mineral sem gás Antes de começar a atividade, faça uma previsão: Quais dos líquidos a serem testados você acha que têm vitamina C? Responda no caderno.

laranja

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UNIDADE 3 — Matéria e energia

Reprodução do Livro do Estudante em tamanho reduzido.

caju

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A vitamina C impede a reação química entre o amido e a solução de iodo; por isso, onde existir vitamina C, o círculo deverá ficar incolor, e suas bordas deverão ficar com a cor roxa.

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Glossário

limão

maracujá

Preparação e condução da atividade

Procedimento A. Com o lápis, desenhe seis círculos do tamanho de uma moeda na folha de papel sulfite e escreva, abaixo dos círculos, o nome dos líquidos que serão testados, conforme o modelo a seguir. Teste da vitamina C

solução de comprimido de vitamina C

suco de laranja

suco de limão

suco de caju

suco de maracujá

água

Prepare a solução de iodo previamente, mantendo a proporção indicada nos “Materiais”. Essa etapa garantirá que a atividade possa ser feita em uma única aula. Para acelerar o processo de secagem das folhas de papel sulfite, você poderá levar um secador de cabelos e usá-lo na posição “ar frio”. A questão inicial possibilita aos estudantes que façam previsões com base nos conhecimentos que já adquiriram. É possível que eles citem previamente sucos feitos com frutas que contêm vitamina C, como laranja e limão. Mas será que outros também têm vitamina C na composição?

(folha de papel sulfite)

B. Embeba um dos lados de uma das hastes flexíveis de algodão com suco de limão e esfregue-o no meio do círculo correspondente a ele no papel sulfite. Embeba o outro lado dessa mesma haste de algodão com suco de laranja e esfregue-o no meio do círculo correspondente. (Atenção: molhe o papel sem deixar o líquido ultrapassar o círculo.) C. Utilizando mais 2 hastes flexíveis de algodão, repita o procedimento B com os demais líquidos a serem testados: suco de maracujá, suco de caju, solução de vitamina C e água mineral. Tome cuidado para não usar o mesmo lado da haste com líquidos diferentes.

A finalidade da experiência é levar os estudantes a testar os líquidos para verificar quais têm vitamina C, e não determinar o teor dessa vitamina. Entretanto, se achar conveniente, apresente-lhes a tabela a seguir, para que possam comparar alimentos em diferentes formas de utilização (fruta, suco concentrado, néctar etc.)

D. Deixe o papel secar completamente. E. Depois, embeba um dos lados de uma haste de algodão limpa na solução de iodo e esfregue-o em um dos círculos de modo que atinja também uma pequena porção do papel fora do círculo. Procedo do mesmo modo com as pontas limpas das hastes de algodão. Utilize cada uma das pontas da haste de algodão para cada círculo. Assim você não corre o risco de contaminar um círculo com o líquido de outro. F. Classifique cada um dos líquidos de acordo com o seguinte código: (–) não tem vitamina C ou a concentração é imperceptível neste teste; (+) contém vitamina C. Registre suas observações e responda às questões. 1 | Que líquidos têm vitamina C na sua composição?

Espera-se que os estudantes respondam que caju, limão, laranja, maracujá e comprimido de vitamina C apresentam resultados positivos para a presença de vitamina C. Entre essas frutas, o caju é o que apresenta maior teor de vitamina C. Somente a água mineral não apresenta vitamina C.

2 | Que resultado você esperaria se fosse testado um suco de acerola?

O papel continuaria branco no local em que se colocasse o suco. Caso os estudantes não saibam, alerte-os a respeito de a acerola ser uma fonte rica em vitamina C.

3 | Por que foi utilizada no experimento uma solução preparada com comprimido de vitamina C? Para que pudéssemos comparar os resultados, ou seja, verificar como o iodo reage com a vitamina C.

Transformações químicas — CAPÍTULO 8

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Alimentos com maior teor de vitamina C Alimento

Porção

2. Acerola

Vitamina C

22. Néctar de caju

1 copo, 200 ml

77 mg

10 unidades, 100 g 1 046 mg

26. Suco de laranja industrializado

1 copo, 200 ml

64 mg

5. Suco concentrado de caju

1 copo, 200 ml

277 mg

31. Néctar de laranja

1 copo, 200 ml

50 mg

7. Caju

1 unidade, 100 g

219 mg

33. Laranja-lima

1 unidade, 100 g

43 mg

13. Polpa congelada de caju

1 pacote, 100 g

119 mg

37. Limão-taiti

1 unidade, 100 g

38 mg

15. Laranja-pera

1 unidade, 160 g

85 mg

41. Néctar de maracujá

1 copo, 200 ml

32 mg

17. Suco concentrado de laranja-lima

1 copo, 200 ml

82 mg

45. Suco concentrado de maracujá

1 copo, 200 ml

27 mg

Fonte: NEPA UNICAMP. Tabela brasileira de composição de alimentos – Taco. 4. e. rev. e ampl. Campinas-SP: Unicamp. 2011. Disponível em: https://www.nepa.unicamp.br/taco/tabela.php?ativo=tabela. Acesso em: 10 ago. 2022.

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